高真空强排水复合型动力固结法在铁路路基软基加固中应用论文
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论动力固结法在软土地基加固中的应用效果摘要:国内外地基处理实践表明,动力固结法(强夯法)可高效而经济的改良填土、碎石土、粉砂、粉土和低含水量粘性土等地层,还可用来消除黄土的湿陷性和饱和粉土、粉砂的液化。
本文作者对动力固结法在我国的应用进行了探讨,以供参考。
关键词:动力固结法;地基加固;应用Abstract: The domestic and foreign foundations processing practice shows that the dynamic consolidation method (dynamic compaction) can be efficient and economic improvement of fill, gravel, soil, silt, silt and low water content cohesive soil strata, it can also be used to eliminate the loess collapsible and saturated silt, silt liquefaction. The author discussed on the dynamic consolidation method in our application for reference.Key words: dynamic consolidation method; foundation reinforcement; application中图分类号:TU471.8 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)03-0020-02含水量较高的饱和粘性土能否适用,在国内外有很大争议。
很多观点认为对饱和粘性土强夯要持慎重态度。
这主要是因为饱和粘性土含水量高,透水性差,使用传统的动力固结法工艺会造成孔隙水压力急聚上升,高孔压持续不消散,在后续夯击能作用下会造成软土大量侧向挤出,土体强度丧失且难以恢复,从而形成难以处理的橡皮土。
关于动力排水固结法在建筑工程软土地基的应用摘要:应用动力排水固结法加固软土地基,分析该软土地基的分层沉降、深层沉降、侧向位移观测结果和加固效果可知,用该方法加固软土地基工期短、效果好。
关键词:动力排水固结法;土体沉降;侧向位移;软土地基在工程建设过程中经常会遇到不满足承载力要求及觉降变形要求的软地基,此时就必须对软地基进行处理,针对软土所有的含水量高,渗透性小等特点,动力排水固结法是较为经济适用的方法之一,排水固结是指给地基预先施加荷载, 以加快地基中水分的排出速度,同时在地基中设置竖向和横向的排水通道,排出软土中的孔隙水,使土体不断固结并发生沉降,同时提高土体的强度的一种地基处理方法,其具体的实现方法是将强夯法与排水系统相结合来处理软土地基,与其余的地基处理方法相比,动力排水固结法具有节约工期,造价低廉等优点,因而具备广阔的应用前景,下面本文就动力排水固结法来进行探讨并对其加固效果进行分析。
1 动力排水固结法加固机理当土体受到夯击时,在强大的冲击能量作用下,土体被压缩,土体中的气相体积减少、孔隙水压力增大,同时,夯击点周围的土体出现裂缝,致使土体的渗透性能发生变化,在超孔隙水压力作用下,气体和孔隙水沿着这些裂缝排出土体旧。
但是,由于这些裂缝并不是规则和连续贯通的,因而气体和孔隙水的排出并非很畅通,土体受扰动后强度降低,且需经很长时间才能恢复。
所以,强夯加固效果不佳,动力排水固结法,是在对土体进行强夯之前将塑料排水板插入土体至强夯影响达到的深度,即在土体中增加了一个垂直的排水通道。
当土体受到冲击荷载时,土体中的孔隙水压力增加,孔隙水可渗透到塑料排水板内,沿塑料排水板排出土体.通过缩短排水距离加快了孔隙水压力的消散和地基的沉降,防止土体产生液化,从而达到加固地基的目的。
2 工程概况某工程建筑占地面积12.8 万平方米,地震设防烈度为7 度,场地地基分布有第四纪海陆沉积的耕土,淤泥,粉粘土及细中砂组成的软土层,具体的土层分布见表1所示若不对该软土地基进行处理,则在建筑荷载及软土自重的双重作用下,临近地面18 米内土层可能会出现较大的沉降变形,相应的会给建筑桩基造成较大的负摩擦影响,使建筑出现沉陷事故,考虑到本工程的复杂程度以及软土层含有砂层,易于进行排水固结法的施作,故最终选择动力排水固结法对本工程的软土地基进行加固。
真空预压法在公路软基加固中的应用摘要:真空预压法是近年来发展速度比较快的一种软基处理工法,目前在国内外都有较为广泛的应用。
文章通过介绍真空预压加固原理,结合工程实例以探讨真空预压法在公路软基加固中的应用,并对实测数据进行分析,得出一些有益的结论,以供借鉴。
关键词:真空预压法;公路软基;加固原理;实测数据随着我国社会经济建设步伐的不断加快,公路、铁路等市政基础设施建设对经济发展的作用日益显著。
