软土地基处理措施

1福建农林大学交通与土木工程学院软土地基处理措施院（系）：交通与土木工程学院专业：森林工程年级：2010级成员：程良、郑华忠、官俊、钟睿智、卢晓帆指导教师：郑小燕时间：2013年10月15日2目录概述……………………………………………………………………………3一、软弱地基的分类…………………………………………………………3二、地基处理的基本方法……………………………………………………4（一）换填垫层法……………………………………………………………4（二）强夯法…………………………………………………………………6（三）深层搅拌法……………………………………………………………8（四）振动挤密………………………………………………………………10（五）排水固结法………………………………………………………………………11（六）化学加固法……………………………………………………………15（七）双控动力固结法………………………………………………………173概述软土在我国滨海平原,河口三角洲、湖盆地周围及山涧谷地均有广泛分布。在软土地基上修筑路基,若不加处治,往往会发生路基失稳或过量沉陷,导致公路破坏或不能正常使用,近些年来,高等级公路建设的工程实践反复证明,软弱地基处理是路基工程设计,施工中需要特别引起注意的问题。软弱地基是一种不良地基。由于软土具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性，因此在软土地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。在软弱土地基上的建筑物往往会出现地基强度和变形不能满足设计要求的问题，因而经常需要采取措施，进行地基处理。处理的目的是要提高软弱地基的强度，保证地基的稳定，降低软弱土的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降。一、软弱地基的分类所谓软土,从广义上说,就是强度低、压缩性高的软弱土层。以孔隙比及有机质含量为主,结合其他指标,可将软土划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥旋五种类型。通常把淤泥、淤泥质土、软粘性土总称软土,把有机质含量很高的泥炭、泥炭质土总称泥沼。泥沼比软土具有更大的压缩性,但它的渗透性强,承受荷载后能够迅速固结,工程处治比较容易。淤泥及淤泥质地基：在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用而形成。主要特性是强度低、变形大、透水性差和变形稳定历时长。杂填土：人类活动时任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差。一般还具有浸水湿陷性。冲填土：在整治和疏通江河通道时，挖泥船通过泥浆泵将泥沙夹大量水分吹到江河两岸而形成的沉积土。冲填土的成分比较复杂，其工程性质主要取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件。其它高压缩性土：饱和松散粉细砂也应属于软弱地基的范畴。当机械推动或地震荷载重复作用时将产生液化；由于结构物的荷载和地下水的下降会促使砂性土下沉；基坑开挖时会产生管涌；其它湿陷性黄土、膨胀土和季节性冻土等不良地基现象，都应属于需要地基处理的软弱地基范畴。我国各地不同成因的软土都具有近于相同的共性,主要表现为以下几方面。(1)天然含水量高、孔隙比大。含水量在34%~72%之间,孔隙比在.l0~1.9之间,饱和度一般大于95%,液限一般为35%~60%,塑性指数13~30,天然容重15~19kN/m3。(2)透水性差。大部分软土的渗透系数为10-8~10-7cm/s。(3)压缩性高。压缩系数为0.0050~0.02,属高压缩性土。(4)抗剪强度低。其快剪粘聚力在10kPa左右,快剪内摩擦角在0b~5b之间。(5)具有触变性。一旦受到扰动,土的强度明显下降,甚至呈流动状态。(6)流变性显著。4其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的0.4~0.8倍。软弱地基勘查时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况。