兰永一级公路软弱土地基处治技术研究可行性研究报告424930.docx
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兰永一级公路软弱土地基处治技术研究可行性研究报告424930.docx
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兰永一级公路软弱土地基处治技术研究可行性研究报告424930
甘肃省交通运输厅科研项目
可行性研究报告
项目名称:
兰永一级公路软弱路基处治技术研究
申请单位:
甘肃长达路业有限责任公司
兰州理工大学
甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司
甘肃省交通运输厅制
2013年4月
一.项目的背景和必要性
1.1研究背景
在我国东南沿海和内陆广泛分布着海相、湖相以及河相沉积的软弱粘性土层,这种土的特点是含水量大、压缩性好、强度低、透水性差且不少情况埋藏深厚。
由于其压缩性高、透水性差,在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差,而且沉降的持续时间很长,有可能影响建筑物的正常使用。
另外,由于其强度低,路基承载力和稳定性往往不满足工程要求。
因此,这种路基通常需要采取处理措施。
全国范围内大规模的公路、铁路建设势必使得线路通过工程性质较差的软土地区,控制软土地基稳定性和变形量是非常突出的工程问题。
但是,从公路的运营状况来看,还存在着一些亟待解决的问题,桥头跳车就是其中之一。
桥头跳车是道路与桥梁的台背的衔接区域出现的路面或搭板变形、开裂,甚至坑槽,从而使车辆行驶经过该区域时受到冲击发生明显跳跃、颠簸的现象。
桥头跳车不仅会降低行车舒适性,还会对道路和桥梁造成附加的冲击荷载,从而加速了桥台、桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏;同时,对驾驶人员产生相当不利的心理影响,严重时会影响其对车辆的正常操作,造成车辆失控,引起行车事故。
随着公路等级的提高,涵洞、通道、桥梁等构造物在公路里程中所占比例越来越大。
由于高等级公路线型标准高,桥涵、通道等构造物较密集,车辆行驶速度高。
这样,高等级公路桥头跳车问题就变得十分突出。
如何有效地控制桥头跳车、保证高速公路车辆的交通安全和舒适行驶,对于提高高速公路的社会效益、降低已建高速公路的养护维修费用、改善待建高速公路的质量都具有十分重要的意义。
半填半挖路基是公路建设中一种常见的路基。
这种路基在组成方式中有着自身的特点:
一部分是天然土路基,是经过切方后形成的或已有的老路基部分;另一部分是采用切方或从借土场运来的填料通过填筑工艺而形成的。
由于基床两侧路基生成方式、物理力学性质、地下水及路基内部结构等方面的差异,常导致路基边坡沿基床滑动或路面沿基床产生沉降差异。
因此,半挖半填路基基床的力学特性和处理方法成为路基领域研究的关键问题之一。
1.2项目概况
本项目位于兰州市西固区及临夏州永靖县境内,路线起点位于新城镇黄河新桥南桥头,与已建的西固至新城一级公路终点顺接;路线沿黄河两岸布线,经河口、张家台、扶河、盐锅峡、恐龙湾、朱家台、孔家寺,终点位于永靖县古城村,与临夏折桥至兰州达川二级公路及永靖县城市道路顺接(终点桩号K48+628.391),路线全长48.25km。
本项目采用一级公路标准建设,设计车速为60km/h,整体式路基宽度23.0m,分离式路基宽度11.25m。
全线共设特大桥15431.5m/8座,整体式大桥2505m/9座,分离式大桥3090m/10座;整体式中桥134m/2座,分离式中桥241m/3座;小桥242.4m/10座;天桥69.5m/1座;渡槽180m/3座;涵洞110道;隧道3941米/3座(以单洞长度计);互通式立交4处(旧铁路桥头、扶河、金泉、太极镇),平面交叉27处。
二.项目前期科研及工作基础
2.1目前研究现状
2.1.1对桥头跳车现象的认识
软土地基具有高含水量、低强度、高压缩性和低渗透性的特点,在这种地基上建造高填土的路基必将引起大的沉降。
桥头跳车的表现形式有两种,一是桥头不搭板时桥台与路堤衔接处的错台现象;二是桥头设置搭板时由于搭板路基端沉降引起的路桥过渡段纵坡变化。
