第三章软土地基第六讲

第三章软土地基第六讲第一页，共34页。三、软土地基处理二、软土地基沉降规律1、在施加荷载初期，沉降速率由小到大，随着时间增长，沉降的速率由大变小，沉降过程趋于稳定。

2、高路堤沉降过程中，有一个明显的沉降速率增大的阶段，在沉降曲线上表现为沉降曲线的斜率明显增加

3.1概述图6.1.1路堤沉降过程比较第二页，共34页。三、软土地基处理

三、软土地基处治方法稳定性处治的方法：垫层处理法(表层排水，砂垫层，土工聚合物，加固土)；反压护道法；慢速加载法(控制路堤填筑速度)等。沉降处治的方法：路堤加载法(等载或超载)和垂直排水法(砂井、袋装砂井、塑料排水板法)等。综合处治方法：挤密砂桩法、振动置换法(碎石桩、钢渣桩)和加固土桩(水泥粉喷桩)等。3.1概述第三页，共34页。一、浅层处治法浅层处治法：路床处理深度一般小于5.Om的软土地基1．硬壳层补强法对于粘土硬壳层下卧砂性软土，纵向排水条件较差、路基填土高度较低(2.5m以下)及湿陷性黄土地基的处理较为经济适用三、软土地基处理方法振动碾压、冲击压实及夯压等方式

改变土层厚度和物理力学指标

第四页，共34页。一、浅层处治法2．砂石挤淤法适用于湖塘河底等积水洼地1）采用较大的片石(直径不宜小于30cm)，抛石从中部开始，逐次向两旁展开，使淤泥向两边挤出，在片石高出水位50cm后，采用重型压实机械碾压、夯压。

2）采用填砂或石屑挤淤，挤淤从中部开始向两旁展开。

三、软土地基处理方法第五页，共34页。一、浅层处治法

3．垫层法在软土地基上铺设厚度为0.5～1.2m的砂砾层，以保证所需的排水能力三、软土地基处理方法6-7砂垫层断面图第六页，共34页。一、浅层处治法4．置换法对于软土厚度不大，埋藏浅，无硬壳层，路床承载力低及路基填土高度不大的路段辅以等载或超载预压较为适用。一般在路基填土高度5m以下，路床承载力标准值在100kPa以下时，换填80cm，承载力标准值在50kPa以下时，换填120～150cm。当地下水位低于换填基底高程，软土透水性差，路堤填土高度在2.5m以下时，可采用改良土等隔水型材料换填。当地下水位高，软土渗水性好，路堤填土高度较大时，宜选用透水性材料换填以加快软土层固结。置换法通常辅以土工布或土工格栅以扩散应力，减少总沉降量及工后不均匀沉降。三、软土地基处理方法第七页，共34页。置换法将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实至要求的密实度。换填法在古今应用都十分广泛。长城的城墙基础的地基用灰土处理。换填材料砂垫层碎石垫层素土垫层干渣垫层粉煤灰垫层施工机械碾压法重锤夯实法振动压实法4、置换法三、软土地基处理方法第八页，共34页。4、置换法6.2软土地基处理方法各种垫层的承载力施工方法换填材料类别压实系数λc承载力标准值碾压或振密碎石、卵石0.94～0.97200～300砂夹石200～250土夹石150～200中砂、粗砂、砾砂150～200粘性土和粉土（8<Ip<14)）130～180灰土0.93～0.95200～250重锤夯实

土或灰土0.93～0.95150～200第九页，共34页。由两种刚度不同材料组成共同承受上部荷载并协调变形的人工地基。二、复合地基变形协调指桩和土变形一致共同变形。按材料分类散体桩复合地基柔性桩复合地基刚性桩复合地基砂桩碎石桩土桩灰土桩石灰桩粉喷桩旋喷桩树根桩CFG桩三、软土地基处理方法第十页，共34页。1）、定义：砂桩指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后，再将砂挤压入土中形成的大直径密实柱体。

