¿Cuáles son las características y métodos de tratamiento del suelo blando en la autopista Pearl River Delta Expressway?
1. Introducción
Guangdong está ubicada a la vanguardia de la reforma y la apertura en la puerta sur de la patria. Desde que se abrió al tráfico la primera autopista de Guangfo en nuestra provincia en 1989, el kilometraje de las autopistas en la provincia de Guangdong ha superado los 700 kilómetros y alcanzó los 1.100 kilómetros durante el Noveno Plan Quinquenal. La construcción de carreteras implica inevitablemente el tratamiento de cimientos de suelos blandos. Los diseñadores, para seleccionar correctamente los métodos de tratamiento de cimientos de suelo blando, deben tener un conocimiento completo y familiar de las características y propiedades físicas y mecánicas de los cimientos de suelo blando que se van a tratar. Con base en la experiencia y los datos relevantes de la participación en el estudio y diseño de cimientos de suelo blando para carreteras en los últimos años, el autor analiza brevemente las características y los métodos de tratamiento de suelo blando comúnmente utilizados en las carreteras en la región del delta del río Perla. (Consulte el sitio web de Arquitectura China)
2. El concepto de suelo blando
El suelo blando generalmente se refiere a un suelo arcilloso plástico blando con un gran contenido de agua natural, alta compresibilidad y baja capacidad de carga. capacidad. Generalmente se deposita en ambientes de aguas tranquilas o de movimiento lento y se forma mediante procesos biológicos y químicos. Sin embargo, no existe un estándar unificado sobre qué tan alto es el contenido de humedad y qué tan baja es la capacidad de carga. Por ejemplo, Japón utiliza tres indicadores para clasificar suelos blandos: número de penetración estándar, resistencia a la compresión libre e índice de penetración holandés. Alemania utiliza el término "tierra fácil de amasar" para clasificar la tierra blanda. En nuestro país, el Ministerio de Ferrocarriles recomienda utilizar 6 indicadores para clasificar el suelo blando, es decir, el contenido de agua natural es cercano o mayor al límite líquido, la relación de vacíos es mayor a 1, el módulo de compresión es menor a 4000kPa, el número de penetración estándar es inferior a 2 golpes y la penetración del cono estático La resistencia es inferior a 700 kPa y la resistencia no drenada es inferior a 25 kPa. Según el "Código para estudios geológicos de ingeniería en áreas de suelos blandos" (JGJ83-91) promulgado por el Ministerio de la Construcción, los suelos blandos se clasifican según tres indicadores: arcilla fina de apariencia gris, contenido de agua natural superior a la isolina, y relación de vacíos naturales mayor o igual a 1. La "Especificación de prueba de carga geotécnica en carreteras" del Ministerio de Transporte (JTJ051-85) clasifica el suelo blando mediante cinco indicadores: contenido de humedad natural, relación de huecos, compresibilidad, saturación y ángulo de fricción interna. De las regulaciones o especificaciones de los departamentos anteriores se puede ver que las especificaciones emitidas por el Ministerio de Construcción son relativamente simples e incómodas de usar. Con el fin de contar con una norma unificada y sencilla, el Ministerio de Transporte promulgó recientemente las "Especificaciones Técnicas para el Diseño y Construcción de Terraplenes de Carreteras sobre Cimientos de Suelo Blando" (JTJ017-96). Sobre la base del resumen de la experiencia, se utilizan tres indicadores para clasificar el suelo blando: el contenido de humedad natural es mayor o igual al 35% o límite líquido, la relación de vacíos naturales es mayor o igual a 1,0 y la resistencia al corte de la placa transversal es menor que 35kPa. Los suelos cohesivos que cumplen los tres indicadores anteriores son suelos blandos. El suelo blando en el delta del río Perla generalmente se refiere a suelos limosos y limosos. Suelos limosos y fangosos. El índice de clasificación cuantitativa de suelo limoso y suelo limoso es el siguiente: cuando la proporción de vacíos naturales del suelo es mayor que 1,5, es suelo limoso cuando la proporción de vacíos naturales es menor o igual a 1 y E es menor; mayor o igual a 1,5.
