3-1软土地基处理

第五节软土路基施工在路基设计时应考虑：1.地基的承载力是否足以保证路堤的稳定性；2.由压缩性土的固结变形而引起的路堤沉降（沉降量和沉降速率）是否影响路基路面结构的正常使用及其使用寿命。为提高路堤稳定性或减少沉降量或加速固结，需要采取的地基处理措施。第五节软土路基施工各种地基处理方法第五节软土路基施工软土是具有含水量高、孔隙比大、渗透性小、压缩性高、抗剪强度低和灵敏度高等工程性质的土体。我国的软土主要分布于渤海湾、长江三角洲、珠江三角洲以及浙、闽沿海地区等地。一、概述（1）软土分类包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等第五节软土路基施工《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017）的定义简单明了，工程设计人员可以以此作为软基的定义：滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。特征指标名称天然含水量（%）天然孔隙比十字板剪切强度（kPa）指标值≥35与液限≥1.035第五节软土路基施工（2）天然软土的特征1、天然含水量高、孔隙比大软土孔隙比及含水量都大，渤海湾地区软土含水量一般在40~60%之间，孔隙比在1.0~1.3之间；长江三角洲地区软土含水量一般在35~55%之间，孔隙比在1.1~1.5之间；珠江三角洲地区软土含水量一般在50~90%之间，一般大于液限，高的可达200%，孔隙比在1.4~2.1之间。各地软土含水量一般大于40%，孔隙比大于1.1。2、透水性弱3、压缩性高珠江三角洲地区软土压缩系数通常大于1.0MPa-1，压缩模量Es多在1.0~2.0MPa，其他地区软土压缩系数通常小于1.0MPa-1，压缩模量Es多大于2.0MPa。长江三角洲地区5米的填土沉降量为1.5~2.0米，渤海湾地区5米的填土沉降量为1.0~1.5米，珠江三角洲5米的填土沉降量为2.0~3.0米。第五节软土路基施工4、抗剪强度低5、触变性和蠕变性软土结构未破坏前，具有一定的结构强度，但一经扰动，结构被破坏，强度则迅速降低，但随静置历时的增长，其强度将逐渐恢复。软土在受荷载作用或载荷变化过程中，将发生持久而缓慢的变化，这种在剪应力作用下的剪切变形现象称为土的蠕变性。第五节软土路基施工（三）软土地基指压缩层主要由淤泥质土、吹填土、杂填土或其他高压缩性土层组成的地基。施工中存在以下问题：1、地基承载力和稳定性问题在道路荷载（静力和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏，影响道路的正常使用，引起道路破坏或边坡失稳。第五节软土路基施工2、沉降、水平位移及不均匀沉降问题在荷载作用下（静力和动力荷载），地基产生变形。当道路沉降或水平位移，或不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响道路的正常使用，甚至可能引起破坏。第五节软土路基施工二、软土地基的加固措施与施工软土地基处理的目的是利用置换、夯实、排水、胶结、加筋和化学处理等方法对地基进行加固，以改善地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性等。处理方法有—砂垫层法、排水固结法、换填法、反压护道法、灰土挤密桩、土工合成材料加固、碾压夯实法、化学加固法等。第五节软土路基施工地基处理问题核心：沉降与稳定性问题。地基处理问题关键：治水与固结。