真空联合堆载预压法软基处理效果分析
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试析真空联合堆载预压法在软基处理工程中的应用摘要:软地基处理是一项在建设工程中重要的工作,软基处理水平的高低对整个建筑工程质量、安全起着很大的影响,采取相应的处理方法,提高软地基处理水平,是施工企业应该注意的内容。
真空联合堆载预压法是软基处理的一种常用方法。
本文对其在软基处理中的应用进行了研究。
关键词:真空联合堆载预压法;软基处理;应用引言:因我国复杂的地质条件,软土地基是经常遇到的问题,如果处理不当,软土地基的承载力、稳定性难以满足工程要求,使工程沉降和倾斜、塌陷等问题。
真空联合堆载预压法能有效缩短施工周期,提高沉降控制效果,特别是大面积应用软基处理,加强其在实践中的应用研究,具有重要意义。
一、真空联合堆载预压法概述真空联合堆载预压法是基于真空预压法和堆预压的方法,其中,真空预压法的加固原理是使用真空泵,气体从薄膜下地基中提取的,形成了一个真空,外荷载保持不变的情况下,让得地基中出现负压,从而降低孔隙水压力,提高有效应力。
堆载预压法加固机理是垂直排水板和砂垫层的基础上,对软基砂垫堆载增加总应力和孔隙水压力作用下的系统只有通过排斥、孔隙水压力可以转化为土壤有效应力,提高软土地基的强度。
真空联合堆载预压固结系统、压力系统主要由两部分组成。
其中,压力的系统包括负载压力和真空压力,通过结合两种方式的压力,缩短所需的时间达到一定压力的效果,缩短工期的同时,避免堆栈材料不足的缺点。
在真空联合堆载预压方法的应用中,其应用过程首先是真空抽提,使砂垫层形成负压,土体内部存在压差,土体初步得到加固。
同时又在堆载的水平层理进行,通过增加外部负载,提高土壤孔隙水压力,孔隙水压力的增加会排出消散在真空压力作用下,增加了压力梯度,进一步压密土壤,有更好的整合效果。
二、真空预压与堆载预压的加固处理1、堆载预压的加固处理堆载预压法以土料、块石等为荷载,对加固软土地基进行预压。
为了缩短加固时间,加速固结过程,在地基上设置了一定深度的塑料排水板。
真空联合堆载预压技术处理越南西贡某堆场软基效果分析摘要:本文介绍了真空联合堆载预压技术在越南西贡国际集装箱码头堆载软基处理工程中的应用情况,并对现场监测数据及加固后的检测结果进行了详细分析。
结果表明应用该技术加固越南南部地区的软弱地基是可行的,且加固效果良好,值得推广。
关键词:真空联合堆载预压软土地基加固效果1、前言越南随着经济的发展,对于港口、码头堆场等设施的需求日益增多。
越南南部河域潮滩资源丰富,地处热带雨林气候,河滩植物发达,而且软土深厚,具有含水量高、压缩性大、强度低等特点。
该地区的软基处理常用的是堆载预压法,但由于软粘土抗剪强度低,而且强度增长缓慢,限制了加载速度,尤其在雨季频繁出现滑坡事故。
此外,大面积施工时,需要购置大量的堆载材料,而这正是越南地区所紧缺的,势必造成材料紧张,价格上涨,工程成本增高。
另外,堆载预压加固完成后,又会面临大量的堆载材料需要卸走,会对施工现场造成很大的环境污染和干扰。
真空联合堆载预压法可以有效减少工后沉降、解决加载过程中的稳定问题、提高加荷速率、缩短工期,故近年来在我国天津、广东、上海、江苏等多个工程中得到广泛应用。
越南当地对真空预压技术了解甚少,无类似成功经验,很少考虑采用该技术进行软基处理,因此真空预压技术很难在越南地区推广。
本文将结合越南西贡国际集装箱码头堆载软基处理工程应用情况,探讨真空联合堆载预压加固效果,以期供设计和施工人员在类似工程中借鉴。
2、加固机理介绍真空预压法是瑞典皇家地质学院杰尔曼[1](W.Kjellman)于1952年提出的加固软土地基方法,随后美国、日本等国家进行了试验研究,然而由于抽气设备、密封材料及竖向排水通道等方面不过关原因,在很长时间内该方法难以应用到工程实践中。
