官术网_书友最值得收藏!

第七節 軟土地基處置施工

隨著我國高等級公路的不斷修建,濕軟地基的處理加固已顯得越來越重要。土是一種松散的介質,作為路基本身或其支承體,明顯的缺點就是強度太低、變形太大,尤其對于軟土路基更是如此。特別是高填路堤,由于其自身荷載較大,在修筑高等級公路時,如果對軟土地基不加處理,或處理不符合設計要求,往往會導致路基失穩或過大沉降。因此,要保持地基的穩定,保證地基具有足夠的承載能力,不致產生過大沉降變形,就必須對濕軟地基進行加固處理。

軟土地基的自身工程性質較差,往往不能滿足路基及橋涵基礎的強度要求,必須采取一定的加固措施,以提高地基的強度和穩定性,減小沉降與變形。在選擇處理方法時,應綜合考慮地基條件、道路條件、施工條件、技術條件和環境條件等,使選擇的處理方法既符合目的要求又最經濟。

通常每一種軟土地基的處理方法都有自己的特點,產生的主要的效果也有所不同。一般地說,按處理目的可分為沉降處理和穩定處理兩大類。沉降處理包括加速沉降和減小總沉降量;穩定處理包括控制剪切變形、阻止強度降低、促進強度增長、增加抗滑能力和防止產生液化等。

軟土地基原來常用的具體處理方法主要有換填土層法、擠密法和化學加固法。隨著科學技術的發展,軟土地基處理的新材料、新方法和新技術日益增多。下面介紹一些軟土地基處理的基本規定和最新施工方法。

一、軟土的分類

軟土地基是因土體本身含水量大、孔隙比大而使地基呈現出強度低、壓縮性高、沉降量大的軟弱土層地基。我國東北地區的大興安嶺、小興安嶺、長白山、三江平原、松遼平原等地,青藏高原和西北地區的湖、盆、洼地和高寒地均分布有沼澤;在內陸湖、塘、盆地、江、河、海岸和山間洼地則分布有近代沉積的軟土。

我國的軟土地基按其成因不同,可分為濱海沉積類、湖泊沉積類、河灘沉積類和谷地沉積類等4種類型;按其沉積的環境不同,可分為濱海相、三角洲相、瀉湖相、溺湖相、湖相、河床相、河漫灘相、牛軛湖相、谷地相9種類型。

所謂軟土地基,主要是指黏土或粉土顆粒含量極高的軟弱土,或由孔隙率大的有機質土、泥炭、松砂組成的土層,地下水位高,影響填土和構造物穩定或使結構物產生沉降的這一類地基。軟土地基的判定指標可參考表2-16。

表2-16 軟土鑒別表

在公路工程中,對軟土地基主要是依據軟土類型,根據天然含水量及天然孔隙比等主要特征并結合其他指標進行分類的,通??煞譃檐涴ば酝令?、淤泥質土類、淤泥類、泥炭質土類和泥炭類等5種類型。其具體分類及其物理力學特性如表2-17所列。

表2-17 軟土地基分類及其物理力學特性

注:Cu為土的黏聚力;?u為內摩擦拭角。

二、軟土的性質

軟土一般指外觀以灰色為主,天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的細粒土,包括淤泥、淤泥質土(淤泥質黏性土粉土)、泥炭、泥炭質土等。軟土具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。

1.天然含水量高、孔隙比大

由于軟土中的黏粒和有機質含量較大,吸水能力比較強,加之地處常年積水的洼地,土層厚度大,多呈軟塑或半流塑狀態,天然含水量達30%~70%,有的甚至達200%;其孔隙比一般均大于1.0,大多在1.0~2.0之間,在某些地區甚至達6.0;其飽和度一般大于95%;液限在35~60之間;塑性指數為10~30,天然密度為1.5~1.9t/m3。

2.透水性差

軟土的親水性很強,但其透水性很弱(滲透系數為10-8~10-7cm/s),且具有明顯的方向性。由于大部分軟土地層中都存在著帶砂夾層,所以其滲透系數水平向略大于垂直方向,軟土中黏粒和有機質的含量和液限越大,其滲透系數則越低。因此,軟土地基的固結時間長,同時在加載的初期,地基中孔隙水壓力較高,嚴重影響地基的承載力。在施工過程中表現為壓實非常困難,既不便于施工作業也不便于行車。

3.壓縮性高

由于軟土中含水量高、孔隙比大,土粒間連接結構不穩定,所以具有明顯高壓縮性的特點。軟土的高壓縮性,隨著其液限的增加而增強,壓縮系數一般在5.10×10-7~1.53×10-6Pa-1之間。

4.抗剪強度低

工程實踐和試驗證明:由于軟土地基含水量大、孔隙比大,其抗剪強度很低,在外界荷載及其自身荷載的作用下,容易超出其本身的強度要求而出現剪切破壞,并與加載速度及排水固結有著密切的關系。當不排水剪切時,其內摩擦角接近于零,內摩擦剪應力小于19.92kPa;當排水剪切時,抗剪強度將隨著固結程度的增加而增大。

5.觸變性和蠕變性

軟土結構在未被破壞之前,具有一定的結構強度,但一經擾動,其原結構很容易會被破壞,強度迅速降低,隨著靜置時間的增長,軟土的強度將逐漸恢復。軟土的這種性質被稱為觸變性。如果軟土的觸變性越大,表示強度降低越明顯。

軟土在受荷載作用或在荷載變化過程中,將發生連續持久而緩慢地變化,這種在剪應力作用下的剪切變形現象稱為土的蠕變性。這種蠕變性實質上是軟土的抗剪強度隨著時間增長而遞減的性后,這種現象在工程上有很大的危害性。

三、軟土地區路基的基本要求

軟土地區對路基的基本要求,主要包括路基的穩定性和路基的沉降量兩個方面。

(一)路基的穩定性

在天然的軟土地基上,采用快速施工方法修筑路堤所能填筑的最大高度,稱為極限高度或臨界高度。當路堤高度超過這一極限高度時,對路堤或地基必須采取一定的加固措施才能保證路堤的安全填筑和正常使用;否則,就可能使填土的部分發生崩塌、坡腳外側地基隆起等,從而造成工程的大范圍返工。如果坡腳附近有房屋、水管或其他工程設施,也將受到嚴重的威脅和破壞,甚至會出現人身傷亡事故。

極限高度的大小主要取決于地基的特性及填料的性質等方面。對于一般軟土地基的極限高度,通常為3~5m;對于沼澤類軟土地基的最小填筑厚度可參考表2-18中的數值,也可按穩定性分析的結果及工地填筑試驗確定

表2-18 沼澤路堤最小填筑厚度

注:填土厚度,如不挖除泥炭則指泥炭面以上的填土部分;如部分挖除泥炭則應包括沉入泥炭的填土部分。

1.均質薄層軟土地基的路堤極限高度

均質薄層軟土地基的路堤極限高度,可按式(2-3)進行計算:

HC=NSCK/ρ ?。?-3)

式中,HC為均質薄層軟土地基的路堤極限高度,m;NS為穩定因素,與坡角β和深度因數n dn=(H+d)/H,其中H為填土高度,d為軟土厚度]有關;CK為軟土的快剪黏聚力,t/m2ρ為填土的密度,t/m3

2.均質厚層軟土地基的路堤極限高度

均質厚層軟土地基的路堤極限高度,可按式(2-4)進行計算:

HC=5.52CK/ρ  (2-4)

式中,符號意義同前。

非均質軟土地基的極限高度的計算比較復雜,一般用圓弧法計算確定。在施工條件允許時,也可根據工地筑堤試驗確定。軟土地基是否穩定,通常采用固結有效應力法進行驗算。

(二)路基的沉降量

軟土地基的路堤,即使滿足穩定性要求,不發生滑塌質量問題,但在施工過程中至填筑完成后,由于軟土的壓縮性大,軟土地基在路堤自重作用下也會產生沉降,這種沉降將在相當長的時間內持續發展,大大超過一般路堤的允許沉降量,嚴重時,不僅增加填土的工程量,而且在靠近填土部位的擋土墻、邊溝等排水設施,也會受到沉降或水平移動的影響。即使完成鋪裝路面后,還可能繼續產生沉降,對路面的縱橫斷面造成一定影響,難以保證其平整度,也會引起路面結構的破壞。

