Una revisión de los métodos de tratamiento de cimientos de suelos blandos
Du Yanhua (Departamento de Proyecto Jingmi de China Communications First Bureau Fifth Engineering Co., Ltd.)
Resumen: Se analiza una introducción al suelo blando y se analizan la definición y las características de los cimientos de suelo blando. Se analizan los peligros causados por los cimientos de suelo blando en proyectos de carreteras. cimientos del suelo.
Palabras clave: Método de pila de pulverización de polvo de base blanda Método de cojín de suelo de reemplazo de geomalla
Desde la reforma y apertura, la industria del transporte por carretera de mi país ha experimentado oportunidades de desarrollo sin precedentes y ha logrado resultados brillantes. logros. Con el desarrollo de la economía nacional, las carreteras tienen un impacto cada vez mayor en el desarrollo económico y han atraído cada vez más atención por parte del país. Aunque el nivel de construcción de carreteras en las zonas costeras del sureste se encuentra entre los mejores del país, de vez en cuando también ocurren enfermedades en las carreteras sobre firmes de suelo blando. En particular, el fenómeno del salto de vehículos en la cabecera del puente es grave, lo que afecta la función de uso de la autopista. Debido a la excesiva diferencia de liquidación entre la cabecera del puente y el terraplén, se provocaron accidentes de tránsito que tuvieron que ser tratados repetidamente, lo que no solo costó dinero sino que también causó un grave impacto social. Para garantizar el funcionamiento seguro de las carreteras, el tratamiento de los suelos blandos es especialmente importante.
1 Suelo blando y base de suelo blando
1.1 Suelo blando
El suelo blando se refiere al suelo depositado en zonas costeras, lagos, pantanos, valles y llanuras aluviales Fino -suelo granulado con alto contenido de humedad natural, gran proporción de huecos, alta compresibilidad y baja resistencia al corte. Tiene un alto contenido de agua natural, una gran proporción de huecos naturales, alta compresibilidad, baja resistencia al corte, pequeño coeficiente de consolidación, largo tiempo de consolidación, alta sensibilidad, gran perturbación, poca permeabilidad al agua, distribución compleja de las capas del suelo y física de las capas intermedias. Las características incluyen grandes diferencias. en propiedades mecánicas.
1.2 Cimentación de suelo blando
No existe una definición de cimentación de suelo blando en las especificaciones de la industria de carreteras de mi país. Las especificaciones de diseño de carreteras de alta calidad de Japón las definen como: compuestas principalmente por suelo blando con un alto contenido de partículas finas como arcilla y limo, suelo orgánico con poros más grandes, turba y arena suelta. Alto nivel freático, cimientos y asentamientos de relleno deficientes y estabilidad estructural. El Código japonés también clasifica las cimentaciones de suelo blando y propone criterios generales de valoración para este tipo. Al dar la definición de cimentación de suelo blando, se señala que la cimentación de suelo blando no puede determinarse simplemente por las condiciones de la cimentación, sino que cambia con la forma del relleno y las condiciones de construcción. Es necesario juzgar si debe tratarse como una base de suelo blando basándose en un estudio completo del tipo, forma, escala y características de la base del relleno y las estructuras.
2 Los peligros de los cimientos de suelo blando en proyectos de carreteras
(1) El estudio y el diseño no son detallados ni precisos, lo que da como resultado que no se diseñen las secciones de la carretera que deben tratarse con base de suelo blando.
(2) Se sabe que la base de suelo blando es blanda, pero la base de suelo blando no se trata adecuadamente, lo que provoca que el terraplén se vuelva inestable o ponga en peligro los edificios fuera de la línea.
(3) Aunque se trató la base de suelo blando, las medidas fueron inadecuadas y la construcción inadecuada provocó que el terraplén se volviera inestable.
(4) Apilamiento inadecuado, no rellenado de capas según las normas, llenado demasiado rápido y rodadura inadecuada, provocando inestabilidad del terraplén.
(5) La alteración de la "cáscara dura" o el relleno inadecuado destruirá la "cáscara dura" y hará que el terraplén se vuelva inestable.
3 métodos de tratamiento de cimientos de suelo blando
Existen muchos métodos para el tratamiento de cimientos. En comparación con otros tratamientos de cimientos, como los de construcción, el tratamiento de cimientos blandos para carreteras tiene sus propias características. La estabilidad geológica de la calzada generalmente se considera desde los siguientes aspectos:
(1) Características de corte mejoradas
La falla por corte de la calzada bajo la acción de la presión del suelo y su estabilidad dependen Sobre la resistencia al corte del suelo de subrasante. Porque para evitar daños por corte y reducir la presión del suelo, se deben tomar ciertas medidas para aumentar la resistencia al corte del suelo de subrasante.