对冲填土尚应了解排水固结条件；软弱地基设计时，应考虑上部结构的地基的共同作用，对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质条件进行综合分析，确定合理的建筑措施、结构措施和地基处理方法。二、地基处理的基本方法（一）换填垫层法换填垫层法主要作用是提高地基的承载力。其方法是将基底下一定范围内的软弱土挖去，换填砂、碎石和素土等散体料，并分层夯实成低压缩性的地基持力层。1、土质换填的设计土质换填因材料的不同可分为以下几种类型:（1）砂垫层；（2）天然砂石（或人工级配砂石）垫层；（3）灰土垫层；（4）素土垫层；（5）由聚丙烯、尼龙等化纤材料做成的滤水毡垫层。下面以砂垫层为例，对土质换填的设计和施工方法进行说明。1.1垫层的设计垫层设计的具体内容就是确定合理的垫层的厚度和宽度。对于起换土作用的垫层即要求有足够的厚度置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度以防止垫层的两侧挤出。垫层的厚度。用一定厚度的垫层换填软弱土层后，上部荷载通过垫层按一定扩散角传递在下卧土层顶面上的全部压力，不应超过下卧土层的容许承载力，如图1所示：在实际应用中，可先根据垫层的容许承载力计算出基础底面尺寸，然后根据下卧层土的承载力确定垫层的需要厚度，即先拟定垫层的厚度。实践证明，当换土厚度为0.5~1倍基础宽度时，垫层地基的容许承载力为下卧土层承载力的2~8倍，平均变形模量约为2~3.5倍。垫层不宜太厚，太厚施工难度大，费用高；也不宜太薄，太薄垫层的作用不能发挥，效果不显著。5垫层的宽度。垫层的宽度应满足两方面的要求：一方面应满足应力扩散的要求，另一方面应防止侧面土的挤出，通常按45度角来确定砂垫层的宽度。2、施工要点2.1垫层材料的选择不同垫层材料有不同的要求。砂垫层材料应选用级配良好的中粗砂，含泥量不超过3％，不含植物残体、垃圾等杂物。当使用粉细砂时应掺入25％~30％的碎石或卵石，其最大粒径不宜大于50mm。素土垫层的土料中有机质含量不得超过5％，也不得有冻土或膨胀土，不得加有砖、瓦和石块等渗水材料，当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。灰土垫层宜采用2∶8或3∶7的灰土。土料易用黏性小及塑性指数大于4的粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其粒径不得大于15mm，石灰易用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。矿渣垫层其矿渣应质地坚硬、性能稳定和无侵蚀，小面积垫层一般用8~40mm与40~60mm的分级矿渣，或0~60mm的混合矿渣；大面积铺垫时，可采用混合矿渣或原状矿渣，矿渣最大粒径不大于200mm。2.2垫层压实方法的确定机械碾压法是采用各种压实机械来压实地基土。此法常用于基坑低面积宽大、开挖土石方量较大的工程。重锤夯实法是用重机将夯锤提升到某一高度，然后自由落锤，不断重复夯击以加固地基。重锤夯实法一般适用于地下水位距地表0.8m以上稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分压填土。平板震动法是使用震少，透水性较好的松散杂填土地基的一种方法，可达100～120kPa。2.3分层铺填并压实除接触下卧软土层的垫层底层应根据施工机械设备及下卧层土质条件的要求具有足够的厚度外，一般情况下垫层的分层铺筑厚度可取200～300mm。2.4含水量控制为获得最佳夯压效果，宜采用垫层材料的最佳含水量，作为施工控制含水量，对于素土和灰土，现场可控制在最佳含水量±2％的范围内。最佳含水量可通过击实试验确定，也可按当地经验取用。2.5铺前先验槽基坑内浮土应清除、边坡必须稳定，防止塌土。基坑两侧附近如有古井、古墓、洞穴、旧基础等软硬不均匀的部位时，经检验合格后，方可铺筑垫层。2.6避免软弱土层结构扰动垫层下卧层为淤泥或淤泥质土时，因其有一定的结构强度，一旦被扰动则强度大大降低，变形大量增加，影响到垫层及建筑的安全使用，通常的做法是：开6挖基坑时应预留厚约300mm的保护层，待做好铺填垫层的准备后，对保护层一段随即用换填材料铺填一段，直到完成全部垫层，以保护下卧软土层不被破坏。