市政工程地基处理技术培训

地基处理技术培训地基处理换土法水泥搅拌桩法抛石挤淤法路基加筋法排水固结法21.1换土法31、定义：当软土地基的承载力和变形不能满足设计要求，而软土层的厚度又不是很大时，将路基底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、二灰土等）或其他强度较高、性能稳定、无侵蚀性的材料，并用人工或机械方法压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换土法。通常情况下，换土法的处理深度通常宜控制在3m以内，也不宜小于0.5m，因为垫层太薄，则换土垫层的作用也不显著。2、材料的选择及要求（1）砂和砂石垫层材料用砂和砂石料作为垫层材料时，应选用颗粒级配良好、质地坚硬的中、粗砂为佳，可掺入一定数量的碎（卵石），但要分布均匀，颗粒的不均匀系数（Cu）最好不小于10。砂垫层的用料虽然不是很严格，但含泥量一般不超过5％，也不得含有植物残体、垃圾等有机杂质。如用作排水固结地基的砂、石材料，含泥量不应大于3％，并且不应夹有过大的石块或碎石（50mm），因为碎石过大会导致垫层本身的不均匀沉降。（2）素土垫层材料素土可采用施工过程中挖出的黏性土，土料中有机质含量不得超过5％，也不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。素土垫层材料不应采用地表耕植土、淤泥及淤泥质土、杂填土等。（3）灰土垫层材料灰土垫层是将路基底面下一定范围内的软弱土层挖去，用按一定体积配合比的灰土在最佳含水量条件下分层回填夯实或压实，适用于处理厚1-4m的软弱土层。①石灰在施工现场用作灰土的熟石灰应过筛，其粒径不得大于5mm。熟石灰中不得夹有未熟化的生石灰，也不得含有过多的水分。石灰的性质取决于其活性物质（氧化钙、氧化镁）的含量，石灰中氧化钙、氧化镁含量越高，其活性越大，胶结力越强。一般常用的熟石灰粉末质量应符合Ⅲ级以上的标准，活性氧化钙、氧化镁含量不得低于50％；如拌制强度较高的灰土，应选用Ⅰ、Ⅱ级石灰。当括性氧化物含量不高时，应增加石灰的用量。石灰储藏时间不宜超过三个月，长期存放将会使其活性降低。2、材料的选择及要求②土料灰土中的土料不仅作为填料，而且参与化学反应，尤其是土中的黏粒具有一定的活性和胶结性，含量越多，则灰土的强度也越高。工程施工时常采用施工中挖出的不含有机质的黏性土或塑性指数大于4的粉土拌制灰土，不得使用表面耕植土、冻土、膨胀土以及有机质含量超过8％的土料。土料应过筛，其粒径不得大于15mm。③石灰用量对灰土强度的影响灰土中石灰用量在一定范围内，其强度随用灰量的增加而提高；但石灰用量超过一定限值后，灰土强度就增加很小，并有逐渐降低的趋势。如体积配合比为1：9的灰土，强度很低，只能改善土的压实性能；而体积配合比为2：8和3：7的灰土，一般为最佳含灰率，但与石灰的等级有直接关系，通常应以氧化物含量8％左右为最佳。采用石灰、粉煤灰按适当比例加水拌和、分层夯实的垫层，称为二灰垫层。它和灰土垫层相似，但强度比灰土垫层高。其最佳含水量比灰土大，干密度比灰土小。压实系数为0．94-0．97，干密度为940-970kg/m3，施工最佳含水量为50％左右，石灰掺入量以15％-20％为宜。（4）碎石和矿渣垫层材料碎石垫层用的碎石粒径，一般为5-40mm的自然级配碎石，含泥量不大于5％。矿渣垫层应根据工程的具体条件选用矿渣垫层材料。大面积填铺时，多采用不经筛分的不分级高炉混合矿渣，最大粒径不大于200mm或不大于碾压分层虚铺层厚的2/3；小面积垫层采用20-60mm分级矿渣，采用的矿渣应符合下列技术条件：①质地坚硬，稳定性合格，无侵蚀性；②松散密度不小于1.1t/m3，压碎指标不大于13％，含硫量不大于1.5％，铁矿含量不大于1％；③泥土与有机杂质含量不大于5％。在碎石和钢渣垫层的底部，为防止基坑表层软弱土发生局部破坏而产生过量沉降，一般应设置一层15-30mm厚的砂垫层，砂料应采用中、粗砂，然后再铺筑碎石或钢渣垫层。