【文章內(nèi)容簡介】 度的增長從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性 排水固結(jié)法主要由排水和加壓兩個(gè)系統(tǒng)組成排水可以利用天然土層本身的透水性尤其是上海地區(qū)多夾砂薄層的特點(diǎn)也可設(shè)置砂井袋裝砂井和塑料排水板之類的豎向排水體加壓主要是地面堆載法真空預(yù)壓法和井點(diǎn) 降水法為加固軟弱的粘土在一定條件下采用電滲排水井點(diǎn)也是合理而有效的 1 堆載預(yù)壓法 在建造建筑物以前通過臨時(shí)堆填土石等方法對地基加載預(yù)壓達(dá)到預(yù)先完成部分或大部分地基沉降并通過地基土固結(jié)提高地基承載力然后撤除荷載再建造建筑物臨時(shí)的預(yù)壓堆載一般等于建筑物的荷載但為了減少由于次固結(jié)而產(chǎn)生的沉降預(yù)壓荷載也可大于建筑物荷載稱為超載預(yù)壓為了加速堆載預(yù)壓地基固結(jié)速度常可與砂井法或塑料排水帶法等同時(shí)應(yīng)用如粘土層較薄透水性較好也可單獨(dú)采用堆載預(yù)壓法適用于軟粘土地基 2 砂井法 包括袋裝砂井塑料排水帶等 在軟粘土地基中設(shè)置 一系列砂井在砂井之上鋪設(shè)砂墊層或砂溝人為地增加土層固結(jié)排水通道縮短排水距離從而加速固結(jié)并加速強(qiáng)度增長砂井法通常輔以堆載預(yù)壓稱為砂井堆載預(yù)壓法適用于透水性低的軟弱粘性土但對于泥炭土等有機(jī)質(zhì)沉積物不適用 3 真空預(yù)壓法 在粘土層上鋪設(shè)砂墊層然后用薄膜密封砂墊層用真空泵對砂墊層及砂井抽氣使地下水位降低同時(shí)在大氣壓力作用下加速地基固結(jié)適用于能在加固區(qū)形成 包括采取措施后形成 穩(wěn)定負(fù)壓邊界條件的軟土地基 4 真空 堆載聯(lián)合預(yù)壓法當(dāng)真空預(yù)壓達(dá)不到要求的預(yù)壓荷載時(shí)可與堆載預(yù)壓聯(lián)合使用其堆載預(yù)壓荷載和真空預(yù)壓荷載可疊加 計(jì)算適用于軟粘土地基 5 降低地下水位法 通過降低地下水位使土體中的孔隙水壓力減小從而增大有效應(yīng)力促進(jìn)地基固結(jié)適用于地下水位接近地面而開挖深度不大的工程特別適用于飽和粉細(xì)砂地基 11 復(fù)合地基法 近年來出現(xiàn)了另一種復(fù)合地基 CFG 是指水泥粉煤灰碎石樁它是有中國建筑科學(xué)研究提出的一種新型樁體樁身材料是由素混凝土樁的基礎(chǔ)上發(fā)展而來主要由碎石石屑粉煤灰摻和水泥和水?dāng)嚢瓒删哂辛己玫暮鸵仔跃哂袃?yōu)點(diǎn)對地基有擠密加固和置換作用通過在樁和基礎(chǔ)間設(shè)置柔性褥墊層可以調(diào)整樁土間的相對變形強(qiáng)度和模量較均勻?qū)Y(jié)構(gòu)的抗震有利墊層對地基 的不均勻沉降有一定的補(bǔ)償作用 1 本設(shè)計(jì)為上海軟土因?yàn)楣探Y(jié)排水效果不明顯上海缺砂需到山東運(yùn)砂成本昂貴故所有砂樁塑料板排水均不能使用 2 本設(shè)計(jì)為深厚軟土故置換法水泥土攪拌法等均不能做到 20 深度高壓旋噴除外 3 上海地區(qū)土資源少不能使用反壓護(hù)道等施工技術(shù) 4樁能克服以上不足且強(qiáng)度高經(jīng)濟(jì)效益是地基處理的新趨勢故選用 CFG樁加固地基 CFG 樁處理機(jī)理 水泥攪拌樁是深層攪拌樁的一種主要用于加固飽和粘土地基樁身材料是由素混凝土樁的基礎(chǔ)上發(fā)展而來主要由碎石石屑粉煤灰摻和水泥和水?dāng)嚢瓒删哂辛己玫暮鸵仔跃哂袃?yōu)點(diǎn)對地基有 擠密加固和置換作用通過在樁和基礎(chǔ)間設(shè)置柔性褥墊層可以調(diào)整樁土間的相對變形強(qiáng)度和模量較均勻?qū)Y(jié)構(gòu)的抗震有利墊層對地基的不均勻沉降有一定補(bǔ)償作用 根據(jù)虛擬的本工程中場地的條件施工機(jī)械及規(guī)范要求選取 CFG 樁的直徑 D 500mm 加固樁間距為 15m 加固深度 L 25m 選用 25 號普通硅酸鹽水泥 設(shè)計(jì)單樁承載力滿足公式 31 31 樁身材料強(qiáng)度確定的單樁承載力應(yīng)該大于或等于由樁周土和樁端土的抗力所提供的單樁承載力滿足公式 