Métodos de identificación, tratamiento y detección de cimientos blandos de carreteras en suelos blandos.
Debido al ambiente de formación, el tamaño de las partículas, la composición mineral y las características estructurales del suelo blando, la estructura es obvia y se encuentra en las primeras etapas de formación, lo que dificulta que el suelo blando se compacte por su propio peso. , y no hay tiempo para compactar. Por lo tanto, no sólo debe tener alta porosidad y alto contenido de agua, sino que el limo generalmente está poco compactado, de modo que su relación de porosidad y contenido de agua natural no cambian mucho con la profundidad del entierro, por lo que el suelo es particularmente blando. El suelo limoso generalmente está poco compactado o normalmente compactado, y su resistencia mejora.
El limo y el suelo limoso generalmente se encuentran en un estado plástico blando, pero una vez que su estructura se altera y daña, su resistencia se reducirá considerablemente e incluso pueden estar en un estado fluido. Por lo tanto, la consistencia de los suelos limosos y fangosos suele ser subterránea. 1. Alto contenido de humedad y alta porosidad
El contenido de humedad natural del suelo blando es generalmente del 50% al 70%, y el máximo incluso supera el 200%. El límite líquido es generalmente del 40% al 60% y el contenido de agua natural aumenta directamente con el aumento del límite líquido. La relación de porosidad natural está entre 1 y 2, con un valor máximo de 3 y 4. Su saturación es generalmente superior al 95%, por lo que el contenido de agua natural está relacionado linealmente con su relación de porosidad natural. El alto contenido de agua y la alta porosidad del suelo blando son factores importantes que determinan su compresibilidad y resistencia al corte.
2. Permeabilidad débil
El coeficiente de permeabilidad del suelo blando generalmente está entre I× 10-4 ~ I× 10-8 cm/s, pero en la mayoría de zonas costeras y deltas In En áreas de suelo blando, debido a la presencia de diferentes cantidades de capas delgadas o extremadamente delgadas de limo, arena fina y limo en la capa de suelo, el coeficiente de permeabilidad en la dirección horizontal es mucho mayor que el coeficiente de permeabilidad en la dirección vertical.
Debido a que este tipo de suelo tiene un coeficiente de permeabilidad pequeño, un alto contenido de agua y se encuentra en un estado saturado, no sólo retrasa el proceso de consolidación del suelo, sino que también suele producir una alta presión de agua de poro en el suelo. La etapa inicial de carga, que es perjudicial para la base, tiene un impacto significativo.
3. Alta compresibilidad
El suelo blando es un suelo altamente compresible, y su coeficiente de compresión A0.1 ~ 0.2 es generalmente 0.7 ~ 1.5 MPa ~ 1, con un máximo de 4.5 MPa. ~ 1 (como el limo de Bohai), que aumenta con el aumento del límite líquido del suelo y el contenido de humedad natural. Debido a los factores del propio suelo, la deformación de este tipo de suelo bajo la acción de las cargas de la edificación tiene las siguientes características:
(1) La deformación es grande y desigual.
(2) Larga duración de la estabilidad a la deformación
4. Baja resistencia al corte
La resistencia al corte del suelo blando es pequeña y está relacionada con la velocidad de carga y Las condiciones de consolidación están estrechamente relacionadas. La resistencia al corte obtenida mediante corte triaxial no drenado es muy pequeña y no tiene nada que ver con su presión lateral. La resistencia al corte en condiciones drenadas aumenta con el grado de consolidación.
5. Tixotropía y fluencia evidentes. 1. La norma del Ministerio de Construcción "Código para estudios geológicos de ingeniería en áreas de suelos blandos" (JGJ83-91) estipula que el suelo blando se define como suelo blando que cumple con las siguientes tres características:
(1) Fino -suelo granulado con apariencia gris;
(2) El contenido de agua natural es mayor o igual al límite líquido;
(3) La proporción de vacíos natural es mayor o igual a 1.0.
2. La identificación de suelo blando en las "Especificaciones Técnicas para el Diseño y Construcción de Terraplenes de Carreteras con Cimentación de Suelo Blando" (JTJ017-96) promulgadas por el Ministerio de Transporte se muestra en la Tabla 1.