3、施工技术要点（1）当地基表层具有一定厚度的硬壳层，其承载力较好，能上一般采用机械时，一般采用分堆摊铺法，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。应该注意的是，无论采用何种施工方法，在排水垫层的施工过程中都应避免对软土表层的过大扰动，以免造成砂和淤泥混合，影响垫层的排水效果。（4）换土法施工的关键是将垫层材料压实到设计要求的密实度。压实的方法常用的有机械碾压法、重锤夯实法和振动压实法。这些方法要求垫层材料分层铺设，然后逐层振密或压实。①机械碾压法是采用压路机、推土机、羊足碾或其他压实机械，利用机械自重压实地基土。施工时先将一定深度内的软弱土挖去，开挖的深度和宽度应根据设计的具体要求确定。先在基坑底部碾压，再将砂石或素（灰、二灰）土等在基坑内分层铺筑，然后逐层压实。机械碾压法施工时，应根据压实机械的压实能量控制碾压土的最佳含水量，选择适当的碾压分层厚度和碾压的遍数。②重锤夯实法重锤夯实法是用起重机械将夯锤提升到一定高度，自由落锤，以重锤自由下落的冲击能来夯实浅层地基和垫层填土。重锤夯实分层填土时，每层的虚铺厚度以相当于锤底直径为宜，夯实完后，应将路基表面修整至设计高程。重锤夯实的现场试验应确定最少夯击遍数、最后2遍平均夯沉量和有效夯实深度等。夯实遍数一般为8-12遍，一般重锤夯实的有效夯实深度可达1m左右，并可消除1.0-1.5m厚土层的湿陷性。③振动压实法是用振动压实机械在地基表面施加振动力以振实浅层松散土的地基处理和垫层压实的方法。实践证明，振动压实法适宜于处理砂、砂石、碎石、炉渣等渗透性较好的无黏性土为主的松散填土，也适宜处理黏粒含量少、透水性较好的松散杂填土。3、施工技术要点（5）以黏性土为主的软弱土，宜采用平碾或羊足碾；对杂填土可用平碾；对砂土、砂石料、碎石土和杂填土宜采用振动碾或振动压实机；对于狭窄场地、边角及接触带可用蛙式夯实机。压实效果、分层铺填厚度、压实遍数、最优含水量等应根据具体施工方法及施工机具通过现场试验确定。一般情况下，用平板振动器时，最优含水量为15％-20％；用平碾及蛙式夯时最优含水量为8％-12％；用插入式振动器时，宜对饱和的碎石、卵石或矿渣充分洒水湿透后进行夯压。（6）垫层施工前必须对下卧地基进行检验，如发现局部软弱土层，应予挖除，用素土或灰土填平夯实。对垫层底部有古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应先予清理后，再用砂石逐层回填夯实，并经检验合格后，方可铺填上一层砂石料后再行施工。（7）严禁扰动垫层下卧的软土，为防止践踏、受冻、浸泡或暴晒过久，坑底可保留200mm厚土层暂不挖去，待铺砂石料前再挖至设计高程，如有浮土必须清除，当坑底为饱和软土时，须在土面接触处铺一层细砂起反滤作用，其厚度不计入砂垫层设计厚度内。（8）砂石垫层的底面宜铺设在同一高程上，如深度不同，基底土层面应挖成阶梯或斜坡搭接，各分层搭接位置应错开0.5-1.0m距离，搭接处注意捣实，施工应按先深后浅的顺序进行。垫层竣工后，应及时施工上层路面。（9）垫层施工应注意控制分层铺填厚度，每层压实遍数宜通过试验确定。分层松铺厚度，可按采用的压实机具现场试验来确定，一般情况下松铺750px，分层压实厚度为500px。为保证分层压实质量应控制机械碾压速度，一般平碾为2km/h；羊足碾为3km/h；振动碾为2km/h；振动压实机为0.5km/h。（10）人工级配的砂石应拌和均匀。用细砂作填料时，应注意地下水的影响，且不宜使用平振法、插振法和水振法。灰土、二灰土材料应拌和均匀，注意配合比，控制含水量，如土料水分过多或不足时应晾干或洒水润湿。（11）当施工中地下水位高于挖土底面时，宜采用排水或降水措施，注意边坡稳定，以防止坍土混入砂石垫层中。（12）压实后的灰土、二灰土应采取排水措施，3d内不得受水浸泡。3、施工技术要点1.2水泥搅拌法91、定义：混泥土搅拌机是用于加固饱和和软黏土低地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，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化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。