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1.桩基法
当淤土层较厚,难以大面积进行深处理时,对中小型水工建筑物,可采用打桩的办法进行加固处理。
①当淤土层厚度小于5m时,宜打砂桩或石灰桩,通过吸水和排水来挤密淤土,使其孔隙比小于1,以达到一般地基要求。
②当淤土层厚度在5~7m时,宜打预制桩至硬土层,作承载桩台。
③当淤土层厚度在7~10m时,宜打灌注桩至硬土层,作承载桩台。
④当淤土层厚度在10m以上时,宜采用打悬浮桩的办法,挤密淤土层并靠摩擦承载。
2.换土法
当淤土层厚度在4m以内时,也可采用挖除淤土层,换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、采用沉井基础等办法进行地基处理。鉴于换砂不利于防渗,且工程造价较高,故一般小型水工建筑物应就地取材,以换填泥土为宜。1999年,在滨海县大套一站排灌闸施工中,就地利用废黄河堤上的粉砂土,同水泥按9∶1配比拌成水泥土,换填了3m厚的淤泥土层,效果很好,工程至今安全运行。而对大中型水工建筑物,可采用沉井基础。1986年,在阜宁县北沙抽水站工程建设中,设计了21.7m×10.6m×2.3m长×宽×高的沉井基础,换除了近5m深的淤泥土层。采取沉井深基础处理和“排水下沉法”方案,既保护了泵站出水池底板下原状土不受扰动,又较“不排水下沉法”节省了大量投资,工程被评为江苏省优质工程。
3.优化结构法
①选择轻型结构。如“U”形槽薄壁渡槽、肋拱桥、桁架拱桥、刚架拱桥等。拱形桥梁除具有自重轻的优点外,还可将桥台基础浅埋,把桥台基础设置在地基表层的密实土层上,从而避开淤土层。
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2.1开挖方法及控制要点
2.1.1打桩后再开挖在结合该工程实际处所地基地质环境及其当时现有的工艺条件下,包括吸收了国外同类题材项目的施工经验及建模理论的基础上,确立了“打桩后再挖土”的打桩作业原则。这是因为本项目如若采用先开挖在打桩的作业方式,不仅要考虑造价因素,同时还要评估施工难易程度。具体原因则是:本工程项目所处地质形态环境下,土质结构相对松散、含水量大,且高度压缩性非常明显,渗透性表现不灵敏,属于软塑、流塑组织状态,荷载性能不足。此外就开挖作业量而言,开挖规模较大,很难准确评估坑底标高。同时基坑长期在外投入的人工降水造价费也很高。特别是该地气象条件下降雨量丰富,但凡基坑被泡则会加剧塌方隐患,所以打桩机很难到坑底地带完成作业。若非所处作业条件受限,正常基坑打桩则需要利用路基箱,碎石块等物资设施加以辅助。基于此,本项目实行的“打桩后再开挖”打桩作业法则充分切合实际利用了地表硬壳层,从而使得打桩工作开展可采用地面行进方式完成作业,不仅使得作业效率显著提升而后又控制了造价成本投入,并巧妙控制了基坑开挖的桩柱变形及顶部位移。2.1.2质量控制要点虽然结合本项目实际特点采取了“打桩后再开挖”作业施工法具备显著优势,但是短板之处也同样值得重视,需要予以重点质量控制,即预先打入桩的弯曲变形组织形态下的水平位移需要严格控制。基于此,为控制变形加剧并产生控制良效,则需采取针对性控制手段:第一,应能结合施工流程,妥善控制挖土次序,并保持对称挖土以避免基坑长期在外;第二,当基坑面积较大时,则可以使用分段挖土作业原则完成该时期工序作业,即每挖一段就随后完工一段,并处理好每挖一段的回填,然后交替循环进行开挖。第三,基坑开挖后存在的土料应随挖随运,杜绝在边坡周围堆放开挖土,从而达到控制桩基变形及顶部位移的主要目的。
2.2锤击沉桩施工法
2.2.1沉桩锤选用标准本项目采用的打桩法主要以锤击沉桩法应用为主。值得指出的是,柴油锤、落锤、或者蒸汽锤的选择应能结合项目实际进行评估并应予以采用。一般而言,柴油锤特别适用于坚硬土层性质的地基土,这是因为柴油锤连续作业性能良好,锤芯夯击起跳高,且沉桩成效佳;而蒸汽锤一般比较受用于软粘土层进行沉桩;至于落锤,严格意义上可将其视为作业机具,应用于沉桩规模作业较小的短桩结构。因此,对于沉桩锤的选用确认,应能结合桩基础的规格型号、基本长度、以及其重量级、直径等参数进行评估并予以采用。2.2.2质量控制要点沉桩落锤的捶打原则应坚持以“重锤低打”执行原则为主,并要考虑桩基础本身极限强度允值的承受情况,即处在其捶打承受荷载允值内,尽量采用大桩锤,以避免捶打时桩头损坏。因此,结合上述沉桩锤落锤的捶打依据,本项目对于400x400mmx30m的钢筋混凝土方桩和钢管桩的沉桩施工,可优先选用3.5t级柴油锤;当调配确有困难时,亦可选用4.5t级柴油锤,但应限制锤跳高度,不应超过2m;φ550x100mmx40—45m的预应力钢筋混凝土管桩和钢管桩的施工,宜选4.5t级柴油锤。
2.3停打标准处理控制要点
2.3.1桩基础基本停打标准确认高层项目桩基础打桩的停打控制标准有关责任施工单位应能高度予以重视。这是因为桩基础的停打处理标准决定着该高层项目基础所承载的极限允值,从而决定是沉降量是否规则,以保障项目基础结构上方的建筑结构安全性能得以保持。此外,如若确保桩基础的停打控制标准合乎质量控制标准,则直接有效、合理控制施工进度,并确保打桩机具的油耗得到有效控制,且使得其桩锤使用周期寿命得以延长。因此,确认桩基础的桩锤停打标准,则需要客观考量该项目的所处地质环境,以及现有的桩基础规格种类、桩的长度,包括现场各项组织控制要素等进行综合评估并予以采用。基于此,结合受力形态存在的力学差异,则需切合项目实际来确认桩基础停打标准。2.3.2持力层确认贯入度虽然沿海一带土层所固有的基本性质属于软粘土,并且分布相对稳定。但是如何判断桩基础的沉桩锤击受力是否进入到持力层就成为了停桩标准控制关键。因此,此时可以凭借贯入度去进行客观评估。也就是说,待桩端已经深入到持力层,则可结合设计要求继续打至3—5D。不过,有时会遇到突发状况,即遇到结实、坚硬的持力层,这是打至3-5D无疑非常困难,(贯入度S<1.0mm)并且如若强行进行锤打则会使得桩基础损毁的同时又白白毁掉了桩锤。因此,对于该情况的技术交流则需要和设计单位进行反映与沟通,当经得对方同意时则能够以贯入度参数指标作为桩锤停打的主要考量依据。2.3.3基本效益本项目采用“重锤低打”大桩锤(柴油锤)的作业方式对400x400mmx30m及φ550x100mmx40—45m砼方桩及钢管桩完成了其沉桩作业。实际施工中,采用4.5t柴油锤的φ550x100mmx40—45m较大型号桩也都达到了基本预定深度,并且经过静载荷试验表明,桩身强度基本满足设计承载力需求,施工组织设计方案更为合理、可行和经济,远远超过缩短工期所获得的效益。
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软土对公路的危害,引起我国公路方面各具部门的重视,科研、设计、施工等单位全力以赴,协同作战,经过多年努力,已摸索了不少对策,并取得了可喜的成绩。
(一)科研部门成立了专门机构,组织机关。交通部下属科研院、所有之,为了承担软土科研及试验工程临时组成科研小组也有之。近年来为集设计、科研与施工为一体专门服务于软基,也兼作其它特殊性岩土处治工程而纷纷出现一些新型的岩土公司,在广东、湖南、辽宁、陕西等省均有,这样的联合配套公司,给软基处理带来新的生机。
(二)勘察设计部门利用他们勘察单位的优势,采用多种勘探,测试手段,尤其近年来不仅用单一的钻探方法而且更广泛采用静力触探、十字板剪、旁压等原位测试仪具以及多种土工仪器进行原状土和扰动土的物理、力学、水理试验项目,为设计提供了可靠的地质资料和各种必需的土工试验数据,大大提高设计成果的可靠度。在设计方法方面更有大的突破,过去对软土的沉降、稳定计算,多用手算,现在采用计算辅助设计,不仅加快了设计进度,而且便于优化设计,且能迅速提供设计成果,也元形中减轻了设计人员的劳动强度。
(三)施工部门由于目前软土部门趋向专业化。公路部门有,航务、铁道、市政、水电……等部门也有。它们拥有专门的施工机械,可使用多种材料进行软基处理施工,并能埋置检测观察仪具体进行监测,从而也保证了施工质量和施工安全。
(四)其他部门在学术活动方面,不少学会或有关情报单位,不时地举行软土地基经验次序或专题研究会,以提高科技人员素质并收到取长补短加快信息传递的多方面的效果。
在管理工作方面:交通部急生产单位之所急,最近正组织几个单位,经过三年努力,编制出交通行业标准《公路软土地基路堤设计施工技术规范》,它的即将颁布与出版,将使我国公路软基无论在设计方面或施工方面,出现了有章可循的局面。
二、路基处理
(一)处理的一般原则
1.以时间换金钱,早在10年前,日本著名换金钱处理软土路堤的方法。即尽早用堆载预压不作深层处理软基的方法,这种以自然沉降逐渐达到路基稳定,是一种最经济也简单的方法。但我国公路基本建设的程序不能尽早拔款、征地、从容施工,而一旦工程项目付诸实施时,又往往限于工期,一般情况用自然沉降法将难以实现。
2.以金钱赢得时间:即在施工工期紧迫,时间有限的情况下,除非个别低路堤地段高度在临界高度以下,可不作地基处理。桥梁采用基础处,其余软土都需采用不同方法处理,只不过可用多种方案进行优选。
