软土地基及处理方法ppt课件.ppt

高压缩性 软土由于孔隙比大于1 含水量大 容重较小 且土中含大量微生物 腐植质和可燃气体 故压缩性高 且长期不易达到国结稳定 在其它相同条件下 软土的塑限值愈大 压缩性亦愈高 二 抗剪强度低 因此软土的抗剪强度最好在现场作原位试验 三 透水性小 软土的透水性能很低 垂直层面几乎是不透水的 对排水固结不利 反映在建筑物沉降延续时间长 同时 在加荷初期 常出现较高的孔隙水压力 影响地基的强度 软土地基的物质结构 物理力学性质等具有以下的基本特点 四 触变性 软土是絮凝状的结构性沉积物 当原状土未受破坏时常具一定的结构强度 但一经扰动 结构破坏 强度迅速降低或很快变成稀释状态 软土的这一性质称触变性 所以软土地基受振动荷载后 易产生侧向滑动 沉降及其底面两侧挤出等现象 五 流变性 是指在一定的荷载持续作用下 土的变形随时间而增长的特性 使其长期强度远小于瞬时强度 这对边坡 堤岸 码头等稳定性很不利 因此 用一般剪切试验求得抗剪强度值 应加适当的安全系数六 不均匀性 软土层中因夹粉细砂透镜体 在平面及垂直方向上呈明显差异性 易产生建筑物地基的不均匀沉降 二 地基处理的目的 地基处理的目的是利用换填 夯实 挤密 排水 胶结 加筋和热学等方法对地基土进行加固 用以改良地基土的工程特性 1 提高地基的抗剪强度 2 降低地基的压缩性 3 改善地基的透水特性 4 改善特殊土的不良地质特性地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基 三 地基处理原理和分类 一 置换法 利用物理力学性质较好的岩土材料 且换天然地基中部分 或全部 软弱土或不良土 形成双层地基或改良地基 以达到提高地基承载力减小沉降的目的 置换法包括 换土垫层法 挤淤置换法 振冲置换法 振冲碎石桩法 沉管碎石桩法 强夯置换法 砂桩法 石灰桩法以及超轻质料填土法等 对常用的施工方法如下叙述 1 换土垫层法处理软土地基 对需换填的软弱土层 首先根据垫层的承载力确定基础的宽度和基底压力 再根椐需置换软弱土的深度和垫层下卧层的承载力 设垫层的厚度 垫层的厚度一般宜控制在3m以内 灰土1 4m 较为经济合理 太厚 3m 施工较困难 太薄 0 5m 则换填垫层的作用不显著 垫层的压实标准换土垫层处理的地基承载力宜通过现场原位试验或按地区经验确定 垫层的模量应根据试验或当地经验确定 砂石垫层的干重度 d为17 0 22 3kN m3 其中中砂 d 17 0kN m3 粗砂 d为17 0 18 0kN m3 3 7灰土 d 14 8 16 5kN m3 2 8灰土 d 15 0 17 0kN m3 垫层的施工3 1施工原则 1 对地基持力层中存在的软硬不均点 要根据对持力层的稳定性及建筑物安全的影响确定处理方法 对不均点范围小 埋藏很深 四周土层稳定 地基压缩没有影响时 对该不均点可不作处理 否则 应予挖除 并根据与周围土质及密实度均匀一致的原则 分层回填 夯压密实 以防地基持力层的不均匀变形对上部建筑物造成破坏 2 对垫层底部的下卧层中存在软硬不均点 要根据对垫层稳定及建筑物安全的影响确定处理方法 对不均匀沉降要求不高的一般性建筑 当下卧层中不均点范围小 埋藏很深 处于地基压缩范围以外 且四周土层稳定时 对该不均点可不作处理 否则 应予挖除 并根据与周围土质及密实度均匀一致的原则 分层回填 并夯压密实 以防止下卧层的不均匀变形对垫层及上部建筑物产生危害 3 当垫层下卧层为软弱土层时 因其具有一定的结构强度 一旦被扰动强度大量降低 变形大量增加 将影响垫层及建筑物的安全使用 通常的做法 是在开挖基坑时预留厚约200mm厚的保护层 待做好铺填垫层的准备后 对保护层挖一段随即用换填材料铺填一段 直到完成全部垫层 以保护下卧层的结构不被破坏 在软弱下卧层顶面设置厚150 300mm的砂层防止粗粒换填材料挤入下卧层时破坏其结构 4 应尽量保持垫层厚度相同 对于厚度不同的垫层 应防止垫层厚度突变 在垫层较深部位施工时 应注意控制该部位的压实系数 以防止或减少由于地基处理厚度不同所引起的差异变形 3 2砂石垫层施工要点 1 开挖基坑铺设砂垫层时 必须避免扰动软弱土层的表面 基坑开挖后应及时回填 不应暴露过久或浸水 并防止踏践坑底 砂石垫层底面应铺设在同一标高上 如深度不同 基坑底面应挖成踏步或斜坡塔接 施工应按先深后浅的顺序进行在基坑内分层铺设砂石 然后逐层夯压密实 下层的密实度经检验合格后 方可进行上层的施工 2 人工级配的砂石垫层 应将砂石拌和均匀后 再行铺填夯压密实 碎石垫层材料一般为5 40mm的自然级配碎石 含泥量 5 对于碎石及卵石应充分浇水湿透后夯压 对有排水要求的砂石垫层宜控制含泥量 