1) Determinación del contenido de agua natural
El contenido de agua natural es uno de los indicadores físicos básicos del suelo y refleja el estado del suelo.
Los cambios en el contenido de agua causarán cambios correspondientes en la consistencia, saturación y resistencia estructural del suelo. La medición se puede realizar utilizando el método de prueba especificado en el "Reglamento de pruebas geotécnicas de carreteras" y los datos de la prueba se pueden comparar con el 35% y el límite líquido.
(2)Relación de porosidad natural
La relación de porosidad es la relación entre el volumen de poros del suelo y el volumen de partículas del suelo. La relación de porosidad del suelo en su estado natural se denomina relación de porosidad natural. Es un índice físico importante y puede utilizarse para evaluar la compacidad de las capas naturales del suelo. El método de medición puede determinar la gravedad específica de las partículas del suelo, la densidad seca del suelo, la densidad natural del suelo, el contenido de humedad del suelo y otros indicadores mediante cálculo.
(1)
Donde ds se refiere a la gravedad específica de las partículas del suelo
ρd——la densidad seca del suelo;
w - contenido de humedad del suelo;
ρW - densidad del agua, aproximadamente igual a 1 g/cm3.
La relación de porosidad del suelo en su estado natural se denomina relación de porosidad natural, que es un índice físico importante y se puede utilizar para evaluar la densidad de las capas naturales del suelo. General e<0.6% el suelo es denso y de baja compresibilidad, e>1.0 el suelo es suelto y altamente compresible.
(3) Resistencia al corte de la hoja [3]
La prueba de corte de placa transversal es un método más temprano y más maduro en la tecnología de pruebas in situ. Durante la prueba, inserte la cabeza de la placa transversal en el suelo, aplique torsión a la cabeza lateral a una velocidad especificada hasta que el suelo se corte y mida el momento de resistencia del suelo en la superficie del cilindro formado cuando la placa transversal gira. , para que pueda calcularse la resistencia al corte no drenado de las placas transversales. 1. Grava
La grava utilizada como cojín debe tener buena permeabilidad al agua y estar libre de materia orgánica, bloques de arcilla y otras sustancias nocivas. El tamaño máximo de partícula de grava no será superior a 53 mm y el contenido de lodo no será superior al 5%.
2. Arena y sacos de arena
La arena utilizada en los pozos de registro ensacados debe ser arena medianamente gruesa con alta permeabilidad al agua, y el contenido de arena superior a 0,5 mm debe representar más del 50. % del peso total, el contenido de lodo debe ser inferior al 3%, el coeficiente de permeabilidad debe ser superior a 5×10-2 mm/s, el saco de arena debe estar hecho de polipropileno, polietileno, poliéster y otros tejidos, y Debe tener suficiente resistencia a la tracción para soportar el peso propio y la flexión de la arena en la bolsa.
3. Grava
La grava está formada por rocas trituradas y grava. Debe estar limpia y seca, con suficiente solidez y resistencia al desgaste. La forma de sus partículas debe ser angular y no debe contener impurezas como piedras blandas. El tamaño de partícula debe ser de 20 a 50 mm y el contenido de lodo no debe ser superior al 10%.
4. Materiales Geosintéticos
La selección de materiales geosintéticos deberá cumplir con lo establecido en las “Especificaciones Técnicas para la Aplicación de Materiales Geosintéticos en Carreteras”. Debe tener suficiente resistencia a la tracción y, en el caso de los geotextiles, alta resistencia a la perforación y a la sujeción. Los elementos de prueba y los métodos de prueba de materiales geosintéticos deben cumplir con las disposiciones de las "Especificaciones técnicas para el diseño y construcción de terraplenes de cimentaciones de suelo blando para carreteras" y los "Procedimientos de prueba para materiales geosintéticos para carreteras".
5. Tablero de drenaje de plástico
El tablero de drenaje de plástico es un material compuesto compuesto por un cuerpo central y una membrana permeable de fibra sintética que envuelve el cuerpo central. Debe tener buena resistencia a la corrosión y suficiente. Flexibilidad, sus indicadores de desempeño deben cumplir con las regulaciones de las especificaciones de construcción de paneles de drenaje de plástico.