类型：沉降加速固结沉降：加载预压，竖向排水；处理减小总沉降量：挤密桩、石灰/水泥桩、换填土；稳定增加抗滑力：挤密桩、石灰/水泥桩、换填土、反压护道处理增加强度：加速固结；阻止地基强度降低：慢速、分期填筑路堤第五节软土路基施工（1）砂垫层法在软土地基上铺设厚度为0.5～1.2m的砂层，以保证所需的排水能力下图：已完成的斜坡砂垫层第五节软土路基施工格栅,砂垫层（2）排水固结法排水固结法就是先在地基中设置砂井或塑料排水板等竖向排水体，然后利用建（构）筑物本身重量分级逐渐加载；或是在建（构）筑物建造以前，在场地先行加载预压（或者真空预压），使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度提高的方法。第五节软土路基施工1、塑料排水板法利用插板机械在软土地基中插设具有良好透水性的塑料排水板，从而在软土地基中形成竖向的排水通道，在上部辅加荷载（如预压堆载、砂垫层，或者真空预压等）的作用下，在软土地基中产生附加应力。软土地基中的孔隙水应力和附加应力引起的超孔隙水应力随着孔隙水通过塑料排水板和砂垫层排出而降低，地基的孔隙水含水量也随之降低，从而增加了土体密实度。第五节软土路基施工砂井/袋装砂井/塑料排水板排水法真空堆载预压排水法示意图砂垫层堆载填土砂井/袋装砂井/塑料排水板塑料薄膜射流泵有孔管道网络有孔管道网络示意图广泛适用于各类饱和粘土、粉土2、砂井排水法在软土层上设置垂直排水井，有钢管砂井、袋装砂井等。第五节软土路基施工（3）换填法换填法是浅层软土地基的处理方法．是将基础底面以下不太深的处理范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬，强度较高，性能稳定好，具有抗侵蚀性的砂，卵石，素土等去分层换填，同时用人工或机械方法进行表层压，夯，振动等处理土工合成材料至满足工程要求的全过程．第五节软土路基施工适用于软弱土层位于地表，换挖深度不超过3m的场合。适用于排水困难的洼地，而软弱土层易于滑动，厚度又较薄，表层无硬壳，石料来源充分1.开挖换填2.抛石挤淤第五节软土路基施工3.爆破挤淤适用于换填深度超过3m，需要快速施工且允许爆破的场合。对于稠度较大的软土采用先爆后填，对于稠度小的软土，可以先填后爆破。爆空区挤出区第五节软土路基施工（4）反压护道法该法是指在道路主路堤两侧，填筑一定宽度和高度的护道，使路堤下的淤泥向两侧隆起的趋势得到平衡；同时加宽了荷载的分布宽度，减少了路堤的基底压力，从而保证了路堤的稳定。这种方法处理软土地基，对解决路基稳定是有效的。第五节软土路基施工反压护道法适用于：a.非耕作区和取土不困难的地区；b.路堤高度不大于1.5～2倍极限高度；c.主要用于处理软土，对泥沼有时也可以采用。第五节软土路基施工（5）灰土挤密桩灰土挤密桩法是在基础底面形成若干个桩孔，然后将灰土填入并分层夯实，以提高地基的承载力或水稳性。灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，处理深度宜为5～15m。第五节软土路基施工挤密桩－－用冲击或振动方法，将砂或碎石等粒料挤入软土地基内，形成直径较大的桩体，并同原地基一起形成复合地基。作用：1)使桩周围的土体变密实；2)支承路堤很大一部分重量；3)加速周围软土的固结；4)防止液化（砂土地基时）。第五节软土路基施工挤密桩法和加固土桩施工现场第五节软土路基施工挤密桩法施工现场（6）土工合成材料加固浅层的软土路基可采用先在地表铺筑土工布，再填筑路堤，土工布起分隔、过滤、排水和加速固结的作用。（7）碾压夯实法采用压实功能较大的振动压实方法，对非粘性土及地表松散土，予以碾压，可以提高其地基强度，降低压缩性，振动时间越长，效果越好。第五节软土路基施工重锤夯实强夯夯实法（8）化学固结法－－利用化学溶液或胶结剂，采用压力灌注或搅拌混合等措施，使土颗粒胶结起来，达到对土基加固的目的。目前采用的化学溶液有：1)以水玻璃溶液为主的浆液2)以丙烯酸氨为主的浆液3)水泥浆液4)以纸浆溶液为主的浆液第五节软土路基施工工艺有：注浆法－－利用机械压力将浆液通过注入管，均匀注入地层，浆液以填充和渗透方式，排挤土粒间或石隙中的水分和空气，占据其位置，一定时间后，浆液凝固，可使原土层或缝隙固结成整体。旋喷法和深层搅拌法第五节软土路基施工