3 3 3灰土垫层施工要点 1 在施工现场 常用基坑 槽 中挖出的粉质粘土拌制灰土 淤泥 耕土 冻土 膨胀土 及有机物含量 8 的土料都不得使用 灰土所用的消石灰应符合 级以上标准 贮存期不超过3个月 石灰应消解3 4d 并要筛除石灰块后使用 2 灰土垫层施工前必须对基坑 槽 进行初步检验 如发现坑 槽 内有局部软弱土层或孔穴 应挖出后用素土或灰土分层充填夯压密实 3 施工时 应将灰土拌均匀 控制含水率 如土料水份过多或不足时 应凉干或洒水润湿 一般可按经验在现场直接判断 其方法为手握灰土成团 两指轻捏即碎 这时灰土基本上接近最优含水率 分层虚铺厚度必须按所使用夯压机具来确定 每层灰土的夯压遍数应据设计要求的干重度在现场试验确定 为了保证土施工控制的含水率不致变化 拌合均匀后的灰土应在当天使用 灰土夯压密实后 在短时间内水稳性及硬化性均较差 易受水浸而膨胀疏松 影响灰土的夯压质量 4 灰土筑完后 应及时修建基础和回填基坑或作临时遮盖 防止日晒雨淋 刚筑完或尚未夯压密实的灰土如遭受雨淋浸泡 则应将积水及松软灰土除去 并补填夯压密实 受水浸泡的灰土 应在凉干后再夯压密实 3 4素土垫层施工要点 1 素土垫层是先挖去基坑下的部分或全部的软弱土 然后回填素土分层夯压密实而成 常用于处理湿陷性黄土和杂填土地基 2 当素土垫层厚度2m时 可适当加宽 整片素土垫层超出基础外缘的宽度应 1 5m 4质量检验 1 垫层的施工质量检验 对于粉质粘土 灰土可用环刀法 贯入仪 轻型动力触探或标准贯入试验 对于砂石可用重型动力触探 砂垫层使用的环刀容积不应 200cm3 径高比1 1 以减少其偶然误差 在粗粒土垫层中可设置纯砂检验点 按环刀取样法检验 或用灌水法 灌砂法进行检验 2 检验时必须先通过现场试验 在压实系数达到设计要求的垫层试验区内 利用动探 贯入试验测得的贯入深度或击数 作为控制施工压实系数的标准 进行施工质量检验 3 用环刀法检验垫层的施工质量时 取样点应位于每层土厚度的2 3深度处 检验点数量 对大基坑每50 100m2不少于1个检验点 对基槽每10 20m不少于1个点 每个独立基础不少于1个点 采用贯入仪或动探检验垫层的施工质量时 每层检验点的间距应 4m 2 挤淤置换法处理软土地基 挤淤置换法施工主要有以下几种施工方法 1 抛石挤淤法 1 应选用不易风化的片石 片石厚度或直径不宜小于300mm 2 软土地层平坦 软土成流动状时 填筑应沿路基中线向前成三角形方式投放片石 再渐次向两侧全范围扩展 当软土地层横坡陡于1 10时 应自高侧向低侧填筑 并在低侧坡脚外一定宽度内同时抛填形成片石平台 3 片石抛填出软土面后 应用较小石块填塞垫平 并碾压密实 2 控制加载爆炸挤淤置换法a 确定堤身抛填高度 b 根据所述堤身抛填高度和堤身设计断面 确定堤身抛填宽度 c 根据所述堤身抛填高度和所述堤身抛填宽度 确定堤身自重挤淤深度 及要到达设计断面尚需挤除的淤泥厚度 d 确定爆炸参数 e 进行抛填 f 在堤头布设群药包 然后引爆所述的群药包 实施堤头爆炸 使堤身下沉进行挤淤置换 然后 重复进行步骤e f 直到堤身设计断面形成 3 碎石桩处理软土地基 碎石桩是依靠振动器的强力振动 使软弱粘土 砂性土颗粒重新排列 振动密实 另一方面依靠振动器的水平振动力 在加碎石填料的情况下 通过碎石使土层挤压密实 碎石桩与桩间土层形成复合地基 从而提高地基承载力 1 振冲碎石桩施工程序 清淤 清理场地 平整场地至桩顶设计标高 布置桩位 根据试桩结果 确定施工技术参数 放线 定位 测量放线后吊车就位 吊起振冲器 使其竖直 悬空 距地面10 20cm 并让尖端对准桩位 检查水压 电压和振冲器电流是否正常 造孔 开启高压清水泵 注入高压水 开动振冲器 振冲器在压力冲击作用和振动作用下竖直贯入地层至设计深度 清孔 造孔完毕后 将振冲器全部吊出后再对准孔位 保持坚直状态 贯入孔底 进行一次清孔排浆 记录清孔过程 并根据实际成孔排浆情况 确定清孔次数 填料 振密 制桩 清孔完毕 控制室改用加密电流 并改变水压 采取连续填料 分段振密的制桩方法 将振冲器提离孔口1 0 1 5m 装载机向孔内倒石料 每次填料数量视土质条件而定 一般每次填料高度为0 5 0 8m 待石料沉入孔底后 再缓慢下沉振冲器 振密孔底桩体 当振冲器工作电流达到规定的密实电流后 留振10 20s 循环上段工序 进行下一段桩体的压密工作直至孔口 则完成一根桩的制桩过程 关机 停水 振冲器移位至下一桩位 清沟排污 打桩过程中 施工现场安排人力清沟 保证排污网络畅通 避免泥浆漫淌 沉淀后的泥浆采用泥浆车出运至弃土场排放 做好场地整洁 文明施工 填料记录 施工过程中通过振冲器上配备的振冲碎石桩施工自动监控系统记录仪 