软土基处理

软土基处理（共6篇）

软土基处理 篇1

0 引言

基床系数是地铁、地下轨道交通等地下工程设计中的重要参数,由此准确地确定数值显得十分关键。由于受软土工程特性及该地区地下水的影响,在工程勘察中,其垂直基床系数的确定一般只采用室内试验进行。垂直基准基床系数的室内试验方法有三轴法和固结法[1],但由于三轴法试样尺寸过小(直径D=20mm),土体,特别是流塑状淤泥质土,在试样制作过程中,易受到人为扰动,进而导致得到的土体垂直基床系数数值显著偏低,为此采用改进的K0仪结合固结法对软土地区土体垂直基准基床系数进行室内试验。

基床系数是土体自身固有的力学性质指标,其数值的大小应由土体自身的性质决定,但由于受到试验设备和试样尺寸的影响,不同的测试试验方法得到的数值存在较大的差异性[2]。关于尺寸大小的修正,目前研究的较多,但其自身物理力学性质指标的大小对参数取值的影响程度和范围,以及其值与物理力学性质指标之间的内在联系,目前还没有较为明确的认识。为此,本文结合宁波栎社机场扩建工程,采用室内固结和K0仪固结试验,对流塑和可塑状两种状态下的土体进行室内试验分析,考虑到试验设备及试样尺寸的影响,将不同试验得到的数值统一换算到基准基床系数,再对得到的垂直基准基床系数的影响因素进行分析,最终用于取值的优化,保证数值的准确性和可靠性,同时有利于推动软土地区轨道交通地下工程勘察、设计、施工水平的提高和发展。

1 基于不同室内试验方法的基床系数取值修正

1.1 尺寸效应修正

Terzaghi认为,基床系数与荷载板的尺寸有关[3],因此,由不同尺寸荷载板和室内试样直接测定的土体基床系数修正到现场K'30值(D=30cm荷载板)为:

对于砂砾、砂土:

对于黏性土:

式中:B为载荷板直径或宽度;K为直接测定的基床系数值。

1.2 基准基床系数的修正公式推导

室内试验与原位测试相比:(1)原位载荷试验与室内试验尺寸存在差异;(2)原位荷载试验的压缩层厚度为影响深度范围内的土层厚度,而室内试验的土试样高度h0即为压缩层厚度,在假定相同的压板面积下,室内试验下沉量要小[4~5]。因此,不同测试试验方法得到基床系数存在差异的原因不仅与试样直径有关,还受试样高度(厚度)的影响,因此应综合考虑高径比(H/R)对基床系数取值产生的影响,从而统一修正到以K30平板载荷试验为基准基床系数的取值标准。

根据土体分层总和法单向压缩理论[6]:

由基床系数取值定义得:

根据有效应力传递原理[7],当试样高径比H/R=3.7时,试样底部压力pi=0.1p,则基床系数表达式为:

由式(3)、式(4)可得:

根据基床系数取值定义:K=p/s=p/1.25,在土体弹性变形阶段,高径比(H/R)越小,土样获得1.25cm的沉降量所需的附加压力p值越大,进而得到的基床系数数值也越大。因此,对同一土体基床系数的取值与高径比成反比例关系,由此基床系数K与试样高径比为3.7时(H/R=3.7)的K0.1p取值关系为:

式中:当H/R取3.7时,K亦即为K0.1p。

由此,考虑试样高径比(H/R≤3.7)对基床系数的取值影响的基准基床系数修正公式为:

式中:K为室内试验直接得到的基床系数;R为试样半径;K'30为修正后的基准基床系数。

对于高径比大于3.7(H/R>3.7)以及采用不同直径的荷载板原位测试,由于试样或下部影响范围内压缩层厚度较大,可以忽略下部压缩层厚度的变化对测试结果的影响,因此可按式(1)、式(2)仅进行直径修正,进而得到土体的基准基床系数。

2 室内试验设计

2.1 试验方法

为得到土体基床系数数值,拟采用传统的固结法和改进的K0仪固结法对宁波地区轨道交通设计影响较大的流塑、可塑状土体垂直基床系数进行相关室内试验测试研究。

2.1.1 固结法

固结试验方法是根据固结试验,待试样在每级压力下固结稳定后记录其沉降量,通过压力与孔隙比的关系来确定基床系数K:

