地基处理技术在市政道路管线工程中的应用分析

发表时间:2021/7/5   来源:《基层建设》2021年第10期   作者:赖垞铖
[导读] 摘要:市政道路的管线规划,更加侧重于方便人们的日常生活,对管线规划的所在土层考虑的并不多,所以在一些土层比较软弱的地区,经常发生不均匀沉降的问题,损坏市政道路的管道,这无形之中增加了资源的浪费。
        佛山市高明区西江新城服务中心  广东佛山  528000
        摘要:市政道路的管线规划,更加侧重于方便人们的日常生活,对管线规划的所在土层考虑的并不多,所以在一些土层比较软弱的地区,经常发生不均匀沉降的问题,损坏市政道路的管道,这无形之中增加了资源的浪费。现目前,在土层比较软弱的地区建设市政道路管线时,我国还没有较为完善的设计规范,这是造成市政道路管线损坏的关键因素。鉴于此,相关单位应对地基处理技术在市政道路管线中的具体应用加以重视。
        关键词:地基处理技术;市政道路;管线;应用
        引言
        随着社会科技的不断进步,我国基建行业取得了十分显著的成果,特别是市政道路工程。但在实际的建设中,市政道路管线工程还存在着比较严重的问题,主要表现是市政道路管线施工的地基过于软弱,经常发生不均匀沉降的问题,损坏市政道路的管道,不仅浪费了资源,也不利于基建行业未来的发展。而造成这种现象的直接原因是,现目前我国在软土地区,并没有针对性的地基处理办法。鉴于此,下文将围绕软弱地基的处理方法,来分析市政道路管线工程中地基处理技术的应用。
        1.常用的地基处理技术分析
        1.1换土垫层地基处理技术
        换土垫层是地基处理技术中最为常见的一种方法,这种方法一般会在遇到淤泥质土、杂填土等地基时使用。它是指将区域内比较软弱的土层挖出一定深度,然后将具有较高稳定性和抗侵蚀性的土地填入其中,最后再用工具压实土层。在进行换土垫层时,可以使用的方式来计算,用于管线工程时,可以使用的方式来计算。
        1.2挤淤置换地基处理技术
        挤淤置换是指在软弱的土层里,填入大块片石和块石。这样做的目的在于挤出土层里较为软弱的黏土,在一定程度上可以达到增强土地强度的目的。这种方法一般会在遇到积水洼地时使用,这类地形排水比较困难,通常是挤淤置换浅层黏土。
        1.3砂石桩地基处理技术
        砂石桩是指利用水冲击软弱地基,从而使其形成孔,然后再把砂和碎石挤压进孔内,这样做的目的在于增加土地的密实性,让地基的承载力能有所提高。这种做法一般会在遇到松散砂土、粉土等地基时使用。在实际的使用中,会用到来计算。
        1.4预制短桩地基处理技术
        使用预制短桩地基处理技术,土地需要满足两个特性:第一,地下水位的变化幅度不大;第二,没有较高的腐蚀性。在具体的应用中,为了便于施工人员进行施工,选用的短木桩一般是松木,其长度≤5m。同时,短木桩的位置要低于地下水位,这样才能充分发挥短木桩的性能。在实际的使用中,会用到公式来计算。
        1.5深层搅拌地基处理技术
        深层搅拌地基处理技术是指通过搅拌机,来搅拌固化剂主料(水泥、石灰等)和软弱的黏土地基。这样做的目的在于增强地基的性能指标,包括但不限于地基的承载能力。这种方法会在遇到淤泥等地基时使用,在实际的使用中,会用到以下四个公式:
       
        1.6混凝土柱地基处理技术
        在地基处理技术中,混凝土桩是一种新兴的技术,它主要用于处理复合地基,比如:自重固结的素填土地基。组成混凝土桩的材料有很多,根据组成材料来划分混凝土桩的分类,主要可以分为3类,分别是水泥粉煤灰碎石、钢筋混凝土以及素混凝土。而按照混凝土桩的成桩方式来划分分类,也可以分为3类,分别是:预制型桩、灌注型桩以及现浇型桩。一般情况下,只有当遇到路基混凝土桩法处理时,才会采用混凝土桩地基处理技术,如图1、图2、图3所示,图1是桩网地基、图2是与排水固结法联合应用的复合地基、图3是桩筏地基。
       