為了了解路堤的沉降情況,概略估算因基底沉降而增加的填方數量,還必須計算路堤的沉降。

四、軟土地基處理的基本規定

(1)軟土地基處理的施工必須確保施工質量,科學地做好施工組織設計,加強施工現場的技術管理,嚴格按照有關操作規程實施,認真做好工程質量的檢查和驗收工作。

(2)在軟土地基處理前,應當首先完成下列有關工作。

①收集并熟悉有關施工圖紙、工程地質報告、土工試驗報告和施工范圍內的地下管線、構造物等有關資料。

②為科學合理地進行軟土地基的處理,組織有關人員編制施工組織設計或施工大綱,使軟土地基的處理按一定程序和方法進行。

③為確保軟土地基的處理質量,達到軟土地基處理的預定目標,對所準備采用的原材料、半成品、成品進行檢驗。

④為保證軟土地基施工中的工程進度、施工質量,對所用的施工機械進行認真調試,使施工機械均達到正常運轉的良好狀態。

⑤對于準備采用樁基處理的軟土地基,進行必要的成樁試驗,以便取得樁基施工中的技術數據,確保樁基施工成功。

(3)在軟土地基的處理前,應做好施工期間的排水措施,對常年處于地表積水、水塘的地段,應按設計要求先做好抽水、清淤和回填工作。

(4)軟土地基處治材料的選用,應當貫徹“因地制宜、就地取材”的原則。所有運至工地的材料必須分類堆放,妥善保管,按現行有關標準進行質量檢驗,不合格的處治材料不得用于工程。

(5)在軟土地基處治過程中,應當遵循“按圖施工”和“邊觀察、邊分析”的方法;如發現施工現場地質情況與設計所提供資料不符,或原設計的處治方式因故不能實施,必須需要改變設計時,應及時報告監理工程師和業主,并根據有關規定報請變更設計,待批準后才能實施。

(6)在軟土地基處治過程中,應當認真做好原始記錄,積累資料,不斷總結經驗,提高軟土地基處治施工技術水平。采用新技術、新工藝、新機具、新材料、新測試方法時,必須制定不低于《公路路基施工技術規范》(JTG F10—2006)水平的質量標準和工藝要求。

(7)在軟土地基處治施工過程中,必須嚴格執行有關安全、勞保和環境保護等規定。

五、軟土地基處理方案設計

(一)軟土地基處理方案的選擇

1.軟土地基處理方案選擇的必要性

軟土地基的處理效果如何,關系到能否在計劃營運期內保持道路路況良好、保證行車速度和安全運行,是確保道路工程施工質量和使用壽命的關鍵問題之一。自改革開放以來,我國在軟土地基上修建的高等級公路數量越來越多,已積累了非常豐富的處理經驗。對軟土地基處理的設計、施工、設備、材料、檢測等手段已逐漸趨于成熟,但是,由于軟土地基的性狀千差萬別、地質勘探資料具有局限性及設計參數誤差等因素的影響,往往使處理后的效果與設計預定目標產生較大差異。

在軟土地基的設計和處理方案比較中,如何確保地質資料及設計參數真實準確,因地制宜、科學合理、恰到好處地選擇處理方案,體現經濟、可靠、高效的指導原則,這是軟土地基處理的重點和關鍵。工程實踐證明,加強道路軟土地基處理方案選擇的系統化研究,進一步對已有的實例研究資料進行系統化地分析研究,這對軟土的工程評價及處理方案的選擇等都具有重要的理論和實踐意義。

2.軟土地基處理方案選擇應考慮因素

在確定具體的軟土地基處理方法時,可以根據工程實際情況對幾種軟土地基處理方法進行技術、經濟、工期、效果等方面的比較,從中選擇最佳處理方案。在遇到軟土地基時,并不是所有的軟基都必須進行處理,首先要考慮不處理的可能性;如不處理不能滿足需要,則再考慮選擇淺層處理;如淺層處理不可以,再考慮深層處理。

在進行方案分析和選擇時,不能僅僅只考慮荷載和變形因素,而是要綜合施工期的地表狀況、結構物密度、填土高度、施工進度、施工季節、氣候條件、施工環境、設備情況、材料供應等因素統籌考慮,使所選擇的處理方案應技術上可靠,經濟上合理,條件上允許,時間上滿足,同時還應考慮到環境保護、節約能源、生態平衡等方面因素。在選擇處理方案時也可采用兩種或兩種以上的組合方案。

3.軟土地基處理方案選擇應收集資料

為確定技術上可靠、經濟上合理、條件上允許、時間上滿足軟基處理方案,在確定具體的處理方法之前,必須收集有關的資料,主要包括:詳細的工程地質勘察資料,本地區其他工程或其他地區同類工程軟土地基的處理經驗,材料、機械設備的來源情況,結構設計、施工進度和氣候條件等方面的資料。其中最重要的是工程地質資料,這是選擇和確定軟基具體處理方案的重要依據。

4.軟土地基處理方案確定的具體步驟

軟土地基處理方案的確定可按下列步驟進行。

(1)收集詳細的工程地質、水文地質及地基基礎的設計資料。如地形及地質成因、地基成層狀況;軟土層厚度、不均勻性和分布范圍;持力層位置及狀況;地下水情況及地基土的物理力學性質等。

(2)根據地基處理的預定目的(如解決路堤變形或穩定性問題)、使用要求(如工后沉降量及差異沉降量)、結構類型和荷載大小等,并結合地形地貌、地層結構、土質條件、地下水特征、周圍環境和相鄰建筑物等因素,初步選定幾種可供參考的地基處理方案,以供方案比較和進一步選擇。

(3)對初步選定的幾種地基處理方案,分別從處理效果、材料來源、機具條件、施工進度、投資多少和環境影響等方面,進行認真的技術、經濟比較,并根據安全可靠、施工方便、經濟合理、有利環保的原則,從中選擇最佳處理方案,也可以綜合初選的方案。

(4)對基本確定的地基處理方案,根據道路等級和施工現場復雜程度,可在有代表性的場地上進行相應的現場試驗,通過試驗檢驗設計參數和處理效果。如果達不到設計要求時,應查明具體原因,采取相應措施或修改設計。試驗工程的修筑也可為大規模正式施工積累經驗,提供設計依據和控制施工質量。

(二)認真進行地質勘察工作

在進行軟土地基處理方案設計時,首先要搞清地基工程地質和水文地質條件。眾多工程實踐證明:不少工程事故的發生,多數是因為對天然地基條件了解不清楚或不全面而造成的,因此一定要十分重視工程勘察工作。根據地基工程地質和水文地質條件,決定地基是否需要處理、如何進行處理。由于軟土地基的地質情況千變萬化,在軟土地基的實施過程中,還要特別重視施工期的補充勘察工作,對各種因素造成補充勘察與勘察報告的工程水文地質條件變化,應在施工方案中及時予以調整。

詳細準確的工程地質勘察資料,既是判斷天然地基能否滿足建筑物對地基要求的重要依據,也是確定合理的地基處理方法的重要依據之一。有些公路工程項目,為了趕進度、節省費用,對線路地質勘察工作不夠重視,所獲得的地質資料不詳細、不精確、不正確,使選擇的地基處理方案過于保守或不符合實際,從而造成投資過大而浪費。尤其對于一些中小型構造物的地基,更是缺乏足夠的地質勘察資料。

為確保軟土地基處理方案設計的正確性,在進行工程地質勘察時,應從工程的實際出發,對地質勘察方案的選擇、鉆探點點位的布設、勘探深度及土樣試驗內容等全面考慮,使其更具有代表性、可適用性,并且還應盡可能提供小型結構物的地基土工試驗報告,對局部不良地段(如溝、槽、老河道、池塘、沼澤、溶巖等)應補充鉆探點,對大面積不良地段除采用常規的試驗檢測以外,還應補充原位荷載試驗等內容。

軟土地基工程地質勘察工作,按設計階段可劃分為初步勘察與詳細勘察兩個階段。勘察方法主要有工程地質調查與測繪、工程地質勘探、原位及室內試驗等。在詳細勘察階段的勘察方法主要以鉆探、原位測試和室內試驗為主。

鉆探是工程地質勘察的主要手段,它既能直接觀察鑒別巖性和劃分地層,并可沿孔深進行原位測試和取原狀土樣,這是獲得地質資料的主要渠道。原位測試是勘察的輔助手段,原位測試資料可用于對鉆孔資料的補充,判斷和分層層位及界限的變化;對于局部的重點地段,原位測試資料可以補充原狀土樣間斷部位的資料空白。原位測試資料和鉆探、土工試驗資料可以相可印證,從而提高地質勘察資料的精確度。

(三)搞好試驗路堤修建工作

1.試驗路堤修建工作的重要性

在正式進行軟土地基處理之前,修筑試驗路堤是極其重要的一項工作,既是設計問題也是施工問題,通過試驗路堤的修筑,可以從技術與經濟角度尋求軟基處理的最佳方法和對策。特別是由于新技術、新工藝、新機具和新測試方法不斷涌現,當開發、引進新的軟基處治方法或進行軟基處治方法比較時,應在正式施工前進行現場試驗,鋪筑一定長度的試驗路堤,以驗證處治方法的可行性和可靠性,并驗算設計參數、工藝參數作為正式施工時的控制指標,掌握必要的施工工藝。因此,盡管試驗路堤需要一定的投資、精力和時間,但對于搞好軟基的處理有時起著決定性作用。

