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路基施工步骤【关于软土路基施工技术探讨】
【摘 要】软土的成因一般认为是由于第四纪后期地表水所形成的沉淀物质,多分布在海滨,湖滨,河流沿岸等地势低洼地带,地表常年潮湿或积水。当天然地基的强度不足或土的压缩性较大,不能够满足构造物对地基的要求时,就需要针对不同的情况进行地基处理。淤泥、粘土等组成的软土地基,由于其强度低、压缩性高、透水性和均匀性差,在工程中常需要进行地基加固处理。水泥土搅拌法能够有效提高软土的强度,降低压缩模量,因此在市政道路路基工程中得到广泛应用。 【关键词】软土;地基;技术 水泥土搅拌桩是由固化剂(水泥)与软土搅拌形成的固结体,由于历史原因和使用习惯,将用水泥浆与软土搅拌形成的柱状固结体称为深层搅拌桩;将用水泥粉体与软土搅拌形成的柱状固结体称为粉喷桩;现在将这两类地基加固方法(拌入泥浆称为湿法和拌入水泥粉称为干法)合称为水泥搅拌法。 1 发展历史 水泥土搅拌法最早在美国研制成功,称为Mixed in PlacePile(MIP法),我国在改革开放后,才开始理论研究和机械研制工作,并于1980年在软土地基加固工程中获得成功。近三十年来,在工业厂房、民用建筑、市政工程、基坑支护等工程中打设搅拌桩逾一千万根,约1亿延米,均取得了良好的技术经济效果,和传统的钢筋混凝土桩基相比,在用钢量、成本和工期方面有明显的优势。 2 水泥土搅拌桩的加固原理 水泥土搅拌法是以水泥作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,将固化剂和地基土强制搅拌,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定的强度的桩体的地基处理方法,适用于处理正常固结的淤泥与淤质粘土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。 水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程,它与混凝土硬化机理不同,由于水泥掺量少,水泥水解和水化反应完全是在具有一定活性介质――土的围绕下进行反应,硬化速度较慢,且作用复杂。 普通硅酸盐水泥的主要矿物质有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸三钙、硫酸钙等,将水泥拌入软土后,水泥中的矿物质与土中水发生一系列的物理化学反应,生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙及水化铁酸钙等化合物,水泥水化物和粘土颗粒发生离子交换、凝硬和碳酸化反应,使水泥土具有整体性、水稳定性和一定的强度,水泥土搅拌得越均匀,水泥土的强度也越高。将固化剂(水泥)与软土充分搅拌后形成水泥土,其抗压强度比天然软土提高数倍,变形模量也增大数倍,由水泥土桩和天然土层形成的复合地基,能够较大提高地基承载力,减小了沉降量。简单说,水泥土搅拌法就是水泥土搅拌单桩和周围土体构成复合地基,共同承受上部竖向荷载。 3 设计计算 在地基加固设计前,应该收集下面的资料 3.1 拟建场地的岩土工程地质资料,特别是填土层的厚度、组成情况;软土的发布范围、分层情况及固结状态;地下水位及PH值;土的含水量、塑性指数和有机质含量等。 3.2 上部结构和基础工程资料 主要是上部结构对地基承载力和沉降的要求。 按照工程实际情况,可以采用柱状、壁桩、格栅状和块状等不同的加固形式。在路基工程中常采用柱状加固(每间隔一定距离布置一根水泥桩),能够充分发挥桩身强度与桩周侧阻力。 设计过程主要是: 3.2.1 单桩承载力的计算 搅拌单桩一般使土对桩的支撑力与桩身强度所确定的承载力相近,并使后者约大于前者。设计时,可以直接根据上部结构对地基的要求,先选定桩长和桩身强度,然后在依据室内试验资料,选择相应要求的桩身强度的水泥渗入比。 单桩竖向承载力Ra可以按照下式计算: 式中fcu ――与搅拌桩桩身水泥土配合比相同的室内加固土试块(边长为70mm的立方体,或边长为5Omm的立方体),在标;隹养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值。 ――桩身强度着减系数,干法可以取0.2―0.3,湿法可以取0.25 ― 0.33; Ap― ― 桩的截面积(m2); Up―― 桩的周长(m ); qsi― ― 桩周第i层土的侧阻力特征值,对淤泥可取4―7kpa:对淤泥质土可取6―12kpa,对软塑状态的黏性土可取10 ―15kpa:对可塑状态的黏性土可取12―18kpa; li桩长范围内的第i层土的厚度; qp― ― 桩端地基土未经修正的承载力特征值(kpa) a― 桩端天然地基土的承载力折减系数,可以取 0.4―0.6,承载力高时取低值。 3.2.2 复合地基承载力的计算 设计时在路基范围内布桩,因为水泥土搅拌桩介于刚性桩和柔性桩之间,在垂直荷载作用下有一定的压缩变形,在桩身压缩的同时,桩间土分担一部分的荷载。水泥土搅拌桩复合地基承载力的标准值按照下式估计: 式
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