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關鍵詞:河道整治;格賓;新材料;設計
Abstract: the box is a kind of new technology, new technology, new materials, new ecological material, in recent years has been rapid, widely used in traffic engineering, water conservancy, municipal, landscape, rock and soil project, and obtain the industry recognition. But the lack of relevant rules, norms, quality uneven market gabion materials, engineering design, construction experience is limited, gabion in some river regulation project in the use of the effect is not very ideal. In this paper, the author based on the participation of design work has built or under construction in more than 10 items, small river regulation engineering practice, thinking and Analysis on the application of gabion technology in river regulation project experience, lessons.
Keywords: river regulation; gabion; new material; design
中圖分類號:TV85文獻標識碼:A 文章編號:
1.前言
在中國,生態格網結構起源于2000多年的竹籠,羊圈工藝,李冰父子在都江堰工程中首次使用,這是傳統意義上的生態格網結構。現代格賓網是將抗腐耐磨高強的熱鍍鋅或者鍍鋁鋅合金低碳鋼絲(并可在外部包覆聚合物保護膜),由機械將雙絞合編織成六邊形網目的網片。
格賓網可根據工程設計要求組裝成箱籠,并裝入塊石等填充料后連接成一體,用做工程支擋、工程保護的一種新技術。格賓網也可根據工程設計要求形成較大網片,輔以錨桿、錨釘固定,形成坡面掛網,用做工程防護結構的一種新技術。
格賓作為一種新工藝、新技術、新材料的新型生態材料,從2008年以來,已迅速、廣泛的運用于交通、水利、市政、園林、巖土等工程項目中,并已獲得各行業的認可和好評。
格賓材料屬于土工材料范疇,在河道整治工程中目前應遵守《堤防工程施工規范》(SL260-98)、《土工合成材料應用技術規范》(GB50290-98)、《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》(SL/T225-98)的規定和國家、水利部及地方頒發的有關文件。
2.格賓結構材料
在河道整治工程中,格賓主要用于工程支擋、工程保護等結構中,按結構形式可以分為擋墻、護坡、護底、護腳、水下拋石籠等。擋墻、水下拋石籠結構常用的較厚的一種稱為土工格賓網箱(格賓籠)。厚度500~1000mm。護坡、護底、護腳結構常用的較薄的一種箱籠稱土工格賓護墊,厚度200~300mm。
由于目前對于格賓材料缺乏相關規程、規范,建議工程設計中盡量綜合參考在行業中評價較優的幾家大型廠家標準作為設計技術要求。以下為作者參與設計多項中、小型河道整治工程的設計技術要求。
一、格賓材料
(1)土工格賓護墊、土工格賓網箱的材料為熱鍍鋁鋅異形截面低碳鋼絲,外涂樹脂保護膜。鋼絲材質必須符合GB\T700-1988 標準規定。
(2)鋼絲類型應按照不同結構部位、用途分別按網格、邊端、絞邊、網格、邊端、絞邊鋼絲分別確定鋼絲直徑、最小鍍鋅量、覆塑指標。
(3)土工格賓護墊、網箱必須由專用機械編織成的熱鍍鋁鋅異形截面低碳鋼絲蜂巢形格網片組裝而成。格賓網箱、護墊網片網孔一般為60×80mm。
(4)格賓網箱、護墊需采用優質低碳鋼絲,鋼絲的抗拉強度不少于380Mpa。
(5)鋼絲與樹脂膜必須緊密結合,當鋼絲繞具有4倍鋼絲直徑的心軸6周時,用手指摩擦鋼絲,其不會剝落或開裂,符合國家標準;
(6)覆塑指標:色度:灰色;比重:1.35~1.40kg/dm3;硬度:90~100(邵氏硬度A型);抗拉強度:不低于20.6MPa;斷裂延伸率:不低于200%;重量損失:溫度105°C,24小時后,重量損失小于5%;殘余灰燼:小于2%。
(7)土工格賓網材質量應提供國家級質量監督檢驗中心的質檢報告。
(8)格賓材料耐久性應不小于50年,格賓材料應經現場質量檢測合格后方可使用。
二、填充石料
(1)用于填充加筋格賓面墻、護墊的石料要求:其強度等級不小于MU30,抗風化,不水解。
(2)石料尺寸以100mm至300mm之間為宜,含泥量
(3)面墻石料應控制在粒徑8~25cm的占80%以上,其余以良好級配的碎石填滿空隙;護墊石料應控制在粒徑8~15cm的占90%以上。
(4)面墻外立面有美觀要求的,石料可選用表面較平整大塊石或者條石砌筑,其粒徑可適當放寬至500mm以下。
3.施工要求
(1)翻邊要求:為加強網面與邊端鋼絲的連接強度,需采用專業的翻邊機將網面鋼絲纏繞在邊緣鋼絲上≥2.5圈,不能采用手工絞。
(2)絞邊鋼絲必須采用與網面鋼絲一樣材質的鋼絲,并且按照間隔10~15cm單圈-雙圈交替絞合。
(3)為防止格賓擋墻發生倒懸,直立式格賓擋墻施工應向墻后傾斜一定坡度(預留變形空間),坡度可采用1:0.05。或者采用退臺施工,每1000mm退臺50mm。
(4)網箱內填充石料前,必須采取在網箱前后面綁扎竹竿、木棒或者木模板等加固網箱面的措施,以保證網箱面的平整度,待網箱施工完成封箱結束后拆除。
(5)填充石料應采用人工手擺砌筑,嚴禁機械裝填。
(6)距離面墻1m范圍內,宜用人工夯實或輕型機械壓實,重型壓實機械不得在距離面墻1m范圍作業,以免對格賓面墻擠壓造成破壞。
(7)填充石料施工中,應控制每層投料厚度在200~300mm左右,且采取妥當的搗實措施,并設層拉筋拉緊網箱,拉筋材質要求應不低于網箱網格絲,拉筋間距200~300mm。在確保箱體填充料的密實度后才可進行上一層填筑施工。
(8)格賓面墻、護墊安裝建議在專業廠家的指導下進行。
6.結語
格賓作為一種新材料,在工程設計中應充分發揮其優勢,認真選用材料技術參數,盡量避免濫用、以次充好;在施工過程中應嚴格控制施工質量,必要時可做試驗段。
在沒有規程、規范作為依據的前提下,只有通過科學、嚴謹的態度,才能真正將格賓在河道整治工程運用推廣。
參考文獻:
1.《土工合成材料應用技術規范》(GB50290-98)
關鍵詞:鐵路路基、軟土地基、處理方法
Abstract: focuses on construction of railway roadbed often encountered during soft soil ground processing method and the nature and characteristics of soft soil key words: railway roadbed and soft soil Foundation and treatment methods
Keywords: railway embankment, soft ground, approach
隨著國民經濟的飛速發展,鐵路交通運輸量不斷擴大,國家和地方鐵路工程建設投資不斷增加,鐵路工程建設速度也不斷地加快。我國鐵路已慢慢地遍布全國各地。在鐵路工程勘測設計和施工中不免要遇到各種不良地質情況。如果在施工時沒有得到及時處理或處理不當,必然給今后的鐵路運輸留下隱患,甚至釀成重大交通事故,危及國家財產和人民生命安全,因此,必須把這些隱患消除在施工過程中。鐵路路基下的軟土地基就是其中的常見不良地質狀況之一。下面對軟土路基特點及處理方法分別介紹如下:
一、 軟土地基的性質、特點:
(一)軟土概念:軟土是指以近代水下沉積的淤泥或飽和的軟粘土為主的地層,比泥沼形成的年代老。
(二)軟土分布:軟土多數分布在寬闊的平原或丘陵邊緣較平坦的谷地。
(三)軟土分類:一般將軟土劃分為海洋沿岸沉積、內陸湖盆地沉積和河灘沉積三大類。
(四)物理力學性質:天然含水量接近或大于液限,孔隙比一般大于1,不排水剪切的粘聚力