素土及灰土垫层分段施工时，不得在柱基础墙角及承载间隙下接缝，上下两层的缝距不得受水浸泡。垫层竣工后，应及时进行基础施工与基坑回填。（二）强夯法强夯法是将重锤起重到一定高度，然后自由下落，重复夯打，以加固地基，使强度提高，压缩性减小。此法一般适用于无粘性土，杂填土和半饱和土。1工艺原理强夯法又称动力固结法，是法国梅那尔公司于20世纪60年代后期创造的一种地基加固方法。它是在重锤夯实基础上发展起来的动力加固地基的新方法。20世纪70年代后期传入我国，经过近20年在全国各地的推广应用，证明其加固效果十分显著。强夯法以其质量可靠，造价低，进度快，节约三材，经济效益显著等特点，已广泛应用于工业与民用建筑、公路与铁路路基、机场道路及码头仓库等工程的地基加固，成为国内处理地基的一种较好的实用方法。强夯法是应用功能转换的原理达到加固地基的目的。具体地说，它是利用起重设备将几十吨（一般8～40t）重锤，从几十米（一般6～40m）高处自由落下，给土以强烈的冲击和振动。地基土在强大的冲击能的作用下，土体强制压缩或振密；土体局部液化，夯点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水逸出，经时效压密，使土体重新固结，从而提高了土的承载力，降低其压缩性。应用强夯法加固地基虽已经历了几十年，实践证明是一种较好的地基处理方法，但是还没有一套成熟的理论和完整的设计计算方法。根据国内外近十年来的研究成果，土的强夯作用机理一般可归结为：非饱和类土：以直观的加密使土体强度增加为主，如黄土和一般的粘性土，最典型的是湿陷性黄土，通过夯击使土颗粒重新排列成致密结构体，消除其湿陷性。粉土和粉细砂类土：夯击作用使土体加密和预液化，从而提高地基土的承载力和抗液化能力。饱和土：强夯使空隙水压力瞬时升高，随着水压力的消散，土中自由水和部分弱结合水排出，土体变得紧密，随着时间的延续，触变后的土体结构得以恢复，使地基土得到加固，对于饱和淤泥质土和粘性土，可通过加填料（石块、钢渣等）夯击，增加土体骨架和排水通道，这一措施无疑扩展了强夯处理地基土的适用范围。72适用范围目前，国内外处理地基的手段很多，其中强夯的适用范围最广，适用的土质有：各种高填土，如素填土、杂填土（建筑垃圾、工业废料）、粘土、黄土、湿陷性黄土等；饱和砂土、粉土等可液化土，淤泥质土，饱和粘性土等。对于后一类土在正式强夯前须先做试验，证明确有实效时也可采用。采用强夯处理地基，需要考虑其振动对附近建筑物的影响，必要时应采取隔振、防振措施，以及城市对噪音的控制问题。3强夯施工3.1场地整平及标高要求（1）为便于机械行走和施工，强夯场地整平应大于强夯布点范围，以夯点外边缘向外扩3～5m或以外排基础边扩8～10m，（图1）如在挖填方地带施夯，需考虑放坡。（2）强夯场地的标高，以所夯建筑物的基础底标高，加预留夯沉深度来定（图1）。夯沉深度与地质情况，能级等有关。此值可参照已完工程暂定，经过试夯确定。3.2夯点布置按建筑面积均匀布点时，以最外围基础中心线或外边线算起，增加一排夯点。按基础位置相应布点时，同上或按基础持力层厚度一半扩出。布点形式和间距依地质情况、能级和夯锤面积等定。为更好的达到设计要求，多数情况需试夯确定。（1）单点间距一般为1.5D—2.5D（D为锤底直径），呈正方形、梅花形和等边三角形布置。（2）满夯为挨点错位相切。4.3试夯根据设计指标和地质报告，参照有效影响深度公式、结合实际经验，首先确定试夯能级，然后选择不同的锤底面积、布点间距、施工顺序、夯击遍数、单点夯击数等。夯后经过测试，得出满足设计要求的最佳数据，确定施工工艺和参数。有条件时，对含水量较大的地基土。为能提供各遍准确的间隔时间，最好做孔隙水压力消散试验。试夯场地可选在本工程场地内或附近，有经验时也可在工程开始部分安排试夯。4质量保证措施4.1强夯中需要测定的数据（1）夯前的场地标高，各遍夯后整平标高。8（2）各遍夯点最后三击的夯沉量，计算出夯坑的总下沉深度，各遍在整个夯区内均匀的选一定数量的点测每一击的下沉量，作为与试夯比较和检测参考、满夯只在开始时，以贯入度控制，得出锤击数，以后以此数为准施打，不再作测量。（3）强夯中若发现地面变化较大时，需作隆降观测。（4）强夯形成的夯抗直径，主要在试夯时测定，作为计算土体压缩及填料量的参考。（5）对有填料要求的强夯，需记录各夯坑的填料数量。4