6. Escamas
Para exprimir Rapbubble se deben utilizar escamas que no se erosionen fácilmente y su tamaño de partícula debe ser inferior a 300 mm.
7. p>
Todos los indicadores de desempeño del cemento deben cumplir con los requisitos de los planos. Está estrictamente prohibido utilizar cemento inferior vencido, húmedo, aglomerado o deteriorado. Los indicadores de cemento utilizados también deben cumplir con lo establecido en las normas de cemento correspondientes.
8. Cal
La cal debe cumplir con los requisitos de nivel tres o superior especificados en la Tabla 4.2.2 de las “Especificaciones Técnicas para la Construcción de Capa Base de Pavimento de Carreteras”. Según los métodos de prueba especificados en las "Especificaciones de prueba para materiales estables unidos inorgánicamente en ingeniería de carreteras".
9. Cenizas volantes
Las cenizas volantes deben cumplir con las disposiciones pertinentes de las “Especificaciones Técnicas para la Construcción de Capa Base de Pavimentos de Carreteras”.
10. Adquisición y almacenamiento de materiales
Los tableros de drenaje de plástico, materiales geosintéticos, sacos de arena, cal, cemento, arena y otros materiales utilizados para el tratamiento de cimientos de suelos blandos deben estar de acuerdo con las planos de construcción La adquisición y el apilamiento se realizan de acuerdo con los indicadores de calidad requeridos por las especificaciones. Está estrictamente prohibida la contaminación o el apilamiento de materiales, y los productos caducados están estrictamente prohibidos. Los materiales como tableros de drenaje de plástico, materiales geosintéticos y sacos de arena deben almacenarse en un lugar que no esté expuesto a la luz solar directa ni empapado por agua de lluvia, y deben usarse diariamente de acuerdo con el progreso del proyecto y el uso diario.
1. Tecnología de tratamiento de cimientos blandos poco profundos
(1) Método de amortiguación
Generalmente se utiliza en áreas con poco relleno de calzada, lo que requiere que el valor de asentamiento de los cimientos blandos no afecte el valor esperado durante el uso propósito de diseño. A la hora de colocar los cojines se pueden utilizar diferentes materiales según la situación. Los materiales más utilizados son arena, grava y suelo de cal. También se pueden utilizar geomallas, exprimidores de grava, cojines de grava, etc.
(2) Método de reemplazo
En la construcción de carreteras, cuando el contenido de agua es alto, la capa débil es poco profunda y los materiales inadecuados son fáciles de extraer, la excavación y el reemplazo Generalmente se utiliza este método, incluyendo cimientos de suelo blando, áreas pantanosas con gran asentamiento por compresión o incluso deformación. Cuando se trate de cimientos de este tipo, se debe proteger el drenaje antes de la excavación. Los materiales excavados inadecuados deben transportarse o eliminarse y luego rellenarse en capas según sea necesario. Dependiendo de las circunstancias, el material de relleno puede ser arena, grava, cal u otro material adecuado.
(3) Método de extrusión
Cuando las carreteras pasan a través de charcos, estanques de peces y áreas profundas de limo con gran fluidez, a menudo encuentran un alto contenido de agua y alta compresibilidad. La base blanda y la base blanda bajo el agua se pueden tratar mediante el método de compresión. Hay dos tipos de métodos de aglomeración: uno es tirar piedras y el otro es volar.
(4) Método de drenaje superficial
Para cimientos de suelo blando con alto contenido de agua y buena calidad del suelo, antes del relleno, se debe excavar la superficie para eliminar el agua superficial y reducir la humedad. Se requiere el contenido de la parte superficial de la cimentación para asegurar el paso de la maquinaria de construcción. Para aprovechar al máximo el papel de las zanjas de excavación y lograr zanjas ciegas durante la construcción,
se debe rellenar con grava o grava con buena permeabilidad al agua.