(五)軟土地基特點:表面常有可塑硬殼,下部有流動性的淤泥,呈軟塑或流塑狀,沉積厚度較深,具有壓縮性高而透水性差和強度低的特點。
二、 軟土地基危害
根據上述軟土路基的特點,不難看出軟土地段給鐵路工程造成以下幾種危害:
(一) 在填土路堤地段,由于在路堤自重及列車運行活荷載的作用下,軟土隨時間推移慢慢沉降,當路堤基底土壤均勻沉降時,會使整段路基下沉,需要不斷地添補道碴,使道床超厚,給鐵路養護工作帶來較多困難,當路基基底為不均勻沉降時,使路基橫向傾斜,易造成翻車事故。
(二)當路堤經過強度過低的軟土路段時,在荷載的作用下,會引起路基坡腳土向外隆起,路基本體下陷開裂,嚴重時會使路基坍塌,危及行車安全。
(三)當橋梁的明挖基礎或涵洞基礎位于軟土地段時(一般硬殼下為軟粘土),同樣會造成橋墩(臺)下沉或歪斜,或涵洞墻體開裂、局部凹陷,破壞橋涵主體結構。影響行車安全。
三、鐵路路基下軟土地基的處理方法
(一)路基經過水塘、水庫地段的軟土地基段的處理方法:
1、 當路堤經過農業蓄水塘時(因農業生產需要而不能將水放掉或面積較大不易抽干的水庫,且塘底表面無硬殼),應采用拋石擠淤方法,即強迫將淤泥擠走,路基底部換用強度較高、不易風化的片石。要求片石強度≥30Mpa,直徑小于30cm。
施工要點:當路基從池塘(水庫)中間穿過時,采取從路基斷面中間向兩側拋石,標高比塘埂(最低處)略高(一般高出30cm)。拋填寬度比普通路基加寬1~2m,拋填出水面后需用15~18t重型壓路機 (震動碾更好)反復輾壓至拋石頂面無明顯的下降為止,然后頂面鋪設碎石反濾層10~20cm,其上填筑普通土即可。(圖1)
2、 當路基從池塘邊通過,路堤斷面一側基本靠近岸上時,應采取由岸邊向塘中拋填,以便將淤泥擠走,其他工序同上。(圖2)
(二)當路基經過已干涸的軟土盆地時,其加固處理的方法較多。分別簡要作如下介紹:
1、 換填土法:當路基下的軟土地基厚度較薄,一般小于3m時,采用挖除軟土,用強度較高的粘性土、砂礫土或碎石、卵石土換填,分層碾壓密實即可。在有滲水土(如砂類碎石或卵石)的條件下,應優先考慮。其特點是方法簡單,直觀,后期沉降小,但需要有棄土場,棄土方量較大。(圖3)
2、 爆破排淤法:而當軟土厚度小于5m時,工期緊張,路基又處在廢棄荒地時,可用爆破排淤,將軟土揚棄,但此種方法不常用。
3、反壓護道法:反壓護道在路堤兩側填筑一定高度和寬度的護道,使路基在路堤和列車荷載作用下不致將地基軟土擠出和隆起,保證路堤的穩定。其寬度和高度要根據該段軟土力學性質及厚度決定,兩側護道尺寸可以相同,亦可不同,其優點是不需要控制填土速率,施工簡便(只需與路基一道填土、碾壓即可),缺點是土方量較大,其高度為一般路堤高度的1/3~1/2,寬度>2.0m,后期路堤沉降較大,需經常抬道補碴,給道路養護遺留較大困難,此法為常用處理軟土的方法。護道有單級護道與多級護道之分,以單級護道最為普及。(圖4)
4、砂墊層法:即在路堤底部的原地面上鋪設一層較厚的砂墊層(一般厚0.5~0.8m,砂質為中粗砂。含泥量不大于5%,除盡植物雜質。并在堤筑時適當加水,分層壓實,使軟土在路堤填筑逐漸增加荷重的作用下加速排水固結,從而達到提高地基應力的目的。優點是施工簡易(只要由翻斗車將砂送至軟土段是,推土機先推平,壓路機碾壓幾遍,即可在上面填土),占地面積小,缺點是要求施工工期不甚緊張,施工過程中要控制填土速率,附近有豐富的砂源,軟土強度相對較高且表面無滲透性能差的硬殼。兩側平坦排水狀況較好。此種方法亦常用,現在因有高強度塑料土工產品。一般與土工布或土工格柵結合使用(如新長線十七標段亦用此方法處理軟土地基段)。(圖5)
5、砂井及袋裝砂井及石灰樁法:砂井是在軟土地段地面以下做成按一定規格排列的圓形砂柱,砂柱直徑一般為20~30cm,深度≤8m,井距按8~10徑井徑尺寸梅花樁布置。袋裝砂井是將砂事先灌入以聚丙稀編織布縫成的直徑為7cm左右,長度5~10m的袋中,然后埋入軟土中,以保持砂井的連續性。其目的是使地基在填土荷定的作用下,加速軟土的排水固結,提高強度,同時因砂井(或袋裝砂井)對路基有一定的支承作用,從而也提高了地基的承載力。其優點是少占農田,減小填土工程量,由于砂井深入地基深處,加速了排水固結速度,因而后期沉降量減小。適用于軟土層較厚、路堤填土高的路段,或軟土底部有透水層時宜用此法。缺點是要求填料為粗砂,并需要控制施速率,適用工期不緊的工程。施工機械設備較多。(圖6)
施工方法:采用砂井時,視設計砂井的長度定,當砂井設計較短時,可以由人工打入鋼管,成孔后立即灌入粗砂,并邊填邊搗實,直至地面,當砂井設計較長時,可用履帶吊機或帶滾動的支架上加壓重(或用穿心錘)和提拔設備插打鋼管成孔。鋼管底部帶有活瓣樁尖,當鋼管插打到標高后,邊拔管邊從管內灌入粗砂,直到地面。有水源的條件下亦可采用高壓射水成孔方法施工。而當采用袋裝砂井時,則需要用履帶吊機或能走行的自制吊架配上小型震動錘將鋼套管打入地層中(帶樁頭)裝砂袋從套管中放入地基、撥出套管,則砂袋便留在軟土中,砂袋上端留有30cm左右的余長以便埋入地基表面鋪設的砂墊層中,利于排水,砂墊層厚度一般為0.5~0.8m,在軟土地基沉降的過程中能使砂墊層始終露出原地面,保證地下水通過砂井及砂墊層順利排出,加快軟土排水固結,提高地基應力。
石灰樁施工方法同砂井,只是打好孔后立即在孔內混入粗砂與生石灰塊的混合物,達到吸干水分,加快固結,提高土層承載力,穩定地層的目的。
6、塑料排水板法:將帶狀的塑料板由專用插板機插入地基中,然后路基填土加荷時,使地下孔隙水經塑料板芯從溝槽排出,從而加速固結,提高地基承載力,實質上是以塑料排水取代砂井。其結構由塑料芯板(聚乙烯或聚氯乙烯)和外包濾膜(滌綸或合成纖維無紡布)組成,這種方法施工速度快、質量穩定、經濟省力,施工時對地基的擾動小,透水性較好。已漸漸大范圍推廣使用。
7、 土工合成材料加固法:隨著我國的化纖及塑料工業的迅速發展,高強度的土工合成材料也逐漸用于鐵路路堤的軟土地基加固處理。它是橫向鋪設在路堤底部(地基表面)的砂墊層中,能承受較大的拉力,使地基在外荷載作用下不致向兩旁隆起,達到穩定路基的目的。加固地基的土工合成材料主要有土工布和土工格柵。土工布分為編織土工布和無紡土工布,編織土工布一般以聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯為原料的編絲布。具有重量輕、強度高、延伸率少、價格低、滲透性強、整體性好等特點。而無紡布則是以絳綸、丙綸聚酯為原料的纖維采用粘合劑高壓粘合而成的,具備耐久性好、滲透性強、強度高、整體性好等特點。土工格柵是以高強度聚乙烯、聚丙烯塑料聚合物經熱加工并拉伸成網格狀土工材料,有單向和雙向兩種格柵,同樣具備了強度高、施工簡便等特點。一般以單向格柵加固較多,特殊地方采用雙向格柵(因雙向格柵價格較高)。其功能就是通過土工布或土工格柵自身的抗拉力產生穩定力矩,使地基整體受力均勻,從而達到加固地基的目的。(圖7)
施工方法:清除原地面的雜草等腐植物,鋪設一層15~20cm砂墊層,找平地面,履帶推土機初步碾壓,根據路基設計寬度鋪設土工布或土工格柵,注意將其人工拉緊崩直,然后用竹釘(20cm長)由中間向兩側將其固定在地面上,再依次鋪設第二層砂墊層(厚度約25cm)后繼續第二層土工布或土工格柵的鋪設施工。第一層與第二層土工布(或土工格柵)應錯開覆蓋搭接0.5米以上。
8、其他方法:對于軟土地層較淺、填土路堤較低的地段亦可采用以下方法:
(1) 側向約束法:
a、樁加拉桿法:在路堤兩側的原地基面上打入木樁、板樁或鋼筋砼樁,樁需穿過軟土層后一定深度,樁間用拉桿互相約束,防止路堤填筑時,軟土路基向側面擠出,保持地基整體穩定性。(圖8)
b、片石齒墻法:在路堤坡腳設置漿砌片石齒槽,齒槽底部應設在穿過軟土層一定深度的較好土層上。其目的也是防止軟土側向擠出。(圖9)
側向約束法適用于棄土困難,軟土底部土層較堅硬,施工工期緊迫的情況下,但成本較高,多用于既有鐵路軟土路基加固。
(2)電化學加固法:即在軟土地基插入二個金屬電極,陽極為鐵或鋁質金屬棒,陰極為一個帶有孔眼的金屬管子,通直流電,土中的水便由陽極向陰極流動,通過在陰極不斷抽水,使軟土得到固結。此法多用于港口工程和房屋基坑,由于此法不夠成熟,使用范圍小。鐵路工程中很少應用。
表層處理法用于地表面極軟弱的情況。該法是通過排水、敷設或增添材料等辦法,提高地表強度,防止地基局部剪切變形,保證施工機械作業;同時盡可能把填土荷載均勻地分布于地基上。屬于這類處理方法的有:表層排水法、砂墊層法、敷設材料法、添加劑法等等。
1.1表層排水法
對土質較好因含水量過大而導致的軟土地基,在填土之前,地表面開挖溝槽,排除地表水。同時降低地基表層部分的含水率。以保障施工機械通行。為了發揮開挖出的溝槽在施工中達到盲溝的效果,應回填透水性好的砂礫或碎石。
