软基处置工程实例

软基解决原设计方案及其变更状况设计过程中，业主考虑到该段线路在地方公路网中属次主干线路，远景交通量相对较低，设计年限内的累计当量轴次值不高，故对工程设计方案本着尽量减少工程造价的原则进行，原设计重要技术方案为：1．构造层为：12cm沥青砼面层，30cm5%水泥稳定碎石基层，20cm12%石灰土底基层。2．全线较少考虑软基解决，仅长青沙大桥接线高填土段4K+750～4K+950，200M长考虑到粉喷桩解决软基解决。3．路基填土高度0.8～4.0M，大部分采用矮路基，减轻地基土层应力，施工单位进场后，经实验段施工发现，按设计方案施工，部分路段采用清表后翻晒地表土，掺灰解决办法，地基达不到设计规定的压实度，经对照钻勘资料现场挖深调查，地基土层第一层填土层厚薄不一，填土层薄的地段，因不能起到支撑作用，压应力直接作用于第二层高压缩性亚粘土层，因应力超出土层的允许应力，引发沉降过快，按设计规范该段必须进行软基解决。针对这种状况，建设单位召集设计单位、监理单位、施工单位，经具体的调查论证，制订了部分段面软基解决方案：（1）增加0K+350-0K+950，3K+100-3K+800段粉喷桩软基解决。（2）0K+100-0K+350、3K+800-4K+000段抛石挤淤。（3）保存5KM沿线8个箱涵，9个圆管涵，取消26个圆管涵变更为线外改水工程，确保路基解决的持续线，涵洞基础软基解决采用换填法，挖除淤泥后，换填1M厚的碎石垫层，台后回填碎石土。4．无软基解决段的路床（80cm）底一层变更为掺灰10%路基解决，重要目的是在土基上形成一层“硬壳层”，作用为：（1）减少传递到下列的软土层的应力，起到应力扩散作用；（2）提高承载力，增大路基的极限填土高度，有助于减小路基沉降。三、粉喷搅拌桩解决软基1．设计方案中：粉喷桩桩径Φ50cm，桩间距1.5m，水泥用量50Kg/m，桩长12M。2．粉喷桩解决软基作用机理通过钻进搅拌机械将软土和水泥强制搅拌，运用固化剂（水泥）和软土之间产生一系列物理―化学反映，重要是由水泥中的Cao、SiO2、Al2O3、Fe2O3、SO3等很快与软土中的水发生水化反映生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙及水化铁酸钙等化合物，把大量的自由水以结晶的形式固定下来。另首先，水泥与水发生反映析出的大量钙离子，与粘土中的矿物质（如SiO2、Al2O3等）进行反映，生成不溶于水的结晶化合物。第三，水泥中的Ca（OH）2和空气中的CO2反映生成CaCO3也提高了软土的强度。由以上三个因素桩与桩土之间形成复合地基，提高了地基承载力，减少了受力沉降。3．粉喷桩的施工（1）施工机械及程序用国产GPP-16型粉喷搅拌机施工施工程序为：原地面平整→加一层50cm填土并整平碾压→钻机定位→钻杆下沉钻进→上提喷粉强制搅搅拌（在桩底钻孔停滞一会）→全桩长复拌→提杆出孔→钻机移位（2）操作要点：1）机身定位时，确保钻杆的垂直度。2）钻头钻至设计深度时，应有一定停滞时间，以确保水泥达成桩底普通为2-3min，钻进速度普通不超出1米/分。3）提高，喷粉过程应均匀、持续作业，提高速度普通不大于0.8米/秒，如遇停电、机械故障等因素出现断粉，应及时补喷，重叠长度不不大于1m。4）喷粉前应对电子计量器检查完好，计量精确。喷粉时，统计人员应随时观察电子显示屏上数据的变化，以确保喷粉均匀。（3）质量控制1）施工机械必须配备喷粉计量装置，水泥用量误差不得不不大于1%。2）严禁控制喷粉标高及停喷标高，中间不得断喷。3）桩身必须全程复搅。4）钻进及提高速度，严格控制在规定值范畴内。