由于桥台支撑在刚性基础(灌注桩)上所产生的沉降很小甚至没有,因此在桥头衔接处必将产生很大的差异沉降。
差异沉降的存在是桥头跳车的根本原因。
桥台沉降主要由地基沉降引起,在设计时一般都考虑了桥跨结构对沉降的限制,因而在正常情况下其工后沉降量极其微小。
而台后填土路堤沉降包括地基沉降和填土沉降,是可控、可改善但无法消除的沉降。
路堤沉降的原因是多方面的,一般来说与地质水文条件、路堤设计、材料本身和路堤的成型方式及成型时间等因素有关。
一般认为,当路桥相接处的沉降台阶高度达15mm时,行车就能感到明显的跳车。
从国内外桥头跳车纵坡的规定可以认为,当桥头纵坡变化大于3‰~6‰时,就会出现桥头跳车。
因此桥头跳车的概念已经不局限于台阶式突发跳动,而推广到在行车路、桥交界处的不适性。
结合设计、施工及工程管理等方面的因素,可将路桥过渡段产生跳车病害的原因归结为以下几个方面:
⑴填筑材料的压缩
因桥台台后一般填土较高,而台后填料一般为渗透性材料,空隙率较大,且具有一定的含水量,按常规施工程序,都是在完成桥涵结构以后再填筑两端路堤,在施工中采取任何措施都很难将填料颗粒间的孔隙完全消除,加上台背填土施工时压路机碾压作业面小、压实机具不能完全靠近台背等原因,这样就在桥头形成一个填土较高、施工面狭窄、工期紧迫的作业段,大型机械很难进场操作,既使小型压路机,在台背碾压时也会有死角碾压不到,导致了台背回填施工结束后紧靠台背的部分填料其孔隙率仍然很大,特别是埋置式轻型桥台(桩柱式、肋板式、后倾式等),台帽周围一般压路机无法作业,这就导致桥头引道及锥坡的填土压实度达不到标准,并且在实际施工时,土方往往不能达到最佳含水量,而且台背一定范围内的土方往往辅以人工夯实,压实功较小,局部压实度很难达到工程质量要求。
在行车荷载和填料自身重力作用下,填料产生压缩变形,其孔隙率降低而密实度逐渐增大。
在工程实践中,即使施工时工序符合规定,压实度达到要求,但台后填土较高,随着时间的推移,也会不可避免地产生沉降。
⑵路堤下天然地基的沉降
天然地基在自身重力作用下的沉降量一般早己完成(正常固结),在其上修筑路堤后,由于路堤填土重力作用,使地基承受附加荷载而成为欠固结土,从而产生沉降变形,且这种沉降变形的大小受路堤填土的土质与其填土高度影响,相同填土高度时,填土的容重越大,地基沉降变形也越大:
相同填土容重时,填土高度越大,地基沉降变形也越大。
地基沉降的原因主要有四个方面:
①地基土承载力低,容易产生较大的沉降量。
②地基土质压缩性大,固结时间长,当其受到上部路基填土的附加压力后,其应力扩散缓慢,孔隙水压力消散速度低下,在工程完工后其台后地基仍在继续下沉。
③自沉降期短。
随着经济的迅猛发展,人们对工期的要求越来越高,使得路基对地基的压实时间更加缩短,而地基需要稳定的时间并不随之改变,这就加重了竣工后台后地基的沉降量。
④路基填土高、重量大。
路基填土重量的大小直接影响地基的沉降量。
⑶排水不畅及填土流失
当雨季路面排水不畅时,雨水会沿着路面裂缝和台背连接部位的接缝渗入路基,致使路基填土产生冲刷和侵蚀,造成各种细粒土的流失。
在外部气温循环变化和车辆荷载的冲击作用下,必然造成桥头路基沉陷,产生跳车现象。
⑷桥台与台后填土连接处的刚度差异
桥台与台后填土的刚度不同。
由于桥涵结构物一般为坚石砌筑或者混凝土浇筑而成,具有较大的刚度,而台后路基和路面组成的道路属于半刚性或柔性结构。
公路建成后,随着时间的推移,台后填土产生较大的压缩变形,与其相比,桥台基础产生的沉降变形相对小得多。
这样,桥台两侧抗变形能力不同,相对沉降差就不可避免出现,当二者的相对沉降差达到一定程度时,搭板出现沉降或断裂,在台后便出现跳车现象。
⑸桥台伸缩缝的破损
桥台伸缩缝主要是用于调节由车辆荷载环境性和桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结构之间的位移和上部结构之间的联结,该部分若设置不当,安装质量低劣、缺乏科学和及时的养护,在桥台伸缩缝处形成台阶,从而引起桥头跳车。
⑹台背回填存在的问题
台背回填施工中存在的问题是压实度达不到要求,一方面是每层填筑超厚,使得每层填土上密下疏;另一方面压实遍数不够及压实时含水量没有很好控制。