对每段桩体的成孔电流 密实电流 填料量及留振时间等进行现场施工过程的实时跟踪记录 作为设计 监理部门质量签认的主要依据 每桩施工均填写施工记录表 铺设碎石垫层 振冲碎石桩处理完成后 在桩顶上铺填30cm厚碎石垫层 全部处理范围均采用20t振动压路机重叠轮迹碾压至少二遍 2 振冲碎石桩施工质量控制措施2 1严格控制水压 电流和振冲器在固定深度位置的留振时间 水量要充足 使孔内充满水 防止塌孔 使制桩工作得以顺利进行 水压视土质及其强度而定 一般对强度较低的软土 水压小一些 对强度较高的土 水压大些 成孔过程中水压和水量尽可能大 当接近设计加固深度时 降低水压 以免影响桩底以下的土 加料振密过程中水压和水量均小些 2 2电压一般为380 20V 并保持稳定 电流一般为空载电流加10 15A为加料振密过程中的密实电流 或为额定电流的90 严禁在超过额定电流的情况下作业 振冲器在固定深度位置留振时间为10 20s 2 3填料注意加料不过猛 原则上 少吃多餐 勤加料 但每批不加得太多 施工中 每段桩体均做到满足密实电流 填料量和留振时间三方面的规定 当达不到规定的密实电流时 向孔内继续加碎石并振密 直至电流值超过规定的密实电流值 避免出现断桩 缩径现象 3 碎石桩质量检验振冲碎石桩施工完成四个星期后即可做单桩复合地基荷载试验 按每300根随机抽取1根进行检验 但总数不得少于3根 桩体密实度抽查5 复合地基承载力抽查5 采用重 型动力触探测试 4 强夯法处理软土地基 一 强夯法施工范围当前 应用强夯法处理的工程范围极为广泛 有工业与民用建筑 仓库 油罐 储仓 公路和铁路路基 飞机场跑道及码头等 总之 强夯法在某种程度上比机械的 化学的和其它力学的加固方法更为广泛和有效 二 强夯法施工特点工程实践表明 强夯法具有施工简单 加固效果好 使用经济等优点 因而被世界各国工程界所重视 对各类土强夯处理都取得了十分良好的技术经济效果 但对饱和软土的加固效果 必须给予排水的出路 为此 强夯法加袋装砂井 或塑料排水带 是一个在软粘土地基上进行综合处理的加固途径 三 强夯法加固机理强夯法是利用强大的夯击能给地基一冲击力 并在地基中产生冲击波 在冲击力作用下 夯锤对上部土体进行冲切 土体结构破坏 形成夯坑 并对周围土进行动力挤压 目前 强夯法加固地基有三种不同的加固机理 动力密实 动力固结和动力置换 它取决于地基土的类别和强夯施工工艺 3 1动力密实 采用强夯加固多孔隙 粗颗粒 非饱和土是基于动力密实的机理 即用冲击型动力荷载 使土体中的孔隙减小 土体变得密实 从而提高地基土强度 3 2动力固结 用强夯法处理细颗粒饱和土时 则是借助于动力固结的理论 即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波 破坏了土体原有的结构 使土体局部发生液化并产生许多裂隙 增加了排水通道 使孔隙水顺利逸出 待超孔隙水压力消散后 土体固结 由于软土的触变性 强度得到提高 3 3动力置换 动力置换可分为整式置换和桩式置换 整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中 其作用机理类似于换土垫层 桩式置换是通过强夯将碎石填筑土体中 部分碎石桩 或墩 间隔地夯入软土中 形成桩式 或墩式 的碎石墩 或桩 其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩 它主要是靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持桩体的平衡 并与墩间土起复合地基的作用 四 施工步骤强夯施工可按下列步骤进行 1 清理并平整施工场地 2 铺设垫层 在地表形成硬层 用以支承起重设备 确保机械通行和施工 同时可加大地下水和表层面的距离 防止夯击的效率降低 3 标出第一遍夯击点的位置 并测量场地高程 4 起重机就位 使夯锤对准夯点位置 5 测量夯前锤顶标高 6 将夯锤起吊到预定高度 待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩 测量锤顶高程 若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时 应及时将坑底整平 7 重复步骤6 按设计规定的夯击次数及控制标准 完成一个夯点的夯击 8 重复步骤4 7 完成第一遍全部夯点的夯击 9 用推土机将夯坑填平 并测量场地高程 10 在规定的间隔时间后 按上述步骤逐次完成全部夯击遍数 最后用低能量满夯 将场地表层土夯实 并测量夯后场地高程 当地下水位较高 夯坑底积水影响施工时 宜采用人工降低地下水位或铺设一定厚度的松散材料 