        图1
       
        图2
       
        图3
        混凝土桩是指在混凝土桩顶和构筑物基础的底部进行褥垫层的设置。这样做的目的在于充分发挥混凝土桩体和土地间的相互作用,让组成的复合地基符合实际需求。需要注意的是,褥垫层要用中砂、粗砂等材料组成,并且其等级要保证良好。同时,桩端持力层的土层,要用具有较高的稳定性和承载力,这样可以有效保障复合地基的承载能力。
        1.7高压旋喷桩地基处理技术
        高压旋喷桩是指利用水平喷嘴将水泥浆喷在土地上,让其余软弱地基进行混合,这样做的目的是增强地基。这种方法一般是在遇到淤泥等地基时使用,在实际的使用中,会用到以下公式来进行计算:
       
        1.8多桩型复合地基处理技术
        在地基处理技术中,多桩型复合地基处理方法也是一种新兴的技术。多桩型复合地基处理方法是指至少有两种增强体的相互作用,其中,所使用的增强体要保证材质不同、长度不同。这种方法一般是在遇到特殊土地时使用,比如可液化的土地。在实际的使用中,其组合不同所用计算方式也不相同,如下所示。
        当2种桩的组合具有黏结强度时,会用到以下计算方式:
       
        当组合成分是黏结强度的桩和散体材料的桩时,会用到以下计算方式:
       
        2.具体案列
        本文以珠海市高栏港经济区的联华路市政道路工程为例进行分析。该市政道路长552.37米,宽18米,车速设计为20km/h。其地质情况按照从上到下的顺序分为6层,分别是:人工填土层、淤泥层、黏土层、粗砂层、砂质粘性土层以及强风化花岗岩层。
        第一层是人工填土层,它的层厚是3.9米,其中,fak为60kpa,qs为11.5kpa,ψ为31度;第二层是淤泥层,这一层的颜色以灰褐色和灰黑色为主,其状态为饱和流塑型。它的厚度为4.8米,其中,fak为40kpa,qs为6.5kpa,C为2.5kpa,ψ为2.5度;第三层为黏土层,这一层具有极强的可塑性,它的厚度为2.1米,其中,fak为130kpa,q为13kpa,C为22kpa,ψ为9度;第四层为粗砂层,它的厚度为2.5米,fak为185kpa,q为12kpa,ψ为33度;第五层是砂质粘性土层,它的厚度为4.2米,其中,fak为200kpa,q为25kpa,C为25kpa,ψ为25度;第六层是强风化花岗岩层,它的厚度为大于15米,其中,fak为330kpa,C为32kpa,ψ为28度。
        这项市政道路管线的地基承载力([fa]),是不能低于78kpa的,然而事实上,在进行市政道路管线的铺设时,发现地基的承载力(fa0)仅为60kpa,明显小于市政道路管线设计的地基承载力。鉴于此,相关单位需要进行地基加固处理。在经过多次讨论,考虑到工程的实际需求,决定使用深层搅拌的地基处理技术,来加固市政道路管线周围的地基。具体做法如下:
        首先深层搅拌桩的长度(L)设置为10米,它的桩径(d)设置为0.5米,然后根据以下两个公式进行计算:
       
        最终Ra的取值为94.2KN,由于要进行正方形布桩,所以:
        de=1.13*s=1.13*1.3=1.469米
       
        由上述可进行加固后地基承载力(fspk)的计算:
       
        由计算结果可以得出加固后的地基承载力明显大于实际需要的承载力,可以满足市政道路管线工程的建设需求。
        3.结束语
        综上所述,在进行市政道路管线工程建设时,所遇地基的情况各不相同,特别是南方地区,其拥有者较多的软弱地基。就目前来说,我国在市政道路管线工程上,还没有针对软弱地基的处理标准。相关单位应该借鉴工民建筑对软弱地基的处理方法,并立足于实际,将其应用到市政道路管线工程中。
        参考文献:
        [1]何泳超.地基处理技术在市政道路管线工程中的应用[J].工程技术研究,2020,5(14):101-102.
        [2]周华.软黏土中市政道路管线及构筑物的地基处理技术及应用[D].浙江:浙江大学,2016.
        [3]高振宇.软黏土中市政道路管线及构筑物的地基处理技术及应用[J].科技经济市场,2019(3):10-11.
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