(2) Mejorar las características de compresión
Se deben tomar medidas para aumentar el módulo de compresión del suelo de cimentación para reducir el asentamiento del suelo de cimentación.
(3) Mejorar la permeabilidad del agua
Debido a que es un problema en el movimiento del agua subterránea, es necesario tomar medidas para hacer que el suelo de los cimientos sea impermeable o reducir la presión del agua.
(4) Mejorar las características dinámicas
El limo suelto saturado (incluido algo de limo) se licuará durante los terremotos. Se deben tomar medidas para evitar la licuación del suelo de cimentación y mejorar sus características de vibración. Mejorar la resistencia sísmica de la cimentación.
(5) Utilizar tierra especial para mejorar las características de una base pobre.
Se refiere principalmente a eliminar o reducir las características de cimentación indeseables de suelos especiales como la colapsabilidad del loess y la expansión y contracción del suelo expansivo.
Los métodos de tratamiento de base se pueden clasificar desde diferentes perspectivas. Generalmente, según los principios del tratamiento de base, se pueden dividir a grandes rasgos en los siguientes métodos.
3.1 Método de reemplazo del suelo
Cuando la capacidad de carga o la deformación de la base del suelo blando no puede cumplir con los requisitos de diseño y el espesor de la capa de suelo blando no es muy grande, el tratamiento rango debajo de los cimientos La capa de suelo blando se excava parcial o completamente y luego se rellena capa por capa con arena más fuerte u otros materiales con un rendimiento estable y propiedades no corrosivas, y se compacta hasta la densidad requerida. Este método de tratamiento de cimientos se denomina método de reemplazo del suelo o, para abreviar, método de reemplazo. Adecuado para el tratamiento de limo, suelo limoso, loess plegable, suelo de relleno simple y cimientos de suelo de relleno varios.
El mecanismo de refuerzo del método de reemplazo y llenado es: utilizar métodos manuales, mecánicos u otros para eliminar la capa de suelo débil, reemplazarla con arena, grava, tierra plana, tierra de cal y otros materiales con rendimiento estable. y no erosión en capas, y Compactar (o golpear) a la densidad requerida. Cuando el espesor del suelo blando es inferior a 3 metros, generalmente se puede utilizar el método de excavación y relleno completo. Cuando el espesor es superior a 3 metros, se suele adoptar sólo excavación y relleno parcial. Toda excavación y reemplazo es para mejorar fundamentalmente los cimientos sin dejar problemas futuros. Tiene el mejor efecto y es la medida más completa. Cuando la capa de suelo blando por la que pasa la ruta de la carretera está ubicada en la superficie, es delgada (menos de 3 metros) y tiene suelo blando o pantanos localmente, a menudo es apropiado utilizar el método completo de excavación y relleno para el tratamiento de los cimientos.
Este método se puede dividir en: método de reemplazo mecánico del suelo, método de exprimido de limo con voladura, método de exprimido de limo de escollera y método de cojín de arena.
3.2 Método de compactación dinámica
El método de compactación dinámica se desarrolló por primera vez en Francia a finales de los años 1960 y principios de los 1970. En el extranjero se denomina método de compactación dinámica para distinguirlo de la consolidación estática. Método del nudo. Generalmente, se utiliza una máquina bateadora dinámica de 50 toneladas para levantar un martillo bateador de gran tonelaje (100 ~ 400 kn) a una altura de 6 ~ 40 metros, ejerciendo una fuerte energía de impacto sobre el suelo de los cimientos, formando ondas de choque y tensión dinámica en el suelo de base y haciendo que el suelo de base sea denso, fortaleciendo así el suelo de base, mejorando la resistencia, reduciendo la compresibilidad, mejorando las condiciones de resistencia a la licuefacción de la arena y eliminando el loess colapsable.
El método de compactación dinámica es adecuado principalmente para reforzar suelos de grava arenosa, suelos arcillosos y limosos de baja saturación, loess plegable, suelos de relleno diversos y suelos de relleno plano. Debido a su notable efecto de refuerzo, equipo simple, construcción conveniente y rápida, economía, ahorro de material y protección del medio ambiente, se promovió rápidamente en todo el mundo.