試驗路堤或實體工程的監測工作,通常主要包括變形監測、應力監測和其他監測(如地下水位等)。

2.試驗路堤監測工作的目的

試驗路堤監測工作是路堤工程施工中不可缺少的重要內容,根據工程經驗可知試驗路堤監測工作的目的如下。

①以工程監測的結果指導軟土地基的現場施工,確定和優化施工中的技術參數,以便實現信息化施工。

②根據監測的結果,及時發現施工中危險的先兆,分析產生原因,判斷工程的安全性,以便必要的措施,防止發生工程破壞事故和環境事故。

③通過試驗路堤的監測得出一系列數據,評價工程的技術狀況,檢驗設計參數和設計理論的正確性。

④通過試驗路堤的監測得出一系列數據和分析判斷,為設計、施工、管理和科學研究提供第一手資料。

3.路堤設計與施工所需參數

軟土地基路堤設計與施工所需要的重要參數,主要包括地表和土體的豎向位移、土的側向位移和孔隙水壓力等。

(1)地表和土體的豎向位移 地表的豎向位移可采用沉降板觀測,對于成層軟土應采用分層沉降標進行土體豎向變形觀測。觀測的主要目的是:控制施工進度、預估工后沉降量和計算因沉降而增加的土方量。

(2)土的側向位移 地表的側向位移可用設在坡腳的邊樁進行觀測,土體內部的側向位移可采用測斜儀觀測。土體側向變形是控制路堤填筑速率的重要參數。

(3)孔隙水壓力 孔隙水壓力是指土壤或巖石中地下水的壓力,該壓力作用于微?;蚩紫吨g。與土的側向位移資料相比,實測孔隙水壓力會更好地提供關于土體破壞情況的最早跡象。對于估計固結過程和確定路堤施工速率,測定孔隙水壓力也是一種基本手段。

隨著計算機的普及和數值方法的發展,有些錯誤地提出不需再進行繁雜的現場試驗,事實上恰恰相反,現場試驗是驗證設計、指導施工和發展軟基處理理論的重要環節,是其他方法和措施所不能替代的。因此,在進行軟基處理方案設計中,將理論分析、室內試驗、試驗路堤三者有機結合起來,是改進和提高軟土地基處理方案設計與施工質量的有效方法。

(四)地基處理中的工程監測

1.地基處理工程監測的重要性

在軟土地基方案設計中,雖然采用了合理的地基處理方案,但往往會因為施工管理不善,而造成地基處理失敗或未達到預期處理效果。因此,軟土地基處治施工必須確保施工質量,科學進行組織,加強施工管理,嚴格按照有關操作規程實施。軟土地基路堤在施工過程中,應注意觀測填筑過程中和竣工后的固結、強度和位移的變化,這不僅是評價軟基處理效果的依據,同時也可以及時防止因設計和施工不完善而引起的意外工程事故。

在進行工程監測過程中,監測點要設在觀測數據容易反饋的部位,無論是橫向還是縱向所布置的測點數量不宜過少,一般沿縱向每隔100~200m設置一個觀測斷面,在橋頭路段應設計2~3個觀測斷面。對沿河、臨河等凌空面較大且穩定性較差的路段,必要時要進行地基土體內部水平位移的觀測。在施工期間,應每填筑一層土進行一次觀測,如果兩次填筑時間間隔較長,應每3天至少觀測1次,堆載預壓期間應根據地基實際情況而定,一般半個月或每月進行一次觀測。

2.地基處理中工程監測的內容

對于軟土地基的工程監測,主要包括變形監測、應力監測和其他監測等內容。路堤各種監測項目和目的如表2-19所列。

表2-19 路堤的監測項目和目的

(1)變形監測 變形監測就是利用專用的儀器和方法對變形體的變形現象進行持續觀測、對變形體變形形態進行分析和變形體變形的發展態勢進行預測等的各項工作。對軟基的變形監測,主要包括地表位移和土體內部位移,位移方向包括豎向位移和水平位移,水平位移又包括垂直路堤中心線的橫向水平位移和平行路堤中心線的縱向水平位移。

地表豎向位移觀測一般采用沉降板觀測方式。沉降板由鋼底板或鋼筋混凝土板、金屬測桿和保護套管組成。沉降板宜埋設在路堤左右路肩和中心線下的原地面上。

地表水平位移一般采用埋設邊樁進行觀測,邊樁埋設在路堤的坡腳處,埋設的在地表1.2m以下,樁頂預埋上不易磨損的測頭,樁周上部50cm用混凝土澆筑固定,確保邊樁埋置穩固。

土體內部豎向位移的觀測是通過在土體內埋設沉降標進行,沉降標分為分層標和深層標兩種。分層標可以在同一根測標上,分別觀測土體沿深度方向各層次及某一層次土體的壓縮情況,分層的深度可貫穿整個軟土層,各分層測點布設間距一般為1.0m;深層標是測定某一層以下土體壓縮量的,其埋設位置可根據實際需要確定。深層標通常采用水準儀測量標桿頂端高程的方法進行,分層標主要采用電磁式沉降儀進行。電磁式沉降儀的工作原理是在土體中埋設一根豎管,隔一定距離設置一個磁環,當土體發生沉降時和土體同步沉降,利用電磁測頭測出發生沉降后磁環的位置,將其與磁環起初位置進行比較,進而計算出測點的沉降量。

土體分層水平位移觀測一般采用測斜儀進行,將測斜儀預埋在巖土體的鉆孔內,與巖土體結合為一體,所測得的測斜儀的位移就是巖土體的水平位移。

在路堤填筑施工中,應隨時注意路堤的穩定情況,當出現異常情況而可能失穩時應立即停止加載并采取果斷措施,待路堤恢復穩定后方可繼續填筑。

(2)應力監測 在路堤填筑施工中,應以應力監測的手段隨時注意路堤的穩定情況,當出現異常情況而可能失穩時,應立即停止加載并采取果斷措施,待路堤恢復穩定后方可繼續填筑。軟土地基的應力監測,主要包括孔隙水壓力監測和土壓力監測。

①孔隙水壓力監測??紫端畨毫ΡO測主要采用孔隙水壓力計進行,孔隙水壓力計有氣壓式、水壓式和電感式等??紫端畨毫ΡO測的平面布點集中于路中心,一般每種土層均設有測點,當土層較厚時,一般每隔3~5m設一個測點,埋設后待鉆孔完全填實和超孔隙水壓力消散時才可測孔隙水壓力計的初讀數,一般需要3~4d的穩定時間。測初始讀數時需連續觀測數日,直至讀數穩定為止。

現場進行孔隙水壓力觀測,可根據測點孔隙水壓力-時間變化曲線,反算土的固結系數,推算該點不同時間的固結度,從而推算強度增長情況,并確定下一級施工施加荷載的大小,因而可用來控制加荷的速率。

②土壓力監測。土壓力監測,主要是通過將土壓力計埋設在填土中,通過土壓力的讀數來完成土壓力的測定工作。按傳感器的類型不同,可將土壓力計分為鋼弦式、電阻應變片式、差動電阻式、氣壓式、水壓式等類型。通過埋設土壓力計的方法,可以測定土的總應力(即總土壓力)、垂直土壓力、水平土壓力和大、小主應力等。

在進行土壓力計埋設時,應特別注意減小埋設效應的影響,做好儀器基床面的制備、感應膜的保護和連接電纜的保護,確保其與終端的連接。土壓力計周圍的土方回填,必須采用薄層鋪料、專門壓實的方法,確保儀器的安全,并應盡量使儀器周圍材料的級配、含水量、密度等同鄰近的填方接近。各土壓力之間的距離不應超過2.0m,其水平面以外土壓力計的定位、定向應借助模板或成型體進行,確保土壓力計電纜的編號、埋設、保護等符合要求。

(3)其他監測 其他監測主要包括地下水位監測和出水量監測,這兩項是變形監測和應力監測的輔助性監測,其監測的目的可見表2-19中的說明。

(五)地基處理中的施工控制

1.施工控制的方法

在軟土地基上修建路堤,所采用的設計方法不一定完全合適,這主要是由于地質材料和土的物理力學指標的存在誤差所致,因此要進行在施工期的現場觀測與控制,以便發現異常情況,從而及時采取措施,保證工程的安全。但是,對于施工過程中的控制,至今沒有一種比較成熟的方法。在具體應用中的施工控制方法主要包括以下3種類型。

(1)經驗值控制施工 如控制邊樁位移速率,控制地面沉降速率,控制孔隙水壓力消散程度等。

(2)制作控制圖控制施工 如預測破壞的沉降與邊樁位移率的相關控制圖法,地基承載力的孔壓系數控制圖法等。

(3)設計計算校核法 如承載力計算校核法,穩定計算校核法,限制塑性開展區法等。

在以上3種施工控制方法中,以第1種方法較為常用,它采用某一種觀測經驗值作為判斷工程安危的方法,比較直觀而方便,但缺少科學的理論依據,有時可能對工程判斷偏于保守或不安全。

