軟土地基換填墊層法處治技術措施
1.前言
施工全過程質量監控是工程建設的關鍵。軟基處治及施工的質量監控決定軟土地基施工的成敗。文中介紹了軟基處理施工中如何對地基進行相應的技術處理措施,并說明了軟基處理后怎樣對施工質量進行監控。
2.換填墊層法
當軟土地基的承載力和變形不能滿足設計要求,而軟土層的厚度又不是很大時,將路基底面下處理范圍內的軟弱土層部分或全部挖去,然后分層換填強度較大的砂(碎石、素土、灰土、二灰土等)或其他強度較高、性能穩定、無侵蝕性的材料,并用人工或機械方法壓(夯、振)實至要求的密實度為止,這種地基處理的方法稱為換填墊層法。換填墊層法按回填材料的不同,命名為不同的墊層,如砂墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層、二灰土墊層等。雖然墊層材料不同,其應力分布稍有差異,但從試驗結果分析來看,其極限承載力還是比較接近的。通過沉降觀測資料,發現不同材料墊層的特點基本相似,故可以近似按砂墊層的計算方法進行計算。但對濕陷性黃土、膨脹土、季節性凍土等某些特殊土采用換填墊層法處理時,因其主要目的是為了消除或部分消除地基土的濕陷性、脹縮性和凍脹性,所以在設計時所需考慮解決問題的關鍵也應有所不同。換填墊層法的處理深度通常宜控制在3m以內,也不宜小于0.5m,因為墊層太薄,則換土墊層的作用也不顯著。
2.1墊層材料的選擇
(1)砂和砂石墊層材料:用砂和砂石料作為墊層材料時,應選用顆粒級配良好、質地堅硬的中、粗砂為佳,可摻入一定數量的碎(卵)石,但要分布均勻,顆粒的不均勻系數最好不小于10。砂墊層的用料雖然不是很嚴格,但含泥量一般不超過5%,也不得含有植物殘體、垃圾等有機雜質。如用作排水固結地基的砂、石材料,含泥量不應大于3%,并且不應夾有過大的石塊或碎石(<50mm),因為碎石過大會導致墊層本身的不均勻沉降。
(2)素土墊層材料:素土可采用施工過程中挖出的黏性土,土料中有機質含量不得超過5%,也不得含有凍土或膨脹土。當含有碎石時,其粒徑不宜大于50mm。素土墊層材料不應采用地表耕植土、淤泥及淤泥質土、雜填土等。
(3)灰土墊層材料:灰土墊層是將路基底面下一定范圍內的軟弱土層挖去,用按一定體積配合比的灰土在最佳含水率條件下,分層回填夯實或壓實。該法適用于處理厚為1-4m的軟弱土層。在施工現場用作灰土的熟石灰應過篩,其粒徑不得大于5mm。熟石灰中不得夾有未熟化的生石灰,也不得含有過多的水分。石灰的性質取決于其活性物質(氧化鈣、氧化鎂)的含量,石灰中氧化鈣、氧化鎂含量越高,其活性越大,膠結力越強。一般常用的熟石灰粉末質量應符合iii級以上的標準,如拌制強度較高的灰土,應選用i、ii級石灰。當活性氧化物含量不高時,應增加石灰的用量。石灰儲藏時間不宜超過三個月,長期存放將會使其活性降低?;彝林械耐亮喜粌H作為填料,而且參與化學反應,尤其是土中的黏粒具有一定的活性和膠結性,含量越多,則灰土的強度也越高。工程施工時,常采用施工中挖出的不含有機質的黏性土或塑性指數大于4的粉土拌制灰土,不得使用表面耕植土、凍土、膨脹土以及有機質含量超過8%的土料。土料應過篩,其粒徑不得大于15mm。
2.2石灰用量對灰土強度的影響
灰土中石灰用量在一定范圍內,其強度隨用灰量的增加而提高;但石灰用量超過一定限值后,灰土強度就增加很小,并有逐漸降低的趨勢。如體積配合比為1:9的灰土,強度很低,只能改善土的壓實性能;而體積配合比為2:8和3:7的灰土,一般為最佳含灰率,但與石灰的等級有直接關系,通常應以氧化物含量8%左右為最佳。采用石灰、粉煤灰按適當比例加水拌和、分層夯實的墊層,稱為二灰墊層。它和灰土墊層相似,但強度比灰土墊層高。其最佳含水率比灰土大,干密度比灰土小。壓實系數為0. 94~0.97,干密度為940~970kg/m3,施工最佳含水率為50%左右,石灰摻入量以15%~20%為宜。
2.3碎石和礦渣墊層材料
碎石墊層用的碎石粒徑,一般為5~40mm的自然級配碎石,含泥量應不大于5%。礦渣墊層應根據工程的具體條件選用礦渣墊層材料。大面積填鋪時,多采用不經篩分的不分級高爐混合礦渣,最大粒徑應不大于200mm或不大于碾壓分層虛鋪層厚的2/3;小面積墊層采用20~60mm分級礦渣,采用的礦渣應符合下列技術條件:①質地堅硬,穩定性合格,無侵蝕性;②松散密度不小于1.1 t/rr13,壓碎指標不大于13%,含硫量不大于1.5%,鐵礦含量不大于1%;③泥土與有機雜質含量不大于5%。在碎石和鋼渣墊層的底部,為防止基坑表層軟弱土發生局部破壞而產生過量沉降,一般應設置一層15~30mm厚的砂墊層,砂料應采用中、粗砂,然后再鋪筑碎石或鋼渣墊層。
3.墊層施工技術處理措施
當地基表層具有一定厚度的硬殼層,其承載力較好,能承受一般運輸機械時,一般采用機械分堆攤鋪法,即先堆成若干砂堆,然后用機械或人工攤平。當硬殼層承載力不足時,一般采用順序推進攤鋪法。當軟土地基表面很軟,如新沉積或新吹填不久的超軟地基,首先要改善地基表面的持力條件,使其能承受施工人員和輕型運輸工具。