3.3 Métodos de restricción
Hinchar pilotes de madera, pilotes de hormigón armado o instalar muros dentados laminares cerca de los pies de la pendiente en ambos lados del terraplén puede limitar la extrusión del suelo blando en el base, asegurando así la estabilidad del sustrato. Una vez implementada la restricción lateral de los cimientos, la velocidad de llenado del terraplén puede ser incontrolable. En comparación con la berma de contrapresión, ahorra movimiento de tierras y ocupa menos tierra cultivada, pero requiere una cierta cantidad de tres materiales y el costo es alto. más alto. Este método es adecuado para situaciones en las que la capa de suelo blando es delgada, la capa inferior es suelo duro y el período de construcción es ajustado, especialmente cuando la capa subyacente tiene una pendiente transversal.
3.4 Método de refuerzo geotextil
Este suelo compuesto artificial puede resistir tensión, compresión y corte al incrustar geopolímeros fuertes, barras de unión y barras de tensión en la capa de suelo, con lo que se produce un efecto de corte o flexión. mejorando la capacidad portante de la cimentación, reduciendo el asentamiento y aumentando la estabilidad de la cimentación. Apto para todo tipo de sustratos blandos.
El principio básico del método de refuerzo es transferir la tensión de tracción en el suelo a las nervaduras a través de la fricción entre el suelo y las nervaduras. Las nervaduras soportan la fuerza de tracción y el suelo entre las nervaduras. la tensión de compresión y la tensión de corte, de modo que el suelo reforzado Los tendones y el suelo en él pueden desempeñar mejor sus funciones respectivas.
Los geotextiles comunes incluyen geomallas, geotextiles y geoceldas. Las geoceldas, como los geotextiles y las geomallas, pueden retrasar o cortar la superficie deslizante del daño de los cimientos, mejorando así la capacidad de carga de los cimientos. Además, las geoceldas pueden imponer restricciones tridimensionales a las partículas de suelo en las geoceldas, haciendo que las partículas de suelo y las geoceldas se conviertan en un todo con una rigidez mucho mayor que la base, lo que puede distribuir mejor la carga impuesta sobre ella y permitir que la base resista. Más uniforme, aumentando así la capacidad de carga de la base.
3.5 Método de pilotes DJM
El método de pilotes DJM utiliza equipos y máquinas especiales para mezclar a la fuerza el polvo del agente de refuerzo (cemento o cal) y la tierra de cimentación mediante el transporte de aire comprimido. Provoca suficientes reacciones físicas y químicas para formar pilotes con cierta resistencia (denominados pilotes DJM). Este es un método de refuerzo de cimientos de suelo blando que mejora la calidad del suelo y la resistencia de los cimientos. Puede usarse ampliamente para reforzar los cimientos de suelos limosos, suelos de relleno mixto y arcilla blanda.
DJM pile es un método de mezcla profunda para tratar bases blandas. Utiliza aire comprimido para transportar materiales de refuerzo en polvo, como cal y cemento, a la capa de suelo blando, lo que permite mezclarlos y compactarlos con el suelo blando in situ.
A través de una serie de interacciones físicas y químicas entre los materiales reforzados y el suelo blando, el suelo blando se endurece hasta convertirse en un suelo reforzado columnar con integridad, estabilidad hídrica y cierta resistencia, y forma una base compuesta con la capa de suelo blando in situ para mejorar la suelo blando Se mejora la capacidad de carga de los cimientos y se reduce el costo de construcción.
3.6 Método de inyección por chorro de alta presión
En China, se lo conoce como método de inyección por chorro de alta presión o método de inyección por chorro rotativo. Este método utiliza un taladro para perforar un tubo de lechada con una boquilla en la capa de suelo hasta una profundidad diseñada y rocía lechada o agua desde la boquilla a alta presión para formar un chorro que impacta la capa de suelo. Cuando la presión dinámica del chorro pulsante de alta energía y alta velocidad es mayor que la resistencia estructural de la capa de suelo, las partículas de suelo se desprenderán de la capa de suelo y algunas partículas finas saldrán con el lodo o el agua. Las partículas restantes del suelo se agitarán y mezclarán con la lechada bajo el impacto del chorro, la fuerza centrífuga y la gravedad, y se reorganizarán regularmente de acuerdo con una cierta proporción y calidad de la lechada. Después de que la lechada se solidifique, se formará un cuerpo consolidado en la capa de suelo, que puede mejorar la capacidad de carga de los cimientos y reducir el asentamiento. Adecuado para limo, suelo limoso, suelo arcilloso, loess, suelo arenoso, suelo de relleno artificial y suelo de grava.