其中沿海地区的基础设施建设项目数量较多,但这些地区的地基由于具有含水量高、渗透性比较差、压缩性大以及厚度不均等特点,若在这种地基上建设各种基础设施,很可能出现软土路基的沉降过大和路基在填筑过程中不稳定等问题。
因此有必要对此类地基进行软基处理,特别是对公路软基加固的处理。
目前处理方法主要有两种,包括堆载预压法和真空预压法。
堆载预压法具有许多优点,但在填筑过程中经常出现稳定性问题、不均匀沉降等问题,且施工质量控制难度较大。
而真空预压法作为近年来兴起的软基处理方法,在加固软土地基时,不会产生土体的侧向挤出变形而破坏,并且低噪音和污染小,在公路软基加固应用时可以做到文明施工。
1真空预压加固机理真空预压法和堆载预压法两者都属于排水固结法,先在软基打设塑料排水板或袋装砂井作为竖向排水体,并在软基上铺设砂垫层作为水平向排水体,通过真空压力(负压)或堆载(正压)使土体中的孔隙水压力产生不平衡的水压力,孔隙水在这种不平衡力的作用下通过竖向排水体逐渐排出,从而使土体产生固结变形。
堆载预压时,地基土由于荷载作用而产生的附加应力开始由孔隙水压力(u)所承担,而有效应力不变,随着时间的推迟,孔压逐渐消散并全部转变为有效应力,土体强度得以提高。
而真空预压法是总应力(σ)不变,通过抽真空降低边界孔隙水压力,而使土体孔隙水压力(u)降低,孔压消散全部转变为有效应力,土体强度进一步提高;同时,由于抽真空产生负压,增加的是球向应力,土体向内收缩变形,地基不会因填土速率快而出现稳定性问题,路基可快速填筑,而堆载预压加载时引起土体向外挤出变形,路基不可快速填筑。
动力排水固结法在道路软土地基处理中的
应用
动力排水固结法是一种常用的软土地基处理方法,它通过施加振动力和排水作用,使软土地基得到固结和加固,从而提高地基的承载力和稳定性。
在道路工程中,软土地基是常见的问题,因此动力排水固结法在道路软土地基处理中得到了广泛的应用。
动力排水固结法的原理是利用振动器在地基中施加振动力,使土颗粒发生相对位移,从而改变土体的结构和性质。
同时,通过排水管将地下水排出,降低土体的含水量,使土体得到固结和加固。
这种方法不仅可以提高地基的承载力和稳定性,还可以改善土体的工程性质,如抗渗性、抗沉降性等。
在道路软土地基处理中,动力排水固结法可以有效地解决软土地基的稳定性和承载力问题。
首先,通过振动力的作用,可以使软土地基得到固结和加固,从而提高其承载力。
其次,通过排水管将地下水排出,可以降低土体的含水量,从而减少土体的液化和沉降,提高其稳定性。
最后,动力排水固结法还可以改善土体的工程性质,如抗渗性、抗沉降性等,从而提高道路的使用寿命和安全性。
动力排水固结法是一种有效的软土地基处理方法,在道路工程中得到了广泛的应用。
通过施加振动力和排水作用,可以使软土地基得到固结和加固,从而提高其承载力和稳定性。
因此,在道路工程中,应该充分利用动力排水固结法,解决软土地基的稳定性和承载力问
题,提高道路的使用寿命和安全性。
动力排水固结法在某公路软土路基处理中的应用摘要结合湖北省某道路工程第二合同段软土路基具体工程实践,对本工程可适用的几种地基处理方案进行了对比研究,选择了动力排水固结法进行施工,并对其施工工艺和强夯施工注意事项进行了详细的论述。
关键词软基处理;动力排水固结;强夯施工1工程概况湖北省某道路工程第二合同段,路基原地面大部分为饱和软土,需对其进行加固处理。
根据本工程钻探资料,其场区地层主要由人工填土、第四系冲积层、残积层及白垩系基岩组成,现自上而下分别进行描述:1)人工填土层:主要为冲填土,冲填土主要由中、细砂冲填而成,结构松散。
2)第四系冲积土层:主要由淤泥、粉质粘土及砂组成,地层多呈交错、互层状分布。
3)残积土层:主要为泥质粉砂岩风化残积而成的粉质粘土,红褐、褐红色为主,局部夹灰黄色、灰色,可塑~硬塑,局部坚硬,局部含较多砂,夹粉土。
4)白垩系沉积岩层:该层岩性主要为泥质粉砂岩。
场地地下水主要为第四系孔隙微承压水及深部基岩裂隙水,静止水位埋深为0.60-2.00m,部分区域地面有积水。
因此,为了保证道路施工质量并按期完成,软土路基加固处理是本工程须首先解决的关键问题。
2可适用的几种地基处理方案介绍与比较软土地基处理的方法有很多,常用的有强夯法,堆载预压法等。
结合本道路工程的特点,可采用的方法有动力排水固结法,堆载预压固结法,真空预压固结法,干振碎石桩法等[1],下面分别对其特点进行比较研究。
2.1动力排水固结法动力排水固结法是强夯法和排水固结法联合处理地基的一种方法,该方法通过在软弱地基中设置一套适应软粘土动力固结加固的有效排水系统,采用适应软粘土地基的“先轻后重,逐层加固”的夯击方式,确立以不破坏土体宏观结构为原则的收锤标准,能够有效抑制孔压上升,加速孔压消散,增强强夯效果,降低能耗。
首先在场地设置竖向塑料排水板,横向排水体(砂垫层),并填筑厚度约2.0m的土层作为工作垫层,然后将夯锤吊高至一定高度自由落下,给地基施加动荷载,加速地基的排水固结过程,提高地基的承载力、降低地基土的压缩性、消除或减轻地基的液化可能性、减小工后沉降量。