32 32 式 31 32 中 fcu――與 CFG 樁配比相同的室內(nèi)加固土試塊 邊長為 150mm 的立方體 28 天抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿足 η――樁身強(qiáng)度折減系數(shù)范圍 030033 取 030 up――樁身周長 m qsi――樁周第 i 層的阻力特征值對淤泥質(zhì)土可取 612KPa 具體參數(shù)見表31 li――樁身范圍內(nèi)第 i 層土的厚度 m qp――樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值可采用地質(zhì)勘察報(bào)告中提供的低級承載值取 160kPa a――樁端天然地基的承載力折減系數(shù)可取 1 Ap――樁端截面面積 m2 Cw 灰水比每立方體取水 190kg 取水泥 135kg 帶入 C25 混泥土計(jì)算得 fcu 5852Kpa 因此單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值 2208Kpa 表土層參數(shù)表 土石名稱 厚度 m 側(cè)阻力 qsi kPa 天然地基承載力 fsk kPa 軟土 1 20 10 75 軟土 2 80 85 70 軟土 3 80 8 70 軟土 4 60 9 80 沙層 100 13 150 CFG 樁在垂直荷載作用下有一定的壓縮變形在樁身壓縮變形的同時(shí)水泥攪拌樁周圍軟土承擔(dān)部分荷載并且攪拌樁與 軟土形成復(fù)合地基共同承擔(dān)上部荷載則復(fù)合地基承載力見公式 33 標(biāo)準(zhǔn)值 fspk 33 式中 m―― 攪拌樁面積置換率為 0087 β―― 樁間土承載力折減系數(shù)取 07595 fsk――樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值取 70kPa 依據(jù)鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范客運(yùn)專線采用重度是 18kNm3 土質(zhì)填料路堤填料為滲水土?xí)r換算高度 30 m 換算寬度 34m 設(shè)計(jì)的路堤高度 h 5m 設(shè)計(jì)路基中最不利高度 路基基底應(yīng)力δ 因此 CFG 樁滿足要求 攪拌樁的平面布置采用正方形布樁形式路堤設(shè)計(jì)寬度 82752 232m 取長度500m 總的樁數(shù) n 布圖見 178。 178。 圖 31 水泥攪拌樁布樁形式根據(jù)《地基處理手冊》 第三版 CFG 樁 90 天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 qu 可達(dá)到 28 的 17 倍故 qu 585217 9948Kpa 復(fù)合地基抗剪強(qiáng)度 cc和分別按式 34 35 計(jì)算 34 35 式中復(fù)合地基強(qiáng)度指標(biāo) 天然土體強(qiáng)度指 樁身強(qiáng)度指標(biāo) 20 度 CFG 樁的面積置換率 0087 根據(jù)公式 34 35 復(fù)合地基抗剪指標(biāo)計(jì)算如下 基沉降計(jì)算 處理過后采用復(fù)合壓縮模量計(jì)算見式 36 36 復(fù)合地基的復(fù)合壓縮模量 CFG 樁的壓縮模量取 600 樁間土壓縮模量 m 面積置換率 Z m az bz I σz kPa Pi kPa kPa Es Mpa cm 05 15 82 0499 1373 95 1375 5582 012 2 375 205 0495 1362 23 1368 5582 028 6 125 068 0425 1170 55 1266 5494 092 10 075 041 0350 963 87 1067 5494 078 14 054 029 0295 812 117 888 5768 062 18 042 0 23 025 688 147 75 5768 052 21 036 020 0222 611 1725 650 5950 033 24 031 017 0200 550 198 581 