2.施工控制的標準

在現行行業標準《公路軟土地基路堤設計與施工技術細則》(JTG/T D31—02—2013)中,建議采用控制邊樁位移速率和控制地面沉降速率的方法,其具體控制標準為:路堤中心線地面沉降速率每晝夜不大于10mm,坡腳水平位移速率每晝夜不大于5mm。觀測結果應結合沉降和位移發展趨勢進行綜合分析。其填筑速率,應以水平控制為主,如超過此限值應立即停止填筑。但在實際工程中,各工程控制標準不同,發生破壞的位移也不同。

根據工程實踐經驗,加荷期間如果超過下述3項指標時,地基有可能發生破壞:①路堤中心點處,埋設地面沉降板的地面沉降量每天超過10mm;②路堤坡趾側向位移每天超過4mm;③孔隙水壓力(在地基的不同深度處埋設孔隙水壓力計)超過預壓荷載所產生產生的50%~60%。

(六)對地基監測成果的處理

在進行軟土地基沉降觀測時,觀測的數據應及時記錄在表內,隨時記錄、校核、匯總并整理分析,發現問題應及時復查或重測。在觀測期間還應及時記錄當地氣象資料及地下水位的變化情況。對地基監測成果的處理主要應做好以下工作。

1.觀測資料成果曲線圖

(1)豎向沉降觀測 豎向沉降觀測主要包括:荷載—時間—沉降(地表沉降或土體分層沉降)過程線;路堤橫向沉降盆圖(不同觀測時間相應的沉降曲線)。

(2)水平位移觀測 水平位移觀測主要包括:地面橫向位移(Ⅰ地面位移,Ⅱ荷載-時間-水平位移過程線);土體內部水平位移(水平位移隨深度變化曲線)。

(3)應力觀測 應力觀測主要包括:孔隙水壓力(Ⅰ荷載-沉降變化過程線,Ⅱ沉降-時間變化過程線);土壓力(荷載-時間-土壓力變化過程線)。

(4)其他觀測 其他觀測主要包括:攪拌樁承載力觀測(Ⅰ荷載-沉降變化過程線,Ⅱ沉降-時間變化過程線);單孔出水量觀測(荷載-時間-出水量變化過程線);地下水位井水觀測(全年時間-地下水位變化線)。

2.觀測成果報告

在軟土地基的整個處治過程中,從地質勘察開始至試驗結束,各階段均應及時提交觀測成果報告,主要包括以下方面:路基地質勘察報告;材料試驗報告;試驗工程施工計劃書;施工質量管理情況報告;動態觀測報告;各階段試驗工作的階段報告;試驗研究工作報告;總報告等。

以上所有報告對于軟基處理均具有非常重要的作用,其中總報告是一個核心內容,主要包括:①詳細介紹試驗研究工作的全過程情況;②針對軟土地基處理所用的材料、方法、設計參數及取值、施工工藝等,提出有效、適用、經濟的分析意見;③根據試驗講究、觀測結果、數據分析等,提出軟基處理科研、設計與施工的結論性意見和建議。

六、墊層及淺層的處置

(1)對于墊層與淺層的處置,應當達到增加地表強度、防止地基局部剪切變形的目的。

(2)軟土、泥沼地區采用換填地基時,其填筑、壓實的施工及檢驗應遵照部頒《公路路基施工技術規范》(JTG F10—2006)中的規定。

(3)當采用拋石擠淤處置方法時,在施工中應符合下列要求。

①應當選用不易風化的石料擠淤,片石的顆粒大小隨泥炭的稠度而定。對于容易流動的泥炭或淤泥,片石宜稍小一些,但不宜小于30cm,且小于30cm粒徑含量不得超過20%。

②當軟土地層比較平坦時,拋投應沿路的中線向前拋填,再漸漸向兩側逐步擴展。當軟土地層橫坡陡于1∶10時,應自高的一側向低的一側拋投,并在低側邊部多拋投,使低側邊部約有2m寬的平臺頂面。

(4)片石拋出軟土地面后,應用較小的石塊填塞墊平,并用重型機械碾壓緊密,然后在其上面設反濾層,再進行填土。

(5)在砂(礫)墊層施工時應當符合下列要求。

①砂墊層材料宜采用潔凈的中砂或粗砂,其含泥量不應大于5%,并將其中的植物、雜質除盡。也可以采用天然級配的砂礫料,其最大粒徑不應大于5cm,礫石的強度不低于四級(即洛杉磯法磨耗率小于60%)。

②對于砂(礫)墊層攤鋪后適當灑水,分層壓實,壓實厚度宜為15~20cm。如果采用砂礫石,應無粗細粒料分離現象。

③砂墊層寬度應寬出路基邊腳0.5~1.0m,兩側端以片石護砌或采用其他方式進行防護,以免產生砂料流失。

七、反壓護道的處置

反壓護道指的是為防止軟弱地基產生剪切、滑移,保證路基穩定,對積水路段和填土高度超過臨界高度路段在路堤一側或兩側填筑起反壓作用的具有一定寬度和厚度的土體。

①反壓護道所用的填料材質應符合設計要求,對于不符合要求的填料決不能用于反壓護道工程。

②反壓護道的施工宜與路堤同時進行填筑;當需要分開進行填筑時,必須在路堤達到臨界高度前將反壓護道筑好。

③反壓護道的壓實度應達到現行行業標準《公路土工試驗規程》(JTG E40—2007)中重型擊實試驗法測定的最大干密度的90%,或滿足設計提出的要求。

八、土工合成材料

土工合成材料是土木工程應用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料,它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纖、合成橡膠等)為原料,制成各種類型的產品,置于土體內部、表面或各種土體之間,發揮加強或保護土體的作用。

在現行國家標準《土工合成材料應用技術規范》(GB/T 50290—2014)中的規定,可將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料、土工復合材料、土工網、玻璃纖維網、土工墊等類型。

(1)采用的土工合成材料應具有質量輕、整體連續性好、抗拉強度高、耐腐蝕性和抗微生物侵蝕性好、施工方便等優點;非織型的土工纖維應具備當量孔隙直徑小、滲透性好、質地柔軟、能與土很好結合的性質。

(2)應根據出廠單位提供的幅寬、質量、厚度抗拉強度、頂破強度和滲透系數等測試數據,選用能夠滿足設計要求的土工合成材料。

(3)在土工合成材料的施工中應當符合以下規定。

①土工合成材料應在平整好的下承層上按路堤底寬全斷面鋪設,攤鋪時應將土工合成材料拉直平順,緊貼下承層,不使其出現扭曲、折皺、重疊。在斜坡上攤鋪時,應保持一定的松緊度(可用U形釘進行控制)。

②鋪設土工聚合物材料時,應在路堤每邊各留足夠的錨固長度,回折覆裹在壓實的填料面上,平整順適,外側用土進行覆蓋,以免造成人為破壞。

③應保證土工合材料的整體性,當采用搭接法進行連接時,搭接長度宜為30~90cm;當采用縫接法進行連接時,縫接寬度應不小于5cm;當采用黏結法進行連接時,黏結寬度應不小于5cm,黏合強度應不低于土工合成材料的抗拉強度。

④現場施工中如果發現土工合成材料有破損時必須立即修補好。

⑤土工合成材料在存放以及施工鋪設過程中,應盡量避免長時間的暴曬或暴露,以免土工合成材料的性能劣化。

⑥雙層土工合成材料上、下層的接縫應相互交替錯開,錯開長度不應小于0.5m。

九、袋裝砂井的施工

袋裝砂井是用透水型土工織物長袋裝砂礫石,設置在軟土地基中形成排水砂柱,以加速軟土排水固結的地基處理方法。

1.袋裝砂井的材料

袋裝砂井的材料包括如下2個方面。

(1)袋 袋應當選用聚丙烯或其他適用的編織料制成,應具有耐水性好、韌性等應符合設計要求,其抗拉強度應能保證承受砂袋的自重,裝砂后砂袋的滲透系數應不小于砂的滲透系數。

(2)砂 砂應采用滲水率較高的中砂、粗砂,大于0.5mm的砂的含量宜占總量的50%以上,含泥量應不大于3%,細度模數大于2.7,有機質含量不大于1%,滲透系數應不小于5×10-3cm/s,灌砂率不小于95%。

2.施工機械

袋裝砂井施工所用的主要機具為導管式振動打樁機,在行進方式上普遍采用有軌道門架式、履帶臂架式、吊機導架式等。在實際工程中,常選用輕型柴油打樁機,該打樁機構造簡單,拆裝方便,移位靈活,可靠性高,打設深度單節可達8m,接長套管可達24m,完全可滿足袋裝砂井施工的要求。