(二)勘察、设计和施工
1.软土地区的地质情况首先要弄清楚,工程地质条件复杂,还应进行工程地质分区,以便按分区不同在区别地予以处理。在勘察设计时如地质工作做的不够深,在施工时一旦发现,可作些补充勘察及勘探工作,对地质情况作进一步了解。
2.设计方案要经济又要合理切合当地实际情况。
3.所用材料数量要够、质量要保证;施工机械数量、规格、性能均要满足要求。
4.施工时要严格遵守施工技术规范和操作规程办事,以保证良好的质量,软土地段特别要注意控制填土速率,避免和产生路堤滑移或发生其它意外事情。
5.监理工作要跟上,观测仪具事先要埋置好,及时进行监理和记录。以保证施工的质量和安全。
如能树立质量第一的思想,严格将上述几项工作做好,应该说软土路基施工,可以达到安全、优质的目的。
(三)处理方案的评价
1.处理软土地基常用的方法在公路方面是排水固结,多用各种不同长度和间距的袋装砂井(直径7~10cm)或塑料排水板(宽10nm,厚4.5~6.0)与砂垫层(厚30~80cm)相结合,虽然这些方法是一般的,但却是有效的经济的。
为了加快固结而且可提高地基承载力,也可用直径30~50cm或更小一些的砂桩或碎石桩,但造价比上述常用方法要增加至少3~5倍。
2.轻质路堤:我国轻质路堤采用的材料一般是粉煤灰,国外也有用大块型硬质泡沫塑料。粉煤路堤有三种类型,即单一的、土和粉煤灰互层的和土砂及粉煤灰等混合的。
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,同时它作为填料还有节约投资、减少占地等效益。
3.其他辅助方法:土工布(分有纺和无纺的两种,一般多用编织的,个别的也有两种类型组合的,可以达到优点互补)还有一材料是塑料加劲格栅,实际上类似“柴排压枝”的作用,这些材料可提高地基整体性,减少地基不均匀的沉降,对防止滑移尽快施工也有好处。
此处还有浅层拌合和换填优质材料及抛石排淤等处理浅层软土。有的为深层还设有反压护道。
三、桥涵通道处的处理
在软土地区的桥梁,由于基础埋置较深,已穿过软土层,故一般无大沉降。而在桥头与路堤接合处由于沉降差异较大,往往出现台阶在车辆通道处多出现纵坡突变,在车速过快时出现车辆“切线抛出”感觉很不舒适,人、车安全受到影响。
在此接合处处理的方法一般有:
1.涵洞、通道处与路堤一样同时填筑施工,后期再开槽做基础;在桥台处最好前后都填土,或在桥台后背填以渗水性好的砂砾材料。
2.在这些人工构造物处采用超载预压,桥头两侧引道80~100m范围也宜如此,以加速固结,减小通车后过大的沉降。
3.路堤如过高,下部软土层厚、沉降量过大,沉降期过长、如处理地基费用过高,且效果不一定好时就不如改用桥梁跨过,京津塘高速公路软土地区,路堤如超过6.0m,就用桥跨通过。广深高速公路也将不少高路堤设计路段,改用了高架桥方案。
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1原因分析
1.1地质原因
在工程地质不良、泥沼软基丰富的地段填筑路堤,当路堤填料不断增加时,路基产生压缩沉降或挤压位移,致使路堤随之沉降。
1.2路基填料
在《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)中,对路基填料有以下规定:
(1)含草皮、生活垃圾、树根,腐殖质的土严禁作为路基填料。
(2)泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土,不得直接用于填筑路基。
(3)液限大于50%,塑性指数大于26,含水量不适宜直接压实的细粒土,不得直接作为路基填料。
(4)粉质土不宜直接填筑于路床,不得直接填筑于浸水部分的路堤及冰冻地区的路床。
1.3地下水和地表水
水是公路的天敌,对路基更是危害无穷,当水进入路基后导致路基填料含水量增大,强度稳定性降低,造成路基沉陷等一系列公路病害。
1.4设计方面
由于工程前期地质勘测资料不全、不细,未能真实反映出软土地基,或者由于设计部门设计不完善甚至未做任何地基处理措施导致填筑起的路基在施工过程中或者工程完工后出现不同程度的沉陷。
1.5施工方面
首先进行软地基处理时,由于加载过快,未能及时进行沉降位移速率观测,当接近或超过临界填土高度时,仍快速填筑,当荷载超过地基承载能力,导致路堤失稳。其次,软土地区路堤施工计划中未考虑地基固结工期以及在施工过程中,对质量把关不严。未能达到软基处理的设计要求,都会直接导致路基下沉。
2防治措施
软土地基具有较大的破坏性,因而只要外在荷载加在土基上出现有害的过大变形和强度不够等现象都需对沉降进行防治处理,其目的是改善地质力学性能,增加其稳定性。软土地基防治首先要提高路基设计质量,方案要切实可行。设计部门在设计前要对沿线的地质地层情况、各类土质、路基填料进行全面调查和试验,在此基础上应因地制宜,就地取材,制定出合理有效的软基处理方案。下面介绍几种常用的处理方法。
2.1砂(砾)垫层
砂(砾)垫层采用砂或天然级配砂砾,经分层压实。作为地基的持力层,提高基础下部地基强度,并通过垫层的压力扩散作用,降低对地基的压实力。减少变形量。同时垫层可起到排水作用,地基土中孔隙水可通过垫层快速排出,能加速下部土层的沉降和固结。该方法适用于2m以内软弱、透水性强的黏性土地基。不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数极小的黏性土地基。
2.2抛石挤淤
在淤泥厚度小于3m,表层无硬壳,呈流动状态,排水困难,石块易于取得的条件下采用抛石挤淤的方法。这种方法是为了换填但不进行挖掘,而是靠换填材料的自重使软弱层遭受破坏后被强制挤出而进行的换填。抛投石块的顺序应沿路中线向前抛填,然后向两侧扩展,以便淤泥向两旁挤出。片石高出软土后,应用较小石块填塞垫平,再用重型机械碾压,以使填石紧密,并在其上铺设反滤层后再进行填土。
2.3加固土桩法
加固土桩主要是以水泥、石灰、粉煤灰等材料作为固化剂的主剂,利用深层搅拌机械和原位软土进行强制搅拌,经过物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特性和水稳性的混合柱状体。它对提高软土地基承载能力,减少地基的沉降量有明显效果。
2.4土工合成材料
在地下水位较高的松软土基路堤中,采用垫隔土工布加强路基刚度,且利于排水。在高填路堤,可适当分层垫隔。在软基上垫隔土工布时可使荷载均匀分布,从而有效地避免不均匀沉降。
2.5砂桩和袋装砂井法
砂桩处理法是在软土地基中钻成一定直径的孔眼,灌以粗砂或中砂。利用上部荷载作用加速软土的排水固结的方法。袋装砂井是事先把砂装入长条形、透水性好的编织袋内,然后用专门的机具设备打人软土地基内代替普通大直径砂井。袋装砂井既有大直径砂井的作用。又可以保证砂井的连续性,避免缩径现象。另外由于袋装砂井的直径小,材料消耗小,工程造价低,施工速度快,设备轻型,更适应在软弱的地基中施工。
2.6碎石桩
碎石桩是利用一个产生水平向振动的管状设备,以高压水流边振边冲在软弱黏性地基中成孔,在孔内分批填入碎石加以振密制桩,与周围黏性土形成复合地基,这种加固技术称为振冲置换法或碎石桩法。与排水固结法相比,其加固期短,可以采用快速连续加载方法施工路堤,对缩短工期十分有利。
2.7塑料排水板法
塑料排水板是在纸板排水的基础上发展起来的一种方法,它的优点是:单孔过水面大,排水畅通,质量小。强度高,耐水性好。塑料排水板是由芯体和虑套组成的复合体,或是由单一材料的多孔管道板带。滤膜芯带复合结构塑料排水板有两种材料组合而成,中间为带有各种通水孔道的芯板。如口琴型、城墙型、圆孔型、双面交错凹凸型等,外面包裹一层无纺土工织物滤层。目前国内生产的塑料排水板均属这一类。单一多孔管道板带一般采用两片聚乙烯(或其他高分子材料)微孔薄片黏合(或压合)而成,中同具有多孔管道。这种排水板制作工艺比较复杂,国内市场较少见。
2.8强夯和强夯置换法
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1.2稳定处理
稳定处理可以采用换填土、挤实砂桩、石灰(水泥)桩等措施增加抗滑阻力。各种加速固结沉降措施都有助于促进软土层强度的增长;慢速或分期填筑路堤可以达到阻止地基强度降低的目的。
1.3应注意的问题
(1)地基的土质及土层构成(厚度、排水层等)条件。(2)道路的性质、路堤高度和宽度,是否为与构造物连接的地段等条件。(3)工期、材料供应、施工机械作业条件和对周围环境的影响等条件。以上处理方法可以单独使用,通常用几种方法组合使用,以发挥各种方法的特长,取得良好的处理效果。
2软土地基处理的具体措施
2.1换填土法
当淤土层厚度较簿时,可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理,鉴于换砂不利于防渗,且工程造价较高,一般应就地取材,以换填泥土为宜。可将软土全部挖除,使路堤筑于基底或尽量换填渗水性土。这种方法适用于软土厚度小于2m的路堤。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基承载力特性,提高抗变形和稳定能力,施工时应注意坑边稳定,保证填料质量,填料应分层夯实。
