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碎石桩在软土路基处理中的应用

2006-11-30 01:35:37   来源:   作者:   【 浏览次数::979
 
碎石桩在软土路基处理中的应用

< an lang=EN-US>1 引言

  由于软土含水量大,压缩性高,因而软土地基强度低,从而导致路堤因不均匀沉降或剩余沉降量过大而破坏。因此要保证路基稳定首先就得进行软基的固接处理。< an lang=EN-US>

  贵新公路< an lang=EN-US>K119+170~K119+348段软基具有软土厚度深、面积大的特点。针对这一情况采用了振压沉管碎石桩对其进行固接处理。以下就处理情况作简要介绍。

< an lang=EN-US>2 软基的基本概况

  贵新公路< an lang=EN-US>K119+170~K119+348路段,地处山间谷盆。由于地势平坦,排水不畅,地下水发育(左侧有两个涌水泉点),长年淤积而形成大面积的软土。经地质钻孔揭示,该段软基上覆流塑~软塑状淤泥质土层,呈灰黑色,具腥臭味,遍布整个面积,厚1.5~2.5米;其下为淤泥质土层,含碎石,呈软塑~可塑状态,饱水,强度低,厚6.0~14.8米;下伏基岩为二迭系上统吴家坪组薄层硅质灰岩夹粘土岩,其顶部风化强烈。对软土取样四组进行实验其物理力学性质如表所示。

物 理 性 质 力 学 性 质< an lang=EN-US>

含水量< an lang=EN-US>w(%) 48.9~63.6 固结试验 压缩系数a100~200(Mpa-1) 0.990~1.520

密度< an lang=EN-US>P(g/cm3) 1.54~1.66 压缩模量Es100~200(Mpa) 1.522~2.243

比重< an lang=EN-US>Gs 2.56~2.60 直接剪切试验 凝聚力C(Kpa) 6~24

孔隙比< an lang=EN-US>e 1.332~1.741 内摩擦角Ф(度) 7.2~13.5

液限< an lang=EN-US>WL(%) 65.70~84.6 烧失量(%) 9.43~11.35

塑限< an lang=EN-US>WP(%) 34.90~43.90

塑性指数< an lang=EN-US>Ip 29.90~43.00 土样类别 有机质高液限粉土 灰黑色粘土,含腐质草根及砾石

天然稠度< an lang=EN-US>Wc 0.19~0.56

从表上可以看出该段软土天然含水量高,孔隙比大,压缩性高,抗剪强度低。< an lang=EN-US>

< an lang=EN-US>3 软基处理措施及计算依据

< an lang=EN-US>3.1 处理方案

  贵新公路< an lang=EN-US>K119+170~K119+348段,最高填方9.46米,最低填方3.66米,填方面积8302平方米。因软基深度较大(7~17米),地势平坦,面积较大,不易采用换土填石或抛石挤淤处理。经过会审论证,决定采用振压沉管碎石桩对其进行固结处理。碎石桩采用正方形排列,全平面同一桩径、桩间距。根据部颁《规范》及以往施工经验,选择桩间距为1.2米,桩直径根据振冲器外径定为32.5米,碎石桩要求穿过风化岩层。碎石桩施工结束后,在地基上铺设20厘米厚的碎石垫层,以加强路基排水。

< an lang=EN-US>3.2计算依据

  路堤填料为粘土,其主要计算参数取值:γ土< an lang=EN-US>=18kN/m3 ,C土=25Kpa ,Ψ土=15。 ;软基主要计算参数取值:γ软=16kN/m3 ,C软=15Kpa ,Ψ软=7。 ,固结系数 Cv=1.5x10-7m2/s 。