2、基本原理：基于水泥加固土的物理化学反应过程，它与混凝土硬化机理不同，由于水泥掺量少，水泥是在具有一定活性介质--土的围绕下进行反应，硬化速度较慢，且作用复杂，水泥水解和水化生成各种水化合物后，有的又发生离子交换和团粒化作用以及凝硬反应，使水泥土土体强度大大提高。103、施工准备（1）做好技术交底、安全交底，熟悉施工图纸及设计说明和相关设计文件、施工规范，熟知质量要求。（2）高程控制点、平面控制点布设完毕，导线、水准测设资料齐全且经过审批。对每一根桩进行编号，计算出桩位坐标，测出桩位处施工前地面高程。（3）现场技术员及钻机操作手、其他作业人员要熟知施工步骤，特别是工序间的衔接要顺畅。根据技术交底全交底进行各项施工准备。（4）施工前应检查水泥及外掺剂的质量，桩位、搅拌机工作性能、各种计量设备（主要是水泥流量计及其他计量设备）完好程度4、材料及设备要求（1）水泥满足设计要求，应采用合格的R32.5级普通硅酸盐袋装水泥以便计量，出厂日期不超过三个月。使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。（2）外加剂所采用外加剂须具备合格证与质保单，满足设计要求，并应做复试。（3）主要设备深层搅拌机（KTZ-21搅拌机或其他型号桩机）、灰浆搅拌机、集料斗、压浆泵、发电机（120kw）、电脑记录仪。施工前应检查机械工作性能、各种计量设备（主要是水泥流量计及其他计量设备）完好程度，组织验收合格后方可开钻。115、施工工艺流程（1）平整场地→定位→钻机就位调整→预搅下沉→喷浆搅拌上升→下重复搅拌下沉→重复搅拌上升→桩机移位（2）具体为：采用搅拌桩专用机械设备，施工深度为4～20m。钻机钻孔时，回转转盘和加压机构通过钻杆向钻头施加作用力，钻头在轴压力和回转扭矩作用下切人土层并切碎土体到达深度后，然后反向旋转提升钻头，同时用压缩空气输入水泥浆，通过钻头的搅拌作用，使水泥浆和土体充分拌和，边提升钻头、边喷入液化料、边搅拌混合，直至钻头提出地面完成一根桩的施工。在实际施工过程中，计算机根据现场的操作作实际的记录，依此检验拟定的参数，以确定施工的技术参数。通过实践，采用2喷4搅法施工更能有效控制施工质量。126、施工技术要点（1）先平整场地，做好水泥储存场地，在一侧开挖排水边沟，保证雨季场地不积水。清除桩位处地上、地下一切障碍物（包括大块石、树根和生活垃圾等）。场地低洼时应回填黏性土料，不得回填杂填土，基础底面（设计高程）以上宜预留500mm厚的土层；开挖基坑时，将上部质量较差桩段挖去。（2）施工前在水泥浆罐的罐壁上用稍大的铁块或螺丝帽焊接出用水面和水泥浆面的准确位置以确保水泥浆配合比。标定深层搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管送达搅拌机喷浆口的时间和钻杆提升速度等施工参数。（3）根据设计要求通过成桩试验，确定最佳的搅拌次数、水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。每个标段的试桩不少于5根，必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验可采取7d后直接开挖取出，或至少14d后取芯，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和桩体强度。（4）施工使用的固化剂和外掺剂必须通过室内试验检验方能使用。比拌制。制备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的罐数、固化剂浆液应严格按预定的配的时间等要有专人记录。（5）施工时应严格控制喷浆和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg，若小于上述质量，不得进行下一根桩的施工。（6）定位①根据计算出的各个桩位坐标，用经纬仪或全站仪放出各个桩的中心桩，同时设立控制桩，以利于及时校核桩