式中:σ2-σ1为应力增量(MPa);e1-e2为相应的孔隙比减量;em=(e1-e2)/2;h0为土样的试验高度(m)。

2.1.2 K0仪固结试验

假设室内K0室内试验与现场载荷试验或K30试验的区别主要是承压板面积不同,不考虑其他因素(如与周围土体的剪应力等)对试验的影响。因K0仪固结试验与普通压缩试验相比,侧翼用柔性的水替代了刚性环刀的侧限,土样的高度从20mm增加到40mm,边界条件更接近原位土体,因此认为在试验p-s曲线起始压力段(接近直线段),两者非常靠近或重合,若借用K30试验方法,其土样下沉量基准值(s=1.25mm)就在该直线段(见图1)。这样就可以用K30试验的方法计算K0仪固结室内试验方法的基床系数K。

2.2 试样尺寸

为减少土样受到扰动的影响,采用薄壁取土器对流塑状淤泥质土和可塑状粉质黏土进行钻探取样,对现场采取的薄壁土样进行室内试验,薄壁土样见图2,各试验方法的试样尺寸见表1。

2.3 基床系数取值

考虑到试样尺寸(高、厚差异)的不同,导致基床系数得到的数值产生的差异性,依据第1.2节的理论推导,对两种室内试验方法下得到的土体垂直基床系数采用消除高径比(H/R)的措施,即按式(8)统一修正到基准基床系数进行相关分析。

3 基床系数试验成果及对比分析

采取室内固结和K0仪固结法得到的同一地质年代和成因的软塑和可塑状土体垂直基床系数经式(8)换算后得到的垂直基准基床系数及各试验土样对应的物理力学性质指标见表2。

室内固结法和K0仪固结法得到的垂直基准基床系数对比见表3。

表3表明,对于流塑状软土,固结法和K0仪固结法得到的基准基床系数取值范围分别在8.6~23.0MPa/m和10.9~21.8MPa/m之间,其数值区间基本一致,对于同一土样,两种方法得到的基准基床系数比值在0.8~1.3之间;对于可塑状粉质黏土,前者得到的垂直基准基床系数数值范围为29.3~44.5MPa/m,后者数值范围27.3~42.8MPa/m,比值在0.9~1.1之间。试验数据表明,经修正后两种室内试验方法得到的区间基本一致,同一土样试验结果比值接近于1,差异性较小,成果可靠,两种方法均能较好地对土体垂直基床系数进行室内试验测试。

4 基床系数影响因素分析

4.1 土体深度对基准基床系数的影响

不同状态下土体垂直基准基床系数数值与土样深度关系曲线见图3、图4。

从图3、图4土体垂直基准基床系数与土样深度曲线关系分析,对于上部流塑状淤泥质土体,其垂直基准基床系数随着土样深度的增加呈现出同步增长的变化趋势,即土样深度越大,其数值亦越大;而对于下部可塑状粉质黏土,其垂直基准基床系数与土样深度的增长无明显的线性关系,曲线呈现出无规律的折线关系,即为不同步增长。分析其原因,对于上部淤泥质粉质土,根据地质成因及沉积年代分析,深度越大,越先沉积则沉积年代相对较长,密实度相对较大,固结程度相对较好,从现场钻探岩芯分析,上部淤泥质土体性质均一性好,变化较小,由此土样深度越大,土体的垂直基准基床系数亦越大,即室内试验结果呈现出其垂直基准基床系数沿深度方向逐步增大的变化趋势。

而对于下部可塑状粉质黏土,由于沉积年代普遍较久,沉积环境为陆相,且一般埋藏深度较大,上部覆盖层厚度大,在自重压力作用下固结程度较好,一般为正常固结土,故其物理力学性质沿深度方向异性不大,因此对于同一沉积环境及沉积年代的可塑状黏土,其垂直基准基床系数的大小随其埋藏深度的增加,其线性增长关系不明显。结合钻孔岩芯表明,其均匀性较差,局部夹有砾、砂颗粒,由此室内试验成果显示其垂直基准基床数值离散性较大,且无明显的分布规律。

综合分析表明,由于沉积环境、年代及成因的不同,对于上部淤泥质土,其垂直基准基床系数随深度的增加表现出同步的线性增长关系,而下部可塑状粉质黏土垂直基准基床系数的大小与土样深度无明显的线性关系。

