填方路基 [高填方路基变刚度处理技术及设计方法探讨]

时间:2019-10-09 07:31:54 来源:易达学习网 本文已影响 易达学习网

高填方路基变刚度处理技术及设计方法探讨

高填方路基变刚度处理技术及设计方法探讨 高填方路基变刚度处理是高速公路建设中一个难点,技 术不当的话会埋下公路病害的隐患,还可能影响路基变形的 稳定性。本文根据现有的研究资料,详细论述了高填方路基 变刚度处理技术的主要要求,以及设计过程中应该注意的一 些方法,通过研究希望能够帮助施工人员解决高填方路基变 刚度处理问题,保证高速公路的建设质量。

摘 要:
高填方路基;
无砂混凝土小桩;
变刚度 随着我国经济的快速发展,高速公路建设也进入了一个 快速发展期,高速公路路基施工中抵制条件比较复杂,施工 过程中的边坡开挖和碾压填方是一个重要环节。在高填方路 段的施工当中,路基在逐层碾压压实的过程中,下层原状土 在受压过渡的情况下很容易发生沉降变形,知道路基标高下 层地基土沉降变形基本稳定以后才能进行下一道工序的施 工,实际上这就是一个高填方路基变刚度处理的过程。但是 在实际的施工当中如果在高填方区存在软土层且较深的情 况下,上部的碾压导致下层土体中的水不容易被排出,这种 情况下容易产生超静水压力,影响路基变形时间进而影响到 高速公路的施工进度。传统的方法是采用减缓施工保证路基 变形时间的方法,这种方法并没有从根本上解决这一问题, 而砂硅小桩后处理高填 方路基技术就是在这一背景下产生的一种路基变刚度处理技术,能够有效的解决变形时间及刚度处理等问题。

1. 高填方路基变刚度处理技术开发研究 在高填方路基处理上传统的小桩技术的强配筋处理方 法造价高、工期长,而压力注浆桩因为注浆压力大、桩径大 不利于发挥桩间的土承载力等问题,而投石压浆无砂硅小桩 技术则能有效的克服上述问题,具有技术先进可靠、施工设 备简单操作简便,能够实现小范围内的小型机具配套施工, 能够适应高速公路多数场地条件。不仅如此,这种高填土变 刚度处理技术在使用过程中不会产生噪音等污染,能够有效 的保证建设工期,施工成本也大为降低。作为一种较为先进 的高填方路基变刚度处理技术,它适合淤泥质土、粉质粘土、 粘土、粉土、砂土、等各种土层填方变刚处理,能够适应水 位以上或者是有地下水的条件下的成桩施工要求。

1.1投石无砂硅小桩施工工艺 投石压浆无砂硷小桩施工技术的应用范围比较广泛,可 以用于防身处理、地基加固、高速公路路基施工工程当中。

虽然使用的工程类型不一样,但是施工工艺上却没有本质的 区别,在施工设计上常用单排桩、双排桩和三排装的形式。

基本的施工程序及过程是,先测量并确定施工深度位置,然 后插入钢质注浆管根据设计的桩径和深度,利用工程钻机或 者人工成孔的形式放入指定位置,然后向桩孔内投放一定级 配的碎石直到孔口,投石满口以后要进行封口注浆工作,利 用高压注浆的形式向孔内压力注浆。在这一过程中,关键是确定好注浆管的直径与深度,要注意压力注浆的时候的匀速 和稳定。

