高速公路常用软基处理方法(以及软土特性、鉴别和软基检测)

高速公路常用软基处理方法(以及软土特性/鉴别和软基检测)软土的物理力学特性 1、高含水量和高孔隙性 软土的天然含水量一般为5070，最大甚至超过200。液限一般为4060，天然含水量随液限的增大成正比增加。天然孔隙比在12之间，最大达34。其饱和度一般大于95，因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线变化关系。软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素。 2、渗透性弱 软土的渗透系数一般在i10-4i10-8cm/s之间，而大部分滨海相和三角洲相软土地区，由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉、细砂、粉土等，故在水平方向的渗透性较垂直方向要大得多。 由于该类土渗透系数小、含水量大且饱和状态，这不但延缓其土体的固结过程，而且在加荷初期，常易出现较高的孔隙水压力，对地基强度有显著影响。 3、压缩性高 软土均属高压缩性土，其压缩系数a0.10.2一般为0.71.5MPa-1,最大达4.5MPa1（例如渤海海淤），它随着土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土质本身的因素而言，该类土的建筑荷载作用下的变形有如下特征： （1）变形大而不均匀 （2）变形稳定历时长 4、抗剪强度低 软土的抗剪强度小且与加荷速度及排水固结条件密切相关，不排水三轴快剪所得抗剪强度值很小，且与其侧压力大小无关。排水条件下的抗剪强度随固结程度的增加而增大。 5、较显著的触变性和蠕变形。 软土的鉴别 1、建设部标准软土地区工程地质勘查规范（JGJ83-91）规定凡符合以下三项特征即为软土： （1）外观以灰色为主的细粒土； （2）天然含水量大于或等于液限； （3）天然孔隙比大于或等于1.01。 2、交通部标准公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ017-96）中规定软土鉴别见表 （1）天然含水量的测定 天然含水量是土的基本物理性指标之一，它反映的土的状态，含水量的变化将使得土的稠度、饱和程度、结构强度随之而变化，其测定可采用公路土工试验规程规定试验方法测定，并将试验数据与35、液限进行比较。 （2）天然孔隙比 孔隙比，是土中孔隙体积与土粒体积之比，天然状态下土的孔隙比称之为天然孔隙比，是一个重要的物理性指标，可用来评价天然土层的密实程度。其测定方法可测定土粒比重、土的干密度、土的天然密度、土的含水量等指标通过计算而得。 （3）十字板剪切强度 十字板剪切试验是原位测试技术中一种发展较早、技术比较成熟得方法。试验时将十字板头插入土中，以规定的旋转速率对侧头施加扭力，直到将土剪损，测出十字板旋转时所形成的圆柱体表面处土的抵抗扭矩，从而可算出土对十字板的不排水抗剪强度高速公路软基处理常用方法 1、浅层软基处理技术 （1）垫层法 通常用于路基填方较低的地段，要求在使用中软基的沉降值不影响设计预期目的。设置垫层时，可以根据具体情况采用不同的材料，常用的材料有砂或砂砾及灰土，也可用土工格栅、片石挤淤、砂砾垫层综合使用处理。 （2）换填法 在高速公路施工中遇到含水量较高，软弱层较浅，且易于挖除不适宜材料时，一般采取挖除换填法，包括受压沉降较大，甚至出现变形的软基和泥沼地带。处理这种地基，开挖前要做好排水防护工作，将开挖出的不适宜材料运走或做处理，然后按要求分层回填，回填材料可视具体情况用砂、砂砾、灰土或其他适宜材料。2、深层软基处理技术 （1）袋装砂井法 袋装砂井排水固结措施，其施工简便，费用较低，加固效果较好。施工时将袋装砂放入套管井内，填塞密实，逐节拔出套管，顶面铺设水平砂垫层或排水砂沟。软基中的水分在上部路基填土载荷的作用下，通过砂与水平砂垫层或纵横相连通的排水砂沟相通，形成排水通道，使软基中的水分排走，从而达到排水固结软基的目的。 （2）挤密砂桩法 采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲击和振动，把砂挤入土中而形成的。挤密砂桩的主要作用是将地基挤实排水固结，从而提高地基的整体抗剪强度与承载力，减少地基的沉降量和不均匀沉降。