4.2 土体物理性质对基床系数的影响

土体垂直基准基床系数与土体物理性质指标的关系见图5~图8。

图5~图7曲线变化趋势显示,土体的含水量、孔隙比、液性指数等三项物理性质指标的变化趋势与土体垂直基准基床系数的变化趋势趋于一致,即随着指标的增大,土体垂直基床系数均呈现出同步减小的变化趋势;与图8土体的垂直基准基床系数与土样干密度的变化呈现出同步增长的变化趋势相反。数据分析表明,土体物理性质指标越好,其垂直基准基床系数的取值越大,反之越小。

4.3 土体力学性质对基床系数的影响

垂直基准基床系数与土样压缩模量的变化曲线见图9。

图9显示的土体垂直基床系数与压缩模量的关系与图8呈现出接近一致的变化趋势,即土体垂直基床系数随其压缩模量的增长而呈现出同步增长的变化趋势。

结合表2中的土体物理力学性质试验成果综合分析,对不同状态下的土体,其垂直基床系数与其所处的深度呈现出不同的线性关系;土体的物理力学性质指标对土体垂直基准基床系数的大小起着一定的决定作用,且指标与垂直基准基床系数之间存在着一定函数关系。

5 结论

(1)通过对K0仪的改造,可以较好地对基床系数进行测试,并推导出考虑高径比(H/R≤3.7)的室内基准基床系数换算公式,经室内试验验证,在两种方法下同一土样的垂直基准基床系数基本一致。

(2)对于上部流塑状淤泥质土,其垂直基准基床系数随深度的增加表现出同步的线性增长趋势,而下部可塑状粉质黏土其取值与土样深度无明显的线性关系。

(3)土体含水量、孔隙比、干密度、液性指数、压缩模量等物理力学性质指标对土体基床系数的大小起着一定的决定作用,且之间存在着一定的函数关系。

(4)对于同一种状态的土体,垂直基准基床系数的具体取值应结合其物理力学性质指标的大小综合考虑,从而得到准确、可靠的参数数值,以满足设计的要求。

摘要：在Terzaghi荷载板直径效应修正的基础上,结合土力学有关理论,推导出基于室内土体试样高径比(H/R)的综合修正公式。依托宁波栎社机场勘察项目,采用不同室内试验方法 (固结法与改进的K0仪固结法)对不同状态的土体分别进行试验。依据试验成果,对基床系数的取值提出相关建议;对不同影响因素(深度、含水量、干密度、孔隙比、液性指数、压缩模量等)下土体基床系数的变化趋势进行详尽的分析,得到具体的影响趋势和程度。

关键词：基床系数,室内试验,高径比(H/R),修正公式,影响因素

参考文献

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软土基处理 篇2

软土地基的处理是道路设计经常遇到的情况。软土是指湖沼、滨海、谷地、湿地、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。具有孔隙比大、含水量高、压缩性强、固结系数小、固结时间长、抗剪强度弱、灵敏性强、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。主要包括冲填土，杂填土，淤泥质土以及其他高压缩性土等。

一、软土路基浅层处理方法

软土地基浅层处理的方法主要包括加筋土法，强夯法，换填法和抛石挤淤法等（浅层处理是指对路床处理深度不超过5米）。

（一）加筋土法

加筋土法是将土工织物或是土工栅格等植入地基土中，两者形成一个整体，增大压力扩散角，从而提高地基的承载能力，减少其沉降。加筋土法一般适用于由回填土形成的路堤，适用于软土，沙土和粘性土等。

（二）强夯法

强夯法是利用重物对软弱地基进行强夯，增加其密实度，从而提高路基地基承载能力和减少沉降，一般适用于地基处理深度不超过3米的低饱和度粉土，粘性土，湿陷性黄土，素填土和杂填土等。

施工前，对重夯地段测量放样，确定夯点位置及间距。夯击遍数为3遍，从两侧开始向中部一排接一排进行，每夯点连续夯击4次。夯击过程中随时测量夯沉量，当后两击平均夯沉量为1～2cm 时，即可终止夯击。

