浅谈松木桩在水利水电软基处理中的应用
软土地基处理历来是水利工程建设的难题水利工作者在实际工作中根据各自地理位置、气候条件、工程状况等要素进行了不同程度的探索与实践目前就全国而言尚没有统一的技术措施各个地区根据情况的不同采取相应的措施无论采取什么措施都需经地基承载力试验确定能够满足地基承载力要求本文以实际工程为例研究和探讨松木桩在挡土墙基础处理中的应用。
余干县2017年统筹整合资金推进高标准农田项目项目区位于国营康山垦殖场地处赣江、信江、抚河入鄱阳湖的交汇处紧临德昌高速和昌万公路距南昌37km是农业部2016年农垦农机标准化创建示范单位项目区地处鄱阳湖滨湖核心区域主排涝沟现状平均淤泥深度1.20m软基础平均深度1.80m主排涝沟原设计采用C20现浇混凝土挡土墙型式清除淤泥后开挖至硬土基础承载力试验合格后浇筑20cm厚C15混凝土垫层垫层上进行挡土墙施工。
b.项目区道路主要为小型机耕道很难满足载重货车通行会对道路基础造成很大损害。
c.软基深度太大无法采用大型碾压设备进行碾压地基承载力无法达到设计要求。
综上分析该方案不予采用。
b.沟底泡泉会严重影响底板整体承受力和稳定性。
c.从生态多样性角度考虑满堂浇筑不符合环境保护要求。
综上分析该方案不予采用
b.作为传统的基础处理方式松木桩强度高且密度小弹、韧性好可承受一定冲击作用且具有施工方便的优点可避免大量的土方开挖。
c.其具有吸湿性及湿胀干缩性在吸水后体积膨胀对桩间土有一定挤密作用同时增大摩擦作用。
d.软土厚度小于5m较为适宜用松木桩处理松木桩由于桩长限制(一般不长于5m)处理深度受限处理深度限制同时也限制其处理承载力一般适用于承载力不高于130kPa的部位。
e.根据工程预算以及类似工程实践软土地基处理所采用的梢径10cm、长4m的松木桩每根桩工料费比12cm×12cm、4m长的混凝土预制桩节约72%左右比拋石挤淤方案节约55%左右在工程造价方面具有明显优势。
综上分析采用该方案
n=σ/Roa 式中n—单位面积中的松木桩数根。
σo—松木桩所承受的承载力kPaRa—单桩承载力标准值kN计算得n=4.7根每平方米采用5根松木桩即可以满足挡墙地基承载力的要求。
所能承受的冲击能控制在3000N.m以内太大会破坏桩体,沉桩下沉过程中当桩穿过软土层后突然进入硬层时会产生较大的压应力当桩穿过硬土层后突然进入软土层时会产生较大的拉应力须注意观察严格操作否则会打坏桩下压时要注意桩顶的压应力、桩身的拉应力以及桩身的压曲,对发生“吸入”现象的桩应进行复压“吸入”是指桩在黏土中连续锤击时由于土的渗透系数小桩周围的土不能渗透扩散而沿桩身向上挤出形成周围的润滑套使桩周围的摩擦力大为减少在休止一定时间后桩周土摩擦力恢复增大,打桩完成后要锯掉超出设计高度的桩头清除作业区淤泥回填20cm厚中砂浇筑20cm混凝土承台桩头埋入承台之中。
1工程项目概况
高标准农田建设项目可以达到“路相通、沟相连、田成方、涝能排、旱能灌”的目的保证农田旱能灌涝能排提高农作物产量同时也改善了农田水环境对发展农业经济意义重大。余干县2017年统筹整合资金推进高标准农田项目项目区位于国营康山垦殖场地处赣江、信江、抚河入鄱阳湖的交汇处紧临德昌高速和昌万公路距南昌37km是农业部2016年农垦农机标准化创建示范单位项目区地处鄱阳湖滨湖核心区域主排涝沟现状平均淤泥深度1.20m软基础平均深度1.80m主排涝沟原设计采用C20现浇混凝土挡土墙型式清除淤泥后开挖至硬土基础承载力试验合格后浇筑20cm厚C15混凝土垫层垫层上进行挡土墙施工。