2.2抛石挤淤法
在路基底从中部向两侧抛投一定数量的片石,将淤泥挤出路基范围,以提高路基强度,所有片石宜采用不易风化的大石块,尺寸一般<0.3m。其上铺0.1m厚碎石及0.1m厚砂层后再填土。这种方法的适用范围为:软土厚度<3.0m,表层无硬壳,呈流动状态、排水困难的地基状态。
2.3反压护道法
当软土和沼泽较厚,路堤高度不超过极限高度的2倍时,路堤两侧填筑适当厚度和宽度的护道,在护道附加荷载的作用下,保持地基的平衡,增加抗滑力矩,防止路堤的滑动破坏。通过反压护道法使路堤下淤泥趋于稳定。护道一般可采用单组形式,其高度为路堤高度的0.3—0.5倍。适用范围:当路堤超过极限高度的1.5—2.0倍以内时适用。
施工时,护道尽量与路堤同时填筑,且压实度要达到90%以上。它的特点是施工工艺简单、费用较低,但施工用地增大。
2.4砂垫层法
在软土地基上铺设厚度为0.5—1.2m的砂层,可使软土顶面增加一个排水面,促进路基底的排水固结,提高路基的强度及稳定性。砂垫层材料的选择以透水性好的砂或砂砾(74u筛孔通过率为3%以下)为宜,以保证所需的排水能力;砂垫层的宽度以每侧宽出路堤0.5—1.0m为宜。砂垫层适用于路堤高度<2倍极限高度的状况。
2.5设置砂井法
砂井与连接的砂垫层配合使用效果较好,一般砂井直径为0.2—0.3m,井距为井径的8—10倍,常用范围为2—4m,平面上呈矩形或梅花形布置。适用范围:软土层厚度>5m,且路堤高度超过天然地基承载力容许的高度很多时适用。
2.6摊铺土工布法
高填土可适当分层,采用土工布加强路堤刚度,并在软土基上隔垫,使荷载均匀,避免局部破坏,对地下水防治相当有利,也可以用土工布摊铺软土底层,并折向沿边坡作防护,这样既提高基底刚度,也使边坡受到维护,有利于排水和因地基应力再分配而增加路基的稳定性
2.7排水固结法
排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施,由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体,利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系,根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。
2.8灌浆法
是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果,如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基不均匀,沉陷闸基沉降最大达到0.63m,加固时采用单管高压旋喷灌浆处理,每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔,沿闸墩轴线两侧布孔,灌注水泥浆,成桩直径0.5m,伸入闸基础10.5m,采用灌浆压力为20MPa,经过处理后闸基沉降基本得到控制。高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩,提高闸基承载力,达到控制沉降的目的。另一种对淤泥软土地基闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流,然后再对闸室进行灌浆处理。
3结语
总之,软土地基的强度或变形的问题是工程土中必须十分注意的问题,过大的沉降及不均匀的沉降造成软土地区大量的工程事故。因此,在软土地区进行设计与施工的道路工程时,必须从地基、建筑、结构、施工、使用等多个方面综合考虑,采取相应的措施,减少地基的不均匀沉降,保证建筑物的正常使用。
参考文献:
[1]徐至钧.建筑地基处理技术丛书:软土地基和预压法地基处理[M].机械工业出版社,2005.
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1设计简介
宁连公路北段高速化完善工程(下简称“本工程”)粉喷桩设计桩径为50cm,间距1~2m,按梅花型布置,桩长以穿透软、流塑层进入硬塑层不少于50cm为原则,通常为8~12m,用于粉喷桩的水泥(425#普通硅酸盐水泥)为干粉。根据地基含水量的大小,采用水泥喷入量为45~60kg/m。含水量在40%以下时,水泥用量为45kg/m;含水量在40~60%之间,水泥用量为50kg/m;含水量在60~70%之间,水泥用量为55kg/m;含水量>70%时,水泥用量为60kg/m。设计要求水泥土28天无侧限抗压强度≥1.2MPa。
2施工准备
2.1粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告,土工试验报告,室内配比试验报告,粉喷桩设计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
2.2场地平整、清除障碍。如场地低洼,应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时,应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。
2.3施工机具准备,进行机械组装和试运转。
2.4粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为5根,通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
2.5粉喷桩所用的水泥(425#普通硅酸盐水泥)应符合设计要求,并有产品合格证,并经室内检验合格才能使用,严禁使用受潮、结块变质的加固料。
3施工工艺流程
3.1粉喷桩施工。
3.2操作步骤为:
①深层搅拌机械就位。
②预搅下沉(至设计标高)。
③搅拌提升,同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处(设计桩顶)。
④在桩上部的5m长范围内重复搅拌一次(1/3~1/2)桩长、桩上部强度要求较高。
⑤重复搅拌提升,直到离地面下0.5m,上部回填5%灰土(或水泥土)并压实。
⑥关闭搅拌机械移位至下一桩位。
4施工注意事项
4.1控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩长度。
4.2严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。
4.3定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查,其直径磨耗量不得大于2cm。
4.4当钻头提升至地面以下0.5m时,喷粉机应停止喷粉。
4.5当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉,在第二次喷粉接桩时,其喷粉重叠长度不得小于1m。
4.6粉喷桩施工时,泵送水泥必须连续,固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录,其用量误差不得大于±1%。
4.7为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1%。
4.8搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求,搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录,深度应达到设计要求,时间误差不得大于5秒,施工前应丈量钻杆长度,并标上明显标志,以便掌握钻入深度,复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。
4.9储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg,如储量不足时,不得对下一根桩开钻施工。
4.10粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等,监理人员应随时检查记录情况。
5质量检测
5.1粉喷桩属地下隐蔽工程,施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响,因而其质量控制要贯穿于施工的全过程,并坚持全方位的施工监理。
5.2施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况,记录其处理方法及措施。
5.3成桩7天内浅部开挖桩头,其深度宜为0.5m,目测检查搅拌的均匀性,测量成桩直径。检查频率为10%。
5.4在成桩7天内采用轻便触探仪检查桩的质量,触探点应在桩径方向1/4处,抽检频率为2%。
5.5成桩28天后在桩体上部(桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m)分别截取3段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验,检查频率为2‰,每一工点不少2根。