3.施工工藝流程

袋裝砂井的施工工藝流程,應按以下程序進行:整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機具定位→打入套管→沉入砂袋→拔出套管→機具移位→埋砂袋頭→攤鋪上層砂墊層。

4.施工質量要求

袋裝砂井的施工質量,應符合以下規定。

(1)砂袋的灌砂率(r)可按式(2-5)計算:

r=mscl×100%/0.78d2L ρd ?。?-5)

式中,r為砂袋的灌砂率, %;mscl為實際灌入砂的質量,kg;d為袋裝砂井的直徑,m;L為袋裝砂井的深度,m;ρd為中粗砂的干密度,kg/m3。

根據現行業標準《公路路基施工技術規范》(JTG F10—2006)在袋裝砂井的施工過程中,其井距、井長、井徑等指標的允許偏差,應當符合表2-20中的規定。

表2-20 袋裝砂井施工允許偏差

(2)砂袋中灌入砂子后,在露天情況下堆放時,應當進行遮蓋,切忌長時間的暴曬,以免使砂袋產生老化。

(3)砂井可以用錘擊法或振動法進行施工,導軌應當保持垂直,鋼套管不得出現彎曲,沉樁時應當用經緯儀或重錘控制其垂直度。

(4)為控制砂井的設計入土深度,在鋼管套上應劃出標尺,以確保井底標高符合設計的要求。

(5)在砂袋入井時,應用樁架吊起垂直下井,防止砂袋在下井中發生扭結、縮頸、斷裂和沙袋磨損。

(6)拔鋼套管時應注意垂直起吊,以防止帶出或損壞砂袋。在施工過程中如果發現上述現象,應在原孔邊緣處進行重打砂井;如果兩次將砂袋帶出時應立即停止施工,待查明原因后再施工。

(7)砂袋留出孔口長度應保證伸入砂墊層至少30cm,并且不得臥倒。

5.施工允許偏差

袋裝砂井的施工允許偏差應符合表2-20中的規定。

十、塑料排水板的施工

1.塑料排水板的組成

塑排排水板也稱為塑料排水帶,是由芯板和濾套組成的復合體,或是由單一材料制成的多孔管道板帶。塑排排水板有波浪型、口琴型等多種形狀。中間是擠出成型的塑料芯板,是排水帶的骨架和通道,其斷面呈并聯十字,兩面以非織造土工織物包裹作濾層,芯帶起支撐作用并將濾層滲進來的水向上排出,是淤泥、淤質土、沖填土等飽和黏性及雜填土運用排水固結法進行軟基處理的良好垂直通道,大大縮短軟土固結時間。

(1)芯板是由聚乙烯或聚丙烯加工而制成的多孔管道或其他形式的板帶,應具有足夠的抗拉強度和垂直排水的能力。當周圍土體壓力在15m深度范圍內不大于250kPa,或在大于15m范圍不大于350kPa條件下,其排水能力應不低于30cm3/s。芯板應具有較好的耐腐蝕性和足夠的柔性,保證塑性排水板在地下的耐久性,并確保在土體固結變形時芯板不會被折斷或破裂。

(2)濾套一般由無紡織物制成,應具有一定的隔離土顆粒和滲透功能,應等效于0.025mm孔隙,其最小自由透水表面積宜為1500cm2/m,滲透系數應不小于5×10-3cm/s。

2.施工機械的選擇

塑料排水板的施工機械主要是插板機,也可與袋裝砂井打設機具進行共用,但應將圓形套管換成矩形套管。對振動打設工藝、錘擊振力大小,可根據每次打設的根數、導管斷面大小、入土長度和地基均勻程度確定。

3.塑料排水板施工工藝

塑料排水板的施工工藝,可按以下程序進行:整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割斷塑料排水板→機具移位→攤鋪上層砂墊層。

4.施工質量要求

塑料排水板的施工質量應符合以下規定。

(1)施工現場堆放的塑料排水板盤帶應加以適當覆蓋,以防止因在空氣中長時間暴露而產生老化。

(2)在塑料排水板的插入過程中,導軌應保持垂直,鋼套管不得有彎曲,透水濾套不應被撕破和污染;排水板底部應有可靠的錨固措施,以免拔出套管時將芯板帶出。

(3)塑料排水板留出孔口長度應保證伸入砂墊層不小于50cm,使其與砂墊層貫通;并將其保護好,以防止機械、車輛進出時受損,影響排水效果。

(4)塑料排水板的搭接應采用濾套內平接的方法,芯板對扣,凹凸對齊,搭接長度不少于20cm;濾套包裹要用可靠措施進行固定。

(5)施工中要防止泥土等雜物進入套管內,一旦發現有雜物掉入時要立即進行清除。

5.施工允許偏差

在塑料排水板的施工過程中,其板距、板長和豎直度等的允許偏差應當符合表2-21中的要求。

表2-21 塑料排水板施工允許偏差

十一、砂樁的施工

砂樁也稱為擠密砂樁、砂樁擠密法,是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后再將砂擠入土中,形成大直徑的密實砂柱體的加固地基的方法,砂樁屬于散體樁復合地基的一種。砂樁法適用于擠密松散砂土、粉土、黏性土、素填土、雜填土等地基。這種施工工藝,既有擠密作用又有振密作用,處理效果較好。

1.砂樁的材料要求

砂樁對于砂的要求與袋裝砂井基本相同,也可以使用砂和角礫混合料,但含泥量不得大于5%。

2.砂樁的施工機具

砂樁施工所用的主要施工機具有振動打樁機、柴油打樁機;按成型工藝又可分為沖擊式和振動式,下端裝有活瓣鋼樁靴的樁管。

3.砂樁的施工工藝

砂樁的施工工藝應按以下程序進行:整平原地面→機具定位→樁管沉入→加料壓密→拔管→機具移位。

4.施工質量要求

(1)砂的含水量對樁體的密實度有很大影響,應當根據成樁的方法分別符合以下規定:①當采用單管沖擊法、一次打樁成樁法或復打成樁法施工時,應當采用飽和砂;②當采用雙管沖擊法、重復壓拔法施工時可使用含水量為7%~9%的砂;③在飽和土中施工時也可用天然濕砂。

(2)地面以下1~2m土層由于側向約束軟弱,非常不利于成樁,應取超載投砂法,通過壓擠提高表層砂的密實程度。

(3)樁體在施工過程中,應確保連續、密實;在軟弱黏性土中成型困難時,可以隔行進行施工,各行中也可以間隔施工。

(4)實際灌砂量未達到設計用量要求時,應在原位置將樁管打入,補充灌砂后再復打一次,或在旁邊補樁一根。

5.施工允許偏差

在砂樁施工過程中,其樁距、樁長、樁徑、豎直度和灌砂量等指標的允許偏差,應符合表2-22中的要求。

表2-22 砂樁施工允許偏差

十二、碎石樁施工

碎石樁是以碎石(卵石)為主要材料制成的復合地基加固樁。碎石樁和砂樁等在國外統稱為散體樁或粗顆粒土樁。所謂散體樁是指無黏結強度的樁,由碎石柱或砂樁等散體樁和樁間土組成的復合地基亦可稱為散體樁復合地基。目前在國內外廣泛應用的碎石樁、砂樁、渣土樁等復合地基都是散體樁復合地基。

碎石樁是散體樁的一種,按其制樁工藝可分為振沖(濕法)碎石樁和干法碎石樁兩大類。采用振動加水沖的制樁工藝制成的碎石樁稱為振沖碎石樁或濕法碎石樁。采用各種無水沖工藝(如干振、振擠、錘擊等)制成的碎石樁統稱為干法碎石樁。

1.碎石樁材料

碎石樁的材料填料,應由未風化的干凈礫石或軋制碎石而成,粒徑宜為20~50mm,含泥量不應大于10%;水可用一般可飲用水。

2.進行成樁試驗

在正式進行碎石樁施工前,應按設計要求做成樁試驗,記錄沖孔、清孔、制樁時間和深度、沖水量、水壓、壓入碎石量及電流的變化等。經驗證設計參數和施工控制的有關參數,從而作為碎石樁施工過程中的控制指標。

3.施工機械

碎石樁的主要施工機具是振沖器、吊機或施工專用平車和水泵等。選擇振沖器的型號應與碎石樁的樁徑、樁長及加固工程離周圍建筑物距離相適應。振沖器應配備適用的供水設備,出口的水壓應在400~600kPa之間,出水流量控制20~30m3/h范圍。起重機起吊能力一般應大于100~200kN。