事实上,台背回填位置的特殊性客观上使填土压实难度增大,但施工中承包商施工质量意识不强,使台背回填常出现压而不实甚至填而不压,有的甚至填土前对地基上的淤泥及其松散体不作处理,必然导致台背路堤常出现较大的下沉。
同时,回填材料设计常要求粗粒料,但施工中常常难以按设计要求进行。
⑺工程施工及监理单位的质量意识不强
由于用地紧张、工期短,而施工单位从自身经济效益出发,往往将台后路基作为材料堆放场地和部分预制场地,不能与其它路基同步填土施工,施工单位盲目追求进度,台背填土速度过快,对地基造成扰动和破坏,使台后填土没有充分时间固结;更主要的原因还在于在进行台背回填时,没有按分层填筑、分层碾压、分层检测的“三分法”施工,对松铺厚度控制不严,施工用料没有把好质量关,没有严格按施工规程作业,加上台背的防排水措施不完善,局部段落机械无法碾压时却没有采取人工补夯,使压实度不能达到要求。
这些人为因素使高填土引道自身不稳定,沉降较大且不均匀,这是造成跳车现象的主要原因之一。
⑻设计因素对桥头跳车的影响
根据对实桥的调查结果显示,设计方案的选择对桥头跳车有较大的影响,如设计路基穿越软土地基或采用高路堤方案,势必存在较大工后沉降的隐患;桥涵构造物选用桩基或扩大基础等不同型式,其工后沉降也差异很大;对软土地基路段采用不同的处理方法、对路堤填筑速率和填筑材料的控制不同,其效果也大不一样。
这些都是影响桥头跳车的设计因素之一。
产生桥头跳车的因素是计算理论、设计、施工及各种自然因素的综合,实际中跳车的产生应按具体情况进行分析。
2.1.2桥头跳车处治措施的研究
国外早在上世纪五、六十年代就开始重视桥头引道与桥台的差异沉降问题,如西欧国家就非常重视软土地基的处理,国内外消除桥头差异沉降的主要措施是设置桥头过渡段,过渡段常采用路堤桩(Embankmentpiles)处理桥头地基。
欧洲、北美及日本等已广泛应用土工格网、桥头搭板处治高速公路桥头跳车问题,进行了系列的理论研究和试验。
发达国家高速公路起步较早,路堤填土高度较低,且施工周期较长,所产生的工后沉降较小,相应产生的危害较小。
近二十年来,我国公路建设处于飞速发展的阶段,施工周期短,施工条件恶劣,特殊的地理环境和现实因素决定了桥头跳车的处治思路与方法的多样性。
表1列举了桥头跳车常见的处治措施。
表1桥头跳车处治方法
桥头跳车处治措施
处治思路
处治方法
减少地基沉降
①不良地基处理(超载预压,换填,塑料排水板,粉喷桩,注浆法,强夯等)
②采用轻质材料填筑路基(粉煤灰,聚苯乙烯泡沫塑料EPS,发泡珍珠岩等)
减小路基
压缩变形
①提高路基填土的压实度
②加筋(土工格栅,土工格室)
③注浆补强、挤密桩
④改良台背填料(如采用石灰石,水泥土,二灰土等)
差异沉降
平稳过渡
①渐变桩
②柔性桥台、半整体式桥台
路面处理
①桥头搭板
②设置过渡段路面
③预设方向坡度
2.1.2.1强夯法
强夯法广泛的应用于地基沉降处治工程中。
强夯法一般采用100~400kN的重锤,从6~40m的高处自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基中形成冲击波和动应力,将地基土压密、振实,以加固地基土,达到提高强度、降低压缩性。
对地基的强夯处治,一方面是对地基产生压实和挤密作用;另一方面是通过强夯对地表下一定深度土层施加动力荷载,达到破坏土体结构强度、结构性大孔隙的作用。
(1)强夯处治的作用
①提高承载能力
对于天然地基采用强夯处治后,地基承载能力将会成倍提高。
对于粘土,承载力可提高103倍:
对粉质砂土,承载力可提高4倍以上;对砂土及泥灰岩土,承载力可提高2~4倍。
②减少不均匀沉降
通过一系列均匀的夯击及严格的施工控制,地基土体压缩性可降低2~10倍,大大改善了地基的均匀性。
能使施工加荷后的地基差异沉降值控制在规定限度以内。
在工程使用上可以忽略不计地基的差异沉降。
③缩短工期
经验表明,经强夯一遍,可使5~12m厚的砂质冲击层产生瞬间沉降15~50cm;再夯一遍,又可产生瞬时沉降约为初始沉降的60%。
这种强迫沉降的速度是一般其他方法所不能比拟的。
每台设备加固地基的效率平均每天为300~600mz(根据土质及处治深度而异)。