5.6成桩28天后,按1‰频率或每一工点不少于2根采用钻孔取芯法对其进行终检。
5.7粉喷桩施工质量允许偏差应符合表1规定。
经检测并参照江苏省高速公路建设指挥部《粉喷桩施工质量的检验与评判方法》进行评分,本工程4.2万根粉喷桩共计41.8万延米均达优良级。
6结语
6.1粉喷桩处理高等级公路软土地基是当前最常用的方法之一,目前的粉喷桩施工队伍大多属个体私营,一定要加强管理,施工中要加强监理,实行全天候、全方位旁站,以确保施工质量。
6.2对成桩28天的粉喷桩采用钻孔取芯法、动力解探法等进行检测是行之有效的,一方面可以通过芯样的抗压强度试验掌握桩体的强度,另一方面对整个桩体也是一次全面的检查,从而保障了粉喷桩的施工质量。
参考文献
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在道路施工过程中,如果新施工的公路需要在原来的公路,铁路的路基下面立交通过的时候,需要对原来的线路进行加固的措施,这样可以确保道路交通的安全运行。箱涵顶进施工技术在道路施工中有着非常重要的作用。
1箱涵顶进施工技术
箱涵顶进施工中,机具设备包括:由动力器具,操作器具,执行器具,和辅助机构组成的液压系统;由顶铁,顶柱,分配横梁等组成的传力系统。箱涵顶进施工中的传力设备根据顶进的方法,孔的跨的数量的不同而不同。箱体后背建成后,进行安装顶进设备的工作,同时,需要对设备进行测试。在进行顶进施工之前,首先要由相关的技术人员检查顶进前的准备工作是否完成。比如,箱身的设计的强度是否达到,线路是否加固等,经过检查并和个以后,要使箱身和底板进行分离。全部的检查工作合格以后,进行正式的顶进施工。开启高压油泵,使得千斤顶由于受到液压从而产生顶力,由此推进箱身前进。箱身前进一镐后,要及时把千斤顶的活塞回位,确保下次开镐。这样进行交替的循环,直至箱身到达所需要的位置职称论文。
为了保证顶进的质量,在顶进过程中,必须要注意控制两孔箱形桥在一个平面上。箱体达到要求位置后需要马上对于线路进行三角区回填。
施工过程中需要注意以下问题:
①在箱体顶进的时候,要不断的应对各观测点的变化。如果有问题的时候,立即停止,解决后再进行施工。②顶进过程中,挖好的工作面要及时填埋,不能较长时间的暴露。③顶进中要对路基进行监护。④挖土机械要进行监护,在线路下方施工时,应避免直接碰撞。⑤顶进施工时,每当油泵油压升高5~10Mpa的时候,就需要停泵观察。如果有问题应及时处理。⑥顶进施工之前,需要先对各台顶镐油泵出油量进行调试,从而保证各台顶镐能够正常同时工作。⑦在顶进施工中,利用经纬仪和水平仪进行跟踪测量,顶进一次就要测量一次,随时进行方向测量,按照方向调整顶镐顶力。调整的方法是调节以两侧顶力为主。⑧在顶进施工中,顶杆和顶铁应该在同一个轴线上面,这样可以避免顶杆过长造成的失稳。
2加强软地基处理
含水量较高,孔隙比较大,强度低等是软土地的特征。正因为上述的特点从而导致了软地基承载能力和稳定性都比较差。因此,需要对软地基进行处理,预防由于直接在软地基上施工而造成的危害建筑物安全的问题。
对软地基的处理一般采取以下的方法:
①通过挤压或者振动的方法,降低软地基的孔隙比,从而可以达到提高地基强度的目的。一般情况下,对于松散性的砂土等软地基,处于最佳的含水量的浅层时,采用人工或者机械的夯实以及机械的振动碾压;对于粘性土,碎石,杂填土等,通过外界强大的夯击力,使得软地基深层固结,从而密实了土体,增强了地基的强度;采用重锤下落产生的冲击力,击实软地基的表面浅层,这样形成了一层均匀的较为强硬的壳体,这样的方法比较适用于非饱和性的粘性土等。②采用一定的措施,减小软地基的孔隙水,降低孔隙比,使得土体的孔隙水压力也在减小,从而土体产生了固结的变形,从而提高了沉降的速度,地基抗剪强度增加,地基的承载力提高。堆载预压法,真空预压法,电渗排水法都是常见的排水固结的方法。③用石灰,碎石,砂等材料去置换软土,同时和周围的土体形成地基,减少地基的沉降,提高地基的承载力。强夯置换法,石灰桩法,碎石桩法等等都是常见的置换法。④利用外界力,向软地基灌入水泥,石灰等化学材料,土体和材料固结后形成的地基可以大大提高地基的强度,这种方法叫胶结法。高压喷射注浆法,灌浆法等都属于胶结法的范畴。
3软地基大体积箱涵顶进施工
3.1软地基大体积箱涵顶进施工方法根据施工地地质特点,对于顶进影响范围内的路基都要进行加固,注浆,这样可以预防在顶进的过程中发生包括侧面和正面在内的塌方现象。底板以上的注浆要穿插加固,以此提高地基的承载力,加固的范围要求达到地基底以上2米。注浆加固时,地层的压力是0.3~0.5mpa。采用灌注桩支护的方法制作工作坑。钻孔灌注桩的直径为100cm,相邻桩距在150cm左右。采用人工开挖建造滑板,要求滑板的表面平整,光滑,高程的误差小于3mm。
为确保后背土体的抗力能满足顶力,后背桩采用钻孔桩,这样可以增加后背土体的密实,后背梁河滑板成为一体,预防顶进施工过程中,滑板断裂。顶进过程中需要采用加固措施。
3.2软土地基大体积箱涵的顶进软土地基大体积箱涵的顶进需要掌握以下原则:①箱体的顶进原则。在箱体预置成形以后,框架主体和保护层强度必须达到设计强度100%的时候,同时进行了线路的加固以后才能进行顶进施工。②钢刃脚的安装。采用20mm的钢板制成钢刃角。采用焊接连接各个刃角,要求焊缝高度大于等于8mm,焊接过程中要预防翘曲。安装底刃角的时候,底面和桥涵表面成仰角,这样可以便于切土,预防桥涵扎头。而侧刃角较桥涵端面应该较大一些,降低顶进的阻力。③顶镐的顶力一般情况下按顶镐额定顶力的60%计算,顶镐通常情况下采用对成式的分布。④在进行顶进施工过程中,开动高压油泵就是进行框架桥顶进。利用顶镐的顶力在反力作用下推动框架桥前进,实际上正常情况下每次顶程是顶镐行程的80%左右。在完成一个顶程的时候,需要回镐,并且把分配横梁归位,如此进行循环,直到框架桥就位。
桥于滑板上空顶的时候,要按照偏差及时的进行调整箱体两侧顶力,使得桥体可以严格按照设计轴线进入路基。由于桥体在进入路基以后,大部分形成了孔道,再进行纠正是十分困难的。在顶进的过程中,墙体的土方采用人工开挖方式进行,其他的土方利用小型挖掘机开挖,采用装载机、汽车配合运输。洞内挖土利用挖掘机,在必要的时候,人工配合。装载机倒运并且装车,采用自卸车运土。挖土和其他措施要和千斤顶调整结合使用,这样能收到更好的效果。如果桥体左偏,那么减少左半边边墙,降低左侧阻力,使桥体左侧的顶进速度大于右侧,同样的当桥体右偏时采用上述方法进行调整。
3.3软土地基大体积箱涵顶进的控制软土地基大体积箱涵顶进的控制需要掌握以下原则:①在顶进的前端采用钻孔灌注桩的方法设置迎头桩,桩基参数与围护桩需要一致。工作坑开挖前利用钢丝绳和线路另一侧支撑桩进行拉锚的处理工作。设置迎头桩可以保障道路路基的稳定也减小了吃土顶进的距离,有利于控制箱涵的偏差。②路基下注浆可以保障在顶进施工过程中线路前方和侧方不出现塌方,也是大体积进框构的持力层。顶进施工以前,需要确定各个施工的参数,同时,检测试验段注浆效果,承载力满足要求才能施工。③箱体预制和箱体顶进施工之间还有一段时间,所以地基加固效果影响到箱体是否会出现下沉现象。④为了防止顶进过程中出现扎头现象,滑板面做成头高尾低的形式。⑤挖土的过程中,顶进挖土时,两边的墙外侧是不能挖空的,同时测量工作对于箱体的顶进是十分重要的,因此在顶进施工过程中,需要测量高程和左右方向偏差,采取科学的措施,进行调整,以保证箱体的顺利就位。
4结束语
根据不同的顶进形式,确定合适的加固措施,结合工程的实际情况采用科学的顶进方法,这样可以保证工程顺利、安全实施,同时,本文为大体积箱涵在软土地基中顶进施工提供了一定的参考依据。
参考文献:
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水利工程建设过程中,软土地基的处理方式主要受制于具体的条件与情况,施工过程中只要有一项没有处理好,就会出现地基不稳定的情况。所以处理技术对工程建设而言是一项非常重要的操作工序。
2.1排水砂垫层法排水砂垫层选用级配良好的中砂与粗砂,其中含泥量控制在5%以下,砂垫层施工方式为分层压实,其中的分层厚度、压实的次数全部要经过实际测验达标后确定。排水砂垫层一般在路堤底端地面铺设一层砂层,水利工程施工过程中,富含水分的软土层所受到的力逐渐加大,水分也不断通过砂垫层排出,以加快软土地基的固结。为了更好的保证砂垫层排水性,要求选择有较好渗水性的材料。砂垫层的铺设厚度控制0.6~1.0m为宜,为了更好的保证砂垫层的渗水性,要求在砂垫层上另外垫上一层黏性土,以封住水不让水返上路基。但是在路基两侧要另外修筑一条排水沟,这样从砂垫层中渗出的水便能够从此排出路基外,保证路基的绝对稳。
2.2加筋法加筋法指的是把有较强抗拉力的强土工合成材料填埋在土层之中,使用土颗粒位移和拉筋过程中产生的摩擦力,让土和加筋材料组成一个整体,减少整体变形幅度并提升整体稳定。可选择搭设塑料排水板,为的是加快淤泥排水层固结速度,进而实现地基强度加深的作用。除此之外,选择在砂垫层中另外铺设部分土工织物,受到土工织物拉性作用影响,对基底的应力分布做适当调节,能够有效降低地基的侧向位移和相对沉降,以实现地基稳定性提升的目的。
