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国企信托-聊城非标政信
政信知识:
与其他方法相比,具有施工工期短,提高地基承载力快,减小工后沉降效果显著等优点在研究前人工作的基础上,对路堤下复合地基的研究现状作了总结和分析,指出了其中存在的问题,并对今后研究工作提出了若干建议,以期为将来的研究提供一定的参考
1.研究现状分析 目前,对于路堤这种柔性基础下的复合地基理论研究还处在初步阶段,这方面的研究成果国内外极少
现有的研究成果主要集中在试验研究、理论计算和数值模拟三方面
1.1 试验研究 ①模型试验
S·H·Chew通过室内模型试验对路堤下刚性桩复合地基的工作机理开展研究,得到了加载过程中桩土应力比、地表沉降的变化规律
方磊通过室内模型试验,研究了柔性基础下桩土应力比与桩底持力层强度和上部荷载的关系
Allersma通过离心机模型试验对比分析了路堤下天然地基、水泥搅拌桩、刚性桩复合地基和半刚性桩复合地基的破坏模式、工作性状及其主要影响因素
②现场试验
Eksortm通过现场测试证明了柔性基础(路堤)下桩顶位移与桩间土体位移并不相等
孙军、李海芳对路堤荷载下复合地基的变形特性进行了长期现场观测研究,发现桩与桩间土体的沉降不一致,桩与桩周土存在等沉面
曾开华、吴少汉通过现场试验,对公路路堤下复合地基的力学特性进行了分析,结果表明低强度混凝土刚性桩复合地基桩土应力比的变化趋势为先减小后增大,而水泥土柔性桩的桩土应力比变化趋势是逐渐增大的
1.2 理论计算研究 Alamgir通过假定典型单元体的位移模式,提出了“单位元”的概念,获得了柔性基础下端承桩复合地基中桩和桩周土的附加应力和沉降计算的解析方法
杨涛等修正了Alamgir的典型单元体变形模式,提出了柔性基础下竖向增强体复合地基沉降计算的复合本构有限元分析方法,该方法未能反映桩土之间竖向不协调性
李海芳在杨涛的基础上考虑了桩土相互作用,提出了改进的位移分布模式,通过力学推导,得到了路堤荷载下复合地基加固区压缩量的简化算法等等
实践表明,利用这些计算方法得到的结果与实测值有较好的吻合,因此这种求解柔性基础下沉降与应力的分析方法是有价值的
1.3 数值模拟研究 J·Han采用典型单元体和Duncan-chang模型,对桩承式加筋路堤的性状进行了数值分析研究,分析了路堤填土高度、加筋体刚度以及桩体模量对桩土应力比的影响
杨虹等利用弹性、Duncan-chang非弹性两种本构模型,将平面问题有限元用于填土路堤下复合地基性状的研究,对复合地基沉降及桩土应力比的变化规律进行了研究
曾远、刘国明等利用Biot固结理论,采用非线性有限元法分析了高速公路下复合地基变形的影响因素,并提出了合理布桩方式等等
可以看出,这些研究大都是对路堤下复合地基力学与变形特性做定性的分析
2.存在的问题 2.1 试验方面 现有的试验研究比较少,且大都是在刚性承载板下进行的,仍然沿用刚性基础下复合地基试验方法,不能真正反映路堤下复合地基的工作性状;模型试验是在理想的条件下进行的,存在着尺寸效应,很难模拟实际情况,具有一定的局限性;现场试验,因影响因素过多,必须经过大量的试验积累,才能找出规律
2.2 理论计算方面 研究时基本将复合地基与路堤基础相脱离,未考虑路堤填土——刚性垫层——复合地基——下卧层土体四者之间的应力及变形耦合;研究中采用的桩问土竖向位移模式,大多数做法是假定在桩长范围内有一刚性位移,对解析计算的模型进行了简化,这种简化处理方法不能反映出桩土之间的力学机制
2.3 数值模拟方面 ①材料本构问题由于土的突出非线性,到目前为止,还没有找到可以体现土的各种特性的本构模型
采用不同的本构关系,计算结果不同