（三）换填法

换填法是将软弱土层清除并清底，然后回填砂碎石并压实。一般适用于淤泥质土和黄土和人工回填土，适用深度不超过5米。

测量放样，挖除路基坡脚全部软弱土、冻胀土。对材料的配合比进行标准试验，确定适合施工需要的各项参数，以便合理指导施工。

备料、摊铺及拌和，自卸车按规定计量将砂砾运至施工路段，确保配料的均匀性及准确性，然后用平地机摊铺，直到达到设计要求的深度和规范要求均匀度为止。摊铺应控制厚度，避免破坏下承层，每次的摊铺宽度应与上一次的摊铺重叠50cm。

碾压养生，现场取样成型试件，满足要求后，立即进行稳压，然后平地机初平一次，用振动压路机振压4～6遍直到达到要求的标准。碾压成型后的第2天，洒水养生，并控制车辆运行。

（四）袋装沙井法

袋装沙井法具有理论成熟，施工简易，造价低廉，质量容易被控制等优点。袋装沙井法是固结排水法的一种，是在软弱地基中设置若干沙井，在沙井上铺砂垫层，再在砂垫层上铺设土工布。通过增加排水措施，缩短排水距离，提高排水速度，从而使地基土的密实度增加，提高其承载能力。土工布的作用是提高其稳定性，使之不会沿滑动面滑动。

二、软土地基深层处理方法

软土地基深层处理的方法主要是深层搅拌法、排水固结法、石灰桩法、复合地基法和高压喷射注浆法等（深层处理是指对路床处理深度超过5米）。

（一）深层搅拌法

深层搅拌法是将水泥或是其他减水联结剂利用深层搅拌机与地基土在原位进行搅拌，使之成为复合地基，提高整体的承载能力。此法一般适用于不超过12米的粉土或是粘性土等。

（二）排水固结法

排水固结法是利用在地基中设置的排水系统，减少周围地基土中的含水量，提高地基的密实度，增强抗剪能力，适用于厚度较大的饱和土地基或是冲填土地基。

（三）石灰桩法

石灰桩法是在地基土中，利用人工或是机械成孔，将石灰回填路基中，由于石灰的吸水性以及离子交换作用，改变周围地基土的物理性质，形成复合地基。此法适用于处理深度不超过12米的软弱粘性土和杂填土。

（四）高压喷射注浆法

高压喷射注浆法是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻至设计的土层深度，然后高压喷浆，使混凝土砂浆与土体形成一个整体，彻底改变地基的结构组成，提高地基的承载能力，减少其沉降。此法适用于软弱地基深度较大的地基，可以超过30米。

三、工程实例

某公路改建工程，桩号为K2+23～K5+73，全长3.5km。水泥混凝土路面，路基宽度23m，双向4车道，荷载等级为公路一级。此次改建工程的地基由于软弱土厚度较大，土质软弱，埋深浅，承载能力和抗剪能力相对薄弱，容易触变，对上面公路的沉降及稳定性影响较大，需进行软基处理。K2+34～K3+77段的地基，为由淤泥质亚粘土组成的软土段，埋深2～5m，软土层厚6～10m。参考《公路路基设计规范》（JTGD30-2004），软土地基处理设计包括沉降处治设计和稳定处治设计，稳定安全系数的计算采用固结有效应力法，当不考虑固结时，稳定安全系数取值不能小于1.2，一般路段容许工后沉降不能超过0.3m。具体对于本工程，大部分的路段地基为淤泥质亚粘土，路堤填土高度均不大于5.5m，软弱土层厚，土质较弱，沉降较大。根据以往经验，参考相关类似工程，本工程采用袋装沙井法进行软基处理。袋装沙井法具有理论成熟，施工简易，造价低廉，质量容易被控制等优点。

K2+34～K3+77段相关数据如下：路堤顶部设计宽度23.00，路堤设计高度3.75m，路堤边坡坡度为1：1.5，地基土层数为3层，砂垫层厚度为0.4m，竖向排水体半径0.035m，间距1米，竖向排水体的长度为11m。工后沉降基准期为334天，其中路基施工期为183天，路基预压期为122天。采用经验系数法进行沉降计算，e-P曲线法进行主固结沉降计算，按多层土实际容重进行基底应力计算，在计算沉降时，要考虑弥补地基沉降引起的路堤增高。在进行稳定计算时，采用固结有效应力法，同时考虑超载和地震力的影响。其中地震烈度为7度，重要系数为1.0，综合系数为0.25。