2.3预压砂井法排水系统和加压系统互相配合,便于地基中孔隙水的排出,一般选择较多的排水系统有水平排水垫层、排水砂沟亦或者是其他横向或者竖向的排水砂井或塑料排水板。加压系统使用包括堆载预压、真空预压或者下降地下水位等等。堆载预压与真空预压联合使用的情况下,也被叫做真空联合堆载预压。基本的操作方式如下,先把等待加固范围内的植被与表面土层清除,上面铺上一层砂垫层。之后垂直向下插入塑料排水板,砂垫层中以水平方位摆放一条排水管,用来改善加固地基的排水环境。另外再在砂垫层铺上一层密封膜,使用真空泵把密土膜以内的地基气压抽至80kpa以上。这个操作方法常常因为加固时间较长,难以全面实现真空处理,因此适合使用在工期要求相对宽松的淤泥质土地基的处理过程中。
2.4强夯法强力夯实指的是把80KN以上的夯锤,起吊至距离水平面较高的地方,通常距离是6~30m,让锤体能够自然下落,夯实土层。经过夯实作用的土体空隙受到压缩。与此同时,夯点附近出现的裂缝多半为孔隙水的出逸提供了较为便利的渠道,对于土体固结便利性好,能够有效提升土体的承重能力,并且夯实之后的地基大大缩小了建设荷载造成的压缩变形。
2.5化学固结法常规的软土地基处理方式无法取得理想效果的情况下,化学固结法便出现。化学固结法指的是使用一定的化学材料,对软土地基做填充与改造,以有效提升软土地基的强度,降低软土地基压缩性的变化速度,切实有效提升软土地基的承重能力,让软土土质能够达到水利工程建筑的地基设计条件。
2.6旋喷法旋喷法指的是借助旋喷机具所制造的旋喷桩而有效提升地基的承载能力,同时也能够当成联锁桩施工或者定向喷射成连续性墙用于地基防渗。旋喷桩指的是把有特殊喷嘴的注浆管放置在土层预定深度后有效提升,喷嘴同时以高速旋转,高压喷射水泥固化浆液和土体混合,并且凝固成桩。其对于一些有机质成分较大的地基没有太好的地基加固效果,所以需要小心处理。一些塘泥土、泥炭土等有较高有机质的土层则要尽可能的避免使用这种方法。
3工程实例
某水库位于河流中下流平原地区,只要建好,能够良好解决附近多个城镇的农业供水问题,经济效益突出。可是因为建设地点常年来受到流水的侵蚀,地基为砂质软土地基,无法较好的满足水库的建设要求。在对附近环境的勘查与分析后,发现距离施工设定地点4km的位置,有坚固的灰土土层,其强度与承受能力在经过夯实处理之后能够切实满足工程建设要求,所以选择使用土层置换法,对软土地基进行处理,能够在保持成本不变的情况下实现水库的良好建设,将其内在巨大的经济效益与社会效益发挥。因此在对水利施工软土地基的处理过程中,不可脱离实际,需要先对实际的地基情况做有效分析,从经济与社会的双重角度出发,选择合适的处理方式,以实现工程建设的顺利开展。另外工程建设过程中,在施工前对施工地点严格测量,包括水利工程测量、水利勘查以及水文地质勘探等等,对其性质做充分分析,确定一个最好的软土地基建设方案,将软土地基处理失败的出现概率降至最低,提升经济效益。
篇9
所谓软土,比规范中的定义广泛,包括强度达不到设计要求的湿粘土。路基强度及稳定性与路基干湿状态密切相关。路基干湿状态是由土中含水量的高低决定的,而含水量的高低取决于各种湿源的作用和延续时间。由于路面宽、路基低、排水设施不全或失效,使得雨水和生活污水向路基内渗透、地下水位升高,路基长期处于潮湿状态,加上土的水稳定性差等原因,导致路基软化。
二、软弱地基变形特点
为了更好地解决上述问题,就必须要弄清楚软弱地基的变形特点。它主要有三大特点:变形量大;压缩稳定所需的时间长;侧向变形比一般的土体大。变形量大:软弱土体主要指淤泥或淤质土,其自身的含水量较大,水份不易自流出来;压缩稳定所需的时间长:软土主要以粘粒为主,尽管孔隙比大,但单个孔隙教细,孔中的水很难流动,透水教低,饱和土受荷载作用后,水不能尽快排出,变形也只能慢慢进行,其变形过程要持续数年或数十年;侧向变形:比一般土体大,而且侧向变形与竖向变形之比在相同条件下比一般土体大。
三、软弱地基处理方法
在了解软土的三大特点之后,结合平日的实际施工情况,重点介绍几种软弱地基的处理方法,供有关技术人员参考。下面重点介绍前几种的适用范围、施工方法和作用。
1.抛石挤淤
适用范围:路基位于水塘、鱼塘、藕田、泥砂、流砂或不易抽干水或无法挖除淤泥或淤泥较深或水不能自流的地方。
处理方法:在其上面直接抛填大块径不易被水侵泡软化的石块,石块块径控制在50-80cm之间,并在大块石缝隙内填筑20—50cm的不易被水侵软化的小块石,抛填高度控制在常水位以上50cm左右,铺平后,用轮式压路机或拖式压路机振动压实,直到淤泥被挤出路基坡脚外,没有明显的再下沉现象为止;如果抛填深度较深,一定要分层抛填压实,其每层厚度控制在50—80cm,整段处理完后,在其上面铺一层10cm厚的碎石有必要时加铺一层土工格栅,再进行填筑土石方。并把此过程称为路基的原地面处理。
作用:由于抛填了大块径的石块,可将路基底的大部分淤泥挤出,在路基底部形成一个坚硬的骨架结构,并在大石块间填筑了小的石块,通过压路机振动碾压,石块与石块间嵌固的更紧,整体承受荷载的能力增强,对今后承受路堤的整体压力能起到很好的作用。
2.敷设盲沟
适用范围:一般水田或淤泥深度在2米以下的稻田或不易自流干水的地方。
作用:通过敷设盲沟,能大大降低土体的水位,能将土体内的大量水分排入盲沟,并通过盲沟排出路基以外,并通过日晒,使土体达到比较干的状态。
盲沟的结构形式有两种:矩形盲沟和梯形盲沟。
处理方法:首先沿公路横向每10米间距用人工或机具挖成矩形沟或梯形沟,对软土层在1.5米以上的采用150╳150cm的盲沟;对软土层在1.5米以下的可根据情况采用其他几种形式。其次,沿公路纵向设置纵向盲沟,其间距控制在10米左右;第三,在挖好的盲沟中填充块径在30—50cm的不易被水泡软化的石块,填满后在其上面铺设10cm的碎石,并在碎石上铺一层土工布,防止盲沟内水上溢,防止土尘下漏,堵塞盲沟,影响排水效果;第四,在上面回填一层土石混和料,摊平压实直至合格。把此过程称为路基原地面处理。
3.换填软土
适用范围:路堤填方高度小于3米且软土层不厚,一般软土层厚度在1.5米以内的软土地基段。
处理方法:将深度在1.5米以内的软土挖掉运往弃土场堆放或倾倒,然后利用挖方出来的好料或从借土场取来的好料进行分层回填压实直至合格。施工时要特别注意天气的变化,要求每个换填段必须在同一个工作日完成,对面积大或长度长的段落要求必须分段进行换填,否则未完成遇雨将全功尽弃。同样将此过程称为路基的原地面处理。
作用:通过换填好的填方材料,经过压实达到路基基底的承载力要求,能有效承受车辆荷载的作用力和路堤的自重,是最简单的施工方法。
4.碎石桩
适用范围:软土深度在15米以内且路基处于高填方地段。
作用:(1)挤密作用,对土体产生两个方向的横向挤压力。一个是成桩过程中沉管对周围土层产生较大的横向挤压力;另一个是在填入孔内碎石振动挤压时对土体周围产生的横向挤压力,使桩周围的孔隙减小,增加密实度;(2)消散孔隙水,加快地基固结。碎石桩的材料可使桩因土体的渗透能力高出很多的优势,能形成竖向排水管,让土体内的水排出地面,排出路基外,加快路基排水固结。
施工方法:
(1)碎石桩的几大控制指标:
平面位置——应按正三角形或梅化形部置
桩的直径——多数采用50-100cm
桩的长度——其长度不能大于15米
桩的部置范围——一般不少于路基款度的1.2倍
(2)用于碎石桩径相同或接近的钻孔机按照事先部置好的位置进行钻孔,并清除孔内的泥浆或水,边倒入碎石边进行振动使碎石达到密实;
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一.引言
采用振冲碎石桩来加固松软土地基,这样可以形成复合土体或者符合地基,能够有效的增强地基的稳定性,可以提高地基的承载力,能有效防止地基的沉降,除此之外还可以增加建筑物的抗震能力。本文结合乐自高速公路的具体工程,对振冲碎石桩施工的工艺进行较全面的探讨。
二.乐自高速公路工程概况
乐自高速公路是《四川省高速公路网规划》中汉源-乐山-自贡横线高速公路的重要组成部分,是连接川南乐山、自贡两个较大规模城市的重要通道,该横线高速公路先后与纵向布局的乐宜、内宜高速公路以及规划的仁寿经沐川至新市联络线相交,可实现多条高速公路之间的相互转换和联系,并与国家高速公路网相接,对完善四川省和区域高速公路网、增强川南地区城市之间的联系、增加川西南地区出省路径的选择具有重要意义。
乐自高速公路工程七合同段由山东省路桥集团有限公司承建,本合同段位于荣县境内,跨越来牟、长山两镇。本合同段内含长山互通区一处、长山停车区一处,主线全长为8.98公里。软基处理面积9.3万平方米,塑料排水板8.3万延米,碎石桩3.5万延米,换填砂砾石2.8万方。在整个工程中存在大量的软土地基,处理这些地基都是采用振冲碎石桩法来加固地基的。
三.软土地基的力学特性