3. El origen y las características del suelo blando
3.1, el origen del suelo blando
La región del delta del río Perla es un relieve típico de llanura, con ocasionales colinas restantes. El terreno aquí es plano y abierto, con ríos que se entrecruzan, densas redes de agua, ríos serpenteantes y la superficie del agua obviamente está sostenida por las mareas. Debido a la acumulación aluvial de los ríos y al avance y retroceso de los maremotos, en esta zona se depositaron ampliamente gruesas capas de suelo blando marino-continental. Los suelos blandos de la zona se encuentran generalmente deteriorados con finas capas de arena limosa. Las capas de arena varían en espesor. Hay muchos niveles y existe una cierta jerarquía. El suelo blando es suelo limoso y fangoso, que generalmente se encuentra debajo de la corteza dura de la superficie terrestre. Hay una capa de suelo blando en la mayoría de las áreas y dos capas de suelo blando en algunas áreas. La capa subyacente es principalmente arena y una pequeña cantidad de arcilla. El espesor promedio de la capa de suelo blando es de 4 a 6 m, y el espesor local supera los 15 m. La base es roca blanda de la serie de rocas rojas del Terciario. Los principales minerales del suelo blando son el caolín y la illita. Porque los minerales de los montones de arcilla tienen una fuerte hidrofilicidad y actividad superficial. Al mismo tiempo, los minerales de caolín e ilita se encuentran principalmente en forma de escamas y, cuando se depositan, se organizan en su mayoría en tablestacas, formando una estructura floculenta del suelo.
3.1. Propiedades del suelo blando
El suelo blando en el delta del río Perla generalmente tiene las siguientes características:
(1) Alto contenido de agua. Según las estadísticas de suelos blandos de la autopista Fokai, el contenido de humedad natural promedio del suelo limoso es del 48%, y el contenido de humedad natural promedio del suelo limoso es del 76%, y algunos superan el 1000%. forma plástica.
(2) La proporción de vacíos naturales es grande. Según las estadísticas de suelos blandos de la autopista Fokai, la proporción de huecos naturales del suelo limoso es de 1,25 y la proporción de huecos naturales del suelo limoso es de 1,8, y algunos superan el 2,0.
(3) Alta compresión.
La alta proporción de huecos naturales del suelo blando determina su alta compresibilidad. Según los datos estadísticos del suelo blando en la autopista Fokai, la compresibilidad del suelo limoso = 1,34 MPa-1 y la compresibilidad del suelo limoso = 0,73 MPa-1, ambos suelos altamente compresibles. Según información relevante, el asentamiento de la calzada de la autopista Fokai Expressway después del llenado es de aproximadamente 1 m.
(4) Baja cohesión. La cohesión por corte rápido promedio de un suelo limoso es de 12,4 kPa y la cohesión por corte rápido promedio de un suelo limoso es de 9,1 kPa. La capacidad del suelo para resistir la deformación por corte es pobre. Durante la construcción, el relleno del terraplén a menudo colapsa hasta cierta altura, provocando inestabilidad en el terraplén.
(5) El coeficiente de consolidación es pequeño. Según los datos estadísticos del suelo blando en la autopista Fokai, el coeficiente de consolidación es generalmente de alrededor de 4,0*1/1000 cm2/s, lo que significa que el suelo tardará mucho tiempo en completar su consolidación y asentamiento, lo que tendrá un mayor impacto en el periodo de construcción.
4. Métodos de tratamiento de suelos blandos
Hay muchas formas de tratar los cimientos de suelos blandos. En la actualidad, los métodos de tratamiento comúnmente utilizados para cimientos de suelo blando de carreteras en la región del delta del río Perla incluyen los siguientes.