4.施工工藝

碎石樁的施工工藝應按以下程序進行:整平原地面→振沖器就位對中→成孔→清孔→加料振密→關機停水→振沖器移位。

5.施工質量

碎石樁的施工質量應符合以下規定。

(1)在制樁過程中,各段樁體均應符合密實電流、填料量和留振時間等方面的要求,制樁時宜將水量關小,填料方法或將振沖器提出孔口加料,或邊振邊填,加料不宜過猛,原則上“少吃多餐”。

(2)施工現場應實現開設泥水排放系統,將制樁過程中產生的泥水集中引入沉淀池,沉淀池底部沉積的泥漿可定期挖出送至指定地點。

(3)碎石樁的施工順序從中間向外圍進行,或由一邊推向另一邊的方式施工。

(4)碎石樁施工結束后,路堤進行填筑前注意設置沉降觀測設備。

(5)攪拌樁的質量控制應貫穿在施工的全過程,實施全程的施工抽查,施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄,并依照規定的施工工藝對每根樁都要進行質量評定。

(6)當實際貫入量沒有達到設計要求時,應在原位將樁管打入,補充灌碎石后復打一次,或在旁邊補樁。

(7)施工中選用適宜的樁尖結構。當選用活瓣樁靴時砂性土地基宜采用尖瓣型,黏性土地基宜采用平底型。

6.允許偏差

在碎石樁施工的過程中,其樁距、樁長、樁徑、豎直度等指標的允許偏差應符合表2-23中的要求。

表2-23 碎石樁施工允許偏差

7.密實度抽查

碎石樁的密實度可在現場采用灌砂法或灌水法測其密實度,也可采用動力觸探、靜力觸探法根據貫入擊數或貫入阻力間接確定樁體的密實度。在實際工程中,碎石樁密實度宜抽查總數的5%,當采用重Ⅱ型動力觸探測試、貫入量為10cm時擊數不小于5次。

十三、加固土樁施工

加固土樁是用某種專用機械將軟土地基的局部范圍(某一深度、某一直徑)內的軟土樁體用生石灰、水泥、粉煤灰等加固材料改良,加固而形成,與樁間軟土形成復合地基,從而降低土中的含水量,提高地基強度,減少沉降量。加固土樁的施工有拌和樁法、粉噴樁法等。

1.加固土樁材料

加固土樁所用材料比較多,主要用的有生石灰、水泥和粉煤灰等,質量應滿足以下要求。

(1)生石灰應是磨細的,最大粒徑不應大于2mm,石灰中應不含有雜質,氧化鎂和氧化鈣總含量不應小于85%,其中氧化鈣含量不低于80%。

(2)水泥宜采用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥,并且應是國家免檢產品,嚴禁使用過期、受潮、結塊、變質的劣質水泥,對非免檢廠生產的水泥,應分批提供有關強度等級、安定性等試驗報告。

(3)粉煤灰化學成分中要求二氧化硅(SO2)和三氧化二鋁(Al2O3)的含量應大于70%,燒失量應小于10%,有條件地區可采用石膏粉作為摻加劑,這樣可有利于強度的提高。

2.進行成樁試驗

主要包括以下內容。

①滿足設計噴入量的各種技術參數,如鉆進速度、提升速度、攪拌速度、噴氣壓力、單位時間噴入量等。

②掌握土樁材料攪拌的均勻性。

③掌握下鉆和提升的阻力情況,選擇合理的技術措施。

④根據地層、地質情況確定覆噴范圍,成樁工藝性試驗樁數不宜少于5根。

3.外加劑的使用

室內配方試驗施工實際使用的固化劑和外摻劑,必須通過室內試驗的檢驗,符合設計要求后方能使用。

4.成樁施工工藝

加固土樁的施工工藝應按以下程序進行:整平原地面→鉆機定位→鉆桿下沉鉆進→上提噴粉(或噴漿)強制攪拌→復拌→提桿出孔→鉆機移位。

5.施工前的準備

施工前應丈量鉆桿的長度,并標上顯著的標志,以便比較準確地掌握鉆桿的入土深度、復攪深度,保證設計樁長。

6.施工機械選擇

加固土樁的施工機械應按固化劑噴入的形態(漿液或粉體),采用不同的施工機械組合。對漿液固化劑,主機為深層攪拌機,有雙攪拌軸中心管輸漿方式和單攪拌軸葉片噴漿方式兩種;配套機械主要灰漿拌制機、集料斗、灰漿泵、控制柜及計量裝置。對粉體固化劑,施工機械主要包括鉆機、粉體發送器、空氣壓縮機、攪拌鉆頭。

7.施工質量要求

(1)采用漿液固化劑

①固化劑漿液應嚴格按預定的配合比進行拌制。制備好的漿液不得離析,不得停置過長,超過2h的漿液應降低強度等級使用;漿液倒入集料時應加篩過濾,以免漿內結塊,損壞泵體。

②泵送漿液前,管路應保持潮濕,以利輸漿?,F場拌制漿液,應有專人記錄固化劑、外摻劑用量,并記錄泵送漿開始、結束時間。

③根據成樁試驗確定的技術參數進行施工。操作人員應記錄每米下沉時間、提升時間,記錄送漿時間、停漿時間等有關參數的變化。

④供漿必須連續,拌和必須均勻。一旦因故停漿,為防止斷樁和缺漿,應使漿攪拌機下沉至停漿面以下0.5m,待恢復供漿后再噴漿提升。如因故停機超過3h,為防止漿液硬結堵管,應先拆卸輸漿管路,清洗后備用。

⑤攪拌機提升至地面以下1m時宜用慢速;當噴漿口即將要提出地面時,應立即停止提升,攪拌數秒以保證樁頭均勻密實。

(2)采用粉體固化劑

①粉噴樁施工應根據成樁試驗確定的技術參數進行;操作人員應隨時記錄壓力、噴粉量、鉆進速度、提升速度等有關參數的變化。

②嚴格控制噴粉標高和停粉標高,不得中斷噴粉,確保樁體長度;嚴禁在尚未噴粉的情況下進行鉆桿提升作業。

③當鉆頭提升到地面以下不足50cm時,送灰器應立即停止噴灰,并用人工回填黏性土進行壓實。

④樁身根據設計要求在一定深度即在地面以下1/2~1/3樁長并不小于5m的范圍內必須進行重復攪拌,使固化料與地基土均勻拌和。

⑤在粉噴樁的施工過程中,如果發現噴粉量不足,應整樁進行復打,復打的噴粉量應不小于設計用量。如果遇到停電、機械故障等原因,發生噴粉中斷時,必須進行復打,復打重疊孔段應大于1m。

⑥施工機具設備的粉體發送器必須配置粉料計量裝置,并記錄水泥的瞬時噴入量和累計噴入量。嚴禁無粉料噴入計量裝置的粉體發送器投入使用。

⑦儲灰罐的容量應不小于一根樁的用灰量加50kg;當儲量不足時,不得對下一根樁開鉆施工。

⑧鉆頭直徑的磨損量不得大于1cm。

8.施工允許偏差

在粉噴樁施工過程中,其樁距、樁長、樁徑和豎直度等指標的允許偏差,應符合表2-24中的要求。

表2-24 粉噴樁施工允許偏差

注:應在樁體3等分段各鉆取芯樣1個,1根樁取3個試塊進行強度測試。

十四、路堤施工與觀測

1.一般規定

(1)在路堤正式開工前,施工單位應做好充分的準備工作。首先應全面熟悉軟土地基施工設計圖紙和試驗工程總報告等有關技術材料,并會同設計單位或軟土試驗工程單位進行現場實地核對和調查,以便于順利開工。對不符合實際情況的設計內容,可提出修改設計的意見,或安排補充地質勘察工作,并按規定程序變更設計。

(2)根據核實的工程數量、工期要求、施工設備,結合施工工地特點,制定實施性施工組織設計,并編制施工具體計劃,做到材料、設備工具、觀測測試儀具、勞動力、臨時工程、生活設施等全面落實。

(3)布設觀測儀具的種類、位置和數量,應按設計圖紙上的要求進行,測試的項目、觀測內容和頻率也應當符合規定的要求,并及時整理出有關數據,以滿足優質、安全施工的要求。

(4)軟土地基路堤的施工,在一般情況下宜安排在有利季節進行;如果條件允許,宜在旱季或冬季作業。應妥善安排施工計劃,軟土地基應比一般地基盡量提前施工,以便使地基有充分時間固結。

(5)施工時應盡量減少對軟土地基表層硬殼層的損壞。

(6)當需要進行軟土地基基底處理或挖除淤泥時,應當按照施工圖紙進行施工,統一安排,綜合進行。

2.路堤填筑

(1)有關軟土地基路堤施工中的一般事項,如施工測量、路基放樣、清除場地、路基填料、材料試驗和臨時工程等,以及路堤、橋涵、通道的填筑,路基壓實、取土坑和棄土堆的布置等方面的要求,均應遵照現行的《公路路基施工技術規范》(JTG F10—2006)中的有關規定辦理。