我们所说的软土主要有几个特点:透水性比较小、可压缩性高、抗剪强度十分低,软土主要以散泥土质为主,其主要是在流动较慢的河流中,或者湖泊中沉积,之后由于生他作用而形成。这种土质的天然空隙要大于1,而压缩性系数则大于0.05平方厘米没千克。它的不排水性抗剪强度则小于30 kpa,如果其天然孔隙比大于1.5那么就成为了淤泥,当其天然孔隙比处于1和1.5之间时则为淤泥质土。在软土中含有大量的饱和水,其土质可能成流塑的状态,这种土质最主要的特质是强度低、透水性小以及压缩性高。正是因为这样所以软土地基的稳定性十分差,其承载力不足,很容易发生沉降,致使工程遭到破坏。
四.振冲碎石桩的加固原理
如下图所示,按一定间距排列打了许多桩体的土层称“复合土层”,由复合土层组成的地基称为“复合地基”。如果软弱土层不太厚,桩体可以贯穿整个软弱土层,直达相对硬层。如果软弱土层比较厚,桩体也可不穿过整个软弱土层,这样,软弱土层只有部分厚度转变为复合土层,其余部分仍处于天然状态。
1.当软弱土层比较薄时的加固原理
当软土层比较薄时,这是桩体就可以直接被打到比较硬的土层,这样就可以集中桩体的应力作用,我们知道桩体的压缩模量要大于软土的压缩模量,困而通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会逐步集中到桩上去,从而使软弱土负担的压力相应减少。这样就可以有效提高复合地基的承载力,同时减少了其压缩性,这样就可以使软地基加固。
2.软弱土层较厚时的加固原理
如果遇到的软土层比较厚时,这是桩体是不可能达到硬层深度的,也就是相对的硬层和复合土层不相接触时。该垫层把荷载引起的应力向周围横向扩散,使应力分布趋于均匀.这样就可以有效提高复合地基的承载力,同时减少了其压缩性,这样就可以使较厚软地基得以加固。
五.振冲碎石桩施工技术分析
1.处理范围
首排碎石桩距基础外缘60cm,处理长度为基础外缘50 m,第一个20 m段碎石桩间距2 m,第二个20 m段碎石桩间距2.2 m,第三个10 m段碎石桩间距2.5 m,碎石桩处理宽度为坡角以外0.5 m。每米碎石用量为:π×(0.8×0.8÷4)×1.35=0.678 平方米。填料可选用天然级配,但不能采用单级配料,含泥量不超过10%,粒径为20至50mm。
2.施工设备
施工设备如下表:
3.施工工艺
(1)工艺流程
采用振冲碎石桩加固软土地基的工艺流程如下:地上地下清障、地面整平;放线定桩位;桩机就位垫平、调平;闭和桩尖垂直对准桩位;启动桩锤沉管;沉管同时喷水造孔;沉到设计深度;清孔;留振10—20s拔管;反插至密实电流;成桩;移到下一根桩。
(2)施工工艺
①放线,碎石桩按正三角形布置,测量人员根据图纸段落处理宽度及处理长度放出区域控制桩,经测量监理工程师确认后,按照图纸桩距逐点测定桩位并用长竹签做好标记,施工过程别注意桩位标志。
②定位,移机到达指定桩位,闭和桩尖垂直对准桩位,其偏差不大于5cm。用枕木基本垫平桩机,然后调整支腿桩管垂直地面,桩身垂直偏差不超过1.5%,施工中质检员进行认真现场检查并填写检查记录。
③造孔,启动供水泵及振冲器,待振冲器下端射水口出水的水压及水量达到工艺要求时启动振动器,使振冲器以0.5m/min至2 m/min的速度在土中徐徐下沉,造孔过程中应始终保持振冲器处于悬挂状态,以免造成斜孔。当造孔达到设计深度时,将振冲器提出孔口,再放至孔底,往复2至3次,使孔口泥浆变稀,清除孔内泥土,保证填料顺畅,减小桩体含泥量。
④成桩,成孔后将振冲器提离孔底30一50 cm,在孔底留振10—20 s后拔管,拔管速度控制在0.8—1.2 m/min,每次填料厚度不宜大于50cm,将振冲器下放至填料中,进行振密。这时振冲器一方面将填料振密,另一方面使填料挤入孔壁的土中,从而使桩径过大。随着填料的不断挤人,孔壁土的约束力逐渐增大,当约束力与振冲器产生的振力相等,桩径不再扩大时,继续振密,振冲器电机的电流值迅速增大,当电流达到密实电流时认为该深度的桩体已经密实。桩体密实电流根据现场情况确定。
五.结束语
乐自高速公路对完善四川省和区域高速公路网、增强川南地区城市之间的联系、增加川西南地区出省路径的选择具有重要意义。在这个施工的过程中处理软土地基是一个较大的难题,本文就以乐自高速的软土地基处理为背景作了简单的阐述,具体的介绍了施工的技术要点以及质量控制方法。虽然随着我国经济的发展,科学技术的不断进步,我国对于软土地基的处理方法也有了较大的发展,振冲碎石桩加固法的应用也越来越广,但是在具体的施工过程中也还存在许多的问题,这需要行业的专家以及施工的工作人员,在具体的工作中不断的探索,不断的发现问题解决问题,只有这样才能使得技术不断的科学化。
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篇11
随着经济的发展,市政道路的施工进行的如火如荼,市政道路的施工质量与人们的日常生活息息相关,我国的幅员辽阔,地质条件也较为复杂,尤其在内地的湖河沉积地区以及沿海地区软土地基的分布情况十分广泛,在市政道路的施工过程中也常常会遇到软土地基的问题,这种地基的含水比大、承载力差、压缩比高,空隙比约为1.0,容易受到外界因素的干扰变大,难以满足现阶段市政道路施工的要求。为了保证市政道路的施工质量,必须采用相关的方式加强软土地基的稳定性,防止沉降问题的发生。目前,我国国内在处理市政道路软地基的加固方面已经取得了良好的成效,下面就针对软土地基的加固技术进行进一步的介绍。
2.市政道路软土地基的处理原则
对于市政道路软土地基的处理,首先要遵循经济性的原则,即在条件允许的范围内,要优先使用天然的材料进行加固,如工业废料、建筑垃圾等符合加固标准的材料进行加固,但是在材料的选择中要避免选择具有腐蚀性或者有机含量较高的垃圾,防止地基的加固难以达到规定的标准;其次,要遵循目的性的原则,即软土地基的处理必须要达到减小下渗、改善抗剪性、动力性的目的,防止地基出现变形以及液化的情况,将地基的压缩性控制在标准范围内,保证市政道路的后续使用质量。
3.市政道路施工中的软土地基加固技术
3.1 换填法
换填法是软土地基常用的加固方式,即在实地调查的基础上,将固定深度和范围内的软土地基挖出,进行换填,换填的材料需要选择稳定性高、强度好的材料,如石灰、砂石等等,在选择的过程中要遵循三个标准:
3.1.1 因地制宜的原则
在选择换填材料时,要根据施工场地的实际情况选择适宜的材料,以保证材料可以满足当地道路建设的需求,并做好材料中石头含量、粒径以及配级的检验,确定好材料之后,就可以将淤泥软土使用挖掘机挖除,用天然的材料进行置换,一般,开挖深度宜控制在2m以内,使用分层填筑、压实和检测进行施工,以便提高地基的承载力。
3.1.2 逐层加固的原则
在进行换填的过程中,为了保证压实的质量,必须对置换材料进行逐层压实,在换填的前期,需要对换填的面积和深度进行计算,再进行下阶段的换填和加固的工作,在第一层换填完成后,用机械碾压法将其反复压实,再进行逐层换填。
3.2 排水固结法
3.2.1 袋装沙井固结法
排水固结法包括袋装沙井固结法以及砂垫层处理法,袋装沙井固结法就是将符合标准要求的砂装入具有透水性的编织袋中,再利用辅助设备将沙袋侵入软土地基之中,这种固结的方法比较适宜用在厚度大于5m的软土层中、且地基承载力小于路堤建筑自重的情况中,具备施工效率高、施工费用低、用料少的特点,也是软土地基加固的常用方法之一。
3.2.2 砂垫层处理法
砂垫层处理法就是在软土地基的表面铺设好砂层进行排水的方式,令软土地基中的水分在上层荷载的影响下排水,从而达到地基加固的目的,使用这种加固方法时要注意,要保证排水固结的速度与路基填筑速度保持一致性,保证在填筑的过程中可以有效的实现排水,同时,避免上层荷载过大导致路基遭到破坏。
3.3 机械碾压加固法
机械碾压加固法是利用土壤中水分的特征来进行加固的一种方式,由于土壤中的水分是与以多种多样的形式存在,但是不管何种形式的水分在外力的作用下,也会被排挤出来,使用机械碾压就可以有效的排除地基中多余的水分,起到地基加固的作用。在进行加固的过程中,要根据实验数据来决定碾压的工艺,确定好碾压的力度、次数以及范围,在具体的工作过程中,要先使用小吨位碾压机进行碾压,进而使用大吨位碾压机进行碾压,碾压完成后再使用光轮碾压机进行碾压,在碾压过程中要遵循边线大到中的碾压原则,以1/3重叠的方式进行递进式碾压。
3.4 化学加固法
化学加固法就是利用化学材料对软土地基进行固结的处理方法,目前常见的化学加固法包括深层水泥加固法、石灰搅拌桩法以及灌浆法三种。
3.4.1 深层水泥加固法
使用深层水泥加固法对软土地基进行加固可以在短时间内得到需要的地基强度,使用该种方式加固后的地基具有变形小、无公害的优点,在北欧、日本、芬兰等国家已经得到了广泛的应用,在我国国内虽然应用时间较短,但是也取得了良好的社会效益和经济效益。
3.4.2 石灰搅拌桩法
石灰搅拌桩加固法是依靠石灰和土之间的物理反应形成所需的强度,应用在不同的地基中会产生不同的加固效果,加固的深度可以达到20m。在加固的过程中要通过机械搅拌的方式,在机械钻进时向地基内喷射压缩空气,在钻进要适度的标高后,要将钻头进行反向旋转,将生石灰输送至地基内,让土体和石灰进行充分的搅拌,形成具有水稳性、整体性以及一定强度的石灰桩。由于石灰桩具有膨胀挤密的作用,因此,在设计石灰桩是要遵循密布桩和小桩径的原则,桩间距和加固的深度应该按照沉降验算和稳定验算来确定,在验算完成后再进行施工。