夯坑内或场地的积水应及时排除 当强夯施工时所产生的振动 对临近建筑物或设备产生有害影响时 应采取防振或隔振措施 五 检验方法质量检验方法可采用 1 室内试验 主要通过夯击前后土的物理力学性质指标的变化来判断其加固效果 其项目包括 抗剪强度指标 压缩模量 或压缩系数 孔隙比 重度 含水量等 2 十字板试验 3 动力触探试验 包括标准贯入试验 4 静力触探试验 5 旁压仪试验 6 载荷试验 7 波速试验 5 强夯置换法处理软土地基 第一节桩式置换法强夯置换法主要适用于软弱粘性土地基的加固处理 按强夯置换方式的不同 强夯置换法又可分为桩式置换和整式置换两种不同的形式 桩式置换法是利用强夯过程中夯成的夯坑作为桩孔 向坑中不断按需要充填各种散体材料并夯实 使夯填料形成一个直径约2m 深度达3 6m的散体材料桩 与周围土体共同组成复合地基 一 桩式置换加固机理强夯桩式置换后 被夯击置换地基自上而下出现三个区域 如图所示 第一区域为桩式置换区 它能大幅度提高地基承载力 这是桩式置换的主要加固区域 第二区域为强夯压密区 如图中虚线范围 该区域内土体孔隙显著压缩 密度大为提高 成为置换体的坚实持力层 第三区是强夯压密区下的强夯加固影响区 这一区域内的土体受强夯振密的影响 随时间的推移 土体强度将不断增长 二 桩式置换施工工艺桩式置换夯孔的施工 宜采用隔孔分序跳打方式 见图所示 先以圆柱形夯锤按夯点的布置和夯击顺序夯出夯坑 夯坑深度控制在1 5 2 0m 第一遍夯至控制深度后 在夯坑内充填石渣 石渣最小粒径小于30cm 将夯坑填满后再进行第二次夯击 在夯坑深度又出现1 5 2 0m时 再充填石渣至地面 进行第三次夯击 将夯坑夯击1m左右深度后 再用石渣充填平地面后用振动辗辗压三遍 夯击时 第一 二遍每夯点夯击6击左右 第三遍夯击 击 并以最后一击夯沉量不超过5cm为控制值 第二节整式置换法整式置换法用于淤泥 淤泥质土地基的一种整体式强夯置换法 又称为强夯置换挤淤沉堤 它以密集的点置换形成线置换或面置换 通过强夯的冲击能将含水量高 抗剪强度低 具有触变性的淤泥挤开 置换以抗剪强度高 级配良好 透水不透淤泥的块石或石渣 形成密实度高 压缩性低 应力扩散性能良好 承载力较高的垫层 强夯整式置换的作用机理与换土垫层作用机理相类似 一 适用范围强夯整式置换适合于深度在4 10m之间的淤泥或淤泥质土上条带状路堤 堤坝 防波堤等的地基处理 整式置换一般宜将石料挤压淤泥层底的较硬的土层上 以形成稳定的承重骨架 二 施工工艺强夯挤淤置换前宜先挖除阻碍沉堤的塘堤 路堤及淤泥表面的硬壳 再进行抛石压载挤淤 势力填体厚度以3 6m为宜 为防止抛填时形成抛填体中间厚两边薄的现象 而引起边孔易产生击穿现象 宜沿抛填体边挖去部分淤泥 以减小淤泥的侧压力 增大抛填体底部的宽度 整式挤淤置换宜采用一排施打方式 见图 每排夯击顺序必须由抛填体中心向两侧逐点夯击 采用50t夯机时 为避免形成扇形布点 分二序施工 先夯击一侧 再夯击另一侧 采用100t夯机时 可一序施工 如两边孔夯击一遍有残夯淤泥 须进行第二遍夯填 6 砂桩处理软土地基 砂桩也称为挤密砂桩或砂桩挤密法 是指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后将砂再挤入土中 形成大直径的密实砂柱体的加固地基的方法 一 适用范围根据国内外砂桩的使用经验 可适用在下列工程 中小型工业与民用建筑 港湾构筑物 如码头 护岸等 土工构筑物 如土石坝 路堤等 材料堆置场 如矿石场 原料场 其它 如轨道 滑道 船坞等 二 砂桩的加固机理 一 在松散砂土中的加固机理砂桩加固砂性土地基的目的主要有 提高桩和桩间土的密实度 从而提高地基的承载力 减小变形 增强抗液化能力 砂桩加固松散地基抗液化和改善地基力学性能的机理主要有三个方面 挤密作用 排水减压作用 砂土地基预震作用 二 在软弱粘土中的加固机理砂桩在软弱粘性土地基中 主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土体的排水固结 并形成复合地基 提高地基的承载力和稳定性 改善地基土的力学性能 主要有四个方面 置换作用 排水作用 加筋作用 垫层作用 三 砂桩的施工1 振动成桩法振动挤密砂桩的成桩工艺就是在振动机的振动作用下 把带有底盖或排砂活瓣的套管打入规定的设计深度 套管入土后 挤密了套管周围的土体 然后投入砂子 排砂于土中 振动密实而成为砂桩 振动挤密砂桩的施工顺序如下 在地面上将套管的位置确定好 开动振动机 将套管打入土中 如遇到坚硬难打的土层 可辅以喷气或射水助沉 将套管打入到预定的设计深度 然后由上部料斗投入套管一定量的砂 