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    【抛石挤淤法在地基浅层处理中的应用】 抛石挤淤地基承载力检测

    时间:2019-05-06 03:23:11 来源:柠檬阅读网 本文已影响 柠檬阅读网手机站

      摘要:地基浅层处理方法多种多样,抛石挤淤法为其中一种,该法经济、施工周期短、机械设备简单、施工管理方便,是可靠并值得推广的地基浅层处理方法。   中图分类号:TU472文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)04(a)-0000-00
      浅层处理是指处理深度不超过地面以下5m范围内的地基处理,在地基处理中,浅层处理一般总是较深层处理经济、且施工周期短、施工机械设备简单、施工管理方便,因此得到广泛应用,尤其是抛石挤淤法。抛石挤淤法就是通过向流塑状的高灵敏度的淤泥表面大量集中的抛填土石填料,依靠填筑体的自重或靠外力挤开淤泥,强制置换饱和软土地基的地基处理方法。抛石挤淤法是属于地基处理方法中的一种,通过实践与实际效果的验证,在处理表层淤泥方面有它独特的技术和经济方面的价值的。我部承建的“湟水北干渠扶贫灌溉一期工程第二十标合同段”K70+550-71+295淤泥地段采用了抛石挤淤法处理,取得较好的施工效果。
      1工程概况
      我部施工的引大济湟扶贫灌溉工程北干渠一期二十标是一项以城镇工业和生活用水、农村人畜饮水、农业灌溉为主、兼顾生态建设用水的大(2)型水利工程。位于青藏高原的过渡地带湟水流域(黄河一级支流)湟水河北岸西宁盆地北部边缘的中、低山丘陵区,海拔高度2500~3100m之间,南北向冲沟极为发育;途径青海省互助县东沟乡昝扎水库,因水库常年淤积,形成渠道K70+550-71+295为淤泥地段,考虑地质及施工成本,最终决定采用抛石挤淤法对该段基础进行换基处理。
      2施工工艺
      2.1施工准备
      施工准备主要有两点:一是施工便道,结合既有的乡村道路及已修筑施工便道,可保证抛石挤淤施工期间道路的畅通;二是材料,利用自卸汽车从位于附近的东和料场购进直径较大的、级配良好的人工块石,作为挤淤施工的原材料,堆放在施工场地附近,以方便使用。
      2.2测量放线
      导线复测完毕后,对导线点及中桩进行加密,并将成果上报监理工程师,在监理工程师批复后,按图纸进行抛石的施工放样,先按抛石设计标高计算出抛石顶面的基础宽度,进行放线。
      2.3抛石积淤
      按设计放线进行开挖,先清除基础上部硬质层,挖至接近硬基,后进行回填碾压。填筑时,采用散式挤淤法,先在基础下部采用直径较大(30-50cm)块石填筑,靠自重及挖掘机碾压的外力,使块石沉至底层硬质土上,形成以块石为骨架,中间充满淤泥的复合地基。填筑时采用分层填筑、逐层碾压的方法,待达到一定高度后,采用粒径较小、级配良好的材料进行填筑,作为建筑物基础。
      2.4检测
      抛石挤淤法的压实度采用沉降观测法观测,用挖掘机、装载机等重型机械多次重复碾压,当压实层顶面稳定,无轮迹时认为为密实状态。在在测路段选择监测点后,用白灰做明显标记,记录起始高程,在碾压过程中每两遍检测一次,待前后两次所测高程差在3mm以内时,判为沉降稳定,经检验合格后方可铺筑下层;如检验后不符合要求,查明原因,继续碾压,直至合格。
      2.5施工质量及保证措施
      2.5.1施工前组织技术人员认真进行技术交底工作,明确设计意图、原理及施工要求;2.5.2严格执行“三检”制度和质检工程师一票否决权制度,严把工序质量关;
      2.5.3加强控制铺设质量及回填层压实质量;
      2.5.4加强原材料质量控制,严禁使用不合格原材料;
      2.5.5施工前认真调查建筑物基础底部水位、淤泥深度等,做好现场施工指导;
      2.5.6严格按程序施工,在抛填施工前必须报请监理工程师检查、批准;
      2.5.7合理组织现场施工车辆,尽量避免施工车辆交叉干扰,保证施工进度和安全
      2.6安全保证措施
      2.6.1施工前进行详细的安全技术交底;
      2.6.2施工现场设置专职安全员,发现隐患及时处理;
      2.6.3现场设专人指挥,调度施工车辆,避免车辆交叉影响,注意施工安全;
      2.6.4禁止运输车辆超速、超载,积极配合当地交管工作,自觉维护交通安全;
      2.6.5在施工现场及交叉路口设交通及施工警示牌,避免不必要的人员、车辆安全事故发生。
      3抛石挤淤法处理软基的原理
      本合同段所提抛石并不是仅仅指纯粹的以石料作为置换物,还包括以石料为主的其他置换物。从字面上就可以理解,抛石挤淤法就是通过抛石挤动并置换淤泥来达到加固地基的目的,它的实质就是用石头来转换淤泥,是一种置换的方法。因此,抛石挤淤法在理论上并没有太多复杂的原理支持,它是一种简单的比较机械的软基处理方法。
