软土路堤的复合地基施工技术研究

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摘要:为将复合地基施工技术更有效、更广泛地应用于高速公路软土路堤的加固中,以助解决软土路堤稳定性差、沉降量大、沉降期长等弊病,本文着重对软土路堤的复合地基进行分析研究。

关键词:软土路堤 复合地基 施工技术

随着我国国民经济的飞速发展,在软土路基上修建高速公路的数量越来越多。对软土地基进行处理,已引起设计、施工人员的高度重视。若不采取有效的加固处理将使软土路堤易坍塌失稳、沉降量大、沉降期长,局部易产生较大的沉降差形成陡坎,给高速行车带来很大的不便,降低了效益、增加了维修工程和难度。

1.施工工艺

1.1施工顺序

于强度较低的软土地基中施工时,为减少制桩过程对桩间土的扰动,采用间隔振冲的方式施工。振冲桩一般采用“由里向外”顺序施工,或“由一边向另一边”的顺序施工。这种顺序易挤走部分软土,便于制桩。若“由外向里”制桩,则中心区制桩即很困难。当振冲加固区毗邻其它结构时,为减少对其振动影响,先从邻近结构物的一边逐步向外推移施工。

1.2填料方式

一般有两种填料的方式,一是将振冲器提出孔口,向孔内倒人0.15-0.5m2的填料,再下振冲器至填料中振冲密实,待达到设计要求后,又提出振冲器,下料振密,如此反复直至制桩完毕;二是振冲器不提出孔口,仅上提30-50cm,离开原已振密过的桩段,即向孔内连续不断地回填石料,直至该段桩体振冲密实达设计要求后,再上提30-50cm,连续填料振冲密实,重复上述步骤,自下而上逐段制桩直至孔口。前者为间断填料法,操作较为繁琐,适合小型工程中的人工推车填料。后者为连续填料法,操作方便,适合机械化作业。但主要视地基的性质,填料难易程度而定。对于软粘土地基,往往由于孔道被塌下的软土堵塞,清孔除泥很不方便,影响施工进度和桩体质量,而极松散的粉砂土等地基难以填料,在这些情况下采用前者的间断填料法。至于在很软的土层中制桩,有时还需采用“先护壁、后制桩”的施工方法。即成孔时不要一次达到设计深度,而是达到软土层上部1-2m范围内,将振冲器提出孔口,填一批料,下振冲器将这批填料振冲挤入孔壁,加固此段孔壁,防止塌孔,然后再将振冲器降至下一段软土中填料护壁,如此反复进行直至设计深度。

2.施工作业

软土路堤的振冲碎石桩法复合地基施工作业的步骤可分为造孔、清孔、填料和振密。现以连续填料法为例进行阐述。这与间断填料法的作业步骤基本相同,仅在填料作业上稍有不同。

2.1.造孔

①将振冲器缓慢、稳妥地吊起,对准桩位缓慢下降振冲器至离地面30cm以内,启动清水泵供水,待振冲器下端射水口出水的水压、水量达到工艺要求时,方启动振冲器,拉紧防扭绳索;②待振冲器内的偏心块达到额定转速时,下沉振冲器土层进行造孔;③造孔过程中应很好地控制吊机卷扬绳的下放速度,不要过快,一般以0.5-2m/min合适,并始终保持振冲器处于悬挂状态,以免造成斜孔;④造孔过程中若遇电流值超过电机的额定电流时,应暂停振冲器的下沉,或减速下沉,或上提一段距离,借助高压水冲松土层后再继续下沉造孔;⑤若土层中含有较硬的土层,有时还需采取扩孔措施,即在硬层中将振冲器上下往复移动几次,以使该段孔径扩大,便于填料;⑥当造孔达到设计深度时,上提振冲器。造孔过程中及时记录各深度的水压、造孔电流等的变化以及相应的时间,这些可以定性地反映出土的强度变化。

2.2.清孔

当造孔达到设计深度时,即将振冲器提出孔口,然后再次下沉振冲器,往复2-3次,使孔口泥浆变稀,进行清孔,清除孔内泥土,保证填料畅通,减小桩体含泥量。

2.3.振冲密实

①清孔后将振冲器提离孔底30-50cm,由装载机向孔内连续填入碎石料,依靠振冲器的水平振动力不仅将孔内的石料振密,还不断地将填料挤人孔壁土中,使桩径扩大。一旦桩周土的约束力与振冲器的振力相等,桩径就不再扩大。此时振冲器电机的电流值迅速增大,当电流达到规定值时,控制系统则及时发出信号。这时桩仍继续加密,当达到留振时间,时间继电器又自动发出信号,标志该段次的填料加密过程完成。这一过程即为加密过程。②再次提升振冲器30-50cm,重复上述填料加密过程,如此反复进行直至地表成桩。③当一根碎石桩制桩结束后,移动振冲器至下一桩位进行制桩作业。

2.4.桩体顶部处理

由于地基表层约1-1.5m处土的上覆压力小,制桩时该处桩体的密实度难以达到要求,必须进行处理。待施工完毕后,将顶部预留的松疏桩头挖除,这要求施工前的地面高程、设计桩顶高程和预留待挖的桩顶高程均需计划好。对于大范围加固区的大量松疏桩头采用振动碾压法振压密实,随后铺设压实垫层。

2.5.顶部垫层处理

为使基底压力比较均匀地作用十复合地基上,改善基础与复合地基的接触状况,防止“脱空”现象或构成基底排水层,加速复合地基的排水固结等,均需要在经桩顶部处理后的复合地基上面铺设一层厚30-50cm的砂砾或碎石的振动碾压垫层。垫层上面再建基础。

2.6.不加填料的振冲法

较松的中砂、粗砂地基加密处理时,可以不加填料。其施工作业法与加填料振冲法大体相同。但采用大功率振冲器,同时于施工前进行现场施工工艺试验。不加填料振冲法的施工顺序沿行列直线逐点进行。

3.施工质量控制

软土路堤的复合地基施工质量的好坏,主要与加密电流、留振时间与填料量等直接有关,制桩时应全面贯彻控制质量的各项要求。在粉性较重的地基中制桩,加密电流易达到规定值,此时即应注意留振时间和填料量亦需满足应有的要求。反之,在软土地基中制桩,填料量与留振时间易达规定值,这时就需注意加密电流是否达到规定值。关于制桩控制的标准,它与具体地基的土层、土质条件、设计要求等有关,具体规定时还得基于实践经验。

参考文献:

[1] 王大为,散体材料桩复合地基的固结分析,岩土工程技术新进展,北京:冶金工业出版社,1999

[2]钱征,地基处理,基础工程学,北京:中国建筑工业出版社,1990