当强夯设备退场时,地基上各种路基工程和结构工程可立即开始,无须等待,因而较其它方法缩短工期。
(2)强夯施工步骤
①清理并平整施工场地;
②标出第一遍夯点位置,并测量场地高程;
③起重机就位,使夯锤对准夯点位置;
④测量夯前锤顶高程;
⑤将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由下落后,放下吊钩,测量锤顶高程,若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑底整平;
⑥重复步骤5,按设计规定的夯击次数及控制标准,完成一个夯点的夯击;
⑦重复步骤3~6,完成第一遍全部夯点的夯击;
⑧用推土机将夯坑修平,并测量场地高程;
⑨在规定的时间间隔后,按上述步骤逐次笼成全部夯击遍数,最后用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程。
(3)强夯施工要求和检测
①开夯前应检查夯锤重和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求;
②在每遍夯击前,应对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差或漏夯应及时纠正;
③按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量;
④一遍夯击完成后,应检测夯坑深度、夯点间距和处治宽度。
检查强夯施工记录,基础内每个夯点的累计夯沉量,不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%,合格后方可填平;
⑤满夯后,对场地进行平整和压实,应达到规范要求的各项指标,并测量高程,填写地面标高变化;
⑥满夯结束7d后,在每500~1000m2面积内任选一处,应从夯击终止时的夯面起,每隔50~100cm取土样测定土的干密度、力学及物理等指标;
⑦当需要采用静力触探等方法测定强夯土的承载力时,宜在地基强夯结束一个月后进行。
根据试验和测试结果,应对不合格处进行补夯,或采取其它补救措旌,达到试夯或设计规定的指标。
强夯处理原地基与铺筑砂砾、灰土垫层相比,减免了使用砂砾、石灰等建筑材料:
对于处治面积大于5000m2的情况,处治费用也较低,一般在20元/m2以下,处治效果也十分显著。
但有时候必须依据实际情况,从经济性和处治效果方面相比较后选用处治方法。
(4)强夯法处治地基注意事项
①地基的处理范围应大于基础的平面尺寸,每边超出基础外缘的宽度不宜小于3m;
②施工前应按设计要求在现场选点进行试夯,在同一场地内如土性基本相同,试夯可在一处进行,若差异明显应在不同地段分别进行试夯;
③在试夯过程中,应测量每个夯点每夯击一次的下沉量(简称夯沉量)。
最后两击的平均夯沉量不宜大于5cm,或按试夯结果确定;
④试夯结束后,应从夯击终止时的夯面起,每隔50cm取土样进行室内试验,测定土的干密度、压缩系数等物理及力学指标;
⑤试夯结果不满足设计要求时,可调整夯锤质量、落距或其它参数重新进行试夯,也可修改设计方案。
2.1.2.2排水固结法
在台背填土较高,软弱土层较厚时,地基沉降变形很大时,仅靠换填不能有效解决问题,需对地基进行深层处治,此时可考虑采用排水固结法。
排水固结法是在修筑构造物前,对天然地基或己设置竖向排水体的地基加载预压,使土体固结沉降基本完成或大部分完成,从而提高地基土的强度,减少地基工后沉降的一种地基加固处理方法。
排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成。
常用排水系统由砂井、塑料排水板、砂垫层等,主要作用在于改变地基的排水边界条件,缩短排水距离和增加孔隙水排出的途径;加压系统由两类:
堆载法和真空法,主要作用在于增大地基土的固结压力,促使地基固结。
排水系统与加压系统总是联合使用的。
只设排水系统,不施加固结压力,土中的孔隙水没有压差,不会发生渗透固结;只施加固结压力,不设排水体,孔隙水就很难排出,地基土的固结沉降就需要较长的时间。
排水固结法包括袋装砂井、塑料排水板、超载预压,真空堆载预压等,排水固结法工程造价较低,但预压工期较长,工后沉降较大,而搅拌桩复合地基可以大大减小地基总沉降量,并能使之在较短时间内趋于稳定,但其工程造价较高,且施工质量不能完全保证。