(5) Método de adición
Cuando la capa superficial es suelo arcilloso, se agregan aditivos artificiales al suelo arcilloso superficial para mejorar las características de compresibilidad y resistencia de la base para garantizar la operación. de maquinaria de construcción. Al mismo tiempo, también puede lograr el efecto de mejorar la estabilidad y consolidación del suelo de relleno. Los aditivos suelen ser cal viva, cal hidratada y cemento. Los materiales aditivos de cal no solo pueden reducir el contenido de humedad del suelo y producir efectos agregados mediante la mezcla en el sitio o en fábrica, sino que también pueden consolidar químicamente el suelo consolidado con el tiempo, provocando cambios cualitativos en la composición de la arcilla, promoviendo así la estabilización del suelo.
2. Tecnología de tratamiento de cimientos profundos y blandos
(1) Método de pozo de arena en bolsas
El método de consolidación del drenaje de pozo de arena en bolsa tiene las ventajas de una construcción simple y de bajo costo. Costo, Ventajas de un buen efecto de refuerzo. Durante la construcción, coloque la arena en bolsas en el pozo de la carcasa, compáctela, extraiga la carcasa sección por sección y coloque un cojín de arena horizontal o una zanja de drenaje de arena en la superficie superior. Bajo la acción de la carga de relleno de la plataforma superior, el agua en la base blanda se conecta a través de la arena con el cojín de arena horizontal o las zanjas de drenaje de arena verticales y horizontales, formando un canal de drenaje para drenar el agua en la base blanda, de esta manera logrando el drenaje y consolidación de la base blanda.
(2) Método de pilotes de arena compactados
Se forma mediante el uso de maquinaria y métodos similares a los pilotes de tubos hundidos moldeados in situ para presionar las partículas de arena en el suelo mediante impacto y vibración. . La función principal de los pilotes de arena compactada es compactar y drenar los cimientos para mejorar la resistencia general al corte y la capacidad de carga de los cimientos y reducir el asentamiento y el asentamiento desigual de los cimientos. Este método generalmente es adecuado para suelos arenosos, pero no es adecuado para el tratamiento de bases de arcilla blanda saturada. Los requisitos estándar para la arena utilizada en los montones de arena compactada son básicamente los mismos que los de los pozos de arena en bolsas. La diferencia es que los montones de arena compactada también pueden utilizar una mezcla de arena y brecha, y el contenido de lodo no debe exceder el 5%.
(3) Método del pilote de grava por vibración
El pilote de grava es un pilote que forma una base compuesta con el suelo circundante. El proceso de tratamiento de cimientos blandos con pilotes de grava consiste en utilizar un vibrador para generar vibración horizontal, que se hace vibrar mientras se perfora bajo la acción del flujo de agua a alta presión para formar agujeros en los cimientos blandos y luego llenar los agujeros con grava en lotes. . En este momento, el vibrador se extrae mientras vibra, de modo que la grava vibra y se compacta. La pila de grava es un material de grano grueso con buenos canales de drenaje, lo que favorece el drenaje y la consolidación del suelo de cimentación. En el tratamiento de cimientos blandos, especialmente en secciones de transición como cabezas de puentes de alto relleno, para reducir la deformación del suelo de cimientos, mejorar la capacidad de carga del suelo de cimientos y mejorar la estabilidad antideslizante del suelo de cimientos, Es ideal utilizar pilotes de grava como refuerzo.
(4) Pilotes DJM
Los pilotes DJM se fabrican utilizando una máquina mezcladora por pulverización de polvo para formar agujeros y luego, con la ayuda de aire comprimido, se extraen materiales sólidos como el cemento en polvo. Pulverizar en forma de niebla en la zona a reforzar. En suelos blandos. Después de la mezcla, compresión y absorción de agua in situ, se producen una serie de reacciones físicas y químicas para endurecer el suelo blando, formando pilotes con gran integridad, buena estabilidad del agua y alta resistencia. Forman una base compuesta con el suelo entre ellos. pilotes, mejorando así la estabilidad de la calzada. Tiene las características de rápido desarrollo de resistencia, corto tiempo de precarga y pequeño asentamiento de cimientos.