2）、适用范围：松散砂土、人工填土、粉土和杂填土地基。3）、作用：提高地基强度、降低压缩性，或消除地基液化性。建筑物以变形为控制条件，则砂桩处理后的软弱地基需经预压，消除沉降后可作建筑物地基。

1、砂桩二、复合地基4）、砂桩成桩采用振动或冲击方法，桩管对周围砂土产生很大横向挤压力，将地基中等于桩管体积的砂挤向周围砂层，这种强制挤密使砂土相对密度Dr增加，孔隙比e减小，摩擦角φ提高，地基承载力fk增大，同时消除液化

第十一页，共34页。1）、置换作用：粘土多为蜂窝结构，成桩过程中受到扰动后，强度降低，起不到挤密加固作用，砂桩加固主要是利用砂桩本身强度形成复合地基，提高地基的承载力和地基的整体稳定性。

2）、排水作用蜂窝状结构絮状结构粘性土的渗透系数小，在10-7～10-4cm/s的范围内。砂土的渗透系数达10-3cm/s，所以设置砂土后，减少了软弱地基土的排水距离，加快固结速率，有助于地基强度的提高。

1、砂桩软弱粘性土中的加固机理砂桩二、复合地基第十二页，共34页。粘性土地基中砂桩从中间向外围或隔排施工

在振动机作用下，把带有底盖的套管打入到规定深度，然后投入砂料，排砂入土，并振动密实成桩。

对桩位

打桩投砂排砂

振密

再投料

成桩二、复合地基1、砂桩振动成桩法

第十三页，共34页。2碎石桩定义：指用振动、冲击、或水力等方法在软弱地基中成孔后，再将碎石挤入土中形成大直径的由碎石所构成的密实柱体。加固机理：砂土、粉土和碎石土起置换和挤密作用；粘土和填土，置换作用。工程应用：软弱地基处理、堤坝边坡加固、消除液化性、消除黄土湿陷性。分类：振冲碎石桩和干法碎石桩。适用土性：砂土、粉土、粘性土、软土、填土，但对不排水剪强度小于20kpa的软土地基使用要慎重。二、复合地基第十四页，共34页。就位：清理平整施工场地，布置桩位。振冲器对准桩位。

分段成桩成孔：启动水泵和振冲器，水压400～600kpa，水量可用200～400l/min，直至达到设计处理深度以上0.3～0.5m。清孔，如果不清孔，泥浆比重大，碎石下降慢不易密实。

提出加料，将振冲器沉入填料中振密，振密判断标准：电流超过规定密实电流，达不到标准继续向孔内加填料。

2碎石桩振冲置换法第十五页，共34页。1、定义：利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制深层搅拌机械就地在地基深部将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结成加固体，从而提高地基强度和增大变形模量。2、用途：（1）建筑物或构筑物地基；（2）进行大面积地基加固，防止码头岸壁的滑动，基坑开挖挡土，抗隆起；（3）加固道路、桥梁；（4）地下防渗墙，阻止地下水的渗透。3、特点：（1）基本不存在挤土效应，对周围地基扰动小。（2）可根据不同的土质和工程设计要求，合理选择固化剂及配方，应用灵活。（3）施工无振动，噪音小，可在市区和建筑物密集地区施工。3深层搅拌桩第十六页，共34页。分类标准类别主要特点固化剂材料种类水泥土深层搅拌法喷射水泥浆或雾状粉体石灰粉体深层搅拌法喷射雾状石灰粉体固化剂材料形态浆液喷射深层搅拌法喷射水泥浆粉体喷射深层搅拌法喷射雾状石灰粉体或水泥粉体、石灰水泥混合粉体3深层搅拌桩第十七页，共34页。1、桩机定位2、预搅下沉，使搅拌机沿导向架切土下沉。3、提升喷浆搅拌4、重复上下搅拌5、完毕（一）浆液喷射深层搅拌法（二）粉体喷射搅拌法1、钻机就位2、预搅下沉3、到达设计深度4、提升搅拌喷射5、桩孔成型3深层搅拌桩第十八页，共34页。3深层搅拌桩第十九页，共34页。4排水固结法1、定义：在建筑物建造前，对天然地基或对以设置竖向排水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或完成大部分，从而提高地基土强度的一种方法。砂井塑料排水板竖向排水体水平排水体：砂垫层排水系统加压系统堆载法真空法降水法电渗法2、对象：软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土