設計與施工:(1)溝槽的布置溝槽布置要考慮利用地形自然坡度排水;填土沉降要注意坡度的變化;不使來自四周挖方部位的地表水、滲透水浸入填士;溝槽的間隔要盡可能加密,以增大排水能力,即使有部分溝槽被切斷也不會妨害整體排水。(2)溝槽的構造溝槽尺寸一般取寬0.5m,深0.5~1.0m。填土之前在溝槽內用透水良好的砂(砂礫)回填成為盲溝。縱向盲溝一般沿道路縱向或中央縱向開挖,橫向盲溝一般間距10~15m布置。溝槽內埋設多孔排水管時。
1.2砂墊層法
對于地基上部軟土層極薄且含水量大時,在軟土地基上敷墊O.5~l.2m左右厚的砂墊層。這樣可達到固結軟土層,使砂墊層起到上部排水層作用;同時,砂墊層又成為填土內的地下排水層,以降低填土內的水位;在進行填土及地基處理施工時,為施工機械提供良好的通行條件。
設計與施工:(1)如采用機械施工,在確定砂墊層厚度時,應考慮機械的重量,輪胎對地面接觸壓力,偏心程度及軟土地基表層強度等在極軟地基上,僅用砂墊層來確保大型施工機械的通行,往往需要較厚的砂墊層,是不經濟的,所以常與表層排水或敷墊材料等法并用。(2)砂墊層施工時應設放樣板。
1.3土工織物加強法
土工織物的制造過程是首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶,然后再制成平面結構的土工織物。
土工格柵是一種主要的土工合成材料,與其他土工合成材料桐比,它具有獨特的性能與功效。土工格柵分為塑料類和玻璃纖維類兩種類型。采用編織土工布和土工格柵,鋪設于軟基表面,可起到反濾、排水、隔離和補強的作用。
1.4添加劑法
對于表層為粘性土時,在表層粘性土內滲入添加劑,改善地基的壓縮性能和強度特性。以保施工機械的行駛。同時也可達到提高填土穩定及固結的效果。添加材料通常使用的是生石灰,熟石灰和水泥。石灰類添加材料通過現場拌和或廠拌,除了降低土壤含水量、產生團粒效果外,對被固結的土隨著時間的推移會發生化學性固結,使粘土成分發生質的變化,從而促進土體穩定。
2城市道路深層軟基處治
2.1排水固結法
其原理是采用由水平排水砂墊層和豎向排水體構成的排水系統,改變地基原有排水邊界條件、縮短地基空隙水的排水距離、加速軟土地基的固結過程。工程造價低,施工簡單,操作容易,效果較好。
2.2加固土樁法
用帶有同轉、翻松、噴粉與攪拌功能的機械,將軟土地基局部范阿的某一深度、某一直徑內的軟土用網化材料予以改良、加同,形成加固土樁體。
2.3粉噴樁加固處理法
2.3.1施工設計
(1)粉噴樁施工前應準備下列施工技術資料:施工場地的工程地質報告,土工試驗報告,室內配比試驗報告,粉噴樁沒計樁位圖,原地面高程數據表,加固深度與停灰面高程以及測量資料等。
(2)場地平整、清除障礙。
(3)施工機具準備,進行機械組裝和試運轉。
(4)粉噴樁的施工工藝根據設計要求的配比和實測的各項施工參數通過試樁來確定。
(5)粉噴樁所用的水泥(425#普通硅酸鹽水泥)應符合設計要求,并有產品合格證,并經室內檢驗合格才能使用,嚴禁使用受潮、結塊變質的加固料。
2.3.2施工注意事項
(1)控制鉆機下鉆深度、噴粉高程及停灰面,確保粉噴樁長度。
(2)嚴禁沒有粉體計量裝置的噴粉機投使用。
(3)定時檢查粉噴樁的成樁直徑及攪拌均勻程度。
(4)當噴粉成樁過程中遇有故障而停止噴粉,在第二次噴粉接樁時,其噴粉重疊長度不得小于lm;粉噴樁施工時,泵送水泥必須連續,固化材料的用量以及泵送固化材料的時間應有專人記錄,其用量誤差不得大于±l%。
(5)為保證攪拌機的垂直度。
(6)攪拌機噴粉提升的速度和次數必須符合預定的施工工藝要求,攪拌機每次下沉或提升的時間應有專人記錄,深度應達到設計要求,時間誤差不得大于5秒,施工前應丈量鉆桿長度,并標上明顯標志。以便掌握鉆人深度,復攪深度。施工中出現問題應及時處理、做好記錄。
(7)儲灰罐容量應不小于一根樁的用灰量加50kg,如儲量不足時,不得對下一根樁開鉆施工。
(8)粉噴樁必須根據試驗確定的技術參數進行施工,操作人員應如實記錄壓力、噴粉量、鉆進速度、提升速度、鉆入深度及每根樁的鉆進時間等,監理人員應隨時檢查記錄情況。
3結束語
軟土地基有極大的危害性,如果不處理或處理不當,就會造成地基失穩,使道路沉降過大或小均勻沉降,對道路成不同程的的危害,以上介紹的只是工地常用的幾種處理軟土地基的方法,具體施工還要根據工地的實際情況來選用,有時幾種方法可以交替或一起使用。
參考文獻:
[1]鐘小勇.沿海地區軟土路基處理方法淺討[J].四川建材,2009,(1).
[2]武啟誠,康建華,程傳國,李佳.東南沿海地區軟土路基處理方法淺析[J].巖土工程界,2007,(2).
[3]張海勤,蔣小軍.淺談沿海地區軟土路基處理的設計與施工[J].城市道橋與防洪,2009,(4).
1)應具有地基與基礎的施工圖紙和地質勘察報告等有關技術文件和資料,并掌握施工區域內的地質情況。
2)土方開挖前,應根據施工方案要求,將施工區域內妨礙施工的已有建(構)筑物、道路、溝渠、管線、墳墓、樹木等,妥善處理。
3)山區施工,應事先了解當地地層巖性,地質構造、地形地貌和水文地質等,如因土方施工可能產生滑坡時,應采取可靠措施。在陡峻山坡下施工,應事先檢查山坡坡面情況。如有危巖、孤石、崩塌體、古滑坡體等不穩定跡象時,應作妥善處理。
4)施工機械進入現場所經過的道路、橋梁和設備卸車地點等,應事先做好必要的加寬、加固等準備工作。
5)測量放線的定位控制線(樁)、水準基準點及基槽的灰線尺寸,必須復核,符合設計要求,并辦理預驗手續,且應妥善保護及經常復測。
6)場地要清理平整,表面坡度應符合設計要求的排水坡度和臨時排水設施。如設計無要求時,一般應向排水溝方向作成不小于2%的坡度。
7)開方挖土低于地下水位的基坑(槽)、管溝時,應根據地質勘察文件及資料,采取措施,降低水位;一般應降至低于開挖底面的500mm,然后再開展作業面。
2水利水電基礎施工的新方法
主要從兩個方面進行:①對于淺基礎的情形,如果不需要放坡,這個時候首先要沿著進行測量的基準灰線直邊切割出來一個槽邊的輪廓線,而后對作業面予以一一的展開。對于地下水位的降低和地面排水系統的建造,這二個工程都需要結合當地工程地質資料、挖方尺寸等條件予以考慮,這樣就可以進一步的預防地基土結構被破壞。②還需要保證地基與基礎的強度能夠足以承受建(構)筑物上的全部結構荷載。為了滿足這一條件,基礎的耐久性、防潮性、耐侵蝕性和抗凍的能力都需要充分滿足要求和條件。除此之外,為了確保地基穩定,必須讓地基和基礎有足夠的工作面。地基變形值的范圍也應該在許可的參考值數之內,這樣才不會引起建筑物的開裂、傾斜或者標高產生相應的變化等等。
3水利水電基礎作業方法及質量控制
①根據土質、現場出土等條件要合理確定開挖作業順序和工作面、分段分層平均下挖展開工作面。②對淺基礎不需放坡時,應首先沿測量的基準灰線直邊切出槽邊的輪廓線,展開作業面。③降低地下水位與地面排水,均應根據當地工程地質資料、挖方尺寸、防止地基土結構遭受破壞等,采取集水坑降水、井點降低地下水位,或采取兩者相結合的措施降低地下水位。
4軟土地基處理的新技術
軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質土或其他高壓縮性土結構組成的地基,承載能力很低,一般≤50kN/m2,不易滿足水工建筑物地基設計要求,故需進行處理。
1)軟土基礎的特性。①大孔隙比,高天然含水量。淤泥和淤泥質土的天然含水量w一般介于50%~70%之間,相比而言,我國軟土的天然孔隙比e則一般介于1~2之間,一般情況下,這就會遠遠的大于液限,最高的時候,甚至可能達到200%。②低透水性。由于高含水量,在滲透系數k≤1(mm/d)的時候,透水性能就非常的差。這樣,在承受強荷載作用后,孔隙水壓力就會變高,地基的壓密固結性能也會深受影響。③低抗剪強度。通常,軟土會呈現出軟塑—流塑的狀態,這樣在有外部荷載的時候,抗剪性能就變得極差。在土層本身含有排水出路的時候,隨著有效壓力的逐步增加,就會慢慢的形成固結。相對應的,如果不存在優質的排水出路,在荷載增大的情況下,強度就會衰減。