(2)軟土地基路堤施工時,應注意環境保護,所挖出的淤泥應安排在合適地點堆放,并妥善進行處理,盡量利用荒地凹凼,做到填平補齊,造田造地。在排除積水時,應引入附近溝渠,勿使其污染水源、農田、魚塘或其他建筑物。

(3)在常年積水或池塘(魚塘)等地段施工時,宜應先修圍堰抽水,挖除表層淤泥,并用水穩定性好的透水性材料回填到常水位以上50cm,然后再進行軟土地基處理。圍堰應高出水位以上30cm,且無滲漏,同時應保證整個施工期間始終處于完好狀態。

(4)在軟土地基上直接填筑路堤時應按以下規定進行。

①根據施工現場的地形情況,將場地地表水排除,以保持基底干燥;在有條件時可采取降低地下水位措施。路基施工前應先做好排水設施。

②水面以下部分的填土,應選擇透水性良好的土質,水面以上部分的填土,可用一般土分層填筑和分層壓實,同時優先采用輕質材料進行填筑。

③填筑路基的土宜在集中取土場取用。必須在兩側取土時,取土坑內緣距路堤坡腳的距離,當路堤填土高度小于2m時,不得小于20m;當路堤高度為5m時,宜大于40m,且取土坑內每隔50m應留出頂寬為3m的橫向土坡。

④路堤填土應由路的中心向兩側進行填筑,并應做出與路拱相同的橫向坡度,一般采用2%~4%的橫坡為宜。

⑤在填筑路堤時,路堤最后填筑標高應達到設計圖上的預壓填土高度;而側坡的余寬及邊坡率也應留有余地,使其壓實寬度大于路堤設計寬度,并保證最后削坡后有效的斷面尺寸和路基寬度。

(5)在路堤填筑的過程中,應進行沉降和穩定監測。當接近或達到極限填土高度時,嚴格控制填土速率,以免由于加載過快而造成地基破壞。一般每填一層,應進行一次監測,控制的標準為:路堤中心線地面沉降速率每晝夜不大于10cm;坡腳水平位移速率每晝夜不大于0.5cm。觀測結果應結合沉降和位移發展趨勢進行綜合分析。其填筑速率,應以水平位移控制為主,如果超過控制標準應立即停止填筑。

(6)橋頭路堤應于結構物施工前填筑,并不應小于6個月,使橋臺地基先預壓穩定后再進行開挖。在預壓期內不應在路堤上做任何工程,只允許添加由于沉降而引起的附加填土。軟土地區的橋臺、涵洞、通道以及加固工程,應在預壓期沉降完成后再進行修建。在軟基上填筑路堤,當橋頭路堤邊坡受到河流沖刷時應補設防護工程。

在相應涵洞位置設置臨時排水涵管;對路堤工程也應當做好臨時排水設施,以防止流水浸泡和沖刷路堤。路堤與橋臺銜接部位、路堤與錐坡預壓填土應同步填筑與碾壓。在大型壓路機不易到位的邊角宜用小型打夯機夯壓密實。其分層碾壓的厚度控制在15cm為宜,填料也宜選用滲水性土。

(7)合理的路堤施工工期應考慮滿足設計所要求的堆載預壓期,即路堤施工完成后路面、結構物施工前應有足夠的時間使地基排水固結。

(8)填筑路堤加載或超載預壓部分宜用細粒土分層填筑,具體要求與路基本體相同。也可以用砂礫石料等材料進行填筑,但應考慮這些材料能為后期工程所利用,并不使材料受到污染。卸除的填料可予以利用,也可以廢棄,但不宜置于反壓護道上。加載或超載預壓路堤的頂部應修整,使其具有2.5%~4.0%的橫坡,以保持預壓期內有良好的排水條件。

(9)超壓路堤的頂面應通過攤鋪和壓實所需的附加土層,保持在超壓標高上。任何時候超壓路堤的頂面不應低于超壓標高的20cm,也不應高于標高的10cm。其壓實度要求為:預壓部分應滿足路基施工技術規范中的壓實要求,超載預壓部分壓實度應達到重型壓實標準的90%,并注意路堤的排水。

(10)超壓路堤構筑后應有一定的沉降時間,超壓時間不宜低于3個月。超載預壓到期后,卸除超載土方,路堤應挖至路槽底(路面底面),并將路槽底以下的路堤表層15cm深度的土層壓實,其壓實度應大于95%。

3.吹填砂路堤

吹填砂就是利用吹填技術得到的沉積土砂,多直接現場利用加固河堤或用于基礎場地平整。吹填砂的含泥量、含水率、空隙率比普通砂大,且強度、承載力、沉降速度比普通砂小,所以一般不能用于建筑結構材料。而采用吹填砂加固河堤或場地平整的,要經過長時間沉降,并經加固處理才能使用。

(1)吹填砂路堤適用于缺土而多砂,且可用吹填方式填筑路堤的地區,它具有施工不受雨季影響的優點。

(2)吹填砂的材料以中砂和粗砂為宜,含泥量不宜大于15%。

(3)吹填砂路堤的施工程序如下:地基如果需要進行處理,應先做處理施工,并進行壓實后,再吹砂填筑。一般可按照以下要求進行作業,路堤壓實度與一般填料路基要求相同。

在采用吹填路堤時,應滿足以下要求。

①一般先沿路堤坡腳線內側兩邊修建擋水堤,此堤應當作為路基的一部分。

②擋水堤可以用黏土、袋裝砂土或片石等材料修筑。當用砂堆填擋水堤時,可先用推土機將吹填砂向兩側推成砂垅,并在砂垅內側敷設塑料薄膜,以防止沖刷。

③擋水堤的尺寸和兩側邊坡應按設計圖紙要求進行施工。

④當路堤高度小于2m時,可作一次吹填。當路堤高度大于2m時,應采用分層吹填,分層吹填厚度一般為1~2m,下層厚度可大些,上層厚度可小些。

⑤吹填寬度可分全幅和半幅填筑。全幅吹填時,排水管可以沿路堤中線敷設,此法可用于寬度不大于30m的路堤和尚無擋水堤的路段。吹填時,排砂管可沿路線中線敷設,亦可在兩半幅中部位置先后敷設或用兩條排砂管在兩個半幅同時敷設。沿中線敷設要求實現半幅吹填時,可用人力或機械將排砂管的前段在適當時候做左右移動。半幅吹填可減少砂土橫向移動和壓實工作量,適用于寬度大和預先筑有擋水堤的路段。

⑥吹填采用分段推進方式進行,即一段吹填完成后再接長管線吹填下段,每吹填完一層經壓實后再吹填上一層。當吹填距離超過吹砂設備最大能力時,可采取加壓或二次抽吸辦法解決。當排砂管口高程超過砂泵最大揚程而不能排砂時,可采用附加加壓泵。當吹填砂層的高度尚未達到路堤要求高度,高差在1m以下時,可用推土機或其他機械,將砂堆填到要求的高度。

(4)吹填砂路堤排水的具體要求如下。

①對擋水堤內的積水,除地面上縱坡段較大外,一般應設橫向盲溝排水。盲溝用干砌片石修筑,但在連接砂堤的端部還應設砂礫反濾層,以防止砂土阻塞盲溝。

②在吹填擋水堤時,應做好堤內水的排除與疏干,并在適當位置留出排水口。水口大小可按排水管面積2~4倍計算。水口處兩側擋水堤應作加固處理,可在堤內側裝設木質或金屬框式開口,開設活動閘板并用1~2根泄水管遇到堤外。

(5)吹填砂路堤的邊坡防護工程應按設計圖紙進行施工。一般在土質擋水堤外邊坡用植物防護,而其水下邊坡宜用漿砌片石加固,在坡面與漿砌片石間應加鋪砂礫或碎石反濾層,以防止砂料隨水外漏。

(6)吹填時注意路堤宜采用“慢填、預壓加觀測”的方法施工,并隨時注意路堤的穩定性。當需要時可先修試驗路堤,取得經驗后再擴大施工。

(7)為保護砂層,在吹填砂路堤竣工后應隨即在其上鋪砌厚度40cm的石渣土鋪砌層。

4.粉煤灰路堤

粉煤灰路堤是利用電廠的廢料粉煤灰填筑路堤。用粉煤灰修筑公路的路堤,應采取相應的技術措施,做好斷面設計、結構設計和排水設計,保證粉煤灰路堤有足夠的強度和穩定性,在荷載作用和水溫等自然因素的不利影響下,應能滿足《公路粉煤灰路堤設計與施工技術規范》和設計要求,并具有可供鋪筑路面的堅實基礎。

