软土地基处理方法概述

软土地基处理方法概述1我国软土地基发展史及概况在建筑工程和土木工程中经常会遇到软土地基，由于高层建筑、高速公路、高速铁路的发展，对地基的承载能力要求越来越高，天然的软土地基远远不能满足这些高档次的构造物对地基承载力的要求。我国对软土地基的处理按时间顺序分为几个不同的阶段，在20世纪70年代以前；受技术发展不成熟、经济条件贫乏的限制，大多是在设计中有意识地避开软土地段进行建设,以免加大工程投资，又给建筑物的使用带来不良后果；20世纪80～90年代，由于人口膨胀土地资源日益紧张，同时软土地基加固的技术也有了长足的发展，经济条件有所改善，各种软土加固理论得到了充分的应用与验证，软基加固技术也得到长足发展，在不同的领域里均有涉猎；到20世纪90年代以后,各种各样的软基处理技术已广泛地应用在各种建筑工程与土木工程中。2软土地基及其特征地基中常见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。选用软土作为路基应用，必须提出切实可行的技术措施。这种土质如在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基础中，最佳含水量不易把握，极难达到规定的压实度值，满足不了相应的密实度要求，在通车后，往往会发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见,故禁止采用。在软土地基上修筑路堤，特别是桥头引道，如不采取有效的加固措施，就会产生不同程度的坍滑或沉陷，导致公路破坏或不能正常使用。软土地基下沉的一个主要原因是软土地基的沉降，包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。根据沉降标准，按我国现行的有关规定，用容许工后沉降——路面设计使用年限内的剩余沉降来控制(其值见有关设计标准)。一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到总沉降量的80%以上时，才容许铺路面。软土地基沉降严重时，不仅增加填方数量，而且沉降或水平位移对临近填土的桥台、挡土墙、涵洞，甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都会产生很大的影响。为此，首先应做好深入细致的工程地质勘探工作，充分研究已有地质资料，采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。查明路段所处的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和路基排水条件，明确松软土层的成因、类型、分布范围及其在路线通过地带分布的具体情况，确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质(如天然容重量、天然含水量、塑限、液限、孔隙比、内聚力、内摩擦角、承载力及渗透系数等)。根据地基土的工程特性，选用适当的处理措施。3软土地基处理方法分类及应用范围经过长期的实践，在公路、铁路中形成了多种形式的软土地基处理方法，结合本企业多年施工经验及有关专家学者的论述进行总结归纳如下：3.1换填垫层法当软弱土层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2～3m，如果软弱土层厚度过大，则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力的目的，满足构筑物对地基的要求。主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。砂砾垫层：当路堤高度小于极限高度的2倍，软土层较薄，填筑材料比较困难，或雨季施工时，采用砂砾(砂)垫层，在填土与基底之间设一排水面，从而使地基在受到填土荷载后，迅速地将地基土中的孔隙水排出，加快固结速度，提高地基的承载力，减少沉降，防止地基局部剪切变形。要注意控制填土速度，所用的材料为含泥量不大于5%的洁净中粗砂，或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。换填法：在软土厚度不大于2m时，利用渗水性材料(砂砾或碎石)进行置换填土，可以降低压缩性，提高承载力，提高抗剪强度，减少沉降量，改善动力特性，加速土层的排水固结。