4.1, Método de precarga de apilamiento
Este método utiliza una carga de relleno mayor o igual a la carga de diseño para promover la consolidación y asentamiento de los cimientos por adelantado antes de la construcción, de modo que Mejorar la resistencia de la base. Cuando el índice de resistencia alcanza los requisitos de diseño, se descargan los defectos y se construye el pavimento de la carretera. Después del pretratamiento por presión del pilote, los cimientos generalmente no producirán grandes asentamientos de consolidación. Generalmente, para el almacenamiento se utilizan materiales a granel como relleno o grava. Durante el proceso de construcción y llenado, las cargas se aplican capa por capa para controlar la tasa de carga, evitar daños a los cimientos y lograr el efecto de mejorar gradualmente la resistencia de los cimientos. Este método es sencillo de construir y no requiere maquinaria ni materiales de construcción especiales. Sin embargo, el drenaje y la consolidación del suelo blando lleva mucho tiempo, por lo que el período de construcción suele ser más largo. En proyectos de carreteras, la plataforma a menudo se precarga y luego se consolida lentamente cuando se construye el puente. Si el tiempo de construcción lo permite, puede ser utilizado por la unidad; si el cronograma de construcción es ajustado, puede usarse junto con otros métodos. Cuando el espesor del suelo blando de Fokai Expressway es superior a 13 m, se utiliza precarga de sobrecarga para reducir el asentamiento de consolidación, con una puntuación máxima de 0,3 my 0,6 m.
Método de protección contra contrapresión
Este Este método se refiere a un método para rellenar bermas de cierto ancho y alto en ambos lados del terraplén de la carretera principal para lograr la estabilidad del terraplén. Desempeña principalmente el papel de equilibrar el antideslizante, de modo que el momento antideslizante supere el momento deslizante. En su diseño, generalmente se utiliza el "método Felanius" para encontrar el arco más peligroso, y luego se utiliza el método de tira para realizar comprobaciones de estabilidad. En términos generales, el ancho de la berma de contrapresión se presuriza dondequiera que llegue el final del arco deslizante. Su altura es generalmente de 1/3 a 1/2 de la altura de relleno del terraplén. Este método es eficaz para tratar cimientos de suelo blando y resolver la estabilidad del firme de la carretera. Este método no necesita controlar la tasa de llenado y puede completar rápidamente el llenado de la plataforma de manera mecanizada. Sin embargo, el uso de este método para tratar los cimientos requiere una gran cantidad de movimiento de tierras, ocupa una gran cantidad de terreno y tiene un largo período de asentamiento. Los recursos terrestres en el delta del río Perla son limitados, por lo que la construcción de carreteras debe ocupar la menor cantidad de terreno posible. Por lo tanto, en proyectos de carreteras, este método generalmente no se usa a gran escala y se usa principalmente en pequeñas cantidades en la sección de alto relleno del estribo del puente. Por ejemplo, este método se utiliza en áreas pequeñas de las primeras decenas de metros de proyectos de puentes, como el puente Tanzhou en la autopista Fokai y el puente sobre el paso elevado de Zhangcha. Pendiente 1:2, ancho máximo 18m, alto 2,0-2,5m.
4.3.Método de drenaje de pozos de registro
El método de drenaje de pozos de registro es un método de tratamiento de cimientos de suelo blando desarrollado sobre la base de pozos de registro ordinarios. Completo. En comparación con los pozos de arena comunes, este método utiliza menos arena y es fácil y rápido de construir. Su disposición adopta generalmente la forma de una flor de ciruelo. La teoría y la práctica muestran que el espaciamiento de los pozos de arena en bolsas es uno de los factores más importantes que afectan la tasa de consolidación. Bajo una cierta carga adicional, cuanto menor sea el espaciamiento entre los pozos, más rápida será la consolidación, y cuanto mayor sea el espaciamiento entre los pozos, más lenta será la consolidación. Por lo tanto, cuando se utilizan pozos de arena en bolsas para tratar cimientos de suelo blando, en principio se debe adoptar la solución "fina y densa". Debido a la influencia de la maquinaria de construcción, la distancia entre pozos no debe ser demasiado pequeña. Si la distancia del pozo es demasiado pequeña, fácilmente perturbará el suelo alrededor del pozo de arena, debilitará la resistencia del suelo de cimentación hasta cierto punto, aumentará una cierta cantidad de asentamiento y reducirá el coeficiente de consolidación del suelo. El espacio entre los pozos de arena en bolsas es generalmente de 1,0 a 1,5 m. Por supuesto, el proyecto específico debe calcularse y determinarse en función de las características del suelo blando y los requisitos del período de construcción. En la actualidad, el método de pozos de arena ensacados es uno de los métodos más utilizados en ingeniería de carreteras. Este método generalmente no se usa solo, sino que a menudo se usa en combinación con cojín de arena, geotextil, precarga de apilamiento u otros métodos para lograr mejores resultados.
