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综述路桥工程中地基处理技术

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摘 要: 论述了水泥土搅拌桩、土工格栅、预应力钢筋混凝土管桩的地基处理方法和质量控制措施。

关键词: 公路工程; 地基处理; 加固原理; 施工工艺

Abstract:Discusses the cement soil mixing pile, geogrid, prestressed reinforced concrete pipe pile in foundation treatment methods and quality control measures.

Key words:Highway Engineering Foundation treatmentReinforcement theory

Construction technology

中图分类号:U448.14 文献标识码:A 文章编号:

引言

本文主要介绍了水泥土搅拌桩、土工格栅、预应力钢筋混凝土管桩的地基处理方法和质量控制措施。

1 水泥土搅拌桩

1.1 加固原理

水泥土搅拌桩是一种应用较广的地基加固方法,根据水泥的水化机理,利用水泥作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处就地将土与固化剂( 浆液和粉体) 强制搅拌,由固化剂与土之间所产生的一系列物理化学反应,使土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基强度和增大变形模量。

1.2 施工工艺

水泥搅拌桩的施工工艺流程为: 测量定位桩机就位第 1 次下沉水泥浆制备提升注浆搅拌至设计桩顶标高第 2 次下沉,喷浆至设计桩顶标高移动桩机,进行下一根桩的施工。主要施工参数为: 水泥掺量15 %; 水灰比0.45 ~0.55; 木质素掺量为水泥用量的 0.2 % ; 提升速度控制在 15 cm/min 左右。

1.3 注意事项

1.2.1搅拌桩成桩应均匀、持续、无径缩和断层,严禁在提升喷浆过程中断浆,特殊情况造成的断浆应重新成桩施工; 垂直度偏差≯L/200( L 为桩长) ,桩位偏差≯50 mm; 成桩直径和桩长不得小于设计值。

1.2.2在水泥土搅拌桩施工前,必须清除地上和浅层地下的障碍物,回填黏性土并予以压实,不得回

填杂填土或生活垃圾,成桩前表层冻土应刨松。

1.2.3严格控制水泥土搅拌桩的施工速度,成桩过程中应采取有效的措施,确保邻近建筑物、周边道路及管线的安全正常使用。

2 土工格栅

2.1 加固原理

将以人工合成的聚合物( 如塑料、化纤、合成橡胶等) 为原料制成的土工合成材料,埋置于软弱路基中或边坡上,从而形成弹性复合土体,提高土体承载力,减少沉降和增加地基的稳定性。常用材料是土工布和塑料加劲格栅。土工格栅实际上类似于“柴排压枝”的作用,这些材料作为路基的加强层,可防止路基翻浆、下沉,跨越可能的沉陷区; 用于堤岸边坡,可使结构坡角加大,节省占地面积,又能充分压实,防止路堤下面因承载力不足而破坏; 在挡土结构的土体中,可起到加强拉筋作用,邻河、邻渠可起防冲、防渗及反滤、排水作用。

2.2 施工工艺

2.2.1应严格检查施工材料,土工格栅的质量应符合图纸或规范要求,采用土工格栅的路堤在正式填筑开工前,应结合工程情况先修筑试验路段,以指导施工。土工格栅采用钢塑复合土工格栅,要求纵向抗拉强度≥80 kN/m、横向抗拉强度≥60 kN/m。

2.2.2铺设土工格栅按图纸施工,在平整的下承层上全断面铺设。铺设时,采用人工拉直平顺,紧贴土层,不得有扭曲、褶皱、重叠或损坏。土工格栅下填料在最佳含水量的条件下用压路机分层压实。

2.2.3土工格栅在铺设时,将强度高的方向置于路堤轴线方向。

2.2.4土工格栅拼接时,在受力方向连接处的强度应不低于材料的设计抗拉强度。为保证土工合成材料的整体性,土工格栅搭接长度应保证足够长,横向搭接长度应 >0.3 m,纵向搭接长度应 >0.6 m。铺设土工格栅的土层应表面平整,清除表面的碎砖、块石等坚硬凸出物。