直到八十年代,交通部第一航务工程局、天津大学、南京水利科学研究院土工所等单位对真空预压加固软土地基机理进行了一系列的研究,解决了利用射流泵代替原来的的气水分离真空泵,使抽气的效率大大提高,真空预压技术得以广泛应用于国内港口软基处理。
真空联合堆载预压软基处理方案在工程中的应用以及处理效果分析摘要:以工程实例作为研究对象,从真空联合堆载预压作用机理、方案设计以及处理效果等方面进行研究,研究结果表明:真空联合堆载预压处理深厚软土效果较好,能使使土体固结沉降基本结束或完成大部分,减少工后沉降,提高地基土体强度。
关键词:真空联合堆载预压;加固机理;处治效果较常采用的软基处理工艺大体可分为排水固结以及复合地基,常见的排水固结方案包括:真空预压、真空联合堆载预压以及堆载预压等,常见的复合地基方案包括:水泥搅拌桩、双向水泥搅拌桩、碎石桩、素砼桩、CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)以及预应力管桩等。
软土地基处理方案的选择应根据地质条件并结合经济、处理效果以及工期等方面综合考虑。
结合工程实例,本文就真空联合堆载预压软基处理方案进行相关的叙述及探讨。
现有一工程实例:项目位于广东省珠海市横琴新区,主要为道路市政配套工程,项目所在区域较为空旷,下卧软土层为较厚的淤泥层,淤泥为灰黑色,深灰色,流塑状,稍具臭味,含多量有机质,局部含少量贝壳及粉砂,平均厚度为24m。
针对本工程地质、地貌条件,并结合经济、处理效果以及工期等方面综合考虑,在软土地基处理方案上选择采用真空联合堆载预压进行处理。
1、加固机理建筑物建造前,对天然地基或已设置竖向排水体的地基加载预压,使土体固结沉降基本结束或完成大部分,减少工后沉降,提高地基土体强度。
1.1堆载预压以填土作为预压荷载,使地基土压密、沉降、固结,待达到预定的强度变形标准后再卸载、建造建(构)筑物。
从而提高地基强度和减少建筑物建成后的沉降量。
2.1真空预压真空预压法是以大气压力作为预压荷载。
先在需加固的软土地基表面铺设一层透水砂垫层,再在其上覆盖数层不透气的塑料薄膜或橡胶布,与大气隔绝。
在砂垫层内埋设排水管道,然后与真空泵连通,进行抽气,使透水材料保持较高的真空度,在土体孔隙水中产生负的孔隙水应力,将土中孔隙水和空气逐渐吸出,从而使土体固结。
真空联合堆载预压法处理软土的施工技术及效果评价摘要:在软土地基上建设电力设施难于满足工后沉降的要求,须对软土地基进行处理。
现以肇庆某天然气热电联产项目为例,分析真空联合堆载预压技术在软基处理中的具体应用及效果评价。
关键词:真空联合堆载预压;软基处理;施工监测;最终沉降量1.引言肇庆某天然气热电联产项目根据总平面布置方案以及岩土勘察报告,厂区在场地平整后顶部有厚度 0.5-2.6m的素填土,其下覆盖有约15-21m厚的淤泥质土,其淤泥及淤泥质土层在厂区分布范围广,厚度大,地基承载力特征值fak<70kPa,具有高含水率、高孔隙比、高压缩性和低抗剪强度等典型软土特征。
为了避免产生后期的较大沉降影响构筑物的正常使用,因此须对厂区淤泥质地基进行处理。
二、真空联合堆载预压法加固原理常用的软土处理方法主要有:排水固结法、振动水冲法、强夯法、深层搅拌法等。
排水固结法的实质为在拟建场地上施加荷载,使土体中孔隙水排出,孔隙体积变小,土体密实,以增强土体的抗剪强度,提高软基的承载力和稳定性,同时可消除沉降量,减小土体的压缩性,在使用期内不致产生有害的沉降和沉降差。
排水固结法分为堆载预压法和真空预压法两类。
真空联合堆载预压法是在真空预压排水和堆载预压排水的基础上联合发展起来的软基加固方法。
由于真空预压法在加固区形成负压,与堆载法的挤出效应(正压)相反,有利于土体中的超孔隙水压力排出,从而加速土体产生固结变形。