5）粉喷桩普通状况下，不分昼夜连夜施工，因此每两台机为一组，配备了二名监理工程师和二名质检人员，现场做好施工统计。（4）质量检测1）直接观察法：成桩七天后应进行开挖检查，由现场监理工程师任取一位置用挖掘机开槽，普通深度2-3米，观察桩身的成型状况及搅拌均匀程度。2）静载实验对粉喷桩桩身进行平板荷载，办法在被测桩上设立一定规格的平板（够堆放加载物的尺寸）。在平板上逐步增加静载（普通为砂袋），测出各级荷载下的沉降量，制出荷载――沉降关系曲线，根据此曲线拟定地基承载力。成桩28d后应进行桩身无侧限抗压强度实验，抽检桩数的频率为2%。3）对此法：将桩土间按不同深度取出，进行土工及力学实验和未解决迈进行各项指标的比较，以拟定前后土体的变化。（5）粉喷桩解决的优缺点粉喷桩解决软土地基优点是：1）能有效减小路基的总沉降量；2）侧向位移较小；3）能适应快速加荷的施工条件而不致引发急剧的下沉。缺点：工程中软土层厚普通为9-18米，而考虑到造价因素，采用设计桩长12m，有些地方未打穿软土层，则会有一定的工后沉降量。由于我省地处沿海、沿江、江淮之间的水网地区，从已建和在建的1000多km高速公路来看，其70%～80%以上的路基均穿越软土地区。而软基解决得好坏，直接影响到路基的稳定性、整体工程的营运质量及工程的经济性。现在软基的重要解决办法有下列几个：①塑料排水板；②搅拌桩；③土工合成材料加筋；④等载预压等。相比之下，由于粉喷桩含有施工周期及预压期短、工后沉降小等特点，在我省高速公路软基解决中得到广泛应用，例如已建成通车的沪宁高速公路江苏段，粉喷桩解决软基工程量达几百万延米，正在建设的江苏“九五”高速公路也使用了一千多万延米的粉喷桩，且大部分已施工完毕。1粉喷桩的设计办法及其重视事项1.1设计原则1.1.1基如期及允许工后沉降柔性路面设计使用年限为，按现在普通的做法，基如期亦为，即从开放交通之日起至路面大修日止，所发生的沉降视为工后沉降。其允许值对于普通路段取30cm，涵洞及箱型通道处取20cm，其它人工构造物与路堤毗连处取10cm。1.1.2稳定验算的安全系数稳定验算的安全系数以K≮1.2控制。1.1.3加载速率加载速率关系到路堤在施工中的稳定性，设计采用两种平均速率：粉喷桩解决路段及填高不大于极限高度的路段取15cm/d，其它取10cm/d。施工中的速率可根据路堤稳定观察的成果予以调节。1.1.4预压期粉喷桩解决的路段预压期普通采用60d，且普通不需上预压土，预留沉降量静置即可。1.2粉喷桩的设计粉喷桩的桩径普通为50cm，设计的桩长宜穿透软土层并达成持力层内50cm。桩距与路堤的稳定和沉降量有关，最小桩距宜为1.1～1.2m，桩位在平面上呈正三角形或矩形布置。为改善路堤底面的受力条件，粉喷桩解决段路堤下宜铺设30cm左右石灰土垫层。经计算，如涵洞、通道位置工后沉降量不不大于30cm，则其地基宜采用粉喷桩解决，桩间距宜采用1.1～1.2m。对于工后沉降量不大于30cm而不不大于20cm的位置，则其地基采用土工合成材料加筋配合等载预压进行软基解决。经计算，如桩基桥台位置工后沉降量不不大于30cm，则对其台前及台后地基用粉喷桩解决，再施工桩基础及进行台后路基填筑。对于沉降量不大于30cm而不不大于10cm的位置，台前不用粉喷桩解决而直接做桩基，台后则采用土工合成材料加筋配合等载或超载预压进行解决。桥台处粉喷桩距宜采用1.1～1.2m，解决长度不不大于5倍桥台高度，设立1/4～1/3长度的过渡段，并以采用桩距逐步增大的过渡办法为宜。对于普通路基段，经计算如工后沉降量不不大于45cm，则宜采用粉喷桩解决软基，桩间距应根据经粉喷桩解决后地基承载力与否满足规定来拟定。如工后沉降量不大于45cm而不不大于30cm，则采用土工合成材料加筋配合等载预压进行解决。