沉降计算部分：考虑地基沉降的影响，路堤的计算高度为4.021m，公路竣工时，地基的沉降量为0.512m，工后沉降基准期结束时，地基的沉降量为0.621m。公路竣工后，基准期内的残余沉降为0.101m。故总的沉降为1.2×0.723=0.868m。

如若采用粉喷桩进行软基加固，拟采用直径为0.5m的粉喷桩，桩距1.2m，梅花形布置。

单桩承载力计算：混凝土单桩承载力取分别按桩材强度和桩侧摩阻力计算的较小者。

浅谈软土地基的处理 篇3

关键词:软土地基 喷粉桩法 路堤失稳 换土垫层法

引言

在我国沿江、沿湖、沿海等处广泛分布着软土，而这些地区一般又是经济发达地区，对公路交通需要迫切，尤其要发展高速公路。因而在高路堤、大型桥梁，大量的涵洞、通道处软土都给它们带来不同程度的危害。如路基的滑移，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸而使这些地区的公路建设者感到非常棘手，要花大量人力、物力、财力和时间，去进行勘察、测试、设计、科研和施工。若处理不好将会带来极大的资源浪费。

1 软土及软土地基

1.1 软土

软土是指滨海、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。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。

1.2 软土地基

我国公路行业规范对软土地基未作定义。日本高等级公路设计规范将其定义为:主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出:软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理[1]。

2 软土地基在公路工程中造成的危害

1)勘察设计不详细或不准确，导致对应该做软基处理的地段未做处理设计。

2)已知是软土地基，但是未做好软土地基处理，造成路堤失稳或危及线外建筑物。

3)虽然做了软土地基处理，但是措施不力，施工不当造成路堤失稳。

4)堆料不当，未按规定分层填筑，填土过快，碾压不当，造成路堤失稳。

5)扰动“硬壳层”或填筑不当，使“硬壳层”遭受破坏，导致路堤失稳。

3 处理软土地基的方法

3.1 换土垫层法

1)垫层法。其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量;常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2m～3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。

2)强夯挤淤法。采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体;可提高地基承载力和减小变形。适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基，应通过现场试验才能确定其适应性。

3.2 振密、挤密法

振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。

4 喷粉桩法在软土路基施工中的应用

4.1 粉体搅拌法

粉体搅拌法(简称粉喷法)，是用特制的设备和机具，将加固剂粉体材料(水泥或石灰)通过压缩空气的传送，与地基土强行拌和，使之产生充分的物理、化学反应后，形成一定强度的桩体(简称粉喷桩)。这是一种改善土质，提高地基强度的软土地基加固方法，可以广泛地适用于淤泥质土，杂填土，软粘土等地基加固。

4.2 粉喷法加固软土地基的特点

粉喷法加固软土地基，是一项新的工艺，与其他软土加固方法相比，具有较多突出之处;原理科学、费用低廉、加固成本低。由于采用地基土自身作为桩料，掺入少量固化剂，一般掺入15%左右的水泥，平均每米不超过50kg水泥，每米材料成本费仅10元左右，比其他地基加固方法成本均低;桩身质量好。由于成桩粉体与土拌和，化学反应充分，桩身强度相对较大;地基加固后无附加荷载，因为掺入的固化剂含量较少，加固土的容重略大于地基土的容重，可将地基土的附加荷载忽略不计。干法施工。施工不需要水源，不需要排污，场地干净;桩体强度高，与深层搅拌法相比较，在条件相同的情况下，粉喷桩施工效果较好，因为深层搅拌法是湿法施工，而粉喷桩是干法施工，是从地基土中吸取一定的水量，从而提高了地基的加固效果;无侧向挤土问题。该工艺与打入桩或压入桩相比，由于成桩是将原土作为主要桩料，在地基中几乎不增加体积，故不产生侧向挤土，所以粉喷桩施工对临近环境无其他影响，甚至可以紧贴相临基础施工，该工艺可根据工程需要及地质条件，以不同的掺灰量控制不同的桩身强度，也可以在同一地基中不同层位控制不同桩身强度，以满足工程上的需要;该工艺平面桩位布置灵活，可以组成各种几何形状的桩体，如单桩分开的桩式，桩体相切或搭接的墙壁式，以及桩体构成网格状的块体式，并适用于各种工程，如建筑物地基加固，边坡抗滑加固等，还可以加固地基中的某个部分，应用广泛:粉喷桩施工专用机械主要由成桩钻机，空压机，供料机三大件组成。设备简单，机身体积小，步履移动方便。