2.2.5土工格栅摊铺后 48 h 内及时回填或覆盖,以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。土工格栅上的第 1 层填料施工采用轻型推土机或前置式装载机,一切车辆、施工机械只允许沿路堤轴线方向通过。

2.2.6严格按技术规范要求控制填筑速度,并进行沉降与稳定性监测。

3 预应力管桩

3.1 加固原理

目前,在软土地区深基础一般采用桩基础,桩型主要有先张法预应力管桩、钻孔灌注桩两种。管桩的优点是造价低、质量易控制、施工速度快,与钻孔灌注桩同直径时的设计承载力高。

3.2 施工工艺

管桩采用静力压入法的施工工艺流程为: 场地平整,桩机就位静力压入第 1 节桩起吊第 2 节桩电焊接桩,检查焊接质量和垂直度静力压入第 2 节桩重复打桩工艺,直至达到设计桩长移动桩机,进行下一根桩的施工。

3. 3 质量控制要点

3.3.1 接桩

采用端板焊接法进行接桩。焊接前,先将下节桩端板除污、除锈,清理干净铁件表面后,上下桩段对齐,上下两块端板轴向错位 < 2 mm,节点弯曲矢高须≯0.1 % 桩长。若两桩段之间有间隙,用厚度适当的楔形铁片填实焊牢,焊条采用 E43 型。焊接时,采取分层对称连续施焊,以减少焊缝变形引起的节点弯曲,焊缝应连续、饱满,焊缝在自然条件下冷却约 1 min,并经现场监理工程师验收合格后,方可继续压桩。

3.3.2 截桩

沉桩到位后仍有一大截管桩外露时,应实施截桩。截桩采用专用切割机,边切割边浇水。严禁在管桩没有完全切断时采用大锤敲断或桩机别撬断。

3.3.3 “浮桩现象”控制

3.3.3.1选择合适的压桩顺序,以减少后压桩挤土对先压桩的影响。主要有先内后外、先深后浅、采取跳压、对称施压、分段均衡施工等措施。

3.3.3.2选择适当的压桩速度。若压桩速度太快,日入土桩量太大,会造成土体剪切及固结时效未到,超孔隙水压力未明显减弱,土体应力未消散,将加剧“挤土效应”。

3.3.3.3加强排水,尽快使压桩引起的超孔隙水压力消散。常用的措施有: 井点降水、砂井排水和塑料排水板排水。

4 其他地基处理方法

4.1 排水固结

排水固结可采用各种不同长度和间距的袋装砂井或塑料排水板与砂垫层相结合,不仅方法简便,而且经济、有效。为了加快固结,同时又提高地基承载力,也可以采用直径 30 ~50 cm 或更小一些的砂桩或碎石桩。

4.2 轻质路堤

我国轻质路堤采用的材料一般是粉煤灰,国外也有采用大块型硬质泡沫塑料的。粉煤灰路堤有3 种类型,即单一的、土与粉煤灰互层的和土砂与粉煤灰等混合的。轻质路堤的作用是减轻路堤自重,减小或加速软土沉降,提高土体抗剪强度,同时粉煤灰作为填料还有节约投资、减少占地等效益。

此外,还有浅层拌和、换填优质材料及抛毛石等方法处理浅层软土地基。

5 结语

按照原理的不同,地基处理有置换、排水固结、灌入固化物、振密或挤密、加筋等多种处理方法。但对于任何一种地基处理方法,如果施工工艺与措施错误,不按规范和操作规程作业,其结果必然是不能满足质量要求,导致路基或桥梁不均匀沉陷、路面开裂等危害的发生,对道路的稳定性、安全性影响较大,同时会增加公路养护费用。因此,在路桥工程建设中,对于地基尤其是大面积软土地基的处理,应编制详细的地基处理施工方案,采用正确的地基处理方法。