将套管拉拔到一定的高度 套管内的砂即被压缩空气 或在自重作用下 排砂于土中 又将套管打入规定的深度 并加以振动 使排出的砂振密 于是 砂再一次挤压周围围的土体 再一次投砂于套管内 将套管拉拔到规定的高度 将以上的打桩工艺重复多次 一直打到地面 即成为砂桩 目前 振动挤密砂桩的成桩工艺有三种 一次拔管成桩法 逐步拨管成桩法和重复压管成桩法 具体的施工工艺流程见图 一次拔管法施工工艺 桩靴闭合 桩管垂直就位 将桩管沉入土层中到设计深度 将料斗插入桩管 向桩管内灌砂 边振动边拔出桩管到地面而成桩 逐次拔管法施工工艺 桩管垂直就位 桩靴闭合 将桩管沉入土层中到设计深度 将料斗插入桩管 向桩管内灌砂 边振动边拔出桩管 每拨出一定长度 停拔继续留振若干秒 如此反复进行 直到桩管拔出地面而成桩 重复压管法施工工艺 桩管垂直就位 将接管沉入土层中到设计深度 如果桩管下沉速度较慢 可以利用桩管下端喷射嘴射水 加快下沉速度 用料斗向桩管内灌砂 按规定的拔出高度拔起桩管 同时向桩管内送入压缩空气 使砂容易排出 桩管拔起后核定砂的排出量 按规定的压下高度再向下压桩管 将落入桩孔内的砂压实 重复进行 的工序直到桩管拔出地面而成桩 振动成桩法施工注意事项 正式施工前应进行成桩试验 试验桩数一般为7 9根 以验证试验参数的合理性 当发现不能满足设计要求时 应及时会同设计单位予以调整桩间距 灌砂量等 对此 有关设计参数需重新试验或改变设计 正式施工时 要严格按照设计提出的桩长 桩距 桩径 灌砂量以及试验确定的桩管打拔速度和高度 挤压次数和留振时间 电机的工作电流等施工参数进行施工 以确保挤压均匀和桩身的连续性 应保证起重设备平稳 导向架与地面垂直 且垂直偏差不应大于1 5 成孔中心与设计桩心偏差不应大于50mm桩径偏差控制在20mm以内 桩长偏差不大于100mm 灌砂量不应小于设计值的95 如不能顺利下料 即排砂不畅时 可采取前述的质量保证措施的有关内容 2 锤击成桩法施工工艺锤击成桩法施工工艺有两种 单管法和双管法 单管法分以下几个步骤进行施工 带有活瓣的桩靴闭合 桩管垂直就位 将桩管打入土层中直到规定的设计深度 用料斗向桩管内灌砂 当灌砂量较大时 可分两次灌入 第 次灌入2 3 将桩管从土中拨起一半长度后再灌入剩余的1 3 按规定的拔出速度 从土层中拔出桩管即可成桩 双管法双管法的锤击成桩工艺又分为芯管密实法和内击沉管法 芯管密实法适用于砂桩和碎石桩 内击沉管法适用于碎石桩 内击沉管法见第六章所述 本章只讲述芯管密实法 芯管密实法的施工机械主要有蒸汽打桩机或柴油打桩机 履带式起重机 底端开口的外管和底端闭口的芯管 内管 以及装砂料斗等 芯管密实法的成桩工艺为 桩管垂直就位 起动蒸汽桩锤或柴油桩锤锤击内管和外管 下沉至规定的设计深度 拔起内管 向外管内灌砂 放下内管到外管内的砂面上 拔起外管到与内管底齐平 锤击内管和外管将砂压实 桩底第一次投料较少 如填一手推车约0 15 只是桩身每次投料的一半 然后锤击压实 这一阶段叫做 座底 座底 可以保证桩长和桩底的密实度 拔起内管 向外管内灌砂 每次投料为两手推车约0 3 重复 的工序 直至桩的内 外管拔出地面而成桩 四 砂桩施工过程中有关注意事项 施工前的成桩试验由于目前砂桩的理论计算尚缺乏严密性 因此 当施工方法和群桩施工参数确定后 应尽量在现场先进行试桩 检验设计参数的正确性 试桩数宜为7 9根 并根据试桩情况修正群桩的设计 施工参数和施工方法 施工标高的选择砂桩施工的标高一般应高于基础底面设计标高的1 2m 以便开挖基坑时将桩顶部分没有充分挤实的或被扰松的表层部分完全挖去 如果砂桩施工后对地基表层1 2m深度内的土层进行适当处理 则砂桩的施工也可以从基础底面设计标高开始 施工顺序的确定在松散砂土地基中施工 首先应先打外围桩或从两侧向中间进行 以挤密为主的砂桩宜隔行进行 即 间隔跳打 对最后几行桩 如下沉桩管困难时 可适当增大桩距 在淤泥质粘性土地基中 宜从中间向外围施工 砂桩成型困难时 应隔行施工 各行中的桩也可间隔施工 施工方法的选择振动法和锤击法均可用于砂性土和粘性土地基中施工 砂性土具有易振密的特点 施工中应优先选用振动成桩法 其中一次拔管成桩工艺简单 工效较高 但是施工质量不如逐步拨管法和重复压管法更易得到保证 当砂桩质量要求较高时 一般不应采用一次拨管法 在软弱粘性土中 如果要求成桩直径较大 可选用锤击式双管法或振动重复压管法 五 质量检验 一 砂桩的质量要求据上所知 砂桩的施工工艺主要是振动成桩法和锤击成桩法 无论采用哪一种施工工艺和机具 均应满足下列质量要求 砂桩桩体必须上下连续 确保设计长度 满足单位深度的灌砂量 桩体的强度和桩间土的加固效果 均应满足设计要求 桩体的密实度和均匀性可用锤击法检查 