4.3 施工工艺

1)施工程序。放桩位→钻机就位→调平→送风→钻至设计深度→送粉→提升搅拌→提升至地平→停粉→复搅1/3桩长→提升至地平→停风→钻机移动→重复循环。

2)施工中注意事项:

a.明确设计要求，了解地基的地质情况。b.开工前先打试验桩，根据不同的地质条件，合理选择钻机的档位，确定喷粉机压力和喷粉量。c.严格控制钻孔深度，喷灰时间及停灰时间，确保粉喷桩桩长，成桩应打入持力层50cm严禁在未钻至设计深度及未喷灰的情况下钻机提升作业。d.定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头必须随时检查，其钻头磨损量不得大于1cm。e.喷灰机必须配有水泥计量装置，施工中及时记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。若发现喷灰量不足应进行整桩复打，复打的喷灰量仍不小于设计用量。若遇停电，机械故障等原因中断喷粉，在恢复喷粉时，其重叠孔段长度应大于1m。f.桩身上部1/3桩长范圍内，施工中应严格进行重复搅拌，使水泥和土充分拌和，提高上部桩身强度，使之符合荷载的传递规律。g.为防止水泥飞扬造成污染，当钻头提升到地面以下0.5m时，喷灰机应停止喷灰，并使钻机迅速换档下钻，上部0.5m范围内用人工回填粘土并压实。h.施工中应认真填写原始记录。为保证机械设备完好及人身安全，严禁违章操作。

5 结语

在软土地基上修筑公路和桥梁并不都会发生问题、只要设计和施工措施得当，就可以保证路堤、桥梁的稳定和使用效果。软土地基上路堤的设计与施工方案，应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素，按照因地制宜、就地取材、分期修建、综合处治的原则进行充分论证，使设计和施工方案达到技术上先进、经济上合理。软土地基的处理方法很多，总之，软土地基处理的目的是增加地基稳定性，减少施工后的不均匀沉陷[2]，所以施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性，坚决以数据说话，认真测定基底的承载力，并根据不同的地质情况，不同的投资和工期要求，采用切实可行的处理方案，同时一定要采集桥涵施工后的工后沉降数据，积累经验，为今后的施工打下坚实的基础。

参考文献:

[1]林宗元.岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,

1993.1882204.

浅议软土地基的处理论文 篇4

在我国沿江、沿湖、沿海等处广泛分布着软土，而这些地区一般又是经济发达地区，对公路交通需要迫切，尤其要发展高速公路。因而在高路堤、大型桥梁，大量的涵洞、通道处软土都给它们带来不同程度的危害。如路基的滑移，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸……而使这些地区的公路建设者感到非常棘手，要花大量人力、物力、财力和时间，去进行勘察、测试、设计、科研和施工。若处理不好将会带来极大的资源浪费。软土及软土地基

2.1软土

软土是指滨海、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。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。

2.2软土地基

我国公路行业规范对软土地基未作定义。日本高等级公路设计规范将其定义为:主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出:软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。软土地基在公路工程中造成的危害

(1)勘察设计不详细或不准确，导致对应该作软基处理的地段未作处理设计，此类工例不少，世界银行贷款项目也存在此类现象。

(2)已知是软土地基，但是未做好软土地基处理，造成路堤失稳或危及线外建筑物。工例有:汕头磊口大桥引道。由于高填土引起线外土地隆起，民房受损。路基难以稳定，只好增加桥梁长度，建成后一段时间，仍然出现锥坡不均匀下沉，又做了处理，现已改建新桥。

(3)虽然作了软土地基处理，但是措施不力，施工不当造成路堤失稳。珠海南屏桥引道，经开挖分析，原因是地质资料不准确，填土速度过快，后加的反压护道又阻塞了砂垫层的排水通道。最后采取了挖深边沟排水(挖边沟时，原路堤底有大量的水流出)，用袋装砂并(原先的砂并是无袋砂并)和捕土工布进行修复。

(4)堆料不当，未按规定分层填筑，填土过快，碾压不当，造成路堤失稳。新会虎坑、大洞桥的引道，主要原因是堆料不当，未按规定分层填筑，也未作施工观测，填土过快，碾压不当。末作加固处理但按规定施工的路段，虽然后来沉降较大，但没有发生破坏。