真空动力固结法在加固吹填土地基中的应用目前,由于国内经济的快速发展,国内正在进行大范围的围海造陆。
而填海的主要来源是吹填土,是由水力冲填泥砂形成的填土,主要是由于整治或疏通江河航道,或因工农业生产需要填平或填高江河附近某些地段时,用高压泥浆泵将挖泥船挖出的泥砂,通过输泥管排送到需要填高地段及泥砂堆积区。
在大面积的吹填砂土地基中有其特殊的工程地质条件(如含水量大、基本处于饱和状态、厚度较大、存在液化可能),且要求施工工期短、承载力较高,用一般的地基加固工法难以满足要求。
因此,推荐采用真空动力固结法进行地基处理。
该方法是一种快速加固软体地基的新技术,它通过数遍的高真空,并结合数遍合适的变能量击密,达到降低土层的含水量、增加密实度、提高地基承载,减少地基工后沉降和差异沉降量的目的。
其优点是不需要加任何填料,经济性好,通过真空强排水来加速强夯引起的超静孔隙水压力消散,一方面可以缩短强夯遍数间的时间间隔,施工工期要比强夯法短,另一方面可有效地避免“橡皮土”的出现和大大提高强夯对饱和软粘土的击实效果及影响深度。
真空动力固结法具体的工艺流程是高真空排水—强夯的多遍循环,这两道工序的相互作用,形成了真空动力固结法的独特机理。
其主要特点与适用对象如下:(1)对饱和土每遍夯前均进行高真空排水,属于主动排水。
可以有效减小土的饱和度或土中的初始孔隙水压力,增加夯击效率,同时减小产生的超孔隙水压力。
相对地塑料板属于被动排水,由于没有外荷载作用,无法形成水头梯度达到夯前排水的目的。
(2)在适当夯能的作用下,产生的超孔隙水正压力在再一次真空“负压”的作用下可进一步增加压差,加大排水效果。
为此,本工法第二、第三遍高真空排水,甚至夯击与排水同时进行的排水工序。
多遍高真空排水最终以达到降低饱和软土含水量为目的。
(3)由于第二次高真空排水作用,使第一遍强夯产生的孔隙水压力快速消散,使两遍强夯间隙时间大大缩短,从而工期与普通强夯法相比,不但不增加,反而大大缩短了。
真空预压加固软基法在软基处理中的实际应用摘要:南沙港地区分布大量的软土,由于软土性质软弱,强度很低,压缩性甚高,渗透性很小极易出现塑性流变等问题,给工程施工带来了诸多困难,若对软土特性认识不足,地基处理不当,技术控制不严,就会在施工过程中出现地基因破坏失稳而滑动,并产生较大的沉降和不均匀沉降,影响行车的安全和正常使用,因此本篇文章将介绍南沙地区软土的固结过程中孔隙比、压缩系数以及固结过程中的应力应变关系,研究南沙地区软土的固结特性。
通过真空预压法加固软土的现场试验,研究真空预压法加固软土地基的沉降和水平变形特性、真空预压加固地基的有效深度、真空预压对周围环境的影响。
对软土地基的沉降计算方法进行分析,并结合实测沉降资料,分别采用双曲线法、指数法、泊松曲线法和灰色理论,预测地基最终沉降,分析了各方法的适用性,提出适合于南沙地区工程实践应用的沉降预测模型。
关键词:南沙港铁路;真空预压法;软基;固结;沉降变形;1、工程概况新建广州南沙港铁路位于广东省南部,珠江三角洲中部地区。
线路自广珠铁路鹤山南站(新建)引出,向东南方向经鹤山市雅瑶镇,江门市蓬江区,佛山市顺德区均安镇,中山市小榄、东凤、南头、黄圃等镇,广州市南沙区万顷沙镇,止于南沙港区,新建正线长度87.837km,其中:鹤山南至南沙港新建双线长79.464km,南沙港南部分区车场新建单线长8.367 km。
南沙港铁路沿线地质勘查显示主要为淤泥及淤泥质土等,具有含水量高、孔隙比大、压缩性及灵敏度高、承载力低等特性。
且其上大多已沉积有其他沉积性质土层或覆盖人工填筑土层。
工程建设时,必须先对河海相软土层特性充分了解,并对其深厚软土地基进行加固处理,处理技术问题越来越突出,而目前对这类软土层加固处理技术的研究还有待全面深化研究。
地层分布情况如下:平原区上部地层主要为第四系海陆交互相(Q4mc)淤泥、淤泥质粘土,灰黑土、灰褐色,流~软塑,一般含有20~30%粉砂,分布于沿线场地表层,厚30~60m。
探析高真空强排水复合型动力固结法在铁路路基软基加固对策强夯法(也就是动力固结法)应用于铁路路基的软基加固中是一种较为快捷经济的加固方法,但在地下水位的埋藏比较浅或者是地基土处在高度饱和时,强夯法则会受到一定的限制。
而采取高真空强排水则可使地下水位降低,让地基的土体在固结沉降同时加用强夯法,可以有效的加固铁路软基。
本文主要阐述高真空强排水复合强夯法对地基软基进行加固的原理,找出其加固的主要对策。
标签:高真空;强排水;复合型动力固结;铁路路基;软基加固1 前言在软基中修建铁路的路基,地下水位埋藏得比较深时,地表以下到水位线之间是低度饱和的软土,在环境与场地条件允许的情况下,通过强夯法对其加固较为快捷与经济,但在地下水位的埋藏比较浅或者是地基土处在高度饱和时,强夯法则会受到一定的限制。
饱和土虽然能够压缩,但是在夯击的作用下,含有气孔隙的水无法立刻消散,并存在滞后的现象,在强夯的过程中会让土体出现局部液化情况,在夯坑中容易积水,从而使施工更加困难,而高真空强排水的复合型动力固结方法则可有效打破这个界限,具体论述如下文所示:2 高真空强排水强夯法的地基机制2.1 高真空强排水实际上,强排水主要是经由真空轻型的井点降水方法让加固处的水位得以降低,一般情况下,地下水位能够下降2米至4米。