砂桩的平面位置和垂直度偏差均应满足其允许值 如果实际的灌砂量未达到设计要求值 应在原桩位复打一次 并灌砂 或在其旁边补加1根砂桩 7 石灰桩处理软土地基 石灰桩是以生石灰为主要固化剂与粉煤灰或火山灰 炉渣 矿渣 黏性土等搀和料按一定的比例均匀混合后 在桩孔中经机械或人工分层振压或夯实所形成的密实桩体 为提高桩身强度 还可掺加石膏 水泥等外加剂 石灰桩的主要作用机理是通过生石灰的吸水膨胀挤密桩周土 继而经过离子交换和胶凝反应使桩间土强度提高 同时桩身生石灰与活性搀和料经过水化 胶凝反应 使桩身具有0 3 1 0MPa的抗压强度 一 适用范围石灰桩法适用于处理饱和黏性土 淤泥 淤泥质土 素填土和杂填土等地 由于生石灰的吸水膨胀作用 特别适用于新填土和淤泥的加固 生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固结 形成强度后的密集的石灰桩身与经加固的桩间土结合为一体 使桩间土欠固结状态消失 用于地下水位以上的土层时 宜增加搀和料的含水量并减少生石灰用量 或采取土层浸水等措施 二 加固机理石灰桩加固软土进行加固的机理可分为物理加固和化学加固两个作用 物理作用包括吸水作用 膨胀挤密作用 桩身置换作用 物理作用的完成时间较短 一般情况下7d以内均可完成 此时桩身的直径和密度已定型 在夯实力和生石灰膨胀力作用下 7 10d桩身已具有一定的强度 化学加固作用包括反应热作用 离子交换作用 凝胶作用 石灰桩的化学作用速度缓慢 桩身强度的增长可延续3年甚至5年 此外 石灰桩对土的加固作用还包括成孔时对土的挤密作用和桩身置换作用 石灰桩加固机理有 成孔挤密 吸水作用 膨胀挤密 发热脱水 离子交换 置换作用 减载作用 三 石灰桩复合地基工作机理石灰桩属于可压缩的柔性桩 试验研究表明 当石灰桩复合地基荷载达到其承载力特征值时 桩长范围内桩土之间相对滑移量很小 可以认为桩土之间变形是协调的 因此 桩土复合土层承载性能接近于人工垫层 工作荷载作用下桩土应力一般在2 5 5之间 石灰桩复合地基的沉降主要来自桩端以下土层 复合土层的沉降一般仅为桩长的5 0 8 因此 进行石灰桩复合地基加固软弱土层时 宜将桩端进入压缩性相对较低 承载力较高的土层中 四 施工注意事项 1 施工前进行成桩试验和材料配比试验 以验证设计的合理性和成桩工艺的适宜性 确定合理的成桩参数 如桩身材料配合比 填料数量 气压和夯击参数等 了解施工时可能发生的问题和决定相应的解决措施 2 控制施工顺序 为提高对桩间土的挤密效果 施工顺序宜由外围或两侧向中间进行 在软土中宜间隔成桩 这些措施也有利于提高桩间土对桩身的约束力 3 应注意石灰桩施工过程中的 冲孔 放炮 现象 它是指由于孔内进水使生石灰与水迅速反应 其温度高达200 300 C 空气遇热膨胀 不易夯实 桩身孔隙大 孔隙内空气在高温下迅速膨胀 将上部夯实的桩料冲出孔口 应采取减少搀和料含水量 排干孔内积水或降水 加强夯实等措施 确保安全 4 严格做好封顶 为了减小桩体向上胀发引起的能量损失 以保证桩身强度 需利用素土 灰土或素混凝土等进行桩身封顶 进行夯压密实 长度一般为50 100cm 5 石灰桩施工时应采取防止冲孔伤人的有效措施 确保施工人员的安全 五 质量检验1 施工质量检验石灰桩施工检测宜在施工7 10d后进行 检测内容包括桩间土加固效果检验 桩身质量检验 检测方法包括采用静力触探 动力触探或标准贯入试验检测桩间土加固效果和桩身 2 竣工验收检验竣工验收检测宜在施工28d后进行 石灰桩复合地基竣工验收检验应采用复合地基载荷试验 载荷试验的数量宜为地基处理面积每200m2左右布置一个点 每一单体工程不得少于3点 二 质量检验要求 施工后应间隔一定时间方可进行质量检验 由于制桩过程对地基土结构 构造的扰动 使其强度暂时有所降低 而且 对饱和土还产生较高的超孔隙水压 因此 制桩结束后要静置一段时间 使强度恢复 超孔隙水压消散以后再进行质量检验 对于饱和粘性土地基 应间隔28d后进行质量检验 对于粉土 砂土和杂填土地基 质量检验宜在7d以后 砂桩的施工质量检验可采用单桩荷载试验 对于桩体可采用动力触探试验检测 对于桩间土可采用标准贯入 静力触探 动力触探或其它原位测试等方法进行检测 检测数量不应少于桩孔数量的2 砂桩地基竣工验收时 承载力检验应采用复合地基荷载试验 复合地基荷载试验数量不应少于总桩数的0 5 且每个单体建筑不应少于3点 二 排水固结法 对过湿的土进行碾压 或夯击 振实 会出现 橡皮土 不能增大土的密实度 对很干的土进行碾压 或夯击 振 也不能把土充分压实 在工程实践中 对垫层的碾压质量的检验 要求能获得填土的最大干密度 其值可由室内击实试验得出 