(5)扰动“硬壳层”或填筑不当，使“硬壳层”遭受破坏，导致路堤失稳。软土地基上往往有一层强度比软土高的土层，被称为“硬壳层”。“硬壳层”可以起到承重和扩散应力作用，利用好“硬壳层”对于减少工程投资是有意义的。但若对“硬壳层”的勘察、利用工作做得不好，则达不到顶预想的效果。

(6)由于台背填土使地基对结构物产生负摩阻力和纵向推挤作用，引起桥台发生变位以至损坏。主要问题是:台背填土引起桥台向桥跨方向发生水平变位;先做桥台，后做锥坡及台背填土;锥坡没有按设计图纸做足，台背填土时把轻型桥台推坏;由于负摩擦力作用，引起桥台下沉。喷粉桩法在软土路基施工中的应用

4.1目前我国软土地基处理的现状

在我国高等级公路的软土地基处理中，常用的方法主要有粉喷桩、砂垫层法、竖向排水法(袋装砂并、塑料排水板)、加铺土工织物(土工布、土工格栅)、碎石桩、砂桩、深层搅拌、强夯等。采用最多的是砂垫层+袋装砂井(或塑料排水板)土工布的处理办法，可以得到比较经济且效果较佳的结果。

4.2粉体搅拌桩在软土地基处理中的应用

4.2.1粉体搅拌法

粉体搅拌法(简称粉喷法)，是用特制的设备和机具，将加固剂粉体材料(水泥或石灰)通过压缩空气的传送，与地基土强行拌和，使之产生充分的物理、化学反应后，形成一定强度的桩体(简称粉喷桩)。这是一种改善土质，提高地基强度的软土地基加固方法，可以广泛地适用于淤泥质土，杂填土，软粘土等地基加固。

4.2.2水泥加固土物理力学特性

物理性质。容量:水泥与土搅拌后，基容量变化不大，仅比原土的容量增加5%;含水量:水泥加固土含水量略低于原土的含水量，约减少3%-7%.水泥土力学性质。水泥加固土的抗压强度，工程施工中一般采用 a=7-15%为宜;水泥加固土的强度随龄期增长而增长，早期强度增长较快，7d龄期强度可达28d龄期强度的60%，一般情况下，龄期超过28d后，强度仍有明显增加，3个月龄期强度可达到0.3-2.0MPa.水泥加固土的抗拉强度。经试验，当水泥土的抗压强度在300-4000kPa时，抗拉强度为抗压强度的15%.4.2.3粉喷法加固软土地基的特点

粉喷法加固软土地基，是一项新的工艺，与其它软土加固方法相比，具有较多突出之处;原理科学、费用低廉。加固成本低，每米材料成本费仅10元左右;桩身质量好;地基加固后无附加荷载。干法施工。施工不需要水源，不需要排污，场地干净;桩体强度高。

4.2.4施工工艺

(1)施工程序。放桩位——钻机就位——调平——送风——钻至设计深度——送粉——提升搅拌——提升至地平——停粉——复搅1/3桩长——提升至地平——停风——钻机移动——重复循环。

(2)施工中注意事项

①明确设计要求，了解地基的地质情况。

②开工前先打试验桩，根据不同的地质条件，合理选择钻机的档位，确定喷粉机压力和喷粉量。

③严格控制钻孔深度，喷灰时间及停灰时间，确保粉喷桩桩长，成桩应打入持力层50cm严禁在末钻至设计深度及未喷灰的情况下钻机提升作业。

④定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头必须随时检查，其钻头磨损量不得大于l厘米。

⑤喷灰机必须配有水泥计量装置，施工中及时记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。

⑥桩身上部1/3桩长范围内，施工中应严格进行重复搅拌，使水泥和土充分拌和，提高上部桩身强度，使之符合荷载的传递规律。

⑦为防止水泥飞扬造成污染，当钻头提升到地面以下0.5米时，喷灰机应停止喷灰，并使钻机迅速换档下钻，上部0.5米范围内用人工回填粘土并压实。

石灰桩加固处理软土地基探讨 篇5

【关键词】石灰桩；软土地基；置换；承载力

引言

用石灰掺填法加固软弱地基在我国已有约两千年的历史，石灰桩在处理软弱土、杂填土地基，提高地基承载力方面，具有开挖土方少，施工进度快，造价低等特点，与其他挤密桩一起被推广使用。从局部处理软弱地基，到处理整片软弱地基或整幢建筑物地基，从单独使用到与低标号混凝土桩结合而形成三元复合地基，石灰桩的应用范围正逐步扩大，加上对粉煤灰的废物利用，对环境保护具有积极的影响。