现以肇庆某天然气热电联产项目为例,论述真空联合堆载预压法的施工方法,并通过工程实例对真空联合堆载预压法的工程效果进行分析评价。
三、真空联合堆载预压法主要施工流程(1)地表清理进行场地的平整、清理,清除其上的杂物。
对于表层水较多的淤泥区域,机械无法施工,应先前进行表层处理。
(2)铺设砂垫层铺设50cm厚中粗砂垫层,中粗砂铺设后现场干容重大于16kN/m3,含泥量不大于5%,渗透系数不小于5×10-3cm/s。
真空联合堆载预压法在软基处理中的运用浅析0. 引言堆载预压法作为软基处理方法,适用于处理强度低、压缩性大、渗透性能差、承载力低的海相淤泥。
经过多年的施工及推广,已经在我国沿海及东南亚地区大面积推广应用。
尽管软基处理效果明显,但该方法施工周期长,堆载附加荷载周转难度大。
在堆载预压法的基础上,通过真空泵将土体中的空气和水抽出,借助大气压的负压及堆载产生的附加应力的双重作用,段时间内强制排出孔隙水,减小孔隙比,快速有效提高软弱地基承载力和弹性模量的方法即为真空联合堆载预压法。
该软基处理方法在越南沿海一期火力发电厂项目中得到了有效的运用。
1.项目概况越南沿海电厂一期工程位于越南茶荣省沿海市。
厂址夹于湄公河入南海的两条支流入海口之间,地貌属典型的海陆交互作用形成的三角洲,冲积平原边缘的河滩地。
厂址区域内地势平缓,原场地标高约0.40~1.20m(越南Hon Dau高程系统)。
场地分布有大量鱼塘,局部区域生长少量低矮灌木树丛和红树林。
由于场内淤泥层深厚,软土层在16~30m厚,因此須进行地基处理。
淤泥层物理力学性能指标如下:根据设计技术要求,加固软土层范围内的平均固结度应≥90%,承载力应不小于110kPa。
经最后确定,选用真空联合堆载预压法来进行软基处理。
真空联合堆载预压法对于场地面积有着严格要求,面积过大则无法确保膜下真空度达到80kPa的负压,面积过小将影响施工的连续推进。
以全厂处理范围为最大边界,在结合现场场地实际情况及各区域探摸结果,综合考虑了真空联合堆载预压工艺对压膜沟和密封墙的要求,最终确定了将整个电厂划分为19个处理区域,每个分区面积约在20000-32000平方米不等。
2. 施工工艺2.1 水平砂垫层的选用和施工一般工程均选用中粗砂作为水平排水砂垫层,但由于本工程中粗砂材料十分缺乏,外购费用太高,考虑到现有场地原自然地面以上,已回填有约3m~3.8m厚砂层,为节省工期及降低工程造价,依据我国已有在越南当地施工的成功经验,可利用该部分回填砂作为水平排水通道。
真空联合堆载预压法在珠海横琴新区软基处理中的应用与分析摘要:珠海市横琴新区市政基础设施BT项目环岛西路软基处理采用真空联合堆载预压法,取得了较好的处理效果。
本文依据珠环岛西路三个软基处理断面的监测和检测数据,从沉降量和土质参数变化方面对该路基的处理效果进行分析。
关键词:预压;沉降;检测;前言真空联合堆载预压法作为一项较为成熟的软基处理方式[1],目前有着较为广泛的实践应用[2] [3]。
珠海横琴新区软土深厚,在市政道路软基处理的方案选择上可考虑选用真空联合堆载预压法。
一、工程概况珠海市横琴新区市政基础设施BT项目环岛西路北起琴海北路,南止港澳大道,全长约3.44km,道路等级为城市主干路,四幅路,双向6车道,道路红线宽度50米。
拟建道路沿线主要为蕉林地、鱼塘地、滩涂地、河涌、丘陵山地和已填筑用地等,道路设计采用真空联合堆载预压法进行软基处理,软土层内打设塑料排水板作为软土的竖向排水通道,砂垫层作为水平向排水通道,真空荷载和路基填土荷载联合作为预压荷载加固软土地基。
二、地质水文条件(一)、地质条件根据中冶集团武汉勘察研究院有限工程《珠海市横琴新区环岛北片主、次干路市政道路工程场地工程地质勘察报告书》,场地地层主要有填筑土层、第四系海陆交互相沉积层、残积层,下伏基岩为燕山期花岗岩。