刚性桩、柔性桩、半柔半刚性桩的本构有较大的差别,但研究中大多数都视为线弹性体②计算模型建模时大都将桩假设成连续墙或板,将复合地基简化成平面问题进行研究,而实际由于桩的存在,路基的力学性质在长度方向上不再有均匀性,这将影响数值模拟结果的真实性
③计算参数的选用现场土体的性质很不均匀,且各向异性,选取计算参数比较困难,实际计算时,往往对某一段范围内土体进行简化,一般按经验公式取值,带有随意性,计算参数取值不同,计算结果也不同,这将影响数值模拟的可信度
④桩土接触面的处理研究中大都没有考虑桩土之间的相对滑动,仍采用刚性基础下复合地基中桩和桩间土竖向变形相等的假设,不能反映路堤荷载下桩与桩间土的竖向不协调性及桩土之间的荷载传递规律
3.今后研究工作的建议 3.1 数值分析与试验相结合 单纯应用数值分析和试验研究都是行不通的,必须以数值分析与试验研究相结合,进行优势互补,依靠室内和现场试验研究的验证与反馈,走理论分析和经验分析与实际相结合的道路
3.2 理论计算方法的改进 柔性基础下复合地基的荷载传递机理应当包括:基础填土的拱效应、基础的刚度效应、刚性垫层效应、桩土间差异沉降引起的荷载传递以及下卧层土体的支承作用五个部分
3.3 提高数值模拟的可信度 ①应建立三维计算模型进行路堤和复合地基的三维数值模拟,使模拟结果更加真实
②为了更好地反映桩与土间的相互作用,真实模拟路堤荷载下桩与桩间土的竖向不协调性及桩土之间的荷载传递规律,应特别重视对桩土接触面的模拟,需要在桩土之间设置接触面单元
③选择合理的材料本构
土的本构比较复杂,不同土的本构,往往针对某个问题才具有合理性,因此要根据所研究的问题灵活选用,必要时对土的本构关系进行修正
桩的本构关系应通过试验确定,不能盲目的照搬经验
由于它的稳定性好,寿命长,强度好这些突出的好处,水泥砼路面可以在市政道路方面发挥很好的作用;另一方面,水泥砼路面的平整度对于路面的使用情况、形象情况,以及质量和舒适程度都会造成很大的影响,这就对市政砼道路的平整度提出了很高的要求
1 对市政道路施工中水泥砼路面平整度的影响因素分析 第一,并没有很好的控制水和灰的比例
如果在砼拌制的工程中没有很好的把握水和灰的比例,就会在很大程度上出现不稳定的拌和料坍的落度现象,并且会给水泥砼路面的铺设带来很大的难道
这些都会对水泥砼路面的抹平有所影响,太大的坍落会引起砼表面的浮浆比较多,这将在进行抹平以后出现一些程度的抹印现象,这对路面的平整度产生一定的影响
第二,在配料的过程中不准确的剂量会对施工产生影响
在进行配料的过程中应该使用非常精准的仪器进行装配,这样会保证骨料和水泥达到很好的分配比例
如果在配料的过程中砂的含量不稳定会对拌和料产生一定的和易性,并且会对密实程度产生一定的影响,以至于出现道路的不平整现象
第三,在进行振捣的过程中出现过度振捣或是不实现象,会让提浆刮平不少很完整,这都会给路面造成一定的影响
如果振动梁不够强度的话,会造成下挠变形的现象出现,同时会产生砼路面的凹凸不平的现象出现
第四,设置横板会对路面的平整度产生一定的影响
稳定的横板支设以及标高的横板顶面都在很大程度上对路面的平整程度和标高产生一定的影响
第五,如果出现施工缝以及胀缩缝的现象会对路面的平整程度产生一定的影响
在进行路面的过程中,胀缝是一个非常薄弱的环节,胀缝程度的高低会对路面的质量产生很大的影响作用
第六,水泥砼路面的机械程度的高低,工艺的进步程度,都会对水泥砼路面的平整程度产生很大的影响作用
2 提高市政道路施工中水泥砼路面平整度的控制措施 在水泥砼路面的施工过程中,要提高他的平整程度,就需要对施工的工艺和方法加强研究,统一使用先进技术的成型的大型拌和设备,以及采用施工机械设备加强对混合物的拌和到水泥砼路面的成型过程,采用这种机械设备可以对施工的连续性带来很大的帮助,并且可以减少水泥砼路面施工缝隙