      抛石挤淤法与其他置换方法的最大区别在于它是一种纯粹的置换,就是尽可能的把淤泥全部置换成石头而彻底改变地基土的性质。从这个意义上来讲,实现软基处理的目的,这种方法是最直接也是最安全稳妥的。
      抛石挤淤和填砂(土)挤淤在应用和效果上的区别:填砂(土)挤淤在实践中主要是针对近海区域、浅海漫滩的浅层且薄层淤泥,由于受填砂(土)本身性质的影响,填砂(土)挤淤对于深层的淤泥将无能为力。在两者物质比重差别不大时,最主要的原因就是两者在颗粒结构上的不同,填砂(土)的构成主要为细颗粒的粘性土或砂土,而抛石则主要为棱角分明的巨大块石,粒径相差成千上万倍,两者由此而对淤泥的挤压效果形成明显区别。因此,由于抛石组成成分不同,如粘性土或砂土含量的多少,也会造成处理效果的差异。
      从理论上来讲,淤泥一般为流塑状甚至流态状,在受到一定的外力挤压时,在无侧限条件下,必然要发生移动。外力有侧向的,也有正向的,抛石给予的基本是属于侧向外力作用,在形成一定厚度的填石层后,也会产生正向的压力,但对淤泥挤动影响最大的是侧向的外力作用。如果淤泥层厚度过大或淤泥呈软塑状态,底部将有一定厚度无法挤动的残留淤泥,那么,填石层的自重预压与填石之间的缝隙将使底部淤泥有一个固结排水的过程,也可以改善残留淤泥的物理力学性质。
      另外,抛石过程作为一种自由落体的运动,由于一入水就受到水体以及淤泥的阻力作用,其中主要是淤泥的阻力作用,其下落是一个缓慢减速的过程,并最终会停止下落。因此,抛石挤淤的处理厚度并不是无止境的,它是跟淤泥的状态由直接关系,淤泥的液性指数越大,抛石下落的距离就越长,相应的抛石积淤的处理厚度也就越大。通过众多的实践证明,一般来说,在淤泥为流塑状态时,抛石挤淤的处理厚度不大于15m。
      饱和软土,尤其是淤泥或淤泥土的含水量高,渗透系数和不排水抗剪强度均较低,在集中向其表面大量堆载瞬间,饱和土体中的孔隙水还未及时排出,孔隙体积并没有发生改变,全部压力的增量完全由孔隙水承担,地基土颗粒间的压力即有效压力并没有发生变化,地基上的抗剪强度在一定时间内不但没有提高,还会因堆载施工的扰动而下降,因此,当填筑体在地基中所产生的应力达到土的不排水抗剪强度时,土体将产生整体破坏,土体中将产生;连续滑动和隆起,同时填筑体挤开淤泥下沉至一定的深度,与周围土体形成新极限平衡状态,从而达到地基处理的目的。
      考虑抛石挤淤法的特殊性,其方法一般适用于厚度不超过4m、表层硬壳被挖除的具有触变性的流塑状的跑和淤泥或淤泥质土的处理,对5m以上的,则须辅助以爆破或强夯等措施,才可使填筑体下沉到下层较硬的持力层,对于10m以上的深度淤泥或淤泥质土,即使采用强夯等措施也很难使填筑体下沉到下层坚硬的持力层,故其主要用于地基的浅层处理。
      4关于抛石挤淤法处理浅层地基的问题分析
      4.1质量控制
      抛石挤淤法施工时要做好质量控制,抛填时首先抛填较大的石块,抛填深度必须达到淤泥底板30cm以内,抛填后要进行振动或重型机械反复碾压,对抛填体进行压实,以保证抛填体的密实度,从而保证基础的承载力。
      4.2沉降观测
      考虑到K70+550-71+295段水位影响,该段基础在施工期间及竣工后将产生沉降,一是地基本身的固结沉降,二是地基在承受荷载之后,发生侧向变形而产生的形变沉降。现该段建筑物已基本施工完成,对之前设置的沉降观测点进行观测,检测记录见表1;长时间观测,将结果以曲线图表示,形成沉降曲线(图2)与位移曲线(图3),从观测结果来看,观测点已趋于稳定,基础稳定可靠。
      4.3注意事项
      4.3.1为保证填筑体能顺利下沉,应先挖除阻碍填筑体下沉的表面硬壳;
      4.3.2填筑体应均匀,压实度良好;
      4.3.3若在填筑体两侧挖淤减少淤泥的压力,加大填筑体的下沉速度,应遵循近挖卸远的原则,最好采用两侧同时开挖,使填筑体就地下沉,防止填筑体漂移,若采用单侧开挖,必须严格控制两侧淤泥高差。
      5总结
      通过本次软基处理的实测,我们得到以下几点浅显的认识:
      5.1根据浅层淤泥质地基处理设计理论,采用抛石挤淤处理K70+550-71+295段软基的施工方法是正确的;
      5.2实际施工工艺应该结合实际地质及设计要求,本实例采用部分挖除换填处理的工艺是成功的;
      5.3后期沉降观测能有效掌握抛石挤淤处理软土地基的效果,经过本实例证明,抛石挤淤法在地基浅层处理中是可靠且值得推广的。
      参考文献
      [1]刘润,朱逢春,抛石挤淤综合法在加固浅层淤泥质地基中的应用[J],山东水利,2001
      [2]靳九贵,抛石挤淤地基承载力的实验方法[J],河南科技,2004
      [3]龚晓楠,地基处理手册(第二版)[M],北京:中国建筑工业出版社,2000
      [4]J GJ97-2002,建筑地基处理技术规范[S]
      [5]卢廷浩,土力学(第二版)[M],南京:河海大学出版社,2002

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