  根据填方高度、填土容重、附加应力、软土深度和压缩系数,通过计算可得加固前路基沉降量< an lang=EN-US>S前=82cm。

加固后路基总沉降减少量< an lang=EN-US>S减=[1/1+(n-1)η]×S前

式中< an lang=EN-US> n______桩土应力比,对于粘性土n=2~4,取n=2

η< an lang=EN-US>_____ 面积置换率

η< an lang=EN-US>=d2/de2

< an lang=EN-US>d____桩直径

< an lang=EN-US>de____等效圆直径,由于桩孔为正方形布置所以de=1.13倍桩间距

η< an lang=EN-US>=0.325/(1.13×1.2)2

< an lang=EN-US>=0.05744

< an lang=EN-US>S减= [1/1+(2-1)0.05744

< an lang=EN-US>= 78cm

通过计算可知,地基采用碎石桩处理后,总沉降量减少< an lang=EN-US>78cm,剩余沉降4cm,满足沉降量控制要求。

单桩承载力< an lang=EN-US>[б]桩=20×C软/K

< an lang=EN-US>C软 ____凝聚力,C软=15KPa

< an lang=EN-US>K____安全系数,K=1.25

< an lang=EN-US>[б]桩=20×15/1.25

< an lang=EN-US>=240Kpa

复合地基承载力< an lang=EN-US>[б]复= β[б]土×[1+η(n/β)- η]

η< an lang=EN-US>_____ 面积置换率, η=0.0574

< an lang=EN-US>[б]土 _____桩间天然地基土的承载力

< an lang=EN-US>n= [б]桩/ [б]土,称为桩土应力比,据有关资料,其值在2-12 之

间变化,本文取值为< an lang=EN-US>2

< an lang=EN-US>[б]土=[б]桩/2=240/2=120Kpa

β< an lang=EN-US>____桩间土承载力折减系数,取值1.0,因为桩土应力比已经考

虑了这一因素。< an lang=EN-US>

< an lang=EN-US>[б]复=1×120×[1+0.0574(2/1)- 0.0574]

< an lang=EN-US>=126.9KPa

通过以上计算证明,加固后的地基承载力得以较大提高,沉降量控制在可靠的范围内,< an lang=EN-US>

并且承载力的计算结果为后期的承载试验提拱了可靠的数字依据。< an lang=EN-US>

< an lang=EN-US>4.施工工艺及注意事项

  施工前,应清除流塑状淤泥,铺设< an lang=EN-US>0.5米厚的石屑临时垫层,整平场地,以便施工机械进场。垫层应严格控制粒径,以免无法进行成孔。然后放线定出孔位。施工顺序应从左到右,先边部后中部,便于复合地基土体固结程度随时间延长不断深入。施工时要注意水、电、料三者的控制。水要充足,但水量不易过多,以防把填料回出流走;电主要是控制振密过程中的密实电流;料要注意加料不得过猛,原则上要勤加料,但每批不宜加得太多。碎石采料粒径不得大于5cm。完工后加铺20cm厚的碎石垫层,以利于排水。

清淤排水整平场地 放样定孔位 设备材料进场 成孔试验< an lang=EN-US>

承载试验检测强度 铺设垫层并碾压 碎石桩施工< an lang=EN-US>

< an lang=EN-US>5.承载试验检测及结论

  经过一个月的紧张施工,共完成碎石桩总进尺< an lang=EN-US>73122米,成孔5916个,灌入碎石约 11000立方米。根据地基承载力计算数据,进行了三组五个点承载板静载试验,两个桩上点,三过桩间土。试验用的圆形承载板与等效影响圆直径相等,加载总荷载至少是复合地基设计值的一倍。荷载按25Kpa为一级分级加载,每级加载后,分时观测沉降值直至每小时变形值小于0.1mm,即认为底板已处于相对稳定而终止观测,然后进行下 一级加载,直至试验结束。其结束试验的条件为:累计加荷值达300Kpa,或在此荷载之前地基出现明显变形,底板周边出现裂缝、隆起等现象。卸载时测读回弹量,直至变形结束。

  整理观测数据,绘制沉降< an lang=EN-US>S、荷载P、时间T三者之间的关系曲线可以看出曲线由两段近似直线所组成,曲率变化不大,分级沉降值亦无明显增大,各个点的累计观测沉降量均小于设计值4cm,当加载至300Kpa以内均未出现板底复合地基破坏迹象。所以加固后的复合地基处于压密阶段,承载能力有很大的提高,软基处理是成功的。并且固结效果随着时间还应有所增加,故以后填方施工不能过快,应严格按规范分层进行填筑,并作好堆载与路堤沉降观测,以沉降值控制填方施工速率。


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