2)處理軟弱地基之方法。①排水固結法。作為解決淤泥軟粘土地基沉降的有效措施和保持淤泥軟粘土地基穩定的有效方法,由加壓和排水兩部分系統組成。②換土法。當淤土層厚度較薄時,把不能滿足設計要求的淤土層換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基礎等辦法進行地基處理。③強夯法。將80kN夯錘,起吊到高達6m~30m的地方,讓錘作自由下落運動,通過這樣的運動夯實土質。如果地基是河流沖積層、濱海沉積層,或者由黃土、粉土、泥炭、雜填土等構成,使用強夯法容易達到目的。④旋噴法。旋噴法主要用于地基防滲工作的開展,通過利用旋噴機具將帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預定濃度,而后對其予以提升,在這個時候噴嘴會以一定速度作旋轉動作,這樣就會產生高壓,高壓擠迫水泥固化漿液與土體混合,經過凝固硬化結成樁子,以達到提高地基防滲的目的。⑤振動水沖法。振沖法的工具是振沖器,它類似于一根插入混凝土振搗器的機具,該中機具涵括了上、下兩個噴水口。由于振動和沖擊荷載的作用,地基中會先成孔,而后在孔內予以填充砂、碎石,進而分層振實或夯實,這樣地基將得以加固。⑥土工合成材料加筋加固法。其手段是平攤荷載于地基,在可能出現塑性剪切破壞時,平鋪于地基表面地土工合成材料將可以對面形的破壞起到組織作用;也可以在一定的程度上減小破壞的擴張,從而提高地基的承載能力。⑦灌漿法。將水泥砂漿、水泥漿、粘土漿、粘土水泥漿及各種化學漿材(比如木質素類、聚氨酯類、硅酸鹽類)予以液化,同時這些漿液也是具有固化的特性的,這個過程中會用到相關的氣壓、液壓或電化學原理,而后將其注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位,從而達到加固淤泥軟土地基的效果。⑧硅化加固法。借助電滲原理,利用網狀的帶孔眼的注漿管,采用電動硅化法,通過輪換諸如的操作手段,把硅酸鈉(Na2O·nSiO2)溶液與氯化鈣(CaCl2)溶液注入土中,因為上述過程中會產生一系列的化學反應,進而生成膠凝物質,或者活化土顆粒的表面,這樣土顆粒之間的連接性和土體力學的強度就會被提高,加固部位的半徑會被擴大。不過這樣的操作方法也有其缺陷性,即高耗電量,高成本,故而被采用的可能性一般不是很大。⑨加筋法。加筋法是為了減少整體變形,并且同時達到增強整體穩定的性能的目的。土工合成材料,因為其抗拉能力非常之強,會被埋置于土層中,這樣在土顆粒和拉筋之間就會產生摩擦力,土也會與加筋材料形成一個完整的整體,這樣的話,地基強度就會被提高。⑩樁基法。如果淤土較厚,含水率較高,孔隙也比較大,這樣要想對其予以大面積的深處理的話就比較困難,這個時候打樁法就是一個不錯的加固處理方法。
關鍵詞:高邊坡路堤;路基強度;路基穩定性
1 高邊坡路堤的設計要點
1.1 地基處理
高邊坡路堤對于路基基底的要求較高,但是高邊坡路堤路段多處于低洼地帶,地表水相對較為豐富,部分路段由于排水不暢,會導致原狀土長期處于浸泡狀態,形成軟弱地基,軟弱地基具有強度低、壓縮性大、厚度小、埋深淺等特點,在軟弱地基上直接進行路堤填筑,當路基填料不斷增加時,原狀土會發生壓縮變形和擠壓位移,地基的壓縮變形致使路基開裂或整體滑移。
1.2 開挖臺階
地面橫坡是影響高填斜陡路堤穩定性的外在因素,隨著地面橫坡的變陡,高邊坡路堤的穩定性會降低。規范要求當地面橫坡大于1:5時,原地面應挖臺階,臺階寬度不小于2米,并設置3~4%的內傾坡。
1.3 排水系統設置
水是路堤失穩的一個重要因素,路基的強度、穩定性、耐久性與水的關系十分密切,路基的多種病害都與地下水或地表水浸入路基有關。為保證高邊坡路堤的穩定性,應確保路基常年處于干燥狀態。
1.4 路基填筑材料
路基填筑材料的好壞,對高填方路堤的穩定性有著直接的影響,在施工時應對路基填料著重加以控制。路基填料一般應為天然含水量低、易壓實、強度高的低液限粘土和粘土質砂,但實際施工中采用不良填料的情況時有發生,而且現行規范和手冊中對填料的強度規定不明確,導致路基填料的強度指標達不到要求。
1.5 路基填筑補強
高邊坡路堤路基填筑高度較大,為保證路基的強度和穩定性,需要對路基進行補強,主要的措施有分層碾壓、補強碾壓、設置土工格柵等。
(1)分層碾壓。分層填筑的控制,土方路堤,高速公路和一級公路最大松鋪厚度不應超過30cm,其他公路最大松鋪厚度不宜超過50cm,且必須根據設計斷面進行分層填筑壓實;石方路堤,高速公路和一級公路最大松鋪厚度不應超過50cm,且填料粒徑不宜超過最大松鋪厚度的2/3層厚,其他公路最大松鋪厚度不宜超過80cm,最大不超過100cm。
(2)補強碾壓。進行高邊坡路堤路基填筑時,應沿縱向每2~4米對路基進行補強碾壓,提高路堤整體性和強度。補強碾壓的方法包括沖擊碾壓、液壓式壓路機碾壓、強夯等。用沖擊式壓路機沖碾路基時應大面積進行,長度至少應大于100米,以便于壓路機沖擊時提高行駛速度,增加激震效果。當碾壓長度小于100米時,可采用液壓式壓路機或強夯進行補強。
(3)路基加筋。土工合成材料應用于路基加筋,主要作用在于提高路基的穩定性,高邊坡路堤一般用土工格柵進行路基加筋。土工格柵是聚合材料經過特殊工藝定向拉伸形成的一種網狀土工合成材料,土工格柵設置于碾壓土層之間,主要通過與土的摩擦、抗阻、鎖定三種作用力限制土體的側向滑動和變形,抑制大幅度不均勻沉降,增強土體的整體抗剪強度,從而保證路基的整體穩定性。
2 工程案例
2.1 工程概況
揭博高速是廣東省高速公路網“二橫”線――汕湛高速公路的重要組成部分,是廣東省十二五規劃建設的重點工程,起于揭陽市揭西縣大溪鎮,與汕湛高速公路汕頭至揭西段相接,設大溪樞紐互通與潮州至惠州高速公路相交,經梅州市五華縣、河源市紫金縣(河源段又稱河紫高速公路)、跨東江至惠州市博羅縣石壩鎮,終點與廣河高速公路順接,設石壩樞紐互通與惠河高速公路相交。
揭博高速沿線山間多為谷地,V型谷發育,地面高程50~330m,線路相對高差20~150m,山體坡度一般10°~20°,局部為40°~50°,山間多為谷地。K212+580~K212+680段為高邊坡路堤路段,現就該路段進行高邊坡路堤設計。
2.2 工程地質條件
(1)地層巖性。沿線出露地層較多,地表為第四系全新統坡殘積層,山間凹地及河流階地分布沖洪積層堆積物。地層巖性變化較為復雜,按從新至老排列,所出露的地層有:新生界第四系地層(Q)、侏羅系下統藍塘群(J1ln)。出露巖漿巖有新生代晚第三紀(N)輝綠巖。
(2)地質構造、地震。據《汕頭至湛江高速公路揭西大溪至博羅石壩段工程場地地震安全性評價報告》,項目區內場地的基巖較完整,未發現有明顯的斷裂構造跡象。從場地及附近主要斷裂構造的分布來看,線路所穿越的斷裂在晚更新世以來無明顯的活動,場地內無地震斷層引起地表破裂問題。根據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001),本項目A4設計合同段的地震動峰值加速度值為0.05g,地震動反應譜特征周期為0.35s,設計地震分組為第一組,抗震設防烈度為6度。
(3)水文地質。地表水:路線走廊帶內均屬東江水系,支流-秋香江和義容河流域,其次級支流較多,匯水面積大,匯排水系統呈“樹枝狀”或“雞爪狀”分布,同時區內水庫、水塘、圍堰星羅棋布,地表水發育。地下水:沿線氣候潮濕,降水充沛,地表徑流豐富,為地下水的補給提供了良好的條件,各類巖組裂隙較發育,為地下水的富集提供了條件,地下水類型可劃分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。
2.3 高邊坡路堤處理措施
(1)路基底部較大范圍分布淺層軟土。鉆孔揭示為厚約1m的粉質粘土,軟塑-可塑狀態;下覆強風化花崗巖,地表水系發達。設計考慮基底挖除粉質粘土層,換填碎石土,坡腳設反壓護道。(2)原地面橫坡陡于1:5,在橫向上應挖臺階填筑,臺階寬不小于2m,朝內側傾斜3%。(3)為了避免水對路堤的影響,在填方臺階下設置縱向碎石盲溝,自路床向下垂直高度每4m設置一道盲溝,將地下水引至路堤邊坡急流槽。橫向排水管每30m設置一道,外部包裹10cm厚C15砼,橫向排水管與縱向盲溝中的多孔排水管通過三通管連接。橫向排水管的坡度宜與碾壓面坡度相同,當碾壓面坡度小于1%或與橫向排水管坡度相反時,排水管坡度取1%。(4)路基中的土工格柵每4米設置一層,寬度為6米;在路床范圍設置2層雙向土工格柵。土工格柵采用雙向鋼塑土工格柵,縱橫向拉伸屈服力≥80KN/m,屈服伸長率≤4%,開孔尺寸172×172mm,幅寬≥2.0m。每層土工格柵均采用U型鋼釘加以固定,U型釘按照3m間距,梅花梅花形布設。(5)路堤填料優先采用碎石土,碎石土的綜合內摩擦角不小于40°。(6)在達到要求的壓實度基礎上在基底、基底至下路床底面之間采用采用80T大功率壓路機進行補強壓實,每隔1m一次,每次5遍(每級邊坡中部、每一級平臺處必壓)。(7)橫向半填半挖、縱向填挖交界路段,應向挖方段超挖8m長、80cm深,然后采用線內挖方石碴、碎石土等優質填料進行填筑。
3 結束語
路基是公路的基礎,公路的使用壽命直接受到路基好壞的影響。高邊坡路堤設計是公路路基設計中的重點和難點,設計時應根據工程地質狀況、水文、氣候等自然條件,確保地基強度、穩定性滿足要求,同時處理好路基排水,選用合適的路基填料并結合路基補強措施,保證高邊坡路堤的穩定、安全。
參考文獻
[1]JTG D30-2004.公路路基設計規范[S].北京:人民交通出版社,2004.