3、工程应用：路堤、仓库、罐体、飞机跑道、轻型建筑第二十页，共34页。排水固结法就是其应用。建造建筑物前预先对地基施加荷载，使地基完成大部分沉降，抗剪强度也得到提高；卸荷后，再建建筑物，地基在建筑物荷载作用下产生沉降将大大减少。排水固结法关键在于排出孔隙水，使孔隙减少及有效应力增加，从而产生固结沉降。粘性土固结所需的时间为时间因数固结系数第二十一页，共34页。3.5特殊路基施工3.软土地基的加固措施及其施工（1）塑料排水板法塑料排水板是带有孔道的板状物体，插入土中形成竖向排水通道，改善了地基的排水条件、缩短了排水途径。第二十二页，共34页。3.5特殊路基施工（2）砂井是利用打桩机具击入钢管，或利用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼，再向孔中灌入中、粗砂，形成砂柱的加固形式。1）砂井的特点在软弱地基层中，设置砂井作为竖向排水体，在堆土加载的情况下，使土体中的水沿竖向排水体排出，从而加速了土壤固结和地基沉降，提高了地基的强度。第二十三页，共34页。3.5特殊路基施工2）砂井施工的方法主要有套管法、射水法和螺旋成孔法三种。套管法砂井的施工过程第二十四页，共34页。3.5特殊路基施工（3）袋装砂井是普通砂井的发展与提高，为了既缩小砂井的直径，又能保证施工的顺利实施，利用透水性良好的网状织物制作的袋子（其直径一般为7～12cm），向袋中装满砂子，沉入井内的软土地基加固方法。袋装砂井的施工方法根据装砂的顺序不同有两种：一种方法是装有空袋（底部装有20～30cm的砂）的导管，按设计的井位就位，然后灌砂。另一种方法是将灌好干砂的砂袋，在沉管前全部装入管中。第二十五页，共34页。3.5特殊路基施工袋装砂井（后装砂法）施工工艺流程图

第二十六页，共34页。四、砂井设计1、直径及间距砂井有效排水范围内等效直径，30-50cm砂井直径井径比普通砂井取6～8袋装砂井或塑料排水板取15～202、深度：压缩层不厚时，砂井应贯穿压缩土层压缩层深厚时，由附加压力和自重应力之比为0.1～0.2处定。第二十七页，共34页。3、砂井排列正方形：正三角形：4、砂井布置范围及砂垫层砂井布置范围一般比建筑物基础外扩大2～4m或更大，并在砂顶面铺设砂垫层，形成一个连续的有一定厚度的砂垫层，厚度可达0.3～0.5m；水下施工时，可取0.8～1.0m。一、水平排水垫层的施工1、垫层材料：砂垫层砂料宜用中粗砂，渗透系数不低于1×10-3cm/s，含泥量小于5%，无杂质，无有机质；砂料中可混有少量粒径小于50mm的石粒。不宜用粉砂或细砂；砂垫层的干密度应大于1.5t/m3

第二十八页，共34页。2、水平排水系统的设置在水平垫层预压区应设置与砂垫层相连的盲沟，盲沟可平行布置，并与集水井相连。若砂粒来源较困难，可用网状布置的砂沟代替整片砂垫层，并与集水井相连。砂沟的宽度为2～3倍砂井直径，一般深度40～60cm。3、垫层厚度：30～50cm。明沟盲沟二、竖向排水体的施工1、砂井材料第二十九页，共34页。采用中粗砂，其渗透系数宜大于1×10-2cm/s，砂料应干净，含泥量不超过3%。2、施工顺序砂井的作用是为地基土提供良好的排水