这种方法一般能较好地适用于砂性土，不适用于饱和的软粘土地基处理。挤密砂桩用砂标准要求与袋装砂井的砂基本相同，不同的是挤密砂桩也可使用砂和角砾的混合料，含泥量不得大于5。 （3）振冲碎石桩法 碎石桩是一种与周围土共同组成复合地基的桩体。碎石桩处理软基过程就是用振冲器产生水平向振动，在高压水流作用下边振边冲，在软弱地基中成孔，再在孔内分批填入碎石料，这时振冲器边振动边上拔，使得碎石料振挤密实。碎石桩桩体是一种散粒体的粗颗粒料，它具有良好的排水通道，有利于地基土的排水固结。在软基处理中，特别是具有高填土桥头等过渡路段，为了减少地基土的变形，提高地基土的承载力，增强地基土的抗滑稳定能力，采用碎石桩加固处理是较理想的方法之一。 （4）粉喷桩 粉喷桩是利用粉体喷射搅拌机械在钻成孔后，借助压缩空气，将水泥粉等固体材料以雾状喷入需加固的软土中，经原位搅拌、压缩并吸收水分，产生一系列物理化学反应，使软土硬结，形成整体性强、水稳定性好、强度较高的桩体，与桩间土一起形成复合地基，从而提高路基强度。其特点是强度形成快、预压时间短、地基沉降量小。粉喷桩加固软基主要适用于高含水量、高压缩性的淤泥、淤泥质粘土及桥头软基的处理。有关试验表明，一般含水量大于35的软基宜选用粉喷桩。 （5）塑料排水板塑料排水板是一种能够加速软土地基排水固结的垂直排水材料。当它在机械力作用下被插入软土地基后，能以较低的进水阻力聚集从周围土体中排出的孔隙水，并沿垂直排水通道排出，使土体固结，从而提高地基的承载力。塑料排水板具有良好的力学性能、足够的纵向通水能力、较强的滤膜渗透性和隔土性 （6）加筋土工布 加筋土工布一般被铺设在路堤底部，以调整上部荷载对地基的应力分布。通过加筋土工布的纵横向抗拉力，来提高地基的局部抗剪强度和整体抗滑稳定性，并减少地基的侧向挤出量，一般适用于强度不均匀的软基地段、路基高填土、填挖结合处或桥头填土的软基处理。加筋土工布的材料不仅强度要符合设计要求，而且断裂时的应变，在填料为砂砾、土石混合料时还须满足一定的顶破强度，施工中加筋土工布应拉平紧贴下承层，其重叠、缝合和锚固应符合设计要求。 （7）钢渣桩法 钢渣桩法处理软基是利用工业废料的转炉钢渣作为加固材料，灌入事先形成的桩孔中，经振动密实、吸水固结而形成的桩体，加固机理是转炉钢渣吸收软基中的水分，桩体膨胀形成与周围土体挤密的主体，与地基形成整体受力结构。转炉钢渣氧化钙含量40以上，其主要成分与水泥接近，具有高碱性和高活性，筛分后可作低标号水泥使用，因此钢渣桩具有较高的桩体强度。 （8）混凝土桩 低强度混凝土桩是近年来发展起来的一种新型桩，以低强度混凝土桩为竖向增强体所形成的复合地基一般称为低强度混凝土桩复合地基。由于采用低强度混凝土桩复合地基方法可有效提高地基承载力，减小地基沉降，能处理粘性土、粉砂土及淤泥质土等各种土性地基，适用的基础形式也多样，近年来在一般民用住宅、高层建筑、堆场等土木工程地基处理中得到了广泛的应用。 （9）深层搅拌 利用水泥或石灰等其它材料作为固化剂的主剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，形成坚硬拌和柱体，与原土层一起起到复合地基的作用。其优点是：能有效减少总沉降量、地基加固后无附加荷载、能适用于高含水量地基等；但造价较高且施工质量难以检测，在设计时，应具体情况具体分析，根据不同的地质条件和荷载条件调整配合比、置换率、桩长等，以满足承载力及沉降的要求。 软基检测 换填质量检测包括：分层施工质量检查和工程质量验收，主要是检验垫层是否达到设计要求的密实度。垫层的分层施工质量检测可采用环刀压入、灌砂法等。换填结束后，可按工程的要求进行工程质量验收，验收方式可通过荷载试验或者静力触探试验等。桩体质量检测方法主要有载荷试验、静（动）力触探试验以及波速试验等，载荷试验主要检验复合地基的承载能力，静（动）力触探试验主要检验桩间土的加固效果，波速法主要是通过测定地基处理前后基地中波速的变化来判断处理的效果。静力触探主要功能是评价地基处理前后土的容许承载力，但不适用于大块碎石类地层和基岩。动力触探是一种较为粗略的定性方法。 强夯等表层处理的检测方法分为原位测试和室内土工试验。原位测试可采用静（动）力触探、旁压试验、十字板剪切试验以及平板载荷试验等等，质量检验的数量应根据场地条件和公路等级确定。 深层搅拌法的质量检测方法包括取样检验、现场