2.2 强夯法采取强夯法主要是反复把夯锤提高到一定的高度后让其自由的落下,给予地基冲击与振动的能力,以此来提高地基承载力,降低压缩性,从而改善地基的性能。
由于这种方法的加固效果比较好,施工比较方便,设备操作简单,施工期比较短,并且工程的造价比较低,被广泛应用到低饱和度软土地基的处理当中。
2.3 强排水复合强夯法强排水强夯法是经排水系统与强夯动力的加压系统两个部分所组成,为让强夯法在地下水位中埋藏比较浅与高度饱和的软土得到利用,要先通过强排水方法来使地下水位降低,减小孔隙和降低土体的含水量,在这个过程当中让土体部分产生固结沉降,从而为强夯施工提供条件,接着再实施强夯则可有效提高强夯的加固成效。
高真空强排水复合型动力固结法在铁路路基软基加固中的
应用
摘要:新建邯黄铁路沧州段穿过近海冲积平原,地质属含水超饱和的典型的粉质粘土和淤泥质黏土。
强排水复合型动力固结法,是近年来在我国吹填海域正在小面积使用的一种新软基加固工法,一般用于加固冲积地质地层,即由粉细砂层或由粉细砂层和粘土层相间构成的软土地基。
其处理方式是:采用网络状轻型井点强排水法和低能量动力固结法两种加固方法有机匹配和揉合的复合型工法,该法要对被加固土体骨架有效施加予力技术,按照予力作用原理给其软基土体骨架施加予力作用,即反复施加动应力和静应力于土体骨架上,加速土体的排水固结,从而促成饱和软粘土产生预变形预沉降,将使用荷载全部加上去后可能产生的大部分总沉降量消除在加固处理过程中,使软弱地基土经处理后能更好地满足工程使用阶段的承载变形要求。
关键词软土地基;高真空强排水;复合型动力固结;铁路路基软基
abstract: the new han huang railway cangzhou paragraph cross inshore alluvial plain, geology is typical of water saturated silty clay and silty clay. forced drainage complex dynamic consolidation method, is in our country in recent years a reclamation area is small area using a new soft foundation strengthening method, generally used for
reinforcement of alluvial geological formation, namely the silty sand fine sand layer and clay layer or by the alternate form of soft soil foundation. the processing method is : the network light well point drainage method in high and low energy dynamic consolidation method in two kinds of strengthening methods of organic matching and a hybrid method, the method of reinforcing soil skeleton to be applied effectively given-force technology according to the principle, to force to the soft foundation soil framework applied to the force, i.e. repeated application of dynamic stress and static stress on the soil skeleton, accelerated soil drainage consolidation of saturated soft clay, thus contributing to the generation of pre deformation pre settlement, it will use all the load added may be produced after the majority of the total settlement of elimination in the reinforcement process, so that the weak foundation soil after treatment can meet better project using the phase of the bearing capacity and deformation requirements.