①真空预压法最早是瑞典皇家地质学院杰尔曼教授于1952年提出的软土地基处理方法。
我国20世纪50年代末开始真空预压法的试验研究,1980年开始推广应用。
理论和实践证明了真空预压和堆载预压的加压效果可以叠加,因此开发了真空堆载联合预压法。
张海霞,王保田结合宁靖盐高速公路工程中使用真空堆载联合预压法处理软土地基的试验,用对比试验结果说明了处理效果和有效处理深度。
2003年谢弘帅等从应力路径的观点出发,研究真空降水堆载联合预压法加固高速公路桥坡深厚软弱地基的加固机理,提出了相应的沉降计算方法和设计原理。
2004年陈兰云等通过桥头试验段的现场监测,对真空堆载联合预压加固软基进行了研究。
②袋装砂井堆载预压法是在天然地基中设置袋装砂井等竖向排水体,然后利用建筑物本身重量分级逐渐加荷,使土体中的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐渐提高的方法。
胡加林结合某高等级公路袋装砂井堆载预压法处理软土路基工程实测资料,围绕该法处理软基课题中的沉陷与稳定问题进行系统的研究。
③复合加筋排水褥垫。
2008年蔡晓光,刘汉龙采用二维平面应变Biot固结有限元模型对复合加筋排水褥垫软土路堤进行了数值模拟,表明复合加筋排水褥垫可以满足水平排水要求,另外与传统的水平排水砂垫层相比,该技术可降低地基附加正应力和超孔隙水压力,有效抑制路基侧向变形的发展,减小路基沉降与不均匀沉降,提高路基稳定性,加筋效果显著。
2.1.2.3复合地基处理法
复合地基是指通过置换、搅拌等方式在原地基中植入增强体,由原地基和增强体两部分组成的人工复合体地基。
结构物的荷载由原地基和增强体共同承担。
根据原地基中增强体的方向,复合地基又可以分为纵向增强体和横向增强体两大类。
复合地基分类如图1所示。
图1复合地基分类
复合地基作为一种行之有效的地基处理手段优点在于:
处治后地基强度增长快,强度高,侧向水平位移明显减小。
①振冲碎石桩
振冲法就是采用振冲碎石桩加固湿软地基的方法,它的碎石桩用水力冲孔或机械钻孔后填上碎石用振密来完成,因而也叫作振冲碎石桩。
它的施工机具简单方便、造价低、工期短,而且对砂性大的湿软地基加固效果也尤为明显。
另外,由于它加固后对地基抗震能力的增强,所以在地震区便更可以突显其优点。
这些桩本身的强度比挤密砂桩的强度就要高很多,同时它也有竖向排水的效果,它经济迅速而且技术效果非常好,所以它是一种很好的加固方法。
振冲碎石桩是利用振冲器借高压水成孔,投以碎石使之密实,在土体中形成一个密实的桩体。
碎石桩作用有二:
一是复合地基作用,即桩体与桩间土共同构成复合地基,以提高地基的承载力;二是排水固结作用,碎石桩的桩体为一良好的排水通道,在路堤荷载的预压下使桩间土固结,强度提高。
振冲碎石桩最大的特点是桩径较大(一般为0.8m~1.2m),故承载力高。
此外,振冲碎石桩的成桩设备较简单,便于运输。
但施工时用水量较大,冲出来的泥浆可能污染施工现场。
②水泥搅拌桩
水泥搅拌桩是用于加固饱和软粘土地基的一种技术,它利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械,在地基深处将原状软土和水泥强制搅拌,经过物理化学作用生成一种特殊的、具有较高强度、较好变形特性和水稳定性的混合柱体,它对提高软土地基承载力、减少地基的沉降量有明显效果,是一种人工复合地基,搅拌桩是复合地基的主要承载部分。
③预应力管桩
预应力管桩作为采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心细长混凝土预制构件,它具有单桩承载力高、对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强、施工速度快、工效高、工期短、抗弯性好、成桩质量可靠等优点,可应用于处理高等级公路软基路段。
王爱军以具体试验为背景,对预应力管桩在高等级公路软基处理中的应用进行了研究。
④土工格栅、土工格室
土工格栅是国外上世纪60年代开发的一种新型工程加固材料,因其优良的力学性能、抗变形能力与抗老化性能在欧美国家广泛地用于路基路面加固、软土地基处理。