5950 029 28 027 015 0171 471 230 511 100 31 024 013 0150 413 254 442 100 34 022 012 0135 372 278 393 100 經(jīng)計(jì)算 10cm 復(fù)合地基處理后滿足沉降要求 基穩(wěn)定性驗(yàn)算 圖 32 復(fù)合地基穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果 經(jīng)驗(yàn)算 處理后復(fù)合地基穩(wěn)定性符合要求 第 4 章 路堤沉降與穩(wěn)定觀測設(shè)計(jì) 41 沉降及穩(wěn)定性監(jiān)測的目的 進(jìn)行軟土地基處理的目的是為了使工后沉降減小達(dá)到路基穩(wěn)定鐵路設(shè)計(jì)的車速越快對路面平整度和填土高度的要求越高鐵路軟土地基路段的沉降問題直接影響到工程施工質(zhì)量和使用期路面的行駛質(zhì)量因此為控制好軟土路基的穩(wěn)定和沉降指導(dǎo)軟土路基的施工必須對路堤施工實(shí)行監(jiān)測 由于軟土的存在及其工程特點(diǎn)使得軟土路基施工存在幾個(gè)方面的主要問題軟土路基在路堤填筑施工過程中和路堤填土完成后地基都要產(chǎn)生較大剩余沉降故如何控制剩余沉降達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如何確定 路基的預(yù)留高度以保證路面達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高如何進(jìn)行沉降控制以盡量保證不同構(gòu)造物接頭的平順減少跳車現(xiàn)象這些都是軟土路基監(jiān)測的主要任務(wù)由于軟土強(qiáng)度低固結(jié)慢所以軟土路基在路堤填土施工過程中容易造成地基失穩(wěn)從而引起路堤滑坡因此在施工中如何控制填土速率確保地基穩(wěn)定的同時(shí)又不影響工程的進(jìn)度和質(zhì)量也是軟土路基監(jiān)測的主要任務(wù)之一綜上所述路堤施工沉降觀測的目的主要有三個(gè) 1 根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)來控制填土速率以保證路堤在施工中的安全與穩(wěn)定 2 根據(jù)實(shí)測曲線來預(yù)測工后沉降確定構(gòu)造物和路面結(jié)構(gòu)的施工期使工后沉降控制在設(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi) 3 實(shí)測路堤沉降為施工計(jì)算提供依據(jù) 42 穩(wěn)定監(jiān)測的技術(shù)要求 穩(wěn)定觀測的目的 是監(jiān)測地表水平位移及隆起情況 以確保路堤施工的安全和穩(wěn)定由文獻(xiàn)可知 在路堤填筑過程中每填一層應(yīng)進(jìn)行一次監(jiān)測 路堤填筑速率應(yīng)控制水平位移量每晝夜不宜超過 05cm 沉降量每晝夜不大于 1cm 超過時(shí)即應(yīng)暫停填筑 待沉降及位移量小于規(guī)定值后再繼續(xù)施工目前各地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況 對控制填土速率的允許變形速率采用了不同的標(biāo)準(zhǔn) 表是國內(nèi)部分高速公路所采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由表中的數(shù)據(jù)可以看到 雖然各地高速公路所采用的標(biāo)準(zhǔn)不一樣 但基本上都與部頒通用標(biāo) 準(zhǔn)相適應(yīng) 我們以平均值做為穩(wěn)定監(jiān)測的技術(shù)要求 同時(shí) 做為本文精度分析的允許變形速率 即沿中心線地面沉降速率不大于 1cm 晝夜 坡腳水平位移不大于 05cm 晝夜 