用粉喷桩解决路段路堤的预压高度为路槽设计高加预压期沉降量，即预压期末路槽顶面应沉到设计高，铺筑路面前无需移去预压土方量，仅需整顿路槽即可。1.3施工观察1.3.1沉降观察1.3.1.1观察点位的布设观察点布设在路堤中心及两侧路肩，普通软土路段每100m布设一观察断面，预压施工高度超出5m的路段上每50m设一观察断面。另外在与跨度超出30m的桩基构造物相邻的两端各设一观察断面，跨度不大于30m时仅在一端设立，观察断面宜离开桥头搭板1m左右。全部涵洞处原则上均需设立一组沉降观察点，观察点位于涵背一侧，离涵背约2m处。在粉喷桩普通解决段、过渡段、等载预压段接头处，应在离开接头各10m以外的位置分别设立一组沉降观察点，以观察不同解决方案的沉降差别，距离相近、地质状况一致的可考虑统一布点。在地质状况明显变化的分界限两侧各10m处，应分别布置一组沉降观察点。1.3.1.2观察频率路堤施工期：每填两层观察一次，路堤填高超出极限高度之后，每3d观察一次，直至稳定再转入正常观察。预压期：第一种月每7d观察一次，第二个月至第三个月每15d观察一次，从第四个月起每一种月观察一次，直到铺筑路面前。路面构造层施工期：普通分为底基层、基层和面层，各层次的沉降观察每填筑一层最少应观察一次。路面施工结束后，每月观察一次，至交工验收。1.3.1.3水准点的设立水准点应设在不受垂直和水平方向变形影响的结实的地基或永久建筑物上，宜选择在老路有灌注桩的桥梁上，数年老房子的地坪上或岩石山体等处，其位置应尽量满足观察时不转点的规定，每三个月用路线测设中设立的水准点作为基准点，对设立的临时水准点校核一次。桥梁工程结束时，为了减少沉降观察由地面水准点传递到路面的高差影响，可将地面水准点转测到有灌注桩的桥头耳墙角上。1.3.2侧向位移观察1.3.2.1侧向位移点及其基桩的布设侧向位移点布设在路堤两侧的坡脚处，基桩必须布设在坡脚外路堤沉降影响范畴以外，普通状况下应布设在离坡脚20m以外。观察断面仅在预压施工高度超出5m的路段上设立，纵向间距为50m。1.3.2.2观察及其频率侧向位移桩和基桩设立好后来，采用钢尺量测位移桩与基桩之间的距离，量测钢尺的拉力为5kg，有条件时也可用红外测距仪量测。观察工作在路堤填高超出极限高度时开始，其频率为每天观察一次，直至路堤达成设计的施工标高。1.4不稳定状态的鉴定原则路堤在填筑过程中，若中心日沉降量达成1.5cm/d，或日侧向位移量达成0.5cm/d时，标志着不稳定状态出现，应立刻停止加载。1.5路面铺筑前沉降稳定的鉴定当持续三个月观察的沉降量平均不超出5mm时，能够卸载并开始路面铺筑工作。2粉喷桩的施工质量治理及其重视事项2.1施工单位选择对全部粉喷桩施工单位，各施工标段承包人要先审查其施工资质、信誉和业绩；粉喷桩施工设备严禁使用非定型产品或自行改装设备；进场设备必须配备性能良好、能显示钻杆钻进时电流变化的电流表、显示管道压力的压力表和计量水泥喷入量的电子秤或流量计。2.2室内配比实验粉喷桩解决软基的效果如何，很大程度上取决于配比的选择与否适合本地工程地质条件。各施工标段承包人和监理单位在施工前都必须根据设计文献提供的地质资料，选用典型地段钻探取样，按有关规范规定做室内配比实验。粉喷桩加固料宜采用425#普通硅酸盐水泥，水泥用量按土的天然含水量不同而变化。参考值以下：W土≤50%，水泥用量50kg/m；50%＜W土≤70%时，水泥用量为55kg/m；W土＞70%时，水泥用量为60～65kg/m。加固解决土的强度，应以无侧限抗压强度衡量，试件养护龄期为7d、28d、90d。规定R28≥0.8MPa，R90≥1.2MPa。2.3现场工艺性试桩为了拟定多个操作技术参数，粉喷桩施工前施工单位必须考虑到不同的地质状况，根据室内配比进行工艺性试桩，试桩应达成下列规定：满足设计水泥喷入量的多个技术参数。钻进速度：参考值V≤1.5m/min；平均提高速度：参考值Vp≤0.8m/min；搅拌速度：参考值R≈30r/min；钻进、复搅与提高时管道压力：0.1MPa≤P≤0.2MPa；喷灰时管道压力：0.25MPa≤P≤0.40MPa。水泥搅拌的均匀程度，把握下钻及提高的困难程度，拟定适宜的技术解决方法。成桩实验的桩数不适宜少于5根。2.4现场施工治理粉喷桩属地下隐蔽工程，其质量控制应贯穿在施工的全过程，并应坚持全方位全过程的施工监理。各施工标段承包人必须对粉喷桩质量、进度负责，每台钻机必须有专人操作。2.4.1材料供应粉喷桩所用水泥不得分包，建议全部由承包人负责统一提供，并按规定经监理验收合格后方可使用。2.4.2施工工艺进行粉喷桩施工的场地，事先应预平整，去除桩位处地面、地下的一切障碍物，如石块、树根等，并进行清表解决。场地低洼时，应先填粘性土，沟塘处需打设粉喷桩，应优先考虑抽水、清淤及整平等。粉喷桩重要施工工艺为：粉体喷射搅拌机械就位→预搅下沉→喷粉搅拌提高至离地面0.3m处→重复搅拌下沉→重复搅拌提高直至离地面0.3m→关闭搅拌机械。2.4.3加强施工质量治理要根据工艺试桩拟定的多个操作技术参数制订施工要点，供现场操作人恪守。严格控制钻孔下钻深度、喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩长度和喷粉量达成规定规定。深度误差不得不不大于5cm，水泥损耗量平均不得不不大于1kg/m。粉喷桩要穿透软弱土层达成强度相对较高的持力层，并进一步硬土层50cm，持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时电流表的读数值来拟定，当钻杆钻进时电流表的读数明显上升，阐明已进入硬土层，如能持续50cm以上则阐明已进入持力层。搅拌机每次下沉或提高的时间必须有专人统计，时间误差不得不不大于5s，提高前要有等待送粉达成桩底的时间，避免出现提高却未喷粉的状况，具体时间随机械类型与送灰管长度而变化。在桩上部1/3范畴内应重复搅拌一次，并且复搅长度局限性5m的，按5m施工。不凡需要指出的，对于软土天然含水量不不大于70%的地段，规定复搅长度应贯穿软土层。钻进提高时管道压力不适宜过大，以防钻孔淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。在成桩过程中，如发生意外影响桩身质量时，应在12h内采用补喷方法，补喷重叠长度以不不大于1.0m为宜。不凡困难时以电流表读数明显变化为准。否则应重新打设，新桩距废桩的距离不能不不大于桩距的15%。对输灰管要经常检查，不得泄漏及堵塞，管道长度以60m左右为宜，不得超出80m。对使用的钻头要定时检查，其直径磨耗量不得不不大于1cm，但也不适宜采用直径过大的钻头。2.4.4加强粉喷桩的现场监理工作驻地监理组应制订监理规定供监理和旁站人员恪守，必须全过程进行旁站。驻地监理要排出值班表，责任到人并贯彻到每台班。当班监理人员应认真对施工统计及材料货单进行检查并及时予以签认，对已完毕的粉喷桩必须按规定及时进行严格的质量检测。2.5质量检查及验收2.5.1质量检测施工过程中必须随时检查喷灰量、桩长、复搅长度以及与否进入硬土层等，如施工中有异常状况，应统计其解决办法及方法。浅部开挖桩头，其深度宜为50cm，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，检查频率宜为1%～2%。粉喷桩施工质量答应偏差应符合