场地内地层按自上而下的顺序依次描述如下:1、人工填积层(Qml)①1层素填土:由花岗岩残积土混杂少量花岗岩风化碎岩块回填而成,碎岩块粒径一般不超过 20cm,呈松散-稍密状态。
①2 层素填土(块石):主要由花岗岩中风化、微风化岩块组成,混杂花岗岩残积土。
岩块粒径大小不一(粒径 0.2m~1.5m),含量约50%-80%,岩块之间有空洞现象。
呈松散~稍密状态。
①3层素填土:主要由粘性土组成,含少量角砾、粉细砂及植物根茎。
呈湿-饱和、松散状态,在场地均有分布。
①4层冲填土:主要由粉细砂组成,夹杂少量粘性土。
呈湿-饱和、松散状态。
真空联合堆载预压软基处理效果特征研究发布时间:2022-05-17T08:16:40.377Z 来源:《科学与技术》2021年第34期作者:张仁义[导读] 目前针对真空联合堆载预压的理论学习和工程实践,张仁义中铁二十四局集团安徽工程有限公司摘要:目前针对真空联合堆载预压的理论学习和工程实践,通过对合福铁路铜陵长江公铁大桥接线K37+200-K38+380段软基处理真空联合堆载预压的监测数据分析研究表明:真空联合堆载预压工艺在本工程软基处理中取得了明显的效果,真空联合堆载预压后的软基土体物理力学参数明显变好,孔隙比、含水率明显降低,土体沉降量减小,十字抗剪强度增加,较好的杜绝了高速公路通车后路面沉降、开裂等一系列质量病害,合理确定了最终路基填筑标高。
关键词:真空预压;联合堆载;地基处理;处理效果1 引言软土地基具有含水量高、压缩性大、强度低等特性,不能满足工程要求。
真空联合堆载预压法是一种新型软土地基处理方法,该方法有效的将堆载压力及真空负压相结合,加固效果好,施工工期短,较好的杜绝了路面沉降、开裂等一系列质量病害,技术和经济效益明显得到提高。
近年来,国家高速公路网逐渐扩大,施工工艺水平逐年提高,真空联合堆载预压法设计理念及施工工艺都逐步成熟,施工经验及理论知识得到进一步验证,因而该法在高速公路软基处理中中得到了广泛的应用。
通过现场实践、数据分析、数值计算、实验研究可以有效的证明真空联合堆载预压加固效果。
经过广大工作人员坚持不懈的研究,目前对真空联合堆载预压的施工流程、加固效果、处理范围等都有了较深入的认识。
本文以真空联合堆载预压处理合福铁路铜陵长江公铁大桥接线K37+200-K38+380段软基项目为依托,根据该项目软基处理的相关监测资料,对比分析真空联合堆载预压处理对地基土体的孔隙水压力、孔隙比、含水率、土体沉降量、十字抗剪强度的变化规律,为以后类似工程的软基处理提供借鉴依据。
2 工程概况2.1工程概况合福铁路铜陵长江公铁大桥接线工程线路全长40.6公里,包括南岸接线和北岸接线,位于芜湖、铜陵境内,建成后将为南北向以及东西向提供又一条铜陵过江的快速通道,对缓解铜陵长江公路大桥交通压力具有重要意义。
真空联合堆载预压法软基处理效果分析
发表时间:2017-12-04T09:14:25.233Z 来源:《基层建设》2017年第24期作者:肖建波
[导读] 摘要:本文通过对真空联合堆载预压处理后的淤泥进行土工试验,对比土工参数的变化,分析真空联合堆载预压软基处理的效果,总结影响处理效果的因素和施工质量控制重点。
珠海大横琴股份有限公司广东珠海 519031
摘要:本文通过对真空联合堆载预压处理后的淤泥进行土工试验,对比土工参数的变化,分析真空联合堆载预压软基处理的效果,总结影响处理效果的因素和施工质量控制重点。
关键词:真空联合堆载预压;固结排水;土工参数
1.工程概况及欠固结淤泥特性分析
本工程为珠三角某城市的市政道路工程,拟建道路场地为海漫滩地貌,分布大量鱼塘和沼泽,地下分布深厚欠固结流塑淤泥层,淤泥平均厚25m,最深达41.2m,具高含水率(平均62.06%)、高压缩性、大孔隙比、高灵敏度,强度低等特性,具流变、触变特征,易导致路基沉降和失稳。
