浅析特殊地基处理方法及应用
所属栏目:建筑施工论文
发布时间:2012-11-21 09:54:22 更新时间:2012-11-21 09:09:22
摘要 在工程建设中,经常需要对一些特殊的地基进行处理,随着社会的不断发展,各种新技术不断应用其中,针对特殊地基的处理方法越来越多越来越丰富。本文将对地基处理的几种常见方法以及高压旋喷注浆法在特殊地基处理中的应用展开探讨。
关键词 特殊地基 处理方法 高压旋喷注浆法
一 特殊地基处理方法概述
特殊地基的处理方法随着基础处理技术的不断发展也越来越多。基础淤泥层过厚,岸坡基岩面变化幅度大,土层物理力学性能较差等,都会对工程建设的稳定性造成一定影响,常见的处理方法有以下几种:
1 基础相同的特性
从稳定性来看,码头淤泥软弱土层比较厚,岩面的持力层有陡坡,呈“锅底”状,是其主要特点。
2 土层地基的性能
从地基土层的性能上来看,土层的物理力学性能指标不达标,有沙、淤泥夹在土层中间,通过排水固结和预压很难达到预期的效果。
3 可行的基本方法
(1)桩基方案
采用桩基结构可以解决岸坡的整体稳定性。为了使桩基施工及沉桩后岸坡抛石的施工更加方便,基桩是否嵌岩需要通过计算选择,在接岸阶段施工时,通常采用先部分抛石、后沉桩、再抛石并理坡的顺序施工。能够保证不均匀沉降是此方法的优点所在。造价高、施工难度大、接岸部位施工相对复杂是其不足之处。修正基桩抗滑效应的桩基码头岸坡整体稳定的计算方法是一种有效的方法,可以保持桩基码头的岸坡稳定。以此同时,确定最危险滑动面及其对应的最小安全系数可以采用遗传算法,对圆弧滑动面进行考虑,从而计算岸坡稳定的安全系数,并对基桩的抗滑作用进行考虑;采用极限分析理论的方法也是不错的选择,确定滑动面以上的土体对桩的侧推力,由各基桩的埋置深度,及其与岸坡具有不同的安全系数确定对不同的圆弧位置,将其最大抗滑力发挥到最大。
(2)大开挖重力式方案
对基础淤泥进行全部开挖,沉箱重力式,挖泥船舶挖深的能力以及工作效率等是制约挖泥的主要条件,基础宽度范围内的淤泥需要全部挖除,进一步夯实抛石基床,按照不同地段的岩面高低来确定基床厚度抛石置换的基础。从目前国际疏浚船舶最大挖深的能力来看,能够达到120米,国内一些抓斗船的挖深甚至可以达到50米。此方法对工期的要求不是很严格的工程的码头后期沉降以及稳定性是相对安全可靠的。无后顾之忧,确保码头的稳定、有效控制不均匀沉降此是此方法的优点所在;缺点表现在挖泥量较大,工期时间相应较长等。
(3)部分开挖沉箱重力式方案
挖除基础宽度范围内的淤泥,将抛石基床夯实并回填,采用爆炸挤淤法抛石置换基础的方法挖除去淤泥以下基础。但是由于爆破挤淤的施工工艺还存在着一些局限,例如对于水深较深、淤泥层较厚的基础施工工艺和方法等,目前也没有成功的经验可以借鉴,在采用此方法的时候一定要慎重。此方法的优点在于对经济指标的考虑比较全面,能缩短工期;不足之处在于施工方法还存在一定的局限,不容易达到目标。
(4)重力式桩基组合方案
不同的结构型式要按照地质条件的变化分段采取。岩面埋藏不深,采用沉箱重力式结构,淤泥层较厚地段易选择桩基结构,节省投资,保证岸坡稳定是这种方法的主要优点;两种不同结构之间的衔接和沉降不均问题是其主要的缺点。
按照地质情况的不同,其他方案还可以采用深层搅拌、水上挤密砂桩、海上碎石桩基础等等。
二 高压旋喷注浆法在特殊地基处理中的应用
在处理特殊地基时采用高压旋喷注浆法,具有施工速度快、质量高、可靠性好、工后沉降量小等优点。在处理特殊地基时广泛采用此种方法,能使后续工程的工期有效的缩短,尤其是对深层等特殊地基的处理效果更好。
1 工程概述