【關鍵詞】防滲材料;天然材料;人工合成材料;垃圾衛生填埋場工程;技術指標;應用
1. 工程概述
(1)浙江省仙居縣生活垃圾衛生填埋場(見圖1)工程總占地約159.25畝,填埋容積約85萬m3,服務年限月24年。其中一期填埋容積約27萬m3、總投資約為0.75億元人民幣,服務年限8年。建設地址位于仙居縣南峰街道東坑村三畝灣,屬亞熱帶季風氣候,雨量適中,年降水量約1250mm,集中在7~9月份,冬季降水量相對較少。填埋場屬丘陵區,場地巖土層自上至下為填土、粉質粘土、礫土、強風化巖、中——微風化巖。場地地下水可分為第四系孔隙水和基巖裂隙水,水位埋深一般在0.6~1.0m,受大氣降水影響明顯,雨季地下水位略有抬升,旱季略有下降。
(2)該垃圾衛生填埋場工程包括主庫區與進場道路、垃圾擋壩、排水系統、防滲系統、滲濾液收集及處理系統、氣體導排系統、地下水導排系統等。施工工期為2011年7月21日開工,2012年3月26日竣工。
(3)垃圾衛生填埋場的設計必須控制其對周圍環境的影響,以防止其對周圍環境的污染。為防止濾液、填埋體對附近大氣、水體和土壤污染,垃圾衛生填埋場一般應按地形修建,并采取不同的防滲體系及結構設計。防滲體系一般包括防滲層、地表水徑流排水系統、地下水排系統和垃圾滲濾液排放系統。其中核心體系防滲層可分為黏土層與柔性膜復合層等。
2. 防滲設計
相關技術規范規定:1填埋場必須進行防滲處理,防止對地下水和地表水的污染,同時還應防止地下水進入填埋區。按該規定,在該工程的設計中,采用了壓實粘土天然防滲材料,人工合成土工膜防滲襯層(聚丙烯有紡土工布、GCL土工聚合襯墊、各類型HDPE土工膜、長絲針刺無紡土工布)等多種防滲材料。
2.1 填埋場主庫區工程。
(1)垃圾場場底設計坡度≥0.02,5640m2的場底清表后,平整壓實,鋪設GCL土工聚合粘土襯墊、2mm厚光面HDPE膜、600g/ m2無紡土工布、上填300mm厚d=40~100mm礫石墊層、200g/ m2編織土工布,見圖1。
(2)場區邊坡面積30350m2,清表后平整壓實,鋪設GCL土工聚合粘土襯墊、2mm厚單毛面HDPE膜、600g/m2無紡土工布、上填300mm厚袋裝編織粘土,見圖1。
(3)坡面錨固平臺1390m2,采用GCL土工聚合粘土襯墊、2mm厚單毛面HDPE膜、600g/m2無紡土工布粘土,斷面800*800mm。
(4)場區主導排盲管320m,采用De250HDPE穿孔管。支導排盲管68.5m,采用De160HDPE穿孔管。導氣石籠C20砼底座、De200 HDPE穿孔管、d=20~45mm碎石、鋼絲網(10@300豎向鋼筋、18@1000環箍)。地下水監測井2座,采用砼管封底、De110UPVC穿孔管、d=10~25 mm級配礫石、200g/m2土工布、2mm干凈砂土、C20砼井座、250*250mm不銹鋼上鎖保護外殼。
2.2 封場覆蓋等配套工程。
(1)17210m2封場覆蓋導氣層,采用30cm厚d=40-60mm礫石;29300m2封場覆蓋350g/m2編織土工布、1mm厚LLDPE膜;39130m2封場覆蓋DN1土工復合排水網格;20228m2封場覆蓋450mm厚耕植土;6743m2封場覆蓋150mm厚營養土。
(2)滲瀝液調蓄池工程占地面積約2578m2,土方開挖后,平整壓實基底,鋪設130g/m2土工布支撐反濾層,上填300mm厚碎石層,再鋪設一道聚丙烯有紡土工布隔離層,上填300mm厚實粘土;再鋪設GCL土工聚合襯墊次防滲層,上鋪1.5mm光面HDPE土工膜主防滲層,其上20mm厚PE塑料墊板。
(3)調蓄池集液井1座,采用 GCL膨潤土襯墊、2cm厚HDPE防滲膜、2cm厚PE塑料墊襯(4.3*6.0m)、2cm厚HDPE膜、土工復合排水網(網孔尺寸不大于10mm)、碎石、4*6m土工復合排水網(網孔尺寸不大于10mm)。滲濾液測管長35m,采用De500、PE100級、SDR17,使用60mm寬HDEP綁帶@2000mm,焊接寬度不小于100mm固定。
(4)C30 P6抗滲砼集水井1座,深11.55m,內徑1.6m,壁厚25cm,底板厚30cm并外挑30cm。集水井地下水導排管長171m,采用De200mm,PE100級、SDR17。導排盲溝長4.2m,排水溝、截水溝長度215m。
(5)垃圾擋壩占地面積4560m2,中心軸線長95m,壩高10m,頂寬4m,坡度1:2。土石方開挖深度約6m,土石方量約1800m3,壩體土方填筑約21850m3,壩面方格形M7.5漿砌片石骨架內鋪草皮護坡4248m2,壩面內側面積2124 m2,采用GCL土工聚合粘土襯墊、2mm厚單毛面HDPE膜、600g/m2無紡土工布。壩頂錨固溝斷面800*800mm,長95m,采用GCL土工聚合粘土襯墊、2mm厚單毛面HDPE膜、600g/m2無紡土工布粘土。卸料平臺填方4000m3,回填15cm碎石13.9m。
3. 主要材料指標
該工程所需材料主要有HDPE膜、HDPE管材與無紡土工布等,所有材料在使用前應有質量合格證書、檢測報告和出廠說明。
3.1 HDPE膜(見表1)。
4. 防滲工程技術
生活垃圾衛生填埋場設計運行對周圍環境安全控制的關鍵,是控制生活垃圾衛生填埋場防滲層的施工質量。該工程有填埋場庫區及調蓄池防滲膜鋪設等工程,因此防滲膜的鋪設質量、防滲膜間的連接,包括防滲膜與其它引出管道的穿膜連接是該工程的施工重點。由于礫石滲瀝層在防滲結構上,施工時要注意保護下層防滲膜結構,防止破壞防滲結構,保證防滲結構完整無損亦是該工程的一大重點。該工程對土工膜鋪設的基層工作、鋪設工藝、和焊接技術要求嚴格,對焊接設備、焊縫位置與熱壓角等都有嚴格的要求,對施工單位技術管理與操作作業人員都是一個考驗。
該工程場地地下水豐富,施工過程中應采取導排方法降低地下水位,對防滲系統如HDPE防滲膜及GCL土工聚合襯墊等,采取分區導排降水并分區鋪設的施工方法,防止了地下水浮力頂托開裂而影響施工質量。
4.1 針對該工程的技術重點,我們在設計與施工方面,制定了保證防滲工程技術措施要求:
(1)在材料選擇方面選擇符合資格的廠家生產的土工膜材料,從材料包裝、運輸、貯存到現場鋪設,均派專業質量管理人員負責,使土工膜在每個施工環節都得到合適的保護。在人員安排上調配有豐富經驗的施工人員進行土工膜的鋪設與連接,并有足夠的人員配合施工。配備先進的施工機械(如自動爬行焊接機等)進行土工膜的焊接,所有焊縫均進行檢測,保證接縫質量符合要求。
(2)根據垃圾填埋場工程的特殊性,對場地平整提出如下技術質量要求:對原山坡進行清坡或清基處理,清理淤泥、樹根、草坡等不符合要求的雜質,清基深度一般不小于50cm。基面清理完成驗收后應抓施工,若不能立即施工,應做好基面的保護,并且在下一次施工之前應進行再次檢驗,必要時需重新清理。該工程除庫底外,庫內場地基本已經形成了填埋所需要坡度,但需處理表面植被和部分巖石。對于土質邊坡,清除所有植被、坡積物,形成相對平滑的坡面,極少部分底洼處采用原土回填夯實。對于巖質邊坡,消除高于坡面的部分巖石,坡面上有陰、陽角時,應修圓,使其半徑大于0.5m,然后用M5砂漿將巖石面摸平。處理后的邊坡坡度宜小于1:2,特殊情況不得大于1:1.8。
(3)施工進場后,首先由施工技術人員對場地進行仔細的勘察,制定施工挖運計劃,修筑施工便道,保證施工時大量土方運輸車輛行駛通暢,確保土方施工順利進行。
(4)GCL土工合成材料膨潤土墊在該工程中主要用于密封和防滲。
4.2 理論上,土壤顆粒越細,含水量適當,密切度高,防滲性能越好。
(1)膨潤土是一種以蒙脫石為主要礦物成分的黏土巖,膨潤土是一種比較昂貴的礦物,且土壤如果過分加以篩選,會增大投資成本。因此該工程的實際做法是:選好土源,檢測土壤成分,通過做不同摻量的土樣,優選最佳配比;做好現場拌合工作,嚴格控制含水率,保證壓實度;分層施工同步檢驗,嚴格執行驗收標準,不符合要求的堅決返工。
(2)土工膜全面鋪設施工前,我們計劃選擇有代表性的施工區段作為試驗段,進行試驗鋪設和試驗焊接。試驗段經過驗收合格后作為樣板段,才進行土工膜全面的鋪設與焊接施工。對試驗段,在操作前由項目技術負責人制定土工膜作業指導書、操作規程與驗收標準。通過試驗,總結經驗,完善作業指導書與操作規程與驗收標準,以此作為土工膜全面施工和驗收指導。
(3)試驗焊接應由兩片土工膜接合而成,用于熔化焊接試驗的試件長度不小于4.5cm,熱壓焊試驗接縫至少需1.2cm長。由專業技術人員進行土工膜焊接試驗,在所有開始階段與即將關機前,或在設備出現故障需中斷休息至少四小時才能重新起動時,或者當氣候條件發生變化,或檢查出存在焊接問題時,都應進行試焊。所有的試驗焊接將在與實際相同的焊接條件下進行,一旦試驗焊接質量被確認合格,焊接技工不得改變焊接參數(溫度、速度等),直到進行下一個試驗焊接為止。