key words: soft soil; high vacuum drainage dynamic consolidation strength; composite; soft roadbed of railway 中图分类号:u416
1、工程概况
新建邯郸(邢台)至黄骅港铁路工程第ⅳ标段,线路位于河北省沧州市境内,线路起自赵庄跨京沪高速公路特大桥桥尾
dk254+973,止于港区矿石码头装车站dk386+650,标段全长
130.05km,设11座车站,路基总长105km,而需要加固处理的软弱地基共长87km。
沿线处于平原地带,地下水类型主要为空隙潜水,赋存于第四系松散堆积物中,含水层为砂类土、粉土和粉质黏土层。
地下水主要接受大气降水及附近地表水入渗补给,盐山以西水位埋深一般1.0~2.0m,局部地段大于3m;盐山以东水位埋深一般1.0m 左右。
水位变化幅度1.0~2.0m。
受地势控制,地下水径流方向自西南向东北,其排泄途径主要为人工开采灌溉、蒸发及经地表径流入海。
自沧州往东地下水含盐量逐渐加大,并逐渐过渡成为咸水。
2 高真空强排水复合型动力固结法
2.1 工法原理
高真空强排水复合型动力固结法又称作高真空击密法,指的是采用高真空强降水联合低能量强夯方案,经过排水系统与动力加压系统共同组合完成的地基加固方法。
在使用此法的时候,高真空强降水主要起着优化土体含水率与降低土体水位的作用,此外还能在土体中形成一种负压力,对土体的密实状态有着很大的帮助;而动力固结加压系统则可以利用强夯的冲击能量产生应力波,从而将土体的原有结构破坏,造成局部的液化并发生裂隙,增加排水通道,使其孔隙水能够顺利流出,经反复强排水和施加予力、土体中所含裂隙水和孔隙水压消散之后,土体含水率逐步降低至土体压实所需
最佳含水率后,微观上土体颗粒结构更加紧密,宏观上土层便会逐步固结,以此实现地基承载力的提高,同时也降低了土体的压缩性。
根据设计对地基承载力的要求,高真空强排水复合型动力固结法采用不同重量的冲击锤和不同功率的真空泵,有效加固深度在6~10m 间,影响深度最大可达20m左右。
高真空强排水复合型动力固结法的特点是:加固效果明显,施工的工艺简单,施工周期比其它地基加固工艺较短,能让地基获取较高的承载力,并且有效降低地基的压缩性,较好的控制了地基的工后沉降。
2.2 主要固结设备及排水强夯原理
高真空强排水复合型动力固结法中的主要固结设备有以下几种:真空泵,主要起着制造真空的作用;离心泵,主要起着吸出土层中排出的水的作用;井点管、卧管,主要起着排水通道的作用;气水分离器,主要起着平衡的作用。
随着科学技术的不断发展,目前我国的真空泵在不断改进之后,其真空度与抽气速率以及功率都有了很大的提高,使得改进之后的整体固结设备在降水功效上大大提高。
高真空强排水复合型动力固结法的排水原理主要为:真空泵通过自身叶轮不断高速旋转,从而产生一种十分高的真空度,这就使得井点成为了一个真空环境,而井点周围逐步形成分级真空区;真空区通过向上向下扩展范围,加之真空泵的吸力作用,能强制性地将井点周围的地下水吸入井点系统中,再通过气水分离器的作用后,最后由离心泵排出,从而使得井点周围的水位下降。