它的特点是施工工艺简单，但费用比较高。抛石挤淤：当软土或沼泽土位于水下，更换土施工困难，且厚度小于3m，表层无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上，排水比较困难时，采用抛片石(直径一般不小于30cm)挤淤的方法。从中部开始抛石，逐渐向两边延伸，挤出淤泥，提高路基强度。蔑3.2慈仰深层密实肯法厨尤采用爆破、夯飞击、挤压和振化动及加入抗剪汗强度高的材料壳等方法，对地脑基深层的软弱猜土体进行振密沫和挤密的地基懂加固方法称为薯深层密实法。辨适用于软土厚贼度萌>贫3棋m违的中厚软土的馆加固，分布面刊积广的软基加陈固处理，其加郊固深度可达到劳30爪m可。洲务通过振动、挤们压使地基中土呜体密实、固结吹，并利用加入涉的具有高抗剪屡强度的桩体材侄料置换部分软炕弱土体中的三璃相聚(播气相、液相与拴固乏相炉)含部分，形成复恨合地基，达到清提高抗剪强度困的目的计。窝磁主要加固方法飘：强夯法、精土餐(辩或灰土、粉煤筹灰加石牙灰班)劝桩法、砂桩法打、爆破法、碎害石桩吨法枪(质振冲置换谱法许)顶、石灰桩法、户水泥粉煤灰碎刺石周桩尸(方CFG重桩猎法娱)浊、粉喷桩法、射旋喷桩法。代斧表方法有碎石脱桩法、强夯法烂、水泥粉煤灰熄碎石桩法、粉尾喷桩法趋。幼为强夯法：对于彼砂土地基及含记水量在一定范混围内的软弱粘核性土地基，可现采用重锤夯实汇或强夯。它的页基本原理是：窃土层在巨大的最冲击能作用下虚，土中产生很院大的压力和冲率击波，致使土肯体局部压缩，份夯击点周围一战定深度内产生龄裂隙良好的排站水通道，使土亲中的孔隙棒水船(帆气孔)膊顺利排出，土毙体迅速固结。盾强夯后地基承藏载力可提服高塘3诞～抓4插倍，压缩性可奖降椅低催200筑%扰～纺1000屠%石。誓摄挤密砂桩、碎酿石桩加固法：谅属于复合地基灶的一种，当软假土层较厚，换路填处理比较困刷难，地基土属去于非饱和粘性僻土或砂土时，爪采用挤密砂桩浑或碎石桩加固浙法，可以使地混基土密实，容挡重增加，孔隙发比减少，防止娃砂土在地震或再受震动时液化孙，提高地基土喉的抗剪强度和跪水平抵抗力，爪减少固结沉降贪，使地基变均金匀，起到置换分、挤密、排水庄作用，防止地驰基产生滑动破兼坏，提前完成赵沉降，减少沉贵降差释。毙稻3.3芝印置换描法惩忌由于深层密实削法中的几种方绿法都有加入高嘴抗剪强度的材漏料，置换软土兽中部分成分的磁加固机理，与悟原有的土体共企同组成复合地明基，达到加固陈地基的目的，霜因此深层密实住法有时也称为扭置换法奸。爪幕3.4眉庭排水固结猎法图脉在软土地基上朵加压并配合内去部排水，加速晚软土地基的排异水，加快软土报固结的处理方测法称为排水固砌结法。适用于征处理各类淤泥痰、淤泥质粘土罚及冲填等饱和搜粘性土地基习。沿故软土地基在附既加荷载的作用按下，逐渐排出障孔隙水，使孔纸隙比减小，产椅生固结变形。匠在这个过程中须，随着土体超泼静孔隙水压力最的逐渐扩散，掘土的有效应力村增加，并使沉袖降提前完成或咱提高沉降速度孝。榴箩主要加固方法仔：堆载预压法葡、砂井法、袋荣装砂井、真空产预压法、电渗座排水法、降低主地下水位法、壶塑料排水板法挨。橡末预压处理：分概为超载预压、汪等载预压和欠刊载预压等，其筹施工工艺简单史，但工期较长怒，超载预压的告时间一般幅为鉴6冈个月，通常与船排水处理地基织相结合使用座。新森袋装砂井：对糖于软土厚度大休、路堤稳定、暑填土高的软土劲路基，采用袋都装砂井，可增睁加软土竖直方塔向的排水能力盗，缩短水平方暖向的排水距离术，加速软土的适强度。砂袋灌机入砂后，砂井旷可采用锤击法援或振动法施工擦。它的施工工已艺复杂，费用哄相对较高，所框用的时间较长匙，可采用矩形准或梅花形布桩饼。躁凑塑料排水板：往排水原理与袋嫁装砂井相同，虾由于是工厂制宴作，它的质量海稳定、重量轻蛾、运输保管方荣便，施工工艺独比较简单，投灭入劳力少，费焦用相对较低，被并且渗滤吸水离性好，具有一水定的强度和延梨伸率，对土的牢扰动小，预压傻时间较长，在赶工程中得到广残泛应用，但对酱于提高土层的涉抗剪能力不如勉袋装砂井摘。务矩3.5产拣化学加固循法命世通过在软土地极基中加入水泥日或其它化学材敬料，进行软土惰地基处理的方典法称为化学加羽固法。适用于庭处理砂土、粉扩土、淤泥质粘舒土、粉质粘土厉、粘土和一般悲人工填土，也洲可以在处理裂痒隙岩体及已有也构筑物地基加叠强中古。辨葡水泥或其它化活学材料注入土访体后，与土体陈发生化学反应坦，吸收和挤出叙土中部分水与歌空气形成具有携较高承载力的刊复合地基脂。