(4)豎向引出管穿越土工膜,該部位的連接施工質量措施,首先從基礎上保證引出管周圍的填土與其原填土表面相平,并與周圍填土的密實度相同,避免填土下陷造成土工膜破壞。在施工前對施工人員進行詳細的技術交底,使施工人員熟悉施工操作和技術質量要求。膜與管道連接后在規定的固化時間內,對固化位置直徑10m范圍設置指示,禁止任何人員在土工膜上行走。連接完成后進行檢測,如檢測不合格時重新進行加強焊接。
(5)為保證不損壞已完成防滲系統,鋪礫石導滲層要求采用專門改裝的寬履帶推土機,減少推土機對地面的壓力。運輸通道將防滲層上的填土厚度增加為0.5m以上,保證導滲層碎石料的運輸車輛行駛不損壞防滲膜。
5. 結語
(1)GCL土工聚合粘土襯墊是兩層合成材料之間壓封膨潤土粉末(或其他低滲透性材料),通過針刺、粘接或縫合而制成的一種復合材料,在該生活垃圾衛生填埋場工程中,具有較好且廉價的密封和防滲效果。
(2)人工合成土工膜的施工中,一旦開裂、遭到機械性破壞或植物根系穿刺,將會產生漏水,失去防水效能,又會產生凍脹,繼而破壞防水層保護層,降低使用壽命,按該工程的施工經驗,發生的缺陷往往是在施工過程中造成的。針對該工程的施工重點,我們制定相應的措施,確保了人工合成土工膜的施工效果。
(3)HDPE高密度聚乙烯防滲膜具有防滲性好、化學穩定性好、機械強度性高、氣候適應性強、使用壽命長、敷設及焊接施工方便的特點。其防滲技術的核心是HDPE膜的施工質量,而關鍵環節是HDPE膜的產品質量及專業隊伍的資質和水平,包括使用機具的有效性、工序驗收的嚴肅性和施工季節的合理性等。
參考文獻
關鍵詞:水利水電;基礎工程;施工技術
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
一、水利水電基礎工程施工新要求分析
(一)圖紙是施工的基礎前提和保證,在水利水電工程施工中,應具有地基與基礎的施工圖紙和地質勘察報告等有關技術文件和資料,結合當前的地質勘察報告和實情況總結和設計出合理的施工方案和施工圖紙,并掌握施工區域內的地質情況,為日后施工中施工質量和藏工效率的提高奠定基礎。
(二)在進行土方開挖前,應根據施工方案要求,妥善處理施工區域內妨礙施工的已有建筑物、道路、溝渠、管線、樹木等。
(三)在山區施工時,應事先了解當地地層巖性、地質構造、地形地貌和水文地質等,如因土方施工可能產生滑坡時,應采取可靠措施。在陡峻山坡下施工,應事先檢查山坡坡面情況。如有危巖、崩塌體、古滑坡體等不穩定跡象時,應作妥善處理。
(四)施工機械進入現場所經過的道路、橋梁和設備卸車地點等,應事先做好加寬、加固等準備工作。
(五)應嚴格復核測量放線的定位控制線、水準基準點及基槽的灰線尺寸等,確保其符合設計要求。
(六)施工場地應清理平整,表面坡度應符合設計要求的排水坡度和臨時排水設施。如設計無要求時,一般應將排水溝方向做成不小于2%的坡度。
(七)對于開方挖土低于地下水位的基坑及管溝,應根據地質勘察文件及資料,采取相應的措施降低水位。
二、目前水利水電基礎施工的新方法
水利水電工程對地基的要求比較嚴格,工程又常處于地質條件比較復雜的地區和部位,地基處理不好就會留下隱患,事后難以補救,需要采取專門的地基處理措施。目前水利水電基礎施工的新方法主要從兩個方面進行:
(一)不同類型的基礎施工
在進行淺基礎施工時,如果不需要放坡,應先要沿著測量基準灰線的直邊切割出一個槽邊的輪廓線,并一一展開作業面。對于地下水位的降低和地面排水系統的建造,應結合當地工程地質資料及挖方尺寸等條件綜合考慮,以預防地基土結構被破壞。
(二)控制地基與基礎的強度
進行水利水電基礎施工時,應確保地基與基礎的強度足以承受建筑物上的全部結構荷載,因此,必須確保基礎的耐久性、防潮性、耐侵蝕性等都滿足要求。此外,為確保地基的穩定性,必須確保地基和基礎有足夠的工作面。地基變形值的范圍也應該在許可范圍內,以防止建筑物的開裂、傾斜或者標高變化等。
三、水利水電不良地基處理技術
不良地基是指由于地基的天然性能缺陷,不能滿足水利工程建筑物穩定對地基的要求。對于水利水電工程建筑物來說,不良地基對建筑物的影響主要表現在基礎的沉陷量過大或不均勻性、地質條件差、抗滑穩定安全系數偏低等,地基內為無粘性土粉細砂層,因振動可能產生液化,造成建筑物失穩破壞,或因震陷造成建筑物破壞幾等個方面。
(一)可液化土層的處理
可液化土層在靜力或振動力作下,孔隙水壓力上升,抗剪強度瞬時消失,導致地基沉陷、滑移失穩、危及上部建筑物的安全。常用處理的方法是:將可液化土層開挖清除,置入其他強度較高、防滲性能良好的材料;振沖擠密或分層振動壓實等。
(二)軟土地基的處理
在東南沿海地區,軟土的分布十分的廣泛,給水利水電工程的建設帶來了極大的阻礙。軟土地基的不對稱沉降造成水利水電建筑的裂縫、滲漏,嚴重影響了工程投入運營后的質量。我國經過長時間的水利水電施工實踐,逐漸摸索出了一套應對軟土地基的處理技術。在軟土地基進行水利水電建設時,如各種堤壩的建設以及整治,在對當地地質條件熟悉掌握的前提下,在實際施工過程中采用振沖碎石樁、沉管灌注樁、錨桿靜壓樁等方式對軟土地基進行改造。對于常見的淤泥地基的改造,一般采用水泥攪拌樁基礎處理。在海堤建設施工中,可用塑料排水板及打砂樁的方式對軟土地基進行相應的改善,從而保證工程施工的順利進行,在水利水電投入運營后能夠以最佳的狀態創造更高的效益。下面做簡要介紹:
1、排水固結法。排水固結法主要由加壓系統和排水系統量部分組成,可以有效解決決淤泥軟粘土地基沉降的問題,且能保持淤泥軟粘土地基的穩定性。
2、換土法。當淤土層的厚度較薄時,通常采用砂壤土、灰土、粗砂、水泥土將不符合設計要求的淤土層換掉,并采用沉井基礎等辦法處理地基。
3、強夯法。強夯法一般是將80kN的夯錘起吊到至6m-60m處,讓錘作自由下落運動,以夯實土質。此法對于河流沖積、濱海沉積層等土質的夯實效果較好。
4、旋噴法。旋噴法主要用于地基防滲,主要通過利用旋噴機具將帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預定濃度,而后對其予以提升,以產生高壓,擠迫水泥固化漿液與土體混合,經過凝固硬化結成樁子,以達到提高地基防滲的目的。
5、振動水沖法。振沖法主要采用振沖器對混凝土進行振沖,利用振動和沖擊荷載的作用對土層進行分層振實或夯實,以加固地基。
6、土工合成材料加筋加固法。該法主要是將荷載平攤于地基,在可能出現塑性剪切破壞時,平鋪于地基表面地土工合成材料將可以對面形的破壞起到組織作用;也可以在一定的程度上減小破壞的擴張,從而提高地基的承載能力。
7、灌漿法。灌漿法主要是將水泥砂漿、水泥漿、粘土漿、粘土水泥漿及各種化學漿材予以液化,而后將其注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位,從而達到加固淤泥軟土地基的效果。
8、硅化加固法。硅化加固法主要借助電滲原理,,利用網狀的帶孔眼的注漿管,采用電動硅化法,通過輪換諸如的操作手段,把硅酸鈉溶液與氯化鈣溶液注入土中,通過一系列的化學反應生成膠凝物質,或者活化土顆粒的表面,從而使土顆粒之間的連接性和土體力學的強度就會被提高。
9、加筋法。加筋法是為了減少整體變形,并且同時達到增強整體穩定的性能的目的。將抗拉能力強的土工合成材料埋置于土層中,土顆粒與拉筋之間產生摩擦力,使土與加筋材料形成一個完整的整體,從而提高地基強度。
10、樁基法。如果淤土較厚,含水率較高,孔隙也比較大,大面積的深處理比較困難,可采用打樁法進行加固處理。
(三)淤泥質軟土的處理
淤泥質軟土由于其質軟,易產生高壓縮變形、側向膨脹、滑移或擠出,影響上部建筑物的穩定。常采取的處理辦法是:開挖清除、置換砂層、砂井排水、拋石擠淤、控制加荷速率、擴大建筑物基礎或采用樁基、預留沉陷量等方法。
四、結束語
水利工程項目具有投資大、工期長、施工自環境條件差等特點,對施工工藝的要求較高,尤其是基礎工程設施施工方面,對施工工藝及施工方法等都提出了更高的要求。在施工過程中,應把握水利水電基礎施工的新要求,在確保工程質量的前提下,綜合工程造價、進度、施工安全等多方面因素,選擇合理的施工技術,以提高施工質量和施工效益。這些施工技術在水利水電施工中,成熟地應用才能使水工建筑更加穩定與安全,所以我們要更深入了解和學習這些施工技術,并應用到工作當中。
參考文獻
[1]黃漢苗.水利水電工程施工中滑模施工技術的探討[J].中華民居,2012,(1):329-330.