2 工程项目存在的问题
工程建设过程中存在一些技术难题如不能妥善解决将会严重影响工程质量降低工程效益实际施工时清淤并开挖1.80m后发现多处出水量较大的泉眼地基承载力达不到设计要求挡土墙整体稳定性无法保证如何对软基础进行处理成为影响工程质量的关键因素。3软基处理方案拟定
3.1方案一:抛石挤淤方案
抛石选用非风化片、块石料径不小于300mm片、块石都经过抽样送检合格后用于工程施工清除表层80cm左右淤泥后用自卸汽车将石料运至抛投现场坡脚边缘先用挖掘机进行分选抛投即由挖掘机将大粒径的片、块石均匀分层抛投抛投过程中首先挖掘机斗下压整平填满整条主排涝沟后挖掘机来回走动进行碾压使片、块石沉入基本稳定碾压过程中用人工将片、块石空隙以小石或石屑填满铺平直至抛石层顶面平整无明显孔隙。3.2方案二:沟底满堂浇筑方案
清除表层80cm左右淤泥后由于泉眼较多设置小排水沟和集水井集中抽水使用搅拌坍落度较小的C20混凝土铺底厚度20cm待终凝后按设计要求进行后续施工。3.3方案三:松木桩固基方案
松木富含松脂防腐能力良好有“水上千年杉水下万年松”之说松木桩固基具有施工周期短、抗冲能力强、经济可行、生态效果显著等优点在软基处理特别是淤泥、淤泥质土的基础处理中具有很好的适应性松木桩长4m梢径10cm纵向间距50cm单双排梅花形布置横向间距30cm打好桩后回填20cm厚中砂再浇筑混凝土承台预留20cm桩头埋在混凝土承台里。4软基处理方案试验
首先进行工程地质勘察和土工试验查明土层分布及物理力学性质综合考虑施工布置、工程造价等各方面因素通过方案比选科学合理地制定地基处理方案。4.1方案一:抛石挤淤方案试验
a.主排涝沟淤泥层厚度较大软基础平均深度达1.80m抛石挤淤需要大量片、块石成本较高。b.项目区道路主要为小型机耕道很难满足载重货车通行会对道路基础造成很大损害。
c.软基深度太大无法采用大型碾压设备进行碾压地基承载力无法达到设计要求。
综上分析该方案不予采用。
4.2方案二:沟底满堂浇筑方案试验
a.软基础没有深入处理地基承载力无法满足要求。b.沟底泡泉会严重影响底板整体承受力和稳定性。
c.从生态多样性角度考虑满堂浇筑不符合环境保护要求。
综上分析该方案不予采用
4.3方案三:松木桩固基方案试验
a.南方松木资源较为丰富价格适中采用松木桩处理软基经济效益明显其“水下千年松”的特有防腐性在软基处理特别是淤泥、淤泥质土的施工技术基础处理中具有很好的适应性。b.作为传统的基础处理方式松木桩强度高且密度小弹、韧性好可承受一定冲击作用且具有施工方便的优点可避免大量的土方开挖。
c.其具有吸湿性及湿胀干缩性在吸水后体积膨胀对桩间土有一定挤密作用同时增大摩擦作用。
d.软土厚度小于5m较为适宜用松木桩处理松木桩由于桩长限制(一般不长于5m)处理深度受限处理深度限制同时也限制其处理承载力一般适用于承载力不高于130kPa的部位。
e.根据工程预算以及类似工程实践软土地基处理所采用的梢径10cm、长4m的松木桩每根桩工料费比12cm×12cm、4m长的混凝土预制桩节约72%左右比拋石挤淤方案节约55%左右在工程造价方面具有明显优势。
综上分析采用该方案
5工程设计及施工工艺
5.1工程设计