但土体在一定载荷作用下能排水固结 使孔隙比减少 强度提高 以达到提高地基承载力 减少工后沉降 方法包括 加载预压法 超载预压法 砂井法 普通砂井 袋装砂井和塑料排水带法 真空预压与堆载预压联合作用以及降低地下水位等 1 加载预压法处理软土地基 一 预压法施工原理预压法是在构造物施工前 对场地进行预压 使土体中的水通过砂井或塑料排水带排出 逐渐固结 地基发生沉降 同时强度逐步提高的方法 预压法分为加载预压法和真空预压法两类 加载预压法就是在建筑物建造之前 在场地进行加载预压 使地基的固结沉降基本完成 提高地基土强度的方法 对于在持续荷载下体积发生很大的压缩和强度会增长的土 而又有足够时间进行压缩时 这种方法特别适用 为了加速压缩过程 可采用比构造物重量为大的所谓超载进行预压 真空预压法是在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水带 然后在地面铺设砂垫层 再在其上覆盖一层不透气的密封膜使之与大气隔绝 通过埋设于砂垫层中的吸水管道 用真空泵抽气使膜内保持较高的真空度 在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力 孔隙水逐渐被吸出从而达到预压效果 施工时必须采用措施防止漏气 才能保证必要的真空度 对于在加固范围内有足够水源补给的透水层又没有采取隔断水源补给措施时 不宜采用真空预压法 预压法适用于处理淤泥质土 淤泥和冲填土等饱和粘性土地基的沉降和稳定问题 可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成 使构造物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差 同时 可增加地基土的抗剪强度 从而提高地基的承载力和稳定性 二 预压法组成系统预压法由排水系统和加压系统两部分共同组合而成 普通砂井竖向排水体袋装砂井排水系统塑料排水带预压法水平排水体 砂垫层加载预压法加压系统真空预压法一 加载预压法施工 一 水平排水垫层施工水平排水砂垫层施工目前有四种方法 1 当地基表层有一定厚度的硬壳层 其承载力较好 能上一般运输机械时 一般采用机械分堆摊铺法 即先堆成若干砂堆 然后用机械或人工摊平 2 当硬壳层承载力不足时 一般采用顺序推进摊铺法 3 当软土地基表面很软 如新沉积或新吹填不久的超软地基 首先要改善地基表面的持力条件 使其能上施工人员和轻型运输工具 4 尽管对超软地基表面采取了加强措施 但持力条件仍然很差 一般轻型机械上不去 在这种情况下 通常采用人工或轻便机械顺序推进铺设 二 竖向排水体施工1 砂井施工砂井施工一般先在地基中成孔 再在孔内灌砂形成砂井 砂井的灌砂量 应按井孔的体积和砂在中密时的干密度计算 其实际灌砂量不得小于计算值的95 灌入砂袋的砂宜用干砂 并应灌制密实 砂袋放入孔内至少应高出孔口200mm 以便埋入砂垫层中 砂井成孔施工方法有振动沉管法 射水法 螺旋钻成孔法和爆破法四种 1 振动沉管法 是以振动锤为动力 将套管沉到预定深度 灌砂后振动 提管形成砂井 采用该法施工不仅避免了管内砂随着带上 保证砂井的连续性 同时砂受到振密 砂井质量较好 2 射水法 是指利用高压水通过射水管形成高速水流的冲击和环刀的机械切削 使土体破坏 并形成一定直径和深度的砂井孔 然后灌砂而成砂井 射水成孔工艺 对土质较好且均匀的粘性土地基是较适用的 但对土质很软的淤泥 因成孔和灌砂过程中容易缩孔 很难保证砂井的直径和连续性 对夹有粉砂灌层的软土地基 若压力控制不严 易在冲水成孔时出现串孔 对地基扰动较大 射水法成井的设备比较简单 对土的扰动较小 但在泥浆排放 塌孔 缩颈 串孔 灌砂等方面都还存在一定的问题 3 螺旋钻成孔法 是用动力螺旋钻钻孔 属于干钻法施工 提钻后孔内灌砂成形 此法适用于陆上工程 砂井长度在 以内 土质较好 不会出现缩颈和塌孔现象的软弱地基 此法在美国应用较广泛 该工艺所用设备简单而机动 成孔比较规整 但灌砂质量较难掌握 对很软弱的地基也不太适用 4 爆破法 是先用直径73mm的螺纹钻钻成一个砂井所要求设计深度的孔 在孔中放置由传爆线和炸药组成的条形药包 爆破后将孔扩大 然后往孔内灌砂形成砂井 这种方法施工简易 不需要复杂的机具 适用于深度为6 7m的浅砂井 2 袋装砂井施工袋装砂井是在普通砂井的基础上于20世纪60年代末期发展起来的一项新技术 根据太沙基的一维固结理论 粘性土固结所需的时间与排水距离的平方成正比 因此 要缩短粘性土的固结时间 设法缩短排水距离是最有效的办法 因而把袋装砂井埋设在软土地基中 人为地造成土固结的排水通道 使孔隙水压力得以较快地消散 从而达到缩短软土地基的固结时间 