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【關鍵詞】水利水電;基礎工程;施工技術;方法
1. 水利水電基礎施工的新要求
(1)應具有地基與基礎的施工圖紙和地質勘察報告等有關技術文件和資料,并掌握施工區域內的地質情況。
(2)土方開挖前,應根據施工方案要求,將施工區域內妨礙施工的已有建(構)筑物、道路、溝渠、管線、墳墓、樹木等,妥善處理。
(3)山區施工,應事先了解當地地層巖性,地質構造、地形地貌和水文地質等,如因土方施工可能產生滑坡時,應采取可靠措施。在陡峻山坡下施工,應事先檢查山坡坡面情況。如有危巖、孤石、崩塌體、古滑坡體等不穩定跡象時,應作妥善處理。
(4)施工機械進入現場所經過的道路、橋梁和設備卸車地點等,應事先做好必要的加寬、加固等準備工作。
(5)測量放線的定位控制線(樁)、水準基準點及基槽的灰線尺寸,必須復核,符合設計要求,并辦理預驗手續,且應妥善保護及經常復測。
(6)場地要清理平整,表面坡度應符合設計要求的排水坡度和臨時排水設施。如設計無要求時,一般應向排水溝方向作成不小于2%的坡度。
(7)開方挖土低于地下水位的基坑(槽)、管溝時,應根據地質勘察文件及資料,采取措施,降低水位;一般應降至低于開挖底面的500mm,然后再開展作業面。
2. 水利水電基礎施工的新方法
主要從兩個方面進行:
(1)對于淺基礎的情形,如果不需要放坡,這個時候首先要沿著進行測量的基準灰線直邊切割出來一個槽邊的輪廓線,而后對作業面予以一一的展開。對于地下水位的降低和地面排水系統的建造,這二個工程都需要結合當地工程地質資料、挖方尺寸等條件予以考慮,這樣就可以進一步的預防地基土結構被破壞。
(2)還需要保證地基與基礎的強度能夠足以承受建(構)筑物上的全部結構荷載。為了滿足這一條件,基礎的耐久性、防潮性、耐侵蝕性和抗凍的能力都需要充分滿足要求和條件。除此之外,為了確保地基穩定,必須讓地基和基礎有足夠的工作面。地基變形值的范圍也應該在許可的參考值數之內,這樣才不會引起建筑物的開裂、傾斜或者標高產生相應的變化等等。
3. 水利水電基礎作業方法及質量控制
(1)根據土質、現場出土等條件要合理確定開挖作業順序和工作面、分段分層平均下挖展開工作面。
(2)對淺基礎不需放坡時,應首先沿測量的基準灰線直邊切出槽邊的輪廓線,展開作業面。
(3)降低地下水位與地面排水,均應根據當地工程地質資料、挖方尺寸、防止地基土結構遭受破壞等,采取集水坑降水、井點降低地下水位,或采取兩者相結合的措施降低地下水位。
4. 軟土地基處理的新技術
軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質土或其他高壓縮性土結構組成的地基,承載能力很低,一般≤50KN/m2,不易滿足水工建筑物地基設計要求,故需進行處理。
4.1軟土基礎的特性。
(1)大孔隙比,高天然含水量。淤泥和淤泥質土的天然含水量w一般介于50%~70%之間,相比而言,我國軟土的天然孔隙比e則一般介于1~2之間,一般情況下,這就會遠遠的大于液限,最高的時候,甚至可能達到200%。
(2)低透水性。由于高含水量,在滲透系數k≤1(mm/d)的時候,透水性能就非常的差。這樣,在承受強荷載作用后,孔隙水壓力就會變高,地基的壓密固結性能也會深受影響。
(3)低抗剪強度。通常,軟土會呈現出軟塑——流塑的狀態,這樣在有外部荷載的時候,抗剪性能就變得極差。在土層本身含有排水出路的時候,隨著有效壓力的逐步增加,就會慢慢的形成固結。相對應的,如果不存在優質的排水出路,在荷載增大的情況下,強度就會衰減。
4.2處理軟弱地基之方法。(1)排水固結法。作為解決淤泥軟粘土地基沉降的有效措施和保持淤泥軟粘土地基穩定的有效方法,由加壓和排水兩部分系統組成。(2)換土法。當淤土層厚度較薄時,把不能滿足設計要求的淤土層換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基礎等辦法進行地基處理。
(3)強夯法。將80KN 夯錘, 起吊到高達6m~30m 的地方,讓錘作自由下落運動,通過這樣的運動夯實土質。如果地基是河流沖積層、濱海沉積層,或者由黃土、粉土、泥炭、雜填土等構成,使用強夯法容易達到目的。
(4)旋噴法。旋噴法主要用于地基防滲工作的開展,通過利用旋噴機具將帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預定濃度,而后對其予以提升,在這個時候噴嘴會以一定速度作旋轉動作,這樣就會產生高壓,高壓擠迫水泥固化漿液與土體混合,經過凝固硬化結成樁子,以達到提高地基防滲的目的。
(5)振動水沖法。振沖法的工具是振沖器,它類似于一根插入混凝土振搗器的機具,該中機具涵括了上、下兩個噴水口。由于振動和沖擊荷載的作用,地基中會先成孔,而后在孔內予以填充砂、碎石,進而分層振實或夯實,這樣地基將得以加固。
(6)土工合成材料加筋加固法。其手段是平攤荷載于地基,在可能出現塑性剪切破壞時,平鋪于地基表面地土工合成材料將可以對面形的破壞起到組織作用;也可以在一定的程度上減小破壞的擴張,從而提高地基的承載能力。
(7)灌漿法。將水泥砂漿、水泥漿、粘土漿、粘土水泥漿及各種化學漿材(比如木質素類、聚氨酯類、硅酸鹽類)予以液化,同時這些漿液也是具有固化的特性的,這個過程中會用到相關的氣壓、液壓或電化學原理,而后將其注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位,從而達到加固淤泥軟土地基的效果。
(8)硅化加固法。借助電滲原理,利用網狀的帶孔眼的注漿管,采用電動硅化法,通過輪換諸如的操作手段,把硅酸鈉(Na2O·nSiO2)溶液與氯化鈣(CaCl2)溶液注入土中,因為上述過程中會產生一系列的化學反應,進而生成膠凝物質,或者活化土顆粒的表面,這樣土顆粒之間的連接性和土體力學的強度就會被提高,加固部位的半徑會被擴大。不過這樣的操作方法也有其缺陷性,即高耗電量,高成本,故而被采用的可能性一般不是很大。
(9)加筋法。加筋法是為了減少整體變形,并且同時達到增強整體穩定的性能的目的。土工合成材料,因為其抗拉能力非常之強,會被埋置于土層中,這樣在土顆粒和拉筋之間就會產生摩擦力,土也會與加筋材料形成一個完整的整體,這樣的話,地基強度就會被提高。
(10)樁基法。如果淤土較厚,含水率較高,孔隙也比較大,這樣要想對其予以大面積的深處理的話就比較困難,這個時候打樁法就是一個不錯的加固處理方法。
5. 水利水電地基施工的質量控制
(1)保證地基與基礎具有足夠的強度,能承受建(構)筑物的上全部結構荷載和地基的反作用力。
(2)基礎應具有足夠的耐久性、防潮性、抗凍和耐侵蝕的能力。
(3)地基和基礎必須有足夠的工作面,確保地基的穩定性。
(4)保證地基變形值在容許范圍內,且應使它不超過建(構)筑物的容許變形值,而不致引起建筑物開裂、傾斜或標高變化等。
參考文獻
[1]張志良.水利水電基礎工程與地基處理技術的現狀和展望[J].水利水電施工,2008,02.