La mayoría de las secciones de suelo blando de la autopista Guangfo adoptan el método de pozos de arena en bolsas combinados con precarga de sobrecarga. El espacio entre los pozos de arena es de 1,0 a 1,5 m. A través de la observación in situ de tres secciones, se encontró que el asentamiento de consolidación principal. Se ha reducido después de 4 meses de precarga. Básicamente está completo y el asentamiento después de la apertura al tráfico es de solo 0,8 a 2,6 cm, lo que indica que el uso de pozos de arena en bolsas es más eficaz en el tratamiento de cimientos de suelo blando. Para áreas con abundantes fuentes de arena, el método del pozo de arena en bolsas se utiliza para tratar cimientos de suelo blando, lo que es fácil de garantizar la calidad y el bajo costo.
4.4. Método del tablero de drenaje de plástico
El principio de este método es el mismo que el de los pozos de arena en bolsas. El método de diseño es básicamente el mismo, pero los materiales utilizados son diferentes. En la actualidad, la mayoría de los tableros de plástico producidos por fabricantes nacionales son tableros de plástico en forma de tiras con ranuras transversales, con un ancho de 10 mm y un espesor de 4 mm, y están envueltos con geotextil. La construcción de tableros de drenaje de plástico es básicamente la misma que la de los pozos de arena en bolsas culturales y educativos. En comparación con los pozos de arena en bolsas, las losas de drenaje de plástico tienen las ventajas de una velocidad de construcción rápida, alta eficiencia, maquinaria de construcción liviana, poca alteración de los cimientos del suelo blando, producción industrial y una fuerte resistencia a la flexión. Según los datos sobre el tratamiento de cimientos de suelo blando de la autopista Shenyang-Dalian, las placas de drenaje de plástico pueden ahorrar un 16% en comparación con los pozos de arena en bolsas. Por lo tanto, se ha utilizado ampliamente en cimentaciones de suelos blandos en los últimos años. Sin embargo, debido al afán de los fabricantes nacionales por lograr el éxito, la oferta de productos de tableros de drenaje de plástico excede la demanda y no se puede garantizar la calidad del producto, lo que afecta su eficacia en el tratamiento de cimientos de suelos blandos y limita su desarrollo hasta cierto punto. Este método se puede utilizar solo, pero a menudo se combina con lecho de arena u otros métodos. La mayoría de los tramos de suelo blando de la autopista Fokai se tratan mediante el método de placas de plástico. El diseño en planta es un triángulo equilátero, con un espaciado de 1,0 a 1,5 m, y la longitud se determina de acuerdo con el espesor del suelo blando. El principio general es perforar a través de suelo blando y la longitud del pilote es de 5 a 17 m.
4.5. Método de pila de pulverización de polvo
El nombre oficial del método de pila de pulverización de polvo es método de mezcla de pulverización profunda, que es un método de cementación para el tratamiento de cimientos de suelos blandos. Utiliza materiales como cemento o cal como agente principal del agente de curado. A través de una máquina mezcladora profunda especial, el polvo seco de cal o cemento se rocía en el suelo blando con aire comprimido en el sitio y se mezcla a la fuerza con el suelo blando. Se utiliza la combinación del agente de curado y el suelo blando. A través de una serie de reacciones físicas y químicas, el suelo blando se solidifica en una base con integridad, estabilidad hídrica y cierta resistencia, logrando así el propósito de mejorar la capacidad de carga. de la cimentación y reduciendo el asentamiento de la misma. Su cimentación debe considerarse como una cimentación compuesta, con pilotes y suelo que soportan esfuerzos juntos. Tiene las ventajas de una velocidad de construcción rápida, equipo liviano, fácil de mover, fácil de dominar el método, gran profundidad de procesamiento, pequeño asentamiento posterior a la construcción y corto tiempo de consolidación del drenaje. Puede resolver especialmente el fenómeno del salto de la cabeza del puente. A finales de los años 1980, este método se probó en la Zona de Desarrollo Económico de Guangzhou y logró buenos resultados. Luego será promovido y aplicado en el tratamiento de cimientos de suelos blandos de carreteras. Este método se utiliza en algunos tramos de la autopista Fokai. El diámetro de las pilas de pulverización de polvo es generalmente de 60 cm, la distancia entre las pilas es de 1,5 a 2,5 m y la profundidad generalmente penetra la base del suelo blando. Cuando el espesor del suelo blando es grande, la longitud del pilote debe controlarse dentro de los 15 m. El uso de este método para tratar cimientos de suelo blando acorta en gran medida el tiempo de procesamiento de cimientos de suelo blando y crea las condiciones para la apertura temprana de la autopista Fokai. La prueba de extracción del núcleo, la prueba de compresión y la prueba de carga estática de pilotes de chorro de pólvora muestran que el diseño y la calidad de la construcción de la base compuesta de pilotes de chorro de pólvora son satisfactorios.
