快速信息化高真空击密法在软基处理中的应用.pdf
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1、道路工程快速信息化高真空击密法在软基处理中的应用李国栋(广西旺港高速公路有限公司,广西南宁530 0 2 2)摘要:文章结合工作实践经验,对实际工程中软土地基处理方法进行技术经济对比,介绍了快速信息化高真空击密法的工艺流程,并通过试验段施工检测分析,证明快速信息化高真空击密法地基处理效果显著,处理后指标可满足设计要求。关键词:软土地基;高真空击密法;试验段中图分类号:U416.212文献标识码:ADOl:10.132 8 2/j.c n k i.Wc c s t.2 0 2 3.0 8.0 15文章编号:16 7 3-4 8 7 4(2 0 2 3)0 8-0 0 4 5-0 40引言软土路基
2、由于具有天然含水率高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高的工程特性,若处理不当,后期容易造成路基路面沉降开裂。软基处理前需对软土土层进行详细的调查分析,针对不同性质和深度的软土采用适宜的方法进行处理。在当前国家积极推行“碳达峰、碳中和”的大背景下,寻找到一个技术先进、合理经济、安全适用、生态良好、节能环保的软基处理方法尤为重要。1快速信息化高真空击密法的应用背景众所周知,当前全球正面临着资源日趋紧张、环境污染渐多等难题,再加上部分资源的开发难度较大,周期较长,资源环境承载力和工程施工大量资源消耗的矛盾日益突出。在新发展阶段,必须推进实现“双碳”目标,追求更高质量、更有效率、更可持续、更为安全的
3、发展。这是可持续发展、顺应技术进步趋势、推动经济结构转型升级、促进人与自然和谐共生的迫切需要。本文依托项目位于北海市海城区廉州湾海岸,属于典型的滨海公路,沿线虾塘、滩涂较多,路基普遍具有承载力低、地下水位高、水量丰富的特点,施工过程中往往会遇到路床碾压施工难度大、路床压实度不能满足要求、路基工后沉降和过大的问题。对于上述问题,通常采用的方法有换填法、水泥搅拌桩法等,但由于北海地区换填所需的施工原材料较为缺乏、水泥搅拌桩费用相对较高,采用先进合理的软基处理方案对控制整个项目造价至关重要。经专家会研讨,决定在K43+185K43+360段进行“快速信息化高真空击密法”试验段施工。2软基处理方法技术
4、经济论证2.1 工程概况拟建项目主要地貌为滨海平原地貌,地形总体相对平坦开阔,地面舒缓稍有波状起伏,地面高程一般为4 14m。K 4 3+18 0 K 4 8+9 8 0 段为道路改建工程,主要沿作者简介:李国栋(19 8 6 一),工程师,研究方向:公路工程。旧路进行改扩建,其道路中线大部分紧靠海岸线,局部桩号段位于海岸线外侧(海岸滩地填土区),穿越海岸滩地、城市街区等微地貌单位直至终点向海大道路口。该路段地形稍微起伏,呈两端低、中间高地貌特征。该项目处理土层主要为软弱土层2 杂填土和1淤泥质黏土层,属于可塑一流塑状、高压缩性、渗透性差的土层,是该项目主要的软弱土层。拟建路段原设计方案为换填
5、,自路床底层开始计算,换填厚度为3.2 m,采用换填法和快速信息化高真空击密法进行对比分析。2.2技术对比分析2.2.1提高地基处理效果换填法:只能提高表层的承载力,表层以下的土层得不到加固,处理效果不佳。快速信息化高真空击密法:处理影响深度为6 8m,在表层能够形成一定厚度的硬壳层,提高地基的抗变形能力和整体稳定性,能够有效控制道路的工后沉降(处理后工后沉降 30 cm,承载力特征值130 kPa,回弹模量30 MPa),比原换填法处理深度更深、效果更好。2.2.2节省工程投资节省直接投资:换填法需要大量的石渣、片石和块石等,而快速信息化高真空击密法属于就地加固法,不需要大量石渣,可节省工程
6、直接投资。节省间接投资:换填法因处理深度有限,使用期间会因较大的工后沉降和差异,导致道路完工后易过早出现损坏,还会对管线造成破坏,影响道路和管线正常使用,增加工程维护费用;高真空击密处理后道路整体性好,可减少后期维护费用,节省工程总投资。2.2.3节省资源换填法:施工时有大量的弃土方,弃土堆放和运输都对周边环境和道路造成影响;大量的换填石料,也会对周围的自然环境破坏严重。快速信息化高真空击密法:不需要大量的石渣,对2023年第8 期总第19 3期月4 5道路工程方格网测标高周边的环境影响小,属于环保工法。2.2.4工期保障换填法:工期受天气、石料来源等影响很大,不确定因素多,施工进度慢。快速信