某高速公路扩建工程地处软土地区,整个工程施工的关键就是对软地基的处理。原方案设计为粉喷桩,但在实际工程施工工程中,粉喷桩机无法正常施工。相关的地质勘察资料表明,本施工段处于卧软弱层,其承载力不能满足路基、路面和动载的垂直荷载要求,沉降过大,没办法与原路基进行衔接。按照相关的要求,本段需要进行加固处理。
2 方案的选择
按照本施工段相关的工程地质资料,从上到下依次是是填土—耕植土—淤泥—淤泥质亚粘土—砂砾—亚粘土—泥岩的变化。由于施工期较短,加上施工场地狭小,为了实现正常的交通运输,并考虑到对周围环境的影响,采用慢速的排水固结法对软基加固是不可取的。从施工方案与加固效果方面进行综合比较,采用单管高压旋喷注浆法对地基处理进行复合处理比较合适。
3 旋喷桩设计
(1)确定桩径
原地基土经过长期固结稳定之后,在物理力学性能方面得到了很大的改善,但对满足地基承载力的要求还有一定的差距,从理论上来说,同一直径的旋喷桩,比粉喷桩单桩承载力要大得多,原设计粉喷桩的直径为0·5米,按照有关的规定,旋喷桩直径最小值应为0.5米。因此,本工程在施工过程中旋喷桩体直径应按0.5米来计算。
(2)确定桩长
综合考虑本工程的承载力特点、工程地质情况、粉喷桩施工的实际情况以及有关规定等,桩长L=8米,桩端进入持力层0.5米,是其最佳的选择。
(3)施工工艺
(1)钻机应该按照设计桩位进行准确定位,并进行水平校正,钻杆头要对准桩位,其偏差控制在50mm之内;
(2)成孔偏斜率,应该小于百分之一点五;
(3)当旋喷管入预定深度时,严格按照设计的配合比对水泥浆液配置好,并按下列步骤有序进行
1)转速控制在20r/min原地旋转喷管;
2)按照一边旋转一边提升的旋喷方法,输入水泥浆液为60L/min,当待泵压升高到20MPa时要保持不变;
3)从上到下按照旋喷注浆作业,并以25cm/min的速度对旋喷管进行提升。
(4)液应严格过滤水泥浆, 两道过滤装置应该按照2.2毫米喷嘴直径进行设置, 设置一道过滤网在制备水泥浆液搅拌罐时,同时在吸管尾部设一特制过滤器,并及时清理。
(5)水泥浆液更新要及时,在整个旋喷作业过程中需要连续不停的搅拌,一次搅拌量最好为1·0立方米。
(6)在旋喷作业的施工过程中,拆卸注浆管节后重新进行旋喷作业的搭接长度应不超过0·3m。
(7)搅拌水泥时,水和石灰按照相同的比例进行设计,对水泥浆液的比重应随时检测。在旋喷过程中,要尽量使浓度降低,并预防水泥浆沉淀。受潮的水泥应禁止使用。
(8)供浆需要连续进行,一旦发生中断,应立即将旋喷管下沉至停电供点以下0·3米,等恢复供电时再进行旋喷提升。如果因故停机超过3个小时时,应对泵体和输浆管路进行妥善的清洗。
(9)当旋喷管提升到快要接近桩顶时,应从桩顶以下1·0m开始,慢速提升旋喷至桩顶,旋喷数秒,再向上慢速提升旋喷0·5米桩体。
(10)在旋喷作业完成之后,应该将冒出地面的不间断地浆液回灌到桩孔内,一直到桩孔内的浆液面不再下沉为止。
(11)当所有的桩施工完毕后,管内的残留浆液应用清水将其全部喷射排出。
4 旋喷桩质量检测
(1)对冒浆试样的采集运用标准试模, 每种其数量主要为6组地层,每组3件。供室内,28d标准无侧限抗压强度的试验。
(2)采用标准贯入度进行试验
(3)进行载荷试验:随机选择一处做成桩后龄期28d的现场单桩和复合地基进行载荷试验,如果单桩承载力超过100kN,复合地基强度大于100kPa,即满足设计的要求。
总之,实践证明,利用旋喷桩对特殊软地基的处理是成功的,并取得了不错的效果。在处理特殊地基时要综合经济、工期、施工能力、施工经验等各种因素,通过科学的计算来选择合理、安全的方案,要时刻坚持安全至上的理念。
参考文献
1 地基处理手册[M]·中国建筑工业出版社,1988·8
2 刘秋文 高压旋喷注浆法在特殊地基处理中的应用[J],水运工程,1999(5).
3 李登川 浅谈特殊地基的几种基本处理方法[J],福建质量管理,2009(7).