淤泥的物理力学指标设计值如下表所示。
本工程地层中分布的深厚欠固结流塑淤泥层主要由第四系海相沉积层组成,具有如下特点,1.淤泥在先期固结压力下的固结过程仍未结束,会继续固结沉降;2.淤泥主要分布在湖塘中,需要进行吹填和大量填土形成路基,吹填砂和填土的荷载会大大增加土层中的附加固结应力,使淤泥的欠固结程度提高;3.淤泥含水量高,平均含水量在62%以上,但是渗透系数非常低,为4.09E-8cm/s,排水能力差,会减缓固结沉降过程,自然状态下排水固结可能需要几百年;4.淤泥孔隙比大,平均孔隙比为1.732,压缩性强,排水固结后引起的沉降量很大。
欠固结淤泥地基对路基和建筑物是极为不利的,会造成较大的工后沉降,影响道路和建筑物的使用功能,必须经过处理才能作为地基使用,常用的处理方法为排水固结法。
3.泥浆搅拌桩密封墙
清表后打设泥浆搅拌桩密封墙,原设计采用水泥搅拌桩密封墙,施工中发现水泥搅拌桩密封墙易产生开裂现象导致漏气,而采用泥浆搅拌桩密封墙效果更好,原因是泥浆搅拌桩密封墙柔性强,墙体随着流塑淤泥变形后不易开裂。
4.对周边环境的影响
沿本工程预压分区南侧有一条水泥道路,真空联合堆载预压过程中该水泥道路发生不同程度的开裂,主要为纵向裂缝,最大的裂缝宽度5cm,同时预压分区10米外的一座5层楼房也发生了微小裂缝。
产生上述破坏现象的原因是真空联合堆载预压施工过程中地基发生1~4米的沉降,导致周围道路和建筑物地基失稳,所以类似工程施工前应加强对周围建筑物地基的保护,同时严密监测周围建筑物的变形情况。
5.软基处理效果分析
5.1 软基处理前后土工参数的变化
真空联合堆载预压区段满载后持续抽真空约120天,沉降速率连续15天满足小于2mm/天的要求,用三点法推算固结度大于90%。
卸载后,对真空处理段随机抽30个点样进行土工试验检测处理效果,软基处理前后土工参数如下图所示
经真空联合堆载预压处理后,该区段含水率由原平均63.01%降低至50.8%,降低12.2%;孔隙比由原平均1.7降低至1.4,降低17.8%。
真空联合堆载预压处理后淤泥含水率和孔隙比大幅降低,含水率和孔隙比是影响路基工后沉降的重要指标,这两个指标降低后有利于减小路基工后沉降,并降低道路使用期内维护费用。
本项目质保期为5年,因此软基处理效果好有利于保证公司顺利回笼质保金,降低投资风险。
5.2 路基沉降量与淤泥厚度的关系
真空联合堆载预压施工结束后对70余个路段实测的沉降数据进行了汇总分析,下表为部分路段的沉降量与淤泥厚度的关系。
通过对比可知,淤泥深度在18m~25m路段实际沉降量与淤泥厚度比为10%左右,而淤泥深度大于25m时,施工期间实际沉降量与淤泥厚度比为12%左右。
由于该地区场地中淤泥深度平均深度在25m左右,可由此推断在后续该地区类似工程设计中,真空联合堆载预压排水固结法中施工期的沉降量设计值应对比总体淤泥深度的10%来进行修正是合理的,当淤泥深度大于25m时,可适当将参数调整至12%。
6.结论
(1)真空联合堆载预压处理方法适用于该地区超厚欠固结淤泥土层,能够有效改善淤泥含水率、孔隙比、内摩擦角、粘聚力和十字板抗剪强度等指标,软基处理后的土工参数指标可作为后续工程设计的依据。
(2)该地区欠固结淤泥层经过真空联合堆载预压后,固结沉降量大约是淤泥厚度的10%左右。
(3)泥浆搅拌桩密封墙密封效果好于水泥搅拌桩密封墙,原因是泥浆搅拌桩密封墙的柔性强,有较强的变形协调能力。
参考文献:
[1] 刘吉福.珠三角软基处理试验工程报告集;人民交通出版社;1(2012年9月1日)
[2]刘洋.软基处理施工过程的数值模拟与应用;冶金工业出版社;第1版(2014年4月1日)。