觀測可分為地表沉降量觀測地表水平位移量觀測地下土體分層沉降量觀測地下土體分層水平位移量觀測地下深層土體沉降量觀測路基全斷面沉降觀測孔隙水壓力觀測土壓力觀測所有觀測資料應(yīng)及時(shí)記錄表內(nèi)及時(shí)計(jì)算校核匯總并整理分析發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)復(fù)查或復(fù)測并處理觀測期間應(yīng)及時(shí)記錄當(dāng)?shù)貧庀筚Y料及地下水位的變化情況及時(shí)計(jì)算沉降和水平位移速率當(dāng)速率劇增時(shí)應(yīng)即時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤觀測及時(shí)分析原 因并提出減緩填筑速率或停止填筑等有效措施以避免地基變形過大路基失穩(wěn)而遭破壞 本軟土地區(qū)路基的觀測分 5 個(gè)項(xiàng)目 1 地表沉降量觀測 2 地表水平位移量及隆起量觀測 3 地下土體分層水平位移觀測 4 孔隙水壓力觀測 5 工作基點(diǎn)樁和校核基點(diǎn)樁觀測 用于沉降管理根據(jù)測定數(shù)據(jù)調(diào)整填土速率預(yù)測沉降趨勢確保預(yù)壓時(shí)間和構(gòu)造物及路面結(jié)構(gòu)的施工時(shí)間提供施工期間土方的沉降數(shù)量 施工路段的地表沉降觀測是在原地面上埋設(shè)沉降板進(jìn)行高程觀測沉降板由鋼板金屬測桿和保護(hù)套管組成底板埋設(shè)于原地面隨著填土增高測桿和套管也相應(yīng)增高每節(jié)長度不超過 50cm 接高后的測桿應(yīng)略高于套管上口避免填料落入管內(nèi)影響測桿下沉自由度蓋頂高于碾壓面不大于 50cm 觀測斷面為每 200m 設(shè) 1 個(gè) 每個(gè)斷面 5 個(gè)點(diǎn)分別設(shè)在路中心路肩及壓肩臺邊緣 沉降板觀測采 s 型水準(zhǔn)儀以二級以上中等精度要求的幾何水準(zhǔn)測量高程精度要求177。 1mm 用于穩(wěn)定管理監(jiān)測地表水平位移及隆起情況以確保路堤施工中的安全和穩(wěn)定 施工路段的地表水平位移觀測是埋設(shè)邊樁進(jìn)行觀測邊樁采用 C25 鋼筋混凝土預(yù)制長度為 15m 斷面采用 15cmx15cm 的正方形并在樁頂預(yù)埋不宜磨損的測頭邊樁的埋設(shè)可采用打入和開挖埋設(shè)要求樁周圍回填密實(shí) 樁周上部 50cm 采用混凝土澆筑固定確保邊樁的穩(wěn)固觀測斷面分兩種形式一種 6個(gè)另一種 2個(gè)每 200m交叉布置一種 1 視準(zhǔn)線觀測法即用光電測距儀直接測取邊樁的水平位移量視準(zhǔn)線法適用于地勢平坦通視條件好的平原地區(qū)視準(zhǔn)線法要求布設(shè)三級點(diǎn)位由位移標(biāo)點(diǎn)和控制標(biāo)點(diǎn)的工作基點(diǎn)以及用于控制工作基點(diǎn)的校核基點(diǎn) 3 部分組成 2 單三角前方交會(huì)法即采用經(jīng)緯儀紅外測距儀對三角形的邊角進(jìn)行測量通過三角形邊角的變化計(jì)算比較獲取邊樁的水平位移量單三角前方交會(huì)法要求位移邊樁與工作基點(diǎn)樁校核基點(diǎn)樁構(gòu)成三角網(wǎng)上述兩種方法的精度為測距儀誤差45cm 方向觀測水平角 254 用于穩(wěn)定管理與研究用作掌握分層位移量推定土體剪力破壞的位置 施工路段的地下土體分層水平位移量是通過埋置測斜管進(jìn)行觀測的測斜管埋設(shè)時(shí)應(yīng)采用鉆孔機(jī)導(dǎo)孔導(dǎo)孔要求垂直偏差率不大于 15％測斜管底部置于深度方向水平位移為零的土層 2m 管內(nèi)的十字導(dǎo)槽必須府準(zhǔn)路基的縱橫方向 4 土體水平位移量是在觀測點(diǎn)埋設(shè)測斜管由測斜儀測得測斜管采用塑料管 PVC 管 其彎曲性能以適應(yīng)被測土體的位移情況為宜測斜管內(nèi)縱向的十字導(dǎo)槽應(yīng)潤滑順直管端接口密合測斜管埋設(shè)于地基土體水平位移最大的平面位置 1 孔壓計(jì)采用鉆孔 法埋設(shè)埋設(shè)關(guān)鍵是封孔封孔的目的是隔斷水壓計(jì)上下水源埋設(shè)時(shí)孔隙水壓力計(jì)緊密貼合測點(diǎn)土層采用干燥膨脹土或高液限黏土泥球封孔密閉使測點(diǎn)土層孔隙水與土層孔隙水完全隔絕 2 鉆孔埋設(shè)時(shí)作好鉆孔的詳細(xì)記錄必要時(shí)可采用取土樣進(jìn)行土工試