土工格栅处治桥头跳车的原理是,在填土中沿路线方向分层平铺土工格栅,格栅层的一端固定于桥台,另一段与台背连接,利用土工格栅变形的连续性及其高强度、高弹性、大变形特性,将车辆荷载及上部土体的自重荷载部分地传递到桥台,在台背局部范围内,分层阻止填料沿台背沉降;与此同时,通过格栅与土体的相互作用,改善局部荷载作用下土体内部的受力状态,将荷载扩散到一个较大的范围内,从而达到减少外部荷载对土体的压缩沉降,延长沉降特征长度,使台背与填土交界部位的阶梯状沉降变为连续渐变沉降。
1996年喻泽红等对采用土工网来处治路桥过渡段沉降差进行了详尽的有限元分析,结合实地观测数据及模型试验进行土工网加固桥头土体的机理分析。
2002年戴为民等运用有限元分析的方法对土工格栅处理桥头跳车机理进行分析。
2004年凌建明等对土工网在桥头引道路堤中的应用进行研究,室内试验研究路基土与土工网之间综合摩擦阻力、张力膜效应及不同土工网铺设间距对复合土反应模量的影响。
土工格室是一种三维网状格室结构,在网状内部填入泥土、碎石、混凝土等松散物料,将能构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体。
土工格室相对于平面结构的土工网、±工格栅的一个最大差异是其三维网状结构对充填料提供了较大的侧向约束作用,格室侧壁对其中填料产生了向上的摩擦支承力,从而形成一个具有较大抗拉强度与抗剪强度的复合体。
牛思胜应用新型土工合成材料一土工格室,提出了楔形柔性搭板处治技术。
⑤CFG桩
CFG桩全名为碎石粉煤灰混凝土桩,是由房建基础工程的沉管灌注桩演变而来,桩在房建的沉管灌注桩的基础上去掉钢筋骨架(降低造价),改变其混凝土的配合比,掺入粉煤灰来改善混凝土的和易性和工作性。
CFG桩复合地基是近年发展起来的地基处理技术,桩与桩间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基,具有加速土体固结、承载力大且可调性强、沉降变形小和沉降稳定快等优点。
CFG桩和桩间土一起通过褥垫层(由碎石和石屑组成)形成CFG复合地基,对于CFG桩处治构造物台背地基而言,为了使沉降变形达到递减变化的目的,可以调节桩进入地面以下的长度来控制地基的沉降量,即采用渐变桩实现桥台与路堤的刚柔过渡。
CFG桩处治台背地基主要有三方面作用:
a.置换作用;b.挤密作用;c.褥垫层作用。
a.置换作用
CFG桩不同于碎石桩,它是具有一定粘结强度的混合料,在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小,因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上,出现应力集中现象,复合地基的CFG桩起到了置换的作用。
载荷试验结果表明,在无垫层情况下,CFG柱单桩复合地基的桩土应力比为24.3~29.4,四桩复合地基桩土应力比为31.4~35.2;而碎石桩复合地基的桩土应力比为2.2~2.4。
由此可见,CFG桩的桩土应力比明显大于碎石桩复合地基的桩土应力比,亦即其置换作用显著。
b.挤密作用
CFG桩采用沉管法施工,由于振动和挤密作用使桩间土得到挤密。
试验表明,加固后地基土的含水量、孔隙比、压缩系数均有所减小,密度、压缩模量均有所增加,说明经加固后的桩间土已挤密。
c.褥垫层作用
桩和桩间土由于变形模量相差很大,使得它们的变形差别较大。
设置由石屑和碎石等松散体材料组成的褥垫层后,使调整桩土相对变形的问题从根本上得到解决,且褥挚层使桩间土的有效接触应力增加,提高了桩间土的抗剪强度,使得桩体承载力得到提高;另外对于地基的不均匀沉降也有一定的补偿作用。
⑥新型的桩基型式
a.现浇硷薄壁筒桩处理桥头软基
薄壁筒桩的技术特点:
薄壁筒桩的桩体强度高,限制了地基土体的侧向变形,因为侧向挡土的效果非常明显,这样也可以大大减小路基软土的挤出量,与此同时还增强了地基土体的变形稳定与抗滑稳定;由于薄
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- 一级 公路 软弱 土地 处治 技术研究 可行性研究 报告 424930