(1)粉煤灰路堤是一種輕質路堤,對減輕軟土土基的附加應力有顯著的作用,在有條件的情況下應優先采用粉煤灰路堤。

(2)用于路堤的粉煤灰,不應含團塊、腐植質及其他雜質。電廠排放的硅鋁型低鈣粉煤灰都可作為路堤填料使用,其燒失量宜小于12%,應防范其凍敏性,并采取防沖刷和防淋溶等措施。

(3)粉煤灰路堤的施工應按照《公路路基施工技術規范》(JTG F10—2006)中的有關規定辦理。

5.礦渣路堤

用礦渣代替碎(卵)石作為公路路基、路面基層材料,既可解決材料運距長、建設成本高的問題,又能解決被廢棄高爐礦渣占用大量土地資源并對環境造成嚴重污染的問題,對緩解路用材料短缺,提高礦渣價值和綜合利用率,以及保護生態環境等方面具有重大意義。

(1)適用于路堤填料的礦渣材料,應為出爐以后至少放置1年以上的高爐礦渣。必要時應予加以破碎,并具有良好的級配。

(2)礦渣填料頂面應采用級配良好的礦渣,或者用最大粒徑為8cm的破碎礦渣或碎石進行嵌縫,其最小厚度為10cm。每層鋪筑厚度不得超過50cm,并用大于20t以上的振動壓路機進行壓實,每層礦渣至少需碾壓5~6遍。

(3)礦渣用于水位以上或地下水位為30cm以內的路堤施工時,其材料最大粒徑應不大于30cm,粒徑宜控制在每層鋪填厚度的1/2,通過20mm篩孔材料應不大于10%,通過75μm的篩余料塑性指數不應超過6%。

6.沉降與穩定觀測

(1)軟土地基路堤的施工應注意觀測填筑過程或以后的地基變形動態,對路堤施工實行動態觀測。高速公路、一級公路及二級公路工程,在路堤施工中必須進行沉降和穩定的動態觀測,其觀測的目的、項目、儀具如表2-25中所列。

表2-25 沉降和穩定動態觀測項目

(2)觀測儀具、動態觀測表具等,應在軟土地基處理之后埋設,并在觀測到穩定的初始值后,方可進行路堤的填筑。

(3)根據設計文件要求確定測點位置,并應設在觀測數據容易反饋的部位。地基條件差、地形變化大、設計問題多的部位和土質調查點附近也均應設置觀測點。同一路段不同觀測項目的測點宜布置在同一橫斷面上。

(4)用于沉降與穩定觀測的儀器使用前需進行全性能檢查和校驗,以保證測定儀器的正常使用和觀測數據的可靠。

(5)觀測儀器的操作和保養應按照使用說明和保養制度進行,易出故障或測讀數異常的儀器應及時予以更換或修理。

(6)測點標桿安裝時應嚴格按規定進行,安裝必須穩固,對露出地面的部分均設置保護裝置。在路面施工期間必須采取嚴格的防護措施,一旦發現標桿受拉或移位,需立即進行修復,保證觀測數據的連續性。

(7)在進行施工期間,應嚴格按設計規定或合同文件要求同步進行沉降和穩定的跟蹤觀測。每填筑一層應觀測一次;如果兩次填筑間隔時間較長時,每3d至少觀測一次。路堤填筑完成后,堆載預壓期間觀測應根據地基穩定情況而定,一般半月或每月觀測一次,直至預壓期結束。

(8)當路堤穩定出現異常情況而可能失穩時,應立即停止加載并采取果斷措施,待路堤恢復穩定后,方可繼續填筑。

(9)每次觀測應按規定格式作記錄,并及時整理、匯總觀測結果。

(10)穩定性觀測。地基的穩定性可通過觀測地表面位移邊樁的水平位移和地表隆起量而獲知。一般路段沿縱向每隔100~200m設置一個觀測斷面;橋頭路段應設置2~3個觀測斷面;橋頭縱向坡腳、填挖交界的填方端、沿河等特殊路段均應酌情增設觀測點。

位移觀測邊樁的埋設與觀測有以下要求。

①位移觀測邊樁根據需要應埋設在路堤兩側的趾部,以及邊溝外緣與外緣以遠10m的地方,并結合穩定分析在預測可能的滑裂面與地面的切面位置布設測點,一般在趾部以外設置3~4個位移邊樁。同一觀測斷面的邊樁應埋在同一橫軸線上。

②邊樁一般采用鋼筋混凝土預制而成,混凝土的強度一般不小于25MPa,長度應不小于1.5m;斷面可采用正方形或圓形,其邊長或直徑以10~20cm為宜;并在樁頂預埋不易產生磨損的測頭。

③邊樁的埋置深度以地表以下不小于1.2m為宜,樁頂露出地面的高度不應大于10cm。埋置的方法可采用打入式或開挖埋設,要求樁的周圍回填密實,樁周的上部50cm用混凝土澆筑固定,確保邊樁埋置穩固。

④在地勢平坦、通視條件較好的平原地區,水平位移觀測可采用視準線法;地形起伏較大或水網地區,以采用單三角前方交會法觀測為宜;地表隆起后用高程控制觀測法。

視準線法要求布設三級點位,由位移標點和用以控制標點的工作基點、以及用以控制工作基點的校核基點三部分組成。工作基點樁要求設置在路堤兩端或兩側工作邊樁的縱排或橫排延長軸線上,且在地基變形影響區外,用以控制位移邊樁。位移邊樁與工作基點樁的最小距離以不小于兩倍路基底寬為宜;單三角前方交會法要求位移邊樁與工作基點樁構成三角網,并且通視。校核基點要求設置在遠離施工現場和工作基點而且地基穩定的位置處。高程觀測參照沉降板觀測方法。

工作基點樁可采用廢棄的鉆探用的無縫鋼管或預制混凝土樁,埋置時要求打入硬土層中不小于2.0m,在軟土地基中要求打入深度大于10m。樁周頂部50cm采用現澆混凝土加以固定,并在地面上澆筑1.0m×1.0m×0.2m的觀測平臺,樁頂露出平臺1.5cm,在頂部固定好基點測頭。

校核基點可用無縫鋼管或預制混凝土樁打入至巖層或具有一定深度的硬土層中。如果附近有山地,應盡可能地利用山地外露基巖作為控制基點。控制基點四周必須采用永久性保護措施,并定期與工作基點樁進行校核。

地面位移觀測儀器與精度當采用視準線法觀測時,觀測儀器宜采用光電測距儀;當采用單三角前方交會法觀測時,觀測儀器宜采用J1或J2經緯儀。觀測的精度:測距儀誤差為±5mm;方向觀測水平角誤差為±2.5″。

沿河、臨河等凌空面大而穩定性很差的路段,必要時需要進行地基土體內部水平位移的觀測。

(11)沉降觀測有以下幾個方面。

①沉降觀測時間可按照設計規定進行辦理。

②施工路段的地表沉降觀測常用的方法比較簡單,一般是在原地面上埋設沉降板進行高程觀測。

③沉降板一般埋置于路中心、路肩及坡趾的基底。沉降板由鋼板或鋼筋混凝土底板、金屬測桿和保護套管組成。底板尺寸不小于50cm×50cm×3cm,測桿直徑以4cm為宜,保護套管尺寸以能套住測桿并使標尺能進入套管為宜。隨著填土的逐漸增高,測桿和套管也隨之相應接高,每節長度不宜超過50cm。接高后的測桿頂面應略高于套管上口,套管上口應加蓋封住管口,避免填料落入管內而影響測桿下沉的自由度,蓋頂高出碾壓面的高度不宜大于50cm。

④沉降板觀測應采用S1、S3型水準儀,以二級中等精度要求的幾何水準測量高程,觀測精度應小于1mm。

⑤觀測基樁用于觀測水平位移的位移標點樁、校核基點樁也可同時用于沉降觀測,埋設于坡趾及以外的標點邊樁一般也兼測地面的沉降。標點樁頂上應預埋刻有十字線的半圓形測頭,作為測量的依據。

(12)測點保護工作標點樁、沉降板觀測標、工作基點樁、校核基點樁等,在觀測期間均必須采取有效措施加以保護或專人看管。沉降板觀測標桿易遭受施工車輛、壓路機等的碰撞和人為損壞,除采取有力的保護措施外,還應在標桿上豎有醒目的警示標志。測量標志一旦遭受損壞應立即復位并復測。

主站蜘蛛池模板: 琼中| 富川| 青田县| 安化县| 德清县| 佳木斯市| 西吉县| 区。| 古蔺县| 车致| 双桥区| 博罗县| 荔浦县| 博爱县| 通辽市| 靖州| 措美县| 乳山市| 石泉县| 合作市| 额尔古纳市| 岳阳县| 怀来县| 工布江达县| 彝良县| 任丘市| 抚松县| 苍山县| 蓝田县| 和田市| 房产| 淮阳县| 康平县| 邹平县| 临汾市| 德清县| 青阳县| 六安市| 平果县| 蒲江县| 新干县|