7、息化高真空击密法:可大面积同时展开,施工过程中变更少、不确定因素少,工期可得到保障。2.3经济对比分析快速信息化高真空击密法和换填法的经济对比见表1。表1两种方法造价对比表快速信息化对比项目高真空击密法地基处理面积7 257 m2快速信息化240 7 257=高真空击密法费用1,741,680元清表含20.85 2 178=运输费用45,411元清淤含23.71 8 935=运输费用211,849元回填片石210.893913=费用826,478元总费用2,825,418元由表1可知,快速信息化高真空击密法总费用约282.5万元,换填法总费用约54 4.2 万元,仅从地基处理直接投资费用考虑快
8、速信息化高真空击密法可节省费用约4 8%。与原换填方案对比,快速信息化高真空击密法在技术、经济和环保方面均有较大的优势,通过试验一旦确定快速信息化高真空击密法的适用性并推广使用后,可替代原换填方案,将带来巨大的社会经济效益。3快速信息化高真空击基本原理该方法是由真空预压、塑料板排水、强夯结合起来的一种工法,是一种工期较短、质量可控、适应面广、成本低的软基处理新工艺。主要原理有:压力差理论,超固结硬壳层理论。压力差理论:其原理是在浅层地基中插入高真空排水管,通过在土层中制造“压差”来快速消散超孔隙水压力(击密产生的超孔隙水压力为“正压”,高真空产生的为“负压”),使软土中的水快速排出。超固结硬壳
9、层理论:由于采用高真空排水,大大提高了强夯击密效果,通过快速高真空排水、击密的多遍循环,来增加动力排水固结效果,上部较差的软弱地基形成一定厚度的的超固结“硬壳层”。由于硬壳层的存在,可以增加地基的整体性和抗变形能力,同时还可以增加应力扩散角,使附加应力在到达软弱下卧层顶部时已得到扩散,减少了工后沉降和差异沉降,提高地基承载力。4快速信息化高真空击密法工艺流程结合本项目的特点,地基处理的总体原则是“加强排水、控制能量、少击多遍”,使软土层在不被强夯击密破坏的前提下,尽可能提高处理效果。快速信息化高真空击密法主要施工步骤和流程见图1。4.1施工准备对试验区域测量定位,确定处理范围。在试验区边界四周
10、开挖排水沟作为施工期间的排水通道。排水沟内每隔一定距离设置一台水泵,将排水沟内的水抽排至附近沟渠中。4.2场地摸探换填法在地基处理试验正式施工之前需要进行地质摸探,7 257 m2了解试验段场地的初始情况,根据场地摸探细化施工参数。摸探手段主要可采用挖探、小螺钻取土、静力触探试验等方式,应结合现场实际地质条件确定摸探方式。20.85 2 178=45,411元23.71 21 045=498,977元210.89 23 223=4,897,498元5,441,887元施工准备信息化监测与分析并指导施工立场地摸探立清表、回镇片石、整平场地立快速信息化高真空击密立交工验收图1高真空击密地基处理工艺
11、流程图4.3整平场地、回填砂砾土试验段靠海侧现状标高相对较高,东侧标高相对较低,在地基处理前先清表并整平场地,清表厚度暂定为30cm,并回填砂砾土。对于标高偏高的需要开挖整平。处理前整平原则和要求如下:(1)根据图纸,拟建道路路面结构层厚度为7 9 cm,路床为12 0 cm。将场地整平至路床底以下10 cm,即整平标高=设计标高-2.0 9 m。(2)整平后回填50 cm厚砂砾土,若现场施工时发现表层直接为软弱土层,为满足强夯机安全施工,对此类区域需要保证施工面以下砂砾土厚度1m。4.4高真空管布置根据土层的分布和地下水位情况,采用深层和浅层高真空管分层布置,深管长度为6 m,浅管长度为34
12、 m,间距为 3.5 m3.5m。4.4.1布管、插管根据设计参数,处理范围内在回填片石表面铺设水平卧管、插设竖向真空管,处理区域四周插设真空管作为封管。有深浅两种真空管,对土层进行分层排水、分层测量定点真空管布置立管路、泵的连接和密封立开动真空泵排水立排水一段时间后点夯击密立拆除真空管推平场地上满夯测量定点方格网测标高46西部交通科技Westen chinsCommunications Science&Technology快速信息化高真空击密法在软基处理中的应用/李国栋控制。真空管采用32 mm的钢管,下部进水孔包裹两层尼龙漏膜形成真空管。为防止滤网损坏,在真空管放入前,应认真检查,以保证滤
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