在进行混合料摊铺的过程中,要根据需要使用不同的方法进行配比,并且要进行试配
通常情况下道路砼抗压强度为30MPa,抗折强度为4.5NIPa,采用普通硅酸盐42.5水泥,坍落度要求13cm
如果遇到工期紧张的情况,就需要加快工程的进程,需要及时的进行收缩密实,才可以让磨早些脱落,这样做可以在很大程度上保证砂的含量
并且使用的骨料需要采用连续级配或最大粒径3cm
如果既想要提高强度,又要节约水泥的使用程度时,就需要减少砂的含量,并且对骨料的要求是使用间断级配以增大粒径
第一,要想让配料的准确程度高,在配料的过程中要注意过磅,而且要着重对石含水量进行检测,并且注意袋装水泥亏重
第二,为了产生均匀的拌和料,以及非常准确的水灰比例,所以要有专门的技术人员经常检测拌料的坍落度和使用的时间
第三,要必须事先对施工的支撑面进行洒水,以便得到施工的支撑面湿润,这样可以让施工的支撑面基层很好的进行水分的吸收,以免造成含水量的不够均匀
第四,为了使模板的使用周期加长,在选择模板的过程中要选择刚度比较好的钢板,这样可以保证支承非常的稳固,让模板达到平整光洁的效果,而且对于延长使用寿命也有帮助
第五,如果在进行运输的过程中发现是混合料,或者发现是拌和不均匀的情况,需要在摊铺之前再次的进行搅拌,已达到均匀的情况
如果忽略了这样过程就不能在进行下一道工序的工程
需要注意的是在进行摊铺时并不能对混合料进行抛掷,尤其是不能用铁锹推平,这就需要在摊铺时考虑到振捣的下沉值出现的情况,而且要保证铺的平整
第六,在使用平板振捣器时,需要纵横着向全面的进行振捣,这样才可以避免出现漏震和震捣不足的现象发生,其中相邻的行列需要重叠20cm左右,而且需要特别强调的是一定不能出现震捣过度的情况发生,而且要保证混合料停止下沉表面泛浆不再冒泡,这样可以避免产生分层离析的现象发生
第七,在工程中的抹面工作是一个对于道路的平整度非常重要的工作
想要让模板的接头不发生错位,或者是模板不平的现象发生,在进行了横向搓刮以后还有进行纵向搓刮,而且要辅以3m直尺,以进行检查工作
在搓刮之前,还要对模板顶进行清理
3 市政道路施工的工程实例 本文以一个施工的道路面改造工程为例进行实例分析
施工道路面全长为5.6km,双向六车道,中间设5m宽绿化带,单幅道路净宽12m
结构形式:C30砼240mm,水泥砼面层板,300mm厚水泥粉煤灰稳定基层,300mm厚碎石垫层
在施工的过程中要做好事前、事中、事后的控制工作
实测的平整程度以及相邻板块的平整度都需要达到98%以上
工作的重点是砼相邻板块的平整度存在有凹坑,接茬不顺,边角收口不平整的情况,大幅板块实测平整度不过关等相关的问题,需要采取的具体措施如以下几点
第一,采用6m检查尺在初凝、终凝前检查,及时处理小坑小包,检查到边角
收光、压光前进行检查
第二,首先对施工中间板进行施工,然后对两边板进行施工
这些都有利于标高以及坡度的控制
第三,对中间板块两侧边进行切边处理,切边宽度宜为3cm
这样处理后,解决了边角不直及接茬不顺现象
这样会让感官比较美观,线角挺直
最后,对于市政道路砼施工的平整度控制应严格控制每道施工工序,认真检查每道工序,同时施工过程也要十分用心
参考文献 【1】 冯玫,陈伟.提高高速公路混凝土路面平整度的探讨【J】.城市建设,2010(33). 【2】 李俊平.浅谈提高水泥混凝土路面平整度的工艺控制【J】.科技资讯,2010(2). 【3】 舒国忠.碳纤维加固技术在市政工程领域的应用【J】.国市政工程,2009(1). 【4】 王海凤,覃新育.柳州市水泥砼路面病害成因及对策探讨【J】.中国高新技术企业,2010(1). 【5】 李连生.进一步提高水泥混凝土路面平整度的措施【J】.中外公路,2012,27(1).