加速沉降 提高地基土强度的目的 袋装砂井是用具有一定伸缩性和抗拉强度很高的聚丙烯或聚乙烯编织袋装满砂子 它基本上解决了大直径砂井中所存在的问题 使砂井的设计和施工更加科学化 保证了砂井的连续性 打设设备实现了轻型化 比较适应在软弱地基上施工 用砂量大为减少 施工速度加快 工程造价降低 是一种比较理想的竖向排水体 砂袋中的砂用洁净的中砂 砂袋的直径 长度和间距 应根据工程对固结时间的要求 工程地质情况等通过固结理论计算确定 袋装砂井常用的直径为70mm 其长度主要取决于软土层的排水固结效果 而排水固结效果与固结压力的大小成正比 由于在地基中固结应力随着深度而逐渐减小 所以 袋装砂井有一个最佳有效长度 砂井不一定打穿整个压缩层 然而当软土层不太厚或软土层下面又有砂层 且施工机具又具备深层打入能力时 则砂井尽可能地打穿软土层 这对排水固结有利 至于袋装砂井的间距 固结理论计算表明 缩短间距比增大井径对加速固结更为有效 即细而密的方案比粗而疏的方案效果好 当然砂井亦不能过细 过密 否则难以施工 也会扰动周围的土体 当袋装砂井的直径为70mm时 井径比为15 25 效果都是比较理想的 袋装砂井的施工过程如右图所示 首先用振动贯入法 锤击打入法或静力压入法将成孔用的无缝钢管作为套管埋入土层 到达规定标高后放入砂袋 然后拔出套管 再于地表面铺设排水砂层即可 用振动打桩机成孔时 一个长20m的孔约需20 30s 完成一个袋装砂井的全套工序 只需6 8min 施工十分简便 袋装砂井成孔的方法有锤击打入法 水冲法 静力压入法 钻孔法和振动贯入法五种 3 塑料排水带施工塑料排水带的滤膜应有良好的透水性 塑料排水带应具有足够的湿润抗拉强度和抗弯曲能力 1 插带机械 用于插设塑料排水带的机械 种类很多 有专门机械 也有用挖掘机 起重机 打桩机及袋装砂井打设机械改装的 有轨道式 轮胎式 链条式 履带式和步履式等多种形式 2 塑料排水带管靴与桩尖 一般打设塑料带的导管靴有圆形和矩形两种 由于导管靴断面不同 所用桩尖各异 并且一般都与导管分离 桩尖主要作用是在打设塑料带过程中防止淤泥进入导管内 并且对塑料带起锚定作用 防止提管时将塑料带拔出 3 塑料排水带打设顺序 塑料排水带打设顺序包括 定位 将塑料带通过导管从管靴穿出 将塑料带与桩尖连接贴紧管靴并对准桩位 插入塑料带 拔管剪断塑料带等 真空预压软基处理 真空预压属于排水固结法 真空预压法是在地基表面铺设密封膜 通过特制的真空设备抽真空 使密封膜下砂垫层内和土体中垂直排水通道内形成负压 加速孔隙水排出 从而使土体固结 强度提高的软土地基加固法 真空预压法适用于加固淤泥 淤泥质土和其他能够排水固结而且能形成负超静水压力边界条件的软粘土 真空预压软基处理 真空预压属于排水固结法 真空预压法是在地基表面铺设密封膜 通过特制的真空设备抽真空 使密封膜下砂垫层内和土体中垂直排水通道内形成负压 加速孔隙水排出 从而使土体固结 强度提高的软土地基加固法 真空预压法适用于加固淤泥 淤泥质土和其他能够排水固结而且能形成负超静水压力边界条件的软粘土 一 排水通道施工首先在软基表面铺设砂垫层和在土体中埋设袋装砂井或塑料排水带 其施工工艺参见加载预压法施工 二 膜下管道施工真空滤水管一般设在排水砂垫中 其上宜有厚100 200mm砂覆盖层 滤水管可采用钢管或塑料管 滤水管在预压过程中应能适应地基的变形 滤水管外宜围绕铅丝 外包尼龙纱或土工织物等滤水材料 水平向分布滤水管可采用条状 梳齿状或羽毛状等形状 如图所示 三 密封膜施工密封膜的施工是真空预压法加固地基成败的关键之一 1 密封膜材料密封膜应采用抗老化性能好 韧性好 抗穿刺能力强的不透气材料 如线性聚乙烯等专用薄膜 2 密封膜热合密封膜热合时宜采用两条热合缝的平搭接 搭接长度应大于15mm 在热合时 应根据密封膜材料 厚度 选择合适的热温度 刀的压力和热合时间 使热合缝粘结牢而不熔 3 密封膜铺设由于密封膜系大面积施工 有可能出现局部热合不好 搭接不够等问题 影响膜的密封性 为确保在真空预压全过程的密封性 密封膜宜铺设3层 覆盖膜周边可采用挖沟折铺 平铺并用粘土压边 围埝沟内覆水以及膜上全面覆水等方法进行密封 当处理区内有充足水流补给的透水层时 尽管在膜周边采取了上述措施 但在加固区内仍存在不密封因素 应采用封闭式板桩墙 封闭式板桩墙加沟内覆水或其他密封措施隔断透水层 四 抽气设备及管路连接1 射流真空泵真空预压的抽气设备宜采用射流真空泵 在应用射流真空泵时 要随时注意泵的运转情况及其真空效率 一般情况下主要检查离心泵射水量是否充足 真空泵的设置应根据预压面积大小 真空泵效率以及工程经验确定 但每块预压区内至少应设置两台真空泵 2 管路连接真空管路的连接点应严格