關鍵詞:路橋工程;軟基路;沉降防治措施
中圖分類號:U448文獻標識碼: A
一、文章背景
隨著社會對路橋施工要求的不斷提高,我們施工單位對路基的重視程度也在不斷提高,其作為路面的基礎及路橋的主體,施工質量決定著整個路橋工程的完成質量,尤其是橋、路結合部的過渡段,其穩定性及強度的好壞將直接決定路橋工程完成后路面及防撞墻的質量。
筆者現施工的項目位于江蘇省江陰市的錫澄運河航道整治工程,標段內共計五座橋, 項目所在地土質分布極為不均,例如我標的璜觀橋K0+570-K0+670段,僅此百米范圍內原地表土質就分別有粉質土,粉質粘土,淤泥質粉土三種,土質承載力較差,施工較為復雜,該項課題也是我們項目的質量控制的重點之一。下面本文將對目前行業內對路橋過渡段工程的主要處理方法進行淺析,以期拋磚引玉,共同探討提高施工質量的方法。
二、過渡段軟基沉降的原因分析及防治措施
過渡段沉降原因分析
1.1 對于軟基路段的設計和處理不夠完善
有關調查顯示,引發軟基路段橋頭跳車現象的主要原因就有在進行勘探時鉆孔的深度不足或布孔過少,以至于未能發現軟基的存在或對軟基范圍、深度、物理學性質的了解不夠充分,導致設計人員在進行施工設計時沒有考慮到對路堤軟土地基的處理或選用的處理方法不符合實際情況的要求。同時,設計人員所采用的計算參數、理論方法與實際情況的差異性也容易使所選擇的軟基處理方式不能達到預期效果和設計要求。
例如我標在璜觀橋的施工中,就發現K0+570-670段路基勘探報告與現場不符,設計為粉質黏土,但現場卻為淤泥質粉土,我們隨即向上報告了此事,勘測單位及時進行了補堪,設計院根據地勘報告重新計算后,將該段路基原地面處理的設計由“原地面翻挖并碾壓”變更為“樁長15m,樁徑50cm,最小水泥摻量不小于15%的水泥攪拌樁處理”。
1.2 橋臺臺背路堤的壓實度沒有滿足設計要求
國家有關規定要求公路工程所涉及到的橋梁、明涵和通道都要進行臺背填土處理,但由于受施工順序、機械、用料和施工經驗等因素的影響,大多數臺背填土的壓實度都沒有滿足工程設計的要求,這在很大程度上導致了路橋過渡段路基和路面的不均勻沉降。另外,在公路投入運營后,路基和路面在過往車輛荷載以及各種自然因素的長期影響下,會逐漸累積土基塑性形變,這在引發路橋間沉降差異的同時還會降低路面的平順程度。
2、 過渡段沉降的防治措施
2.1 加強對路橋過渡段的變形控制
大量的路橋過渡段路基路面工程的實踐經驗表明,想要對路橋過渡段的變形進行很好的控制,就必須要注意兩方面內容:一是要將路橋結合部的錯落式沉降轉變為連續的斜坡式沉降。二是要在工程結束后對路橋過渡段路基的沉降量進行有效的關注和控制。
2.2 合理設置強度過渡段
由于結構、形式、材料的不同,在由橋臺向填土路基和混凝土路面過渡時,會經歷一個強度由強轉弱的過程,因此在對軟土地基進行處理時,必須要在強度不同的各段之間合理設置強度過渡段,同理,在路堤處也需要設置強度過渡段。國家有關規范要求施工單位要在柔性路堤和剛性橋臺之間設置長度為50m 的強度漸變段,以確保路堤的強度能夠順利過渡。如果施工現場的條件限制較大,無法進行50m 漸變段的建設,可以適當進行縮短,但也應大于30m。
2.3 確保過渡段的地基條件滿足規范要求
土工合成材料加筋路堤是橋頭引道路堤填筑的主要形式之一,但它本身既不能提高過渡段地基的承載力, 也不能阻止地基沉降的發生。相反,只有當過渡段地基本身具有足夠的承載能力,不會因為外界各種因素的作用而發生沉降時,土工合成材料的加筋才能充分發揮出自身效果。因此,要合理選擇過渡段的位置,確保過渡段地基在施工結束后能夠達到沉降差
2.4 合理選擇路橋過渡段的結構形式
(1)在橋臺的臺背路堤處鋪設土工格柵
土工格柵不僅能夠與路基同承受土體及過往車輛的荷載,還能約束土體的側向變形,充分發揮其抗剪強度,增強路基的整體穩定性,進而增加路基的變形模量。由于土工格柵與路基填土之間存在著較大的摩擦作用,因此來自其上部的荷載能夠在路基中進行重新分配,使橋臺臺背路基土中的垂直應力大大降低,從而在減少路基沉降的同時增加路基土體的承載能力。需要注意的是,在設置土工格柵時要注意其長度和間距應滿足國家有關規范的要求。
(2)搭板的強度和長度要合理選擇
到目前為止,對于路橋工程過渡段搭板的設計還沒有統一的規定,因此應按以下原則對其強度和長度進行合理選擇:①道路下沉是無法避免的,但是在路面的設計使用年限內,搭板在隨路堤沉降后,其傾角應大于1/300,小于1/200。②搭板的長度的選擇要以能夠跨越橋臺臺背難以壓實的土體為準。③根據搭板的實際受力狀態,利用簡支梁或彈性地基來計算搭板的強度。
3、 路橋工程過渡段軟基路基路面施工的具體措施
3.1 橋臺軟基的施工
實踐經驗表明,采用水泥噴粉樁復合地基能夠對軟土進行有效加固,它的施工工期非常短,缺點是造價較高。超載預壓能夠將施工荷載轉化為對軟基的預壓荷載,它的施工方便,不會產生多余的預算,缺點是工期較長,預壓效果也往往不夠理想。另外,還有塑料排水板法、強夯法和爆破法等都是非常有效的處理方式。總的來說,對于軟土地基的處理方法較多,每種方法的原理、效果和適用范圍都各有不同,因此在施工過程中應根據施工現場的實際情況要由設計院經過比選后合理選擇。需要注意的是,在采用塑料排水板法對軟基進行處理時,由于軟基排水后的固結需要一段時間才能完成,為了避免軟基路堤出現不均勻沉降,必須要將處理時間盡可能的提前,尤其是對于橋臺地段的施工,更要爭取到足夠的預壓時間,以便減少軟基路堤在施工結束后的沉降度。
3.2 路橋過渡段的施工
在橋臺結構修筑完成后,應立即進行路橋過渡段的施工,并使用壓實度相同的機械對一般路堤與過渡段路堤按相同的高度標準進行填筑碾壓。橋臺和路堤連接部分的錐坡與路堤的預壓填土需同時進行,如果因現場條件限制無法使用大型的碾壓機械,應換用小型震動壓實機將其充分壓實。另外,對于橋頭高路堤、深層軟土等極易發生工后沉降的部位,不僅要認真進行常規處理,還要盡可能的優先安排施工,以便爭取到更多的靜置預壓時間,使其更加符合相關標準和規范的要求。
3.3 路橋過渡段路堤填料的選擇
在對路橋過渡段路堤進行填筑之前,要對施工現場周圍可供使用的各類填料進行試驗,比較它們在相同條件下達到同等壓實度時所需要的壓實遍數與松鋪厚度,并從中選擇最適宜的一種作為路橋過渡段路堤的填充材料。在材料的其它指標都比較接近的情況下,應優先選擇滲水性較好或干容重較大的材料,以便獲得更好的穩定性和壓實特征。如果需要使用非滲水性填料,則應向土中加入適量的石灰和水泥等,以便改善土壤性質。需要注意的是,絕對不能將濕度較大的土壤或含有生活、建筑垃圾的土壤及淤泥作為填料。、
4、結束語
因不均勻沉降而引發的路橋工程過渡段的“橋頭跳車”現象是現階段公路工程建設中面臨的一個突出問題,解決方式卻很簡單,只要在施工過程中注意結合實際情況選擇合理的施工設計和處理方式,并制定一套切實有效的管理制度,確保每一道工序都能符合設計要求,就能有效避免或減少橋頭跳車現象的發生,在提高公路使用性能和壽命的同時增加公路交通的舒適性、安全性和可靠性。
參考文獻: