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水泥搅拌桩在软基工程中的应用研究

更新时间:2009-03-28

1 项目概况

1.1 工程概况

揭阳至惠来高速公路(以下简称“揭惠高速”)在桩号K24+230处与厦深铁路交叉。目前厦深铁路已通车。厦深铁路梁底标高为珠江基准高程8.75 m左右,高速公路的净空要求需达到5.0 m以上,揭惠高速公路的路基设计标高为2.65~2.95 m,必须留足高速公路净空要求,净空不足将影响高速公路的行车安全及厦深铁路的运营安全。北港运河河堤与厦深铁路较近,且河堤标高约4.8 m,因此,公路主线的设计标高低于目前河堤标高,原有河道无法满足泄洪及灌溉要求,河道需要改移,改河长度约1.2 km。

目前对于膨胀土边坡雨后失稳机理,大部分人从降雨后边坡土体强度衰减的角度进行分析,这类分析多基于饱和土力学理论,对膨胀土的特殊性质和破坏机理缺乏一定的考虑,导致分析结果与实际情况不相符。采取放缓坡角或采用刚性结构对边坡进行处理,效果也不甚理想,许多边坡即使在坡度缓至1∶6甚至1∶10的情况下仍发生滑动甚至二次滑动[8]。因此,对膨胀土边坡失稳研究要结合膨胀土的基本特性、边坡运行特点以及相关环境因素进行考虑。

1.2 气象水文

区内气候温和,雨量充沛,地表径流对坡面、坡脚的冲刷较大;大气降水为地下水主要补给来源;地下水主要类型为孔隙水及基岩裂隙水,孔隙水主要赋存于第四系松散层中,含水量随季节变化;基岩裂隙水赋存于岩石裂隙中,其透水性及赋水性较差,地下水以侧向渗流的形式向沟谷排泄。

1.3 区域地质

根据钻孔揭露的岩土层,场区覆盖层由耕植土、淤泥质粉质黏土、冲积相黏性土、砂土层及海陆交互相淤泥质粉质黏土等组成,根据钻孔及静力触探孔资料显示,淤泥质粉质黏土层底标高为-3.40~-5.60 m, 在-4.60~-6.0 m分布一层粉砂夹粉质黏土夹层。场地岩土分布情况:

素填土(Qml):土黄色,稍湿,略经压实,以粉质黏土为主,厚度1.50~2.50 m。

耕植土(Qpd):土黄色,饱和,流塑,含多量植物根系,黏性较好,厚度0.50~1.00 m。

杂填土(Qdl):灰黄色,湿,欠压实,主要为碎石及砂砾,厚度为0.50 m。

粉质黏土浅红色,很湿,可塑,厚度0.60~2.60 m。

1) 桩体参数。cp = 100 kPa,φp=30°。

Kistler 2015 Cuvée Cathleen Kistler Vineyard Chardonnay

淤泥深灰色,饱和,流塑状,含较多腐殖质,厚度2.90~11.00 m。

医源性角膜扩张(Post-LASIK keratectasia,PLK)是角膜屈光手术的严重并发症,可导致术后视功能下降,屈光回退,严重影响患者术后的视觉质量,从1998年Seiler报道首例角膜扩张至今[2],已有200多例相关病例被报道,有关PLK的发生与预防,一直是角膜屈光手术领域的研究热点。

粉质黏土蓝灰色,湿,可塑状,局部含少量粉细砂,厚度为3.60 m。

2 软基处理方案

河底标高为-1.3 m,堤身填高为8.2 m,河底开挖、堤身填筑完成后临空面高差为9.5 m,拟采取水泥搅拌桩置换的方式,对堤身位置基底软基进行加固处理。

细砂灰黄色,饱和,松散,含较多泥质,厚度为1.50 m。

2.1 复合地基 cφ

粉质黏土灰黄色,很湿,软塑状,厚度为1.20 m。

2) 水泥土参数计算。水泥土的抗剪强度随抗压强度的增长而升高,依据类似工程试验数据,水泥土的黏聚力 c、内摩擦角φ较原状土有较大提高。水泥搅拌桩处理后,形成的复合地基的 cφ值按如下公式计算:

c=(1-m)c1mcp

c=(1-m)c2mcp

填土期1次/d,填土间歇期1次/3 d,填土完成后第2-3月为1次/周,填土完成第4个月-结束为1次/半月。若变形明显加大,应持续监测。

孩子们在各种活动中个性表达、充分表达、深度表达,语文课上的书院气息因为孩子的智慧愈发的馥郁芬芳。几年下来,虽有收获,但这最美风景中也有令人遗憾的地方。比如班级书库的书时有丢失,个别孩子始终不愿意拿起书,但我不着急,像李镇西老师一样,宽容地看待丢书现象,尊重每一个特别的孩子。我坚信,孩子是可以敬服的,终有一天,他们会厚积薄发,破茧成蝶。

式中:m为桩相对于原状土体的置换率,按迎水坡水泥搅拌桩采用等边三角形桩体布设,间距 1.5 m,桩径 500 mm,求得m=0.16。

在3.00 m马道附近设置桩径0.5 m,桩长约12 m,桩距1.2 m的水泥搅拌桩,以增加复合地基的承载力与抗剪强度[3-4]。在迎水坡马道3.0 m处增设一排灌注桩,桩径1 m,桩距1.6 m,桩长约23 m,桩间设长度13 m、直径0.6 m的水泥搅拌桩,桩顶冠梁1.0 m×0.8 m。满足规范要求的灌注桩桩长见表2。

 

表1 搅拌桩置换后软土土层物理指标 kPa

  

序号地层固结快剪ccusccuφcusφcu4⁃1淤泥质粉质黏土2.017.44.99.34⁃0粉质黏土10.524.67.911.74_0粉质黏土3.518.77.211.2

2.2 稳定计算

2.2.1 方案一:水泥搅拌桩+灌注桩

先施工平台至3.0 m,在迎水侧施工灌注桩,背水坡施打水泥搅拌桩共11排,按堤顶宽度2 m,前坡1∶2、后坡1∶2填筑至6.2 m高程,方案一施工示意见图1。

  

图1 方案一施工示意(单位:高程,m;尺寸,mm)

搅拌桩置换后软土土层物理指标见表1。

取100 μL链霉亲和素修饰的微球(直径为15.4 μm)于0.5 mL的灭菌离心管中,用100 μL的亲和洗脱液(pH 7.5,20 mmol/L Tris-HCl,1 M NaCl,1 mmol/L EDTA,0.0005% Triton X-100)洗涤两次,3 500 r/min离心分离后去上层清液。向微球中加入47 μL的亲和洗脱液以及3 μL的Hg2+捕获探针(10μM),混合均匀并37 ℃摇床孵育1 h。通过离心洗涤除去未结合的探针,加入100 μL亲和洗脱液于4 ℃下保存备用。

 

表2 桩长计算表 m

  

河道桩号位置堤顶高程河底高程基坑深度桩顶高程嵌固深度计算桩长设计桩长0+172右8.28-1.549.8231822.54230+342右8.26-1.609.8631923.60240+500右8.24-1.679.9131822.67230+846右8.21-1.8210.0332024.82250+154左8.28-1.529.8031822.52230+346左8.26-1.609.8632024.60250+600左8.23-1.719.9432125.71260+855左8.21-1.8210.0332226.8227

2.2.2 方案二:水泥搅拌桩+水泥土墙

在3.00 m马道附近设置桩径0.5 m,桩长约13 m,桩距1.2 m的水泥搅拌桩,以增加复合地基的承载力与抗剪强度。施工示意见图2。迎水坡马道降至2.0 m高程处,在马道后3.0 m处增设1组厚3.3 m的格栅式水泥土墙,桩径0.6 m,桩距0.45 m,桩长约13 m,上部采用0.2 m厚C20钢筋混凝土板连接,墙后采用水泥搅拌桩置换。

随着经济的发展,人们生活的水平逐步提高,肥胖及三高的人数日益增多,癌症患者低龄化的趋势明显,但是人们的体育意识在一定程度上没有跟上时代发展的需要。提高全民素质势在必行,特别要提高学生的身体素质。每周上一两节体育课,课时少不能充分锻炼学生的身体素质,不能充分培养学生积极参与体育活动的意识,因此课外体育辅导是改善体育教学现状的有效手段。

  

图2 方案二施工示意(单位:高程,m;尺寸,mm)

水泥土墙采用墙后搅拌桩置换桩后4-1淤泥质土、4-0粉质黏土、4_0粉质黏土3层软土,采用水泥土墙支护基坑的原理进行复核计算。

2.3 方案比选

结合方案一、方案二计算,综合投资、工期等方面进行比较,结果见表3。

 

表3 方案比选

  

因素方案一方案二投资增加/万元5898.075385.36施工工期/月64优点 灌注桩抵抗横向推力较强,迎水坡后平台可不做搅拌桩处理 投资较省,施工快速方便,工期可控,同一种地基处理形式抵抗变形较均匀缺点 工程费用较高,施工难度大、周期长,施工期造成周边污染面较大,地基处理采用两种方式,接触面易发生不均匀沉降 由于水泥土墙截面抵御水平力有限,需对墙后土体同时进行加固,永久填土加高,基坑支护的方式存在风险

综合比较本工程选取方案二。

4.8 自查自纠。应实行食品安全企业主要负责人、校长、院长负责制,定期组织开展食品安全自查并督促整改到位。应将自查结果及整改情况及时向社会和用餐对象、学校师生及家长公示。

3 动态监测

3.1 监测目的

监测是保证软基等岩土工程安全的重要技术手段之一,它既是软基工程设计、施工和运行的重要组成部分,又是具有独立系统的“监测工程”。监测软基在施工、运行过程中的变形情况,将为保证工程安全的各项决策提供科学依据,为修改设计、指导施工提供基本的数据资料[1-2]

3.2 监测点布置

对于改河路段,每隔50~100 m设置一个观测断面,河道两侧路堤各设置2块沉降板,沉降板埋设于路肩;对附近揭惠高速主线马望大桥桥墩附近土体进行深部位移观测,以了解河道路堤施工过程中桥墩附近深部土体的位移情况。监测点布置示意见图3。

  

图3 监测点布置示意

3.3 监测频率

φ=arctan[(1-m) tan φs+m tan φp]

3.4 监测成果

根据设计要求,施工过程实行了动态监测,主要监测项目成果如下。

沉降监测。在河堤软基处理完成开始填土后,对河堤监测断面进行了继续监测,右侧河堤最大沉降位于XKZ0+600右幅断面中间沉降板,累计沉降量为213.3 mm,右侧2个监测断面在监测期内沉降速率未发现异常情况;左侧河堤最大沉降位于XKZ0+600左幅断面中间沉降板处,累计沉降量为209.4 mm,XKZ0+600左幅监测断面中间沉降板在9月27号监测过程中发现沉降速率增大明显,达到11.5 mm/d,随后28号、29号跟踪观测数据显示沉降速率收敛较快,分别为2.7,3.4 mm/d,其余监测断面监测期内未发现异常情况。

桥墩附近土体深层位移监测。揭惠高速主线桥墩附近土体深部位移监测数据显示,桥墩附近土体深部在河堤填筑过程中有一定的挤压位移,目前累计最大深部位移位于XKZ0+600右幅对应的桥墩处,最大累计位移量为23 mm(4 m深度处),监测期内变形速率较小,未出现较大的瞬时变形增量,基本稳定。监测结果示意见图4、图5。

  

图4 XKZ0+600左幅路基累计沉降时间曲线图

  

图5 XKZ0+600右侧路基监测孔A向深层位移图

4 结语

通过揭惠高速软基设计施工实例,结合深层位移及沉降监测数据发现,搅拌桩处理方式在软基加固及基坑支护中的应用效果较好,河堤填筑到设计高程时,临水侧的稳定安全系数满足规范要求,背水侧的稳定安全系数大于1.0。现有规范对开挖边坡中的搅拌桩采用复合地基设计和计算分析与搅拌桩实际受力和破坏模式出入较大。雨季施工时的渗流和土体软化对河道边坡稳定性影响较大。

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须进一步研究软土地基被搅拌桩处理置换后物理力学指标变化情况,该指标对确定堤身稳定性分析有一定影响。

容错纠错机制复杂而重要,需要我们进行抽丝剥茧观其本质。本文笔者主要从容错的法律角度进行切入,将错与容进行解读,再进而讨论容错的实质问题。这里还需要讨论另外一个复杂法律问题—纠错制度问题,容错和纠错两个制度互相联系,容错制度是手段,纠错制度是目的,笔者将纠错制度作为另外一篇论文进行展开。

预拌混凝土由指定搅拌站负责,采用混凝土罐车运输,每车装载量为7.5 m3。根据筏板基础施工平面布置、搅拌站生产能力、施工进度及人员等情况,在现场基坑两侧布置4台汽车泵,每台泵车配备5台混凝土运输车。

从监测数据可以看出,河堤在填筑过程中一直保持匀速沉降趋势,期间有一次较大的沉降增加随后较快收敛,随着填筑高度的增加,沉降趋势越来越明显,附近主线桥墩旁深层土体位移变形速率一直较小,说明河堤填土施工对此处土体有一定挤出效应但不明显。从整个监测过程可知,在软基路段填土施工时宜严格控制每层填土厚度和填土速率,按薄层轮加法进行填筑,一般每层填土控制在30 cm以内且填土间隔时间以7 d为宜[3-4]

参考文献

[1] 李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京:中国电力出版社,2006.

[2] 李伟.任意真空-堆载条件下砂井地基固结分析方法研究[D].广州:广东工业大学,2010.

[3] 谢康和.复合地基固结理论研究现状与发展[J].地基处理,1993(3):1-14.

[4] 龚晓南.土工计算机分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

 
李伟,史宏彦
《交通科技》 2018年第02期
《交通科技》2018年第02期文献

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