3.7 Método de tratamiento de cenizas volantes ligeras para carreteras
Las cenizas volantes son un material antiadherente, ligero, poroso, de partículas uniformes y estable al agua. Dado que las cenizas volantes contienen una cierta cantidad de CaO, SiO2_2, MgO y otros componentes, sus volúmenes se expanden durante el proceso de hidratación de las cenizas volantes. Esta tasa de expansión se puede utilizar para aumentar el efecto de refuerzo de la base blanda. Su comportamiento en carretera cumple con los requisitos técnicos de carreteras.
Las cenizas volantes son livianas, con una densidad aparente seca máxima de aproximadamente 1,19/resistencia, que es aproximadamente un 40 % más liviana que la tierra ordinaria. El llenado de cenizas volantes en la calzada de suelo blando puede reducir eficazmente el peso propio del terraplén, reducir el asentamiento de la calzada y el asentamiento posterior a la construcción, afectando así el plan de tratamiento de la calzada y reduciendo los costos de tratamiento de los cimientos.
Las cenizas volantes tienen una alta resistencia y un alto coeficiente de fricción. En el diseño de pavimentos, las cenizas volantes mejoran la recuperación de suelos blandos.
El valor del módulo de elasticidad reduce en consecuencia el espesor de diseño del pavimento.
La prueba de compactación muestra que la mezcla de cenizas volantes y tierra blanda tiene mejor densidad seca, contenido de humedad y peso seco máximo.
La curva de relación de densidad es suave, lo que favorece más la construcción del campo.
3.8 Método de mezcla de cemento y tierra
Utilice una mezcladora para mezclar cemento, cal y otros materiales con la tierra blanda de los cimientos para formar pilotes. Este pilote se convierte en un pilote de suelo de cemento, un pilote de suelo de cal o un pilote de suelo de cemento, que tiene cierta resistencia y estabilidad ante el agua. La base compuesta compuesta por pilotes mezclados y suelo blando circundante puede mejorar la capacidad de carga, la resistencia y el módulo de deformación de la base. Por lo tanto, el método de mezcla para fortalecer los cimientos blandos puede mejorar la capacidad de carga de los cimientos, reducir el asentamiento de los cimientos, prevenir el flujo de agua, mejorar la estabilidad de los cimientos y prevenir la penetración de agua subterránea. El método de mezcla cemento-suelo se divide en método de mezcla profunda (método húmedo) y método de mezcla por aspersión en polvo.
Cuando se trata de cimientos de suelo blando, como suelo limoso normalmente consolidado, suelo limoso, suelo arcilloso con alto contenido de agua, limo, etc., y cuando se utiliza para tratar suelos de turba corrosivos o aguas subterráneas, se debe determinar su aplicabilidad. a través de pruebas.
No siempre surgen problemas cuando las carreteras y puentes se construyen sobre cimientos de suelo blando. Siempre que las medidas de diseño y construcción sean adecuadas, se puede garantizar la estabilidad y el rendimiento de terraplenes y puentes. El plan de diseño y construcción de terraplenes sobre cimientos de suelo blando debe demostrarse plenamente en función de las condiciones geológicas de ingeniería locales, el suministro de materiales, el entorno de inversión, los requisitos del período de construcción, la protección ambiental y otros factores, y de acuerdo con los principios de adaptación de las medidas a las condiciones locales. , utilizando materiales locales, construcción por fases y gestión integral, haciendo que los planos de diseño y construcción sean técnicamente avanzados y económicamente razonables.
Existen muchas formas de tratar cimientos de suelos blandos. En resumen, el propósito del tratamiento de cimientos de suelo blando es aumentar la estabilidad de los cimientos y reducir el asentamiento desigual después de la construcción. Por lo tanto, los técnicos de la construcción deben ser conscientes de los peligros de los cimientos de suelo blando, utilizar decididamente los datos para hablar, calcular cuidadosamente la capacidad de carga de los cimientos y adoptar soluciones prácticas basadas en diferentes condiciones geológicas, diferentes inversiones y diferentes requisitos de período de construcción. Al mismo tiempo, deben recopilar datos sobre los asentamientos de puentes y alcantarillas posteriores a la construcción para acumular experiencia y sentar una base sólida para futuras construcciones.
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