5.1.1单桩承载力的确定Ra=φα[σ]Ap式中Ra—单桩承载力标准值kNφ—纵向弯曲系数与桩间土质有关一般取1α—桩材料的应力折减系数木材取0.5[σ]—桩材料的容许应力梢径10cm的松木桩[σ]=2500kPaAp—桩端截面积m2桩端最小直径按10cm计算经计算松木桩单桩承载力为21.25kN。5.1.2确定松木桩数
经挡墙稳定及应力应变计算要求最小地基承载力为100kPa单位面积所需松木桩数计算如下:n=σ/Roa 式中n—单位面积中的松木桩数根。
σo—松木桩所承受的承载力kPaRa—单桩承载力标准值kN计算得n=4.7根每平方米采用5根松木桩即可以满足挡墙地基承载力的要求。
5.2施工工艺
为了便于打桩桩长不宜超过4m为保证桩尖能进入持力层上部开挖至基础的埋深后再打桩施工工艺流程及注意事项如下:5.2.1松木桩制作
选用梢径100mm、长度4m的松木桩松木桩为“原木”不用剥皮不要锯成其他形状以免后期桩身受力弯曲变形失效锯平桩头切勿将“松木桩”更换成更笔直桩长更长的“杉木桩”或其他桩因为杉木在水中将会快速变黑、变形。5.2.2施工控制要点
将挖掘机斗提到桩架顶部安排人员扶桩待插好桩后轻落在桩顶上再检查桩帽与桩的中轴线是否一致保证桩的垂直度如有偏差及时调整开始正常下压时应一次到位不得中途停顿以免土恢复后难以下沉,压桩完成时停压标准:原则上要求桩的入土深度和贯入度均应符合设计规定。若达到此标准确有困难时可采用下列方法进行处理:设计桩尖标高处为一般黏性土层时由于桩的贯入度变化不大难以利用贯入度变化判断桩尖是否进入设计土层可以桩尖标高控制沉桩后桩顶标高允许偏差为±10cm沉好一根桩后应立即进行检查确认桩身无问题后才移动桩架,淤泥及淤泥质土水平抗力很小桩群上端容易出现整体水平位移从而拉裂地面设施处理办法为在松木桩间浇筑C20混凝土垫层以提高桩群的水平刚度。5.2.3施工注意问题
不得采用大能量的挖掘机施工特别是桩尖进入硬层贯入度变小时容易造成桩头和桩身损伤松木桩。所能承受的冲击能控制在3000N.m以内太大会破坏桩体,沉桩下沉过程中当桩穿过软土层后突然进入硬层时会产生较大的压应力当桩穿过硬土层后突然进入软土层时会产生较大的拉应力须注意观察严格操作否则会打坏桩下压时要注意桩顶的压应力、桩身的拉应力以及桩身的压曲,对发生“吸入”现象的桩应进行复压“吸入”是指桩在黏土中连续锤击时由于土的渗透系数小桩周围的土不能渗透扩散而沿桩身向上挤出形成周围的润滑套使桩周围的摩擦力大为减少在休止一定时间后桩周土摩擦力恢复增大,打桩完成后要锯掉超出设计高度的桩头清除作业区淤泥回填20cm厚中砂浇筑20cm混凝土承台桩头埋入承台之中。
5施工效果
采用圆弧钢筋混凝土拱板闸底板底模可以避免沉井内300t钢管脚手架的搭设、拆除和1500m2模板的安装、拆除降低施工强度避免了恶劣环境下负高空作业减少安全隐患节省大量的周转材料加快了闸底板施工进度确保底板的施工质量和工期目标的实现经济效益显著。6结语
经过松木桩处理的软土地基经地基承载力试验能够满足挡土墙地基承载力要求该工程完工后已运行1年基础无明显沉陷工程质量良好能够满足行洪排涝要求松木桩固基处理技术在滨湖地区挡土墙基础处理、机耕桥基础施工和预制六角块齿槽基础加固等项目中有良好的可适应性具有较强的借鉴和推广价值。以上就是"浅谈松木桩在水利水电软基处理中的应用"文章的全部内容,如果您有松木桩、杉木桩、落叶松等需求,欢迎咨询网站右上方的厂家热线,我们将为您竭诚解答!
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