3.4.3 灌浆法
灌浆法就是利用液压、气压以及电化学的原理,将一些可以固化的浆液注入到软土地基中,以便改善地基物理力学性质。在灌浆工程中,使用最广泛的浆材就是水泥,水泥的力学强度好、无毒、使用寿命长、材料价格低,但是在沉淀析水的影响下具有稳定性差的弱点,为了克服这些缺点,可以在水泥浆中加入砂、粘土以及粉煤灰等材料,或者掺入附加剂来改善浆液的性质。
4 结语
软土地基的加固是市政道路施工的关键性因素,关系着市政道路的施工质量以及使用寿命,目前,对软土地基的加固技术较多,需要根据施工地的实际情况以及周围环境进行综合判断和选择,保证软土地基加固的效果。
参考文献:
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连云港东疏港高速公路工程位于连云港开发区境内,本单位承建开发区高架桥和大岛山互通枢纽工程。大岛山枢纽工程匝道位于软土地基路段,其土层状态基本是表层1~2m厚硬塑层,下6~18m为淤泥、淤泥质粘土、流塑层,再下为硬塑层(或基岩),采用粉喷桩处理软土地基,即以水泥作为固化剂,利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩,并吸收周围水分,经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体,它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果,下面结合工程实际对粉喷桩处理公路软土地基施工工艺与检测方法进行探讨。论文大全。
1.设计简介
连云港东疏港高速公路粉喷桩设计桩径为50cm,间距2m,按梅花型布置,桩长以穿透软、流塑层进入硬塑层不少于50cm为原则,通常为8~12m,用于粉喷桩的水泥(3.25级普通硅酸盐水泥)为干粉。论文大全。根据地基含水量的大小,采用水泥喷入量为65~80kg/m。设计要求水泥土28天无侧限抗压强度≥1.0MPa。
2.施工准备
1、粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告,土工试验报告,室内配比试验报告,粉喷桩设计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
2、场地平整、清除障碍。如场地低洼,应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时,应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。论文大全。
3、施工机具准备,进行机械组装和试运转。
4、粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为5根,通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
5、粉喷桩所用的水泥(32.5级普通硅酸盐水泥)应符合设计要求,并有产品合格证,并经室内检验合格才能使用,严禁使用受潮、结块变质的加固料。
3.粉喷桩施工操作流程
粉喷桩操作步骤为:
1、深层搅拌机械就位。
2、预搅下沉(至设计标高)。
3、搅拌提升,同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处(设计桩顶)。
4、在桩上部的5m长范围内重复搅拌一次(1/3~1/2)桩长、桩上部强度要求较高。
5、重复搅拌提升,直到离地面下0.5m,上部回填5%灰土(或水泥土)并压实。
6、关闭搅拌机械移位至下一桩位。
4.施工注意事项
1、控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩长度。
2、严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。
3、定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查,其直径磨耗量不得大于2cm。
4、当钻头提升至地面以下0.5m时,喷粉机应停止喷粉。
5、当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉,在第二次喷粉接桩时,其喷粉重叠长度不得小于1m。
6、粉喷桩施工时,泵送水泥必须连续,固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录,其用量误差不得大于±1%。
7、为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1%。
8、搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求,搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录,深度应达到设计要求,时间误差不得大于5秒,施工前应丈量钻杆长度,并标上明显标志,以便掌握钻入深度,复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。
9、储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg,如储量不足时,不得对下一根桩开钻施工。
10、粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等,监理人员应随时检查记录情况。
5.质量检测
1、粉喷桩属地下隐蔽工程,施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响,因而其质量控制要贯穿于施工的全过程,并坚持全方位的施工监理。
2、施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况,记录其处理方法及措施。
3、成桩7天内浅部开挖桩头,其深度宜为0.5m,目测检查搅拌的均匀性,测量成桩直径。检查频率为10%。
4、在成桩7天内采用轻便触探仪检查桩的质量,触探点应在桩径方向1/4处,抽检频率为2%。
5、成桩28天后在桩体上部(桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m)分别截取3段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验,检查频率为2‰,每一工点不少2根。
6、成桩28天后,按1‰频率或每一工点不少于2根采用钻孔取芯法对其进行终检。
7、粉喷桩施工质量允许偏差应符合规范及设计规定。
6.结语
1、粉喷桩处理高等级公路软土地基是当前最常用的方法之一,目前的粉喷桩施工队伍大多属个体私营,一定要加强管理,施工中要加强监理,实行全天候、全方位旁站,以确保施工质量。
篇13
近年来由于交通量的剧增,公路工程建设的要求也越来越高,如果对公路工程建设中出现的软土地基不进行有效地处治,就会导致路基不均匀沉陷,路面开裂等病害的发生,对道路的稳定性、安全性影响较大,同时还会增加公路的养护成本。本文将就软土定义、成因类型特征及常用的软基处理方法进行简单论述。
1.软土的定义
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然空隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ17-96)对软土的定义为:滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。
《公路工程名词术语》(JTJ002-87)对软土的定义为:软土主要是天然含水量大、压缩性高、透水性差的一般性粘土。
无论是软土还是软土地基,只要路堤或其他荷载在土基有可能出现变形过大或强度不足时,都应进行沉降、稳定验算,不能满足要求时均应进行处理。
2. 软土的成因、类型及特征
1软土的成因
软土的成因一般认为是由于第四纪后期地表水所形成的沉积物质,多分布在海滨、湖滨、河流沿岸等地势低洼地带。地表常年积水或潮湿,所以地表往往有大量喜水植物,由于这些植物的生长和死亡,使软土中含有较多的有机物。
2软土的类型及特征
由于我国地域辽阔,从沿海到内陆,由山地到平原,各地区的软土由于形成的环境、年代、地质等条件千差万别,其分布厚度、性质也各不相同。同时软土水平方向上的差异性和垂直方向上的不均匀性,造成各地区表现出的抗剪强度、压缩性和透水性等的特性也各不一样。因此工程设计中按地质或地域特点,将软土分为五个类型,分别为沿海沉积、湖泊沉积、河滩沉积、谷地沉积和沼泽沉积五大类。
综上所述软土的基本物理力学性能如下:
(1)具有高含水量、低密度、低强度、高压缩型、低透水性和高灵敏度的特点。含水量一般在34%~72%之间,孔隙比一般在1.0~1.9之间,饱和度一般大于95%,液限一般在35~60之间,塑性指数位13~30.