鞋阅主要加固方法奉：硅化法、粉郊喷桩、旋喷桩周、注浆、水泥吃土搅拌法左。肚惨硅化法：用水吸玻璃为主的混救合溶液对软土晃进行化学加固世的方法称为硅动化法，借助于柿电的作用进行页加固称为电硅谋化法。它的特留点是加固作用挂快，工期短，灶但造价较高，弃不适用于渗透辣系数太小的土射。过托旋喷桩：旋喷叮桩可分为粉体竭喷射桩、高压扩喷射注浆法等米。对于强度低蒙、压缩性高、佳排水性能较差仿的软土，采用抖灰土途桩奇(课水泥土桩、石夺灰土桩、二灰秤土桩殿等页)美与地基组成复箭合地基，大部筛分荷载由桩体委承受，从而提凤高地基承载力陡，减少工后沉评降。它的施工每工艺比较复杂矿，需要配置专驾门的旋喷设备聋。利用粉喷桩卷施工造价较高朱，处理效果可地靠，适用土层妹范围广除。和兴3.6薯惰加固路基葡法顶形通过在路基中匙埋入高强度、笑大韧性的土工津聚合物、拉筋敞、受力杆件或牵柴祖(伏木料)替梢排等方法加雀强路基的自身电强度，增加抵光抗地基变形沉太降的能力。适漏用于软弱岩体须、土体中的路锹堤与路堑够。牲篮主要加固方法烈：加筋土路基馅、土工聚合物驾、土钉墙、土批层锚杆、土钉势、树根桩法、均柴园(割木牙)翼梢排法誉。喉伯加筋路基法（兄土工布或土工副格栅法）：对皇于沉降量不大汪的路堤，高路企堤填土适当采脏用土工布垫隔灭，限制了软基啄和路基的侧向校位移，增加了怀侧向约束，从战而降低应力水莲平，加强了路五基刚度与稳定址性，提高了路钳基的水平横向研排水，使荷载毕均布。采用土哈工布覆盖摊铺拢，既提高路基猜刚度，也使边狸坡受到维护，职有利于排水，庄增加地基稳定阅性析。鞭默桩架支挡法（鞠柴木梢排）：骗用柴木梢扎排笔，铺于路基底释面，以扩大其违承载作用，保杀持路基稳定，恳适用于交通量朵不大，且柴木薄梢丰富的地区海，高等级公路馒中不宜采用眯。售孟3.7炼绿其它加固方坦法腾盘除了上述软土竟路基处理方法通外，比较常用益的还有桩基、和沉井、侧向约墓束法、反压护语道法。桩基与奏沉井常用于在牲软土地基中建钢设重要构筑险物秩(乞桥梁、大型涵佳洞啊等品)劣的基础中，根丹据软弱土层的禽厚度其下承层垄土质情况，桩迹基设计可分为云柱桩与摩擦桩谦两种。常用的锻桩基有钻孔桩搞、挖孔桩、管唐桩、木桩孝。般远反压护道法：肠当软土和沼泽咏较厚，路堤高甲度不超过极限翼高度牛的饮2趋倍时，路堤两亩侧填筑适当厚糊度和宽度的护称道，在护道附呀加荷载的作用匠下，保持地基球的平衡，优增加抗滑力矩垄，防止路堤的抱滑动破坏。施浮工时，护道尽撤量与路堤同时剩填筑，且压实小度要达缓到目90化%要以上。它的特角点是施工工艺醒简单、费用较阁低，但施工用瑞地增大粘。饥怨侧向约束与反坟压护道的加固棒机理均是限制冠软弱土体向旁继挤出，以增加祝路堤的抗剪能堪力。侧向约束膊法适合软土层其厚度较小，软劣土体面积较大形的软土地基的创加固。反压护总道法适合软土融体分布面狭窄钻而软土体厚度诚较大的软土地张基的处理训。听由4砖存讯高速公路软基矩处理研究存在觉的问题及展潮望坛袋综上所述，可医以发现，目前拳公路软基处理雀的研究己经达随到了相当的水离平和规模。但剩从国内外现有捷资料来看，仍径存在着一些不闲容忽视的问题精。男源l邀)雄以场Terzag式hi烦的经典土力学斑为基础的理论算公式法仍被广两泛应用，这一这方面体现了理愈论公式法简便吓、直观、计算闷参数少且易取设得等优点，另倾一方面，说明唯数值计算技术盯与实际情况仍办有一定的差距缓，没有充分表献现出其优越性违。这在计算机重技术突飞猛进紧的今天，不能坑不说是一种遗怨憾。所以数值手计算技术的实灶际工程应用的半研究应该成为魄今后的工作重胞点狼。侧乏2盲)惕实例研究多，湿系统研究少。疫从查阅文献看石，成功的单个政实例分析报告递多，系统性的槐理论与实践研横究不足。有趣印的是失败的实猴例研究报告很股少见到，这与秧我国公路地基要处理的实际情荷况形成反差，夹从某种意义上盾说，失败的实冠例更有价值。丧3士)狂公路软基处理齿的设计与施工贴中，智能化水捆平不够。这方题面报道不多茫。央袍4致)臭地基加固新技驶术的研究还不朋够需。座拼5酱)添地基处理效果脱的检测技术有秆待进一步发展傅。任何一种先园进的设计理论填和施工方法都晶有待于质量检脑验来保证。传支统的方法往往导费工费时且价忙格昂贵，虽然乖有关规范给出苏了质量检验方匆法，但在实际棋工作中予以实咽施的实例很少崖。昂倚6肝)执地基处理方案价的决策分析研泊究不够，目前粥的方案选择基区本上停留在人练为凭经验选取绞阶段。因此，冲结合当前公路兴软基处理研究