El refuerzo de pilotes DJM para cimientos blandos es principalmente adecuado para el tratamiento de limos con alto contenido de agua y alta compresibilidad, arcilla limosa y cimientos blandos con cabeza de puente. Las pruebas pertinentes muestran que los pilotes de pulverización de polvo son adecuados para cimientos débiles con un contenido de humedad superior al 35%.
(5) Tablero de drenaje de plástico
El tablero de drenaje de plástico es un material de drenaje vertical que puede acelerar la consolidación del drenaje de cimientos de suelo blando. Cuando se inserta en la base de suelo blando bajo la acción de una fuerza mecánica, puede recolectar el agua de los poros descargada del suelo circundante con baja resistencia a la entrada de agua y descargarla a lo largo del canal de drenaje vertical, consolidando así el suelo y mejorando la capacidad de carga. de la fundación. Los tableros de drenaje de plástico tienen buenas propiedades mecánicas, suficiente capacidad de flujo de agua longitudinal, fuerte permeabilidad de la membrana y aislamiento del suelo.
(6) Geotextil reforzado
El geotextil reforzado generalmente se coloca en el fondo del terraplén para ajustar la distribución de la tensión de la carga en la parte superior de la base. A través de la tensión vertical y horizontal del geotextil reforzado, se mejoran la resistencia al corte local y la estabilidad antideslizante general de la base, y se reduce la extrusión lateral de la base. Generalmente es adecuado para el tratamiento de secciones de carreteras con cimientos blandos con resistencia desigual, relleno de firmes elevados, juntas de relleno y excavación o relleno de cabezas de puentes. La resistencia del material del geotextil reforzado no sólo debe cumplir con los requisitos de diseño, sino también con la deformación por fractura. Cuando el relleno es una mezcla de grava, tierra y roca, también debe cumplir con una cierta resistencia a la voladura. Durante la construcción, el geotextil reforzado debe ser plano y estar cerca de la capa de soporte inferior, y su superposición, empalme y anclaje deben cumplir con los requisitos de diseño.
(7) Método del pilote de escoria de acero
El método del pilote de escoria de acero utiliza desechos industriales, como escoria de acero del convertidor, como material de refuerzo, los vierte en el orificio del pilote preformado y luego lo hace vibrar. La compactación y la absorción de agua se consolidan para formar el cuerpo del pilote. El mecanismo de refuerzo es que la escoria de acero del convertidor absorbe la humedad en la base blanda y el cuerpo del pilote se expande para formar el cuerpo principal, que se compacta con el suelo circundante y forma una estructura general que soporta tensiones con la base. El contenido de óxido de calcio en la escoria de acero del convertidor es superior al 40%, el componente principal es cercano al cemento y tiene alta alcalinidad y alta actividad. Después del cribado, se puede utilizar como cemento de baja calidad, por lo que los pilotes de escoria de acero tienen una mayor resistencia.
(8) Pilotes de hormigón
Los pilotes de hormigón de baja resistencia son un nuevo tipo de pilote desarrollado en los últimos años. Una cimentación compuesta formada por pilotes de hormigón de baja resistencia como barras de acero verticales generalmente se denomina cimentación compuesta de pilotes de hormigón de baja resistencia. El método de cimentación compuesta de pilotes de hormigón de baja resistencia puede mejorar eficazmente la capacidad de carga de los cimientos y reducir el asentamiento de los cimientos. Puede manejar varios cimientos de suelo, como suelo arcilloso, suelo limoso y suelo limoso, y las formas de cimientos son diversas. En los últimos años, se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de cimientos de ingeniería civil, como edificios residenciales en general, edificios de gran altura y patios.