(2) 具有一定的结构性。其力学性质与应力水平密切相关,应力水平较低时,土会呈现良好力学特性,应力水平超过某临界值时,土的结构性破坏,力学性质明显恶化。
(3) 存在硬壳层。该硬壳层经过地表风化、淋浇作用形成,具有中等的压缩性、较高的强度、较强的结构性。
3. 公路工程软基处理常用的方法
目前软土地基处理的方法很多,应根据土的类型,原材料供应情况和机械设备条件,环境因素,工期要求,施工技术条件和经济指标等因素进行综合分析,选择一个安全可靠、施工方便、经济合理的处理方案。论文大全。
目前公路工程中常用的软土地基处理方法主要有以下几种:
1换土垫层法
换土垫层法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖除,分层换填强度较大的砂、砂砾、碎石,土、或灰土以及其他稳定性材料,并压实至要求的压实度。此法施工简单,造价较低,无需特殊的施工机械,适用于软土层较薄且易于排水施工的情况。
1.1抛石挤淤法
抛石挤淤采用不易风化的石料,从路基中部开始,逐次向两侧展开,使流泥向外挤出,上部用小石块填塞密实并用重型机械碾压密实,石料大小随软土稠度而定。
此法简单、经济、无需排水。
1.2砂砾垫层法
利用砂砾垫层良好透水性的特点,在软土层表面铺设排水层,增加排水面,是软土地基在路堤荷载的作用下,加速排水固结,提高地基强度,满足路堤稳定性要求。
砂砾垫层材料采用中砂或粗砂,含水量不能过大,碾压施工时避免对软土层的过度扰动,造成砂和淤泥混合,影响垫层效果。
2土工织物法
土工织物法是在土体中埋置土工合成材料(土工布、土工格栅)形成加筋土层,使荷载分布均匀,提高地基承载力,从而减少沉降。
土工织物具有较高的抗拉强度和较低的延伸率,广泛用于软土地基的加固。
2.1土工织物加固的机理
土工织物对土的加固机理存在于土工织物与土的相互作用中,这种作用可分为三种情况(1)土工织物表面与土的摩擦作用。(2)土对土工织物的被动阻抗作用。(3)土工织物孔眼对土的锁定作用。这三种作用均能充分约束土颗粒的侧向位移,从而大大增加土体的自身稳定性,达到提高地基承载力和减少沉降的目的。
2.2土工织物施工工艺
2.2.1开挖基床
基床开挖尺寸应符合要求,同时做好基坑防水、排水措施,开挖完成后及时铺设砂砾垫层。
2.2.2铺设垫层
铺设垫层的厚度应符合要求,垫层表面平整度符合要求。论文大全。
2.2.3土工织物的铺设
(1)土工织物的纵轴向与路基横断面方向一致。
(2)土工织物的纵轴向不易设置接头,不可避免时,搭接长度应符合要求,一般不小于0.3m,并绑扎牢固。论文大全。
(3)土工织物的铺设应平顺无扭曲。
2.2.4土方回填
(1)回填料的粒径应符合要求,回填时车辆不得在铺好的织物上行走。
(2)回填料表面平整度应符合要求。
(3)回填料的碾压应由两侧向中心的顺序进行,压路机应沿路线纵向碾压,严禁横向碾压,压实度应符合要求。
3加固土桩法
加固土桩法是用专用机械将软土地基的局部范围(某一深度、某一直径)内的软土桩体用生石灰、粉煤灰、水泥等加固材料改良加固而形成,与桩间软土形成复合地基,从而降低土中的含水量,提高地基强度,减少沉降量。加固土桩法最常用的是粉喷桩法。
粉喷桩的施工应注意以下几点:
(1)粉体的质量。这是影响粉喷桩质量问题的关键。
(2)施工机械和设备。当前的施工机械和设备只能加固17.5m以内的软土层,对超过20m以上的深厚软土就无能为力。一方面钻机深度不够;另一方面空压、动力及喷桩工艺也有待进一步改进,以确保下部桩体的质量。
(3)粉喷桩的质量检测。虽然在行业技术规范中已有几种测试方法,但尚待完善。
(4)由于地质条件千变万化,粉喷桩的实际施工长度由以下两方面控制:一是施工图设计文件中地质勘探孔(或施工过程中的补堪孔)所勘探的深度;二是根据粉喷钻机在钻进时电流的变化情况。一般情况下,当钻机以II档,即0.8/min钻进过程中,钻机电流表电流值达到75A以上时即可认为达到了持力层。
(5)复搅长度。复搅桩体水泥土的无侧限抗压强度比未复搅桩体水泥土的无侧限抗压强度达2—3倍以上,可见,搅拌对提高水土均匀性,提高粉喷桩桩体强度是必不可少的。
(6)地基土的含水量对粉喷桩的影响。粉喷桩质量的优劣主要反映在粉喷桩的强度指标上,这不仅与掺入粉体的质量有关,而且与施工工艺、地基土的性质也有关,尤其是地基土的含水量。规范规定,地基土的天然含水量小于30%及大于70%时不宜采用。
4排水固结法
排水固结法由加压系统和排水系统两部分组成,。通过预压荷载使被加固土体中的孔隙水排出,有效应力增加土体强度得到提高,从而达到减少沉降和提高地基承载力的目的,常用的有砂井法和塑料排水板法。
4.1砂井法
砂井法是在软土地基中先钻成一定直径的孔眼,然后灌以粗砂或中砂利用上部荷载的作用加速软土排水固结的方法,从而提高地基强度,保证路堤稳定。
砂井的施工工艺的选择主要考虑三个方面的问题:
(1)保证砂井连续、密实,并且不出现颈缩现象。
(2)施工时尽量减少对周围土的扰动。
(3)施工后砂井的长度、直径和间距应满足设计要求。
4.2塑料排水办法
塑料排水板是带有孔道的板状物体插入土中形成竖向排水通道。塑料排水板法的优点有:工机械简单,性能好,投入劳力少;透导水性能好,可确保排水效果;塑料排水板具有一定的强度和延伸率,适应地基变形的能力强;插入地基时对地基扰动小,对超软地基处理最为理想。但塑料排水板法对提高土层的抗剪能力不如砂井,在需要抗滑稳定的软基地段,应谨慎采用。
塑料板排水法施工过程中应注意以下几点:
(1)塑料板插入过程中防止淤泥进入板芯,堵塞输水通道,影响排水效果。
(2)塑料板与桩尖连接要牢固,避免提管时脱开将塑料板带出。
(3)桩尖与导管配合要适当,避免错缝,防止淤泥进入而增大塑料板与导管壁的摩擦力造成塑料板的带出。
(4)严格控制间距和深度。
(5)塑料板接长时,应用滤膜内水平搭接的方法,为保证输水畅通并且有足够的搭接强度,搭接长度不小于20cm。
其他软基处理的方法还有灌浆法、反压护道法、强夯法等。
4. 结论