5. Conclusión
Diversos métodos de tratamiento de base tienen su propio ámbito de aplicación, limitaciones, ventajas y desventajas. Además, la situación de ingeniería específica es compleja, las condiciones geológicas de ingeniería cambian constantemente y las condiciones de los cimientos de varios proyectos son muy diferentes, por lo que los requisitos de cimientos para proyectos específicos también son diferentes. Además, condiciones como los materiales de las máquinas también variarán mucho según los departamentos y regiones. Por lo tanto, cada proyecto debe analizarse en detalle y factores como las condiciones de los cimientos, los requisitos de tratamiento, el costo del proyecto, los materiales y las fuentes de maquinaria deben considerarse de manera integral para determinar el método de tratamiento de cimientos apropiado. Al determinar el método de tratamiento de cimientos, se pueden comparar varios métodos de tratamiento de cimientos en términos de tecnología, economía y progreso de la construcción de acuerdo con las condiciones específicas del proyecto. Mediante un análisis comparativo, cuando se puede utilizar un método de tratamiento de base, se debe adoptar un plan de tratamiento integral que consta de dos o más métodos de tratamiento de base. Al mismo tiempo, al determinar el método de tratamiento de la base, también se debe prestar atención al ahorro de energía. Preste atención a la protección del medio ambiente y evite la contaminación de las aguas subterráneas y de las aguas subterráneas causada por el tratamiento de los cimientos, así como los efectos adversos de la vibración y el ruido en el entorno circundante.
Para abordar adecuadamente los cimientos de suelo blando, primero debemos hacer un buen trabajo en el estudio y diseño preliminares. De acuerdo con las características y los indicadores físicos y mecánicos del suelo blando, se seleccionan métodos apropiados de tratamiento de cimientos de suelo blando mediante un análisis comparativo. Lo que quiero enfatizar aquí es que, si bien hacemos un buen trabajo en el trabajo geológico preliminar, también debemos prestar atención a hacer un buen trabajo en el trabajo geológico de construcción.
En el trabajo geológico preliminar, debido al nivel y las limitaciones de esta tecnología de estudio, es difícil comprender completamente las características geológicas del suelo blando durante la etapa de estudio. Además, debido a factores económicos y de tiempo, es imposible organizar demasiados. personas durante la etapa de encuesta. De acuerdo con las regulaciones de carreteras pertinentes, generalmente se organizan de 2 a 4 puntos de exploración por kilómetro en secciones de firme de suelo blando, lo que solo puede garantizar una comprensión básica de las características del suelo blando. Sin embargo, para comprender completamente las características del suelo blando, la construcción geológica correspondiente. hay que hacer trabajo. Esta es la idea de que algunas carreteras en mi país construyen tramos de prueba con anticipación antes de la construcción a gran escala. Además, los tratamientos de cimientos de suelos blandos requieren monitoreo durante y después de la construcción. Porque el método de tratamiento de cimientos de suelo blando y el efecto de refuerzo no se pueden ejercer completamente después de la construcción. En términos generales, una vez completada la construcción, llevará un tiempo reflejar y fortalecer gradualmente los requisitos de los cimientos. Por otro lado, los tratamientos de cimentación son en su mayoría proyectos ocultos y es difícil detectar directamente sus efectos de refuerzo. El monitoreo no solo puede verificar el efecto del tratamiento de base, sino también resumir la experiencia como referencia en trabajos futuros.
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