(9) Mezclado profundo
Se utiliza cemento o cal y otros materiales como agente principal del agente de curado, y la tierra blanda y el agente de curado se mezclan a la fuerza en lo profundo del base a través de una máquina mezcladora profunda especial, utilizando una serie de reacciones físicas y químicas entre el agente de curado y el suelo blando para formar una pila de mezcla dura, que junto con la capa de suelo original funciona como una base compuesta. Sus ventajas son: puede reducir eficazmente el asentamiento total, no hay carga adicional después de reforzar los cimientos y se puede aplicar a cimientos con alto contenido de agua, etc. Sin embargo, el coste es elevado y la calidad de la construcción es difícil de detectar. Se deben analizar las condiciones específicas en el diseño, y la proporción de mezcla, la tasa de reemplazo y la longitud del pilote deben ajustarse de acuerdo con las diferentes condiciones geológicas y condiciones de carga para cumplir con los requisitos de capacidad de carga y asentamiento. La inspección de calidad de reemplazo y relleno incluye: inspección de calidad de la construcción en capas y aceptación de la calidad del proyecto, principalmente verificando si el cojín cumple con los requisitos de diseño. La inspección de calidad de la construcción de capas acolchadas puede utilizar el método de prensado de arena con cuchilla anular. Después del reemplazo, la calidad del proyecto se puede inspeccionar de acuerdo con los requisitos de ingeniería. El método de aceptación puede ser mediante prueba de carga o prueba de penetración estática.
Los métodos de prueba de calidad de pilotes incluyen principalmente prueba de carga, prueba de penetración de fuerza estática (dinámica) y prueba de velocidad de onda. La prueba de carga detecta principalmente la capacidad de carga de la base compuesta, la prueba de penetración de fuerza estática (dinámica) detecta principalmente el efecto de refuerzo del suelo entre los pilotes, y el método de velocidad de onda juzga principalmente el efecto del tratamiento midiendo el cambio en la velocidad de la onda en la base antes y después del tratamiento de base. La función principal de la prueba de cono estático es evaluar la capacidad de carga permitida del suelo antes y después del tratamiento de los cimientos, pero no es adecuada para grandes estratos de grava y lecho de roca. El sondeo dinámico de conos es un método cualitativo aproximado.
Los métodos de ensayo para tratamientos superficiales como la compactación dinámica se dividen en ensayos in situ y ensayos geotécnicos en interiores. La inspección in situ puede utilizar prueba de penetración de fuerza estática (dinámica), prueba de presión lateral, prueba de corte de placa transversal y prueba de carga de placa plana. La cantidad de inspección de calidad debe determinarse de acuerdo con las condiciones del sitio y la pendiente de la carretera.
Los métodos de inspección de calidad del método de mezcla profunda incluyen inspección por muestreo, prueba de carga en el sitio, inspección de excavación y otros métodos de inspección. Durante la construcción, los registros de construcción deben verificarse de manera oportuna para garantizar la calidad del proyecto.
Además, la observación de la deformación durante la construcción y operación del tratamiento de cimientos también es un método común para el control y la inspección de la calidad.
Las observaciones incluyen observación de la presión del agua de poro, observación de asentamiento, observación de desplazamiento lateral, etc. Durante el proceso de construcción, el progreso de la construcción se puede controlar en función de los resultados de la observación. En proyectos reales, a menudo se utilizan múltiples métodos de detección en combinación, y un método de tratamiento de cimientos tiene múltiples métodos de detección. Al seleccionar un método de detección, se debe determinar en función de las condiciones del sitio. El tratamiento de cimientos blandos siempre ha sido un problema técnico en la construcción de carreteras. La complejidad y diversidad del terreno determina que se deban utilizar diferentes métodos de tratamiento de cimentaciones blandas en diferentes condiciones geológicas. Incluso bajo las mismas condiciones geológicas, diferentes métodos de tratamiento de cimientos blandos producirán efectos diferentes. La identificación, el tratamiento y la detección de cimientos blandos de carreteras a menudo involucran unidades de construcción, unidades de diseño, unidades de construcción y unidades de prueba y prueba, que involucran una serie de campos como inversión de capital, métodos de construcción, cambios de ingeniería, etc. Las unidades pertinentes deben coordinar y abordar cuidadosamente las cuestiones de cimientos blandos. Con el avance de la ciencia y la tecnología, seguirán surgiendo nuevas tecnologías con los esfuerzos conjuntos de investigadores científicos, técnicos, personal de construcción y otro personal relacionado, promoviendo así continuamente el desarrollo de la tecnología de construcción de carreteras.