1.2无砂硅小桩的压力注浆 无砂硅小桩后处理高填方路基基础上在成孔的过程中 能够快速消除底层因为排水问题引起的超静水压力问题,在 压力注浆阶段还能有效的解决对桩周土体的灌浆加固对提 高土体的承载力和压缩模量的问题。实际上,在高速公路的 施工过程中在高填土碾压的过程中从涂层空隙中排出的水 主要是自由水,而土层空隙当中的结合水由于有一定的抗剪 强度和抗压强度在碾压的过程中很难通过空隙排出来,孔隙 水中的结合水对路基强度的提高和空气的蠕变都会造成很 大的负面影响,对含水量较大、高液限的淤泥类高填土路基 的影响最大,而传统的施工技术方法当中在碾压环节受到结 合水的影响也很难使路基达到设计的刚度要求。而在无砂硅 小桩压力注浆的过程中,能够有效的解决底层土排水固结不 足的问题,在压力注浆开始的阶段,当浆液劈入底层土以后, 会在短时间内增加孔隙水压力,能够加快弄西水压力的消散 和底层土固结的过程。而当混凝土浆液凝固以后,浆液固定 还能够在空隙当中起到一种骨架作用,有效的提高底层土的 承载力和压缩模量,有利于减少后期的蠕变变形。一般来说 无砂硅小桩采用的是分级升压注浆法,这种方法是根据作业 区土体结构不同,以及原状土空隙分布特征的不同确定最适 当的压力,以保证注浆的均匀。在一级注浆的过程中,一般采用的是渗入式的注浆方法,这种方法压力相对较少,关注 的范围也比较大,浆液在土粒中的分布也比较均匀。在第二 阶段的注浆当中,水泥土会进一步的密实,采用的哑谜注浆 方法能对周围封闭式空隙进行有效的灌入或侧向挤密,要求 有足够的灌浆压力和足够厚的上覆土层。灌浆的材料也有很 多,如水泥浆、粉煤灰水泥浆、超细水泥浆等等,,具体材 料的选择应该根据施工的需要确定。

2. 无砂硅小桩后处理技术 2.1无砂硅小桩后处理机理 在高速公路高填方路基施工当中,当路基中的含水量趋 于饱和的时候,底层土的空隙结构表现为气封闭的状态。这 种情况下在总应力保持不变的时候,下层土的压缩变形主要 受超孔隙水压力大大小的影响。如果土颗粒有效应力逐渐增 大,土体才能出现固结现象,才能提高底层土的抗剪强度而 达到压缩变形,变刚度处理才能达到设计效果。因此,在高 速公路施工过程中,中下层土排水不畅的情况下,随着路基 的逐层升高,下层软土顶所受的顶部压力会逐渐增大,但是 由于底层土的含水量也相对比较大,此时孔隙水压力提高的 速度会远远超过土颗粒有效应力增加的速度,导致在高填方 路基施工当中空隙超静水压力呈现出线性增长的趋势。而与 此同时,土颗粒的有效应力则仍然保持较低应力的情况,影 响软土上层的压实度,导致下层软土层中的孔隙水承担填土 路基自重,进而影响到下层土主体结构固结速度缓慢,路基处于一种变形不稳定的状态,严重影响高速公路建设的质量。

而从无砂硅小桩后处理的过程来看,高填方软弱路基变形稳 定性处理就是要迅速消散下部软弱土层中的超静水压力,提 高土颗粒间的有效应力,完成土体主固结过程。其主要包括 成孔、插管投石等施工工艺环节。

2.1无砂硅小桩后处理技术分析 在高速公路的高填方路基施工当中,无砂硅小桩后处理 的是一般是先在填土形成附加应力以后,用碎石桩置换,利 用桩孔中的注浆管对碎石桩及周围土体进行第一次的低压 力渗入式注浆,主要是使浆液渗透到碎石桩体及周围的土体 当中,第二次使用压密注浆的方法,使孔内水泥浆进一步模 式,并能够使柱体周围的土体得到密实处理,在高填方路基 当中形成一个高密实度的无砂硅小桩竖向增强体,在施工过 程中一部分桩体在填土内,可以充分利用桩土之间的摩擦力 在填土内部的锚固段,能够有效的阻止基土变形时桩向上的 喇入和填土载荷作用下桩体的位移对路基施工产生的影响。

而当水泥浆灌入填土和原地基土间以后,与碎石垫层固结在 一起会形成无砂硷,其也就是高填方路基当中的刚性垫层, 能够起到调节高填土当中的桩土应力比,改善了高填方施工 当中的“柔性基础条件”下的符合地基刚度,达到保证高速 公路路基稳定性,防止沉降、裂缝等质量问题的目的。

总之,与传统的技术相比,无砂硅小桩技术具有堆载预 压好、排水迅速、固结、胶结、竖向增强效果好的突出优点,非常适合刚性桩复合路基的施工,在高填方路基段能够有效 的保证路基的稳定性,减少沉降等因素对高速公路高填方阶 段施工质量的不利影响。

参考文献:
[1]刘杰,张可能.柔性基础卜群桩复合地基荷载传递规 律及计算[J].岩土力学,2003,24(2). [2]李海芳,龚晓南.填土荷载下复合地基加固区压缩量 的简化算法[J].固体力学学报,2005,1.

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