1 石灰桩的加固机理

1.1 化学加固机理

石灰桩中的主要材料是生石灰块，其主要成份CaO遇水后分解、膨胀并形成Ca(OH)2，软弱土被挤压密实、脱水、固结后，使强度得到提高。在石灰中掺入粉煤灰改良后的石灰桩再掺入一定的粘性土，除可提高桩体强度及减少生石灰用料外，由于粘性土具有隔水性，可在高地下水位的情况下减少水对桩体的侵蚀，提高砂性地基土中桩体的稳定性。生石灰块与粉煤灰、粘性土以一定比例拌匀并挤密入孔后，孔周围的水份被吸附入桩内，由于石灰具有很强的吸水性，生石灰反应成熟石灰的需水量为生石灰重量的32％，在吸水过程中，将释放出大量的水化热，反应产生的200℃~300℃的高温将使桩间土的最高温度可达到40℃~50℃，桩间土在高温作用下产生汽化脱水，土中孔隙水压力消散，含水量降低，由于含水量降低，周围土受到脱水挤密促进了桩周围地基的固结，生石灰(CaO)吸水后消解，形成的Ca(OH)2进一步吸水并与粉煤灰中的活性材料SiO2、AL2O3发生反应，生成具有水硬性的水化硅酸盐和水化铝酸盐，使桩体结硬。桩周围的土部分变硬，实际等于扩大了桩径，从而提高了复合地基的承载力，达到处理软弱地基、杂填土地基的效果[1]。

1.2 物理加固机理

1.2.1 挤密作用

大量的原位測试及土工试验结果分析表明，石灰桩桩体吸水后膨胀，对桩边一定范围内的土休显示了较好的加固效果，经挤密后桩间土的强度为原来强度的1.1~1.2倍。

1.2.2 高温效应

生石灰水化放出大量的热量。桩内温度以及桩间土可以促进生石灰与粉煤灰等桩体掺合料的凝结反应。高温引起了土中水分的大量蒸发．对减少土的含水量，促进桩周土的脱水起了积极作用。

1.2.3 置换作用

石灰桩作为竖向增强体与天然地基土体形成复合地基，使得其压缩模量大大提高．工后沉降减少、而且复合地基抗剪强度大大提高、稳定安全系数也得到提高。

1.2.4 排水固结作用

由于桩体采用了渗透性较好的掺合料，石灰桩桩体的渗透系数在4.07×10-2~6.13×10-5之间，相当于粉细砂，桩体排水作用良好[2]。

1.2.5 加固层的减载作用

由于生石灰的密度为0.8g/cm3，掺合料的干密度为0.6~0.8g/cm3，显著小于土的密度．因此，当采用排土成桩时，相当于加固层的自重减轻、这对于工程是非常有利的。

2 石灰桩布置尺寸的确定

由于石灰桩的膨胀挤密效应和排水固结作用，石灰桩在设计过程中应该采用小桩径、密布桩的原则。

2.1 桩径、桩长的确定

国内用直径150mm~350mm的石灰桩，较长的桩宜用较大的直径，直径200mm以下的桩只适用于5m以下的短桩。

当需要加固土土层较薄，且下面是较好土层时，石灰桩应打穿软弱土层进入好土；当软弱土层深厚时，则应视不同情况处理，对用于加强地基稳定的石灰桩，桩长应穿过所有可能的滑动面，一般倩况常按双层地基考虑，桩长应能满足双层地基的承载力和变形要求。

2.2 桩距和布桩范围

桩距依赖于所需要的石灰桩置换率，石灰桩的加固效果与桩距密切相关，在桩的中心位置最佳有效挤密范围为2.5d~3.0d。石灰桩是柔性桩，一般认为柔性桩宜在基础范围以外设置围护桩。

2.3置换率

石灰桩置换率有两个概念，一是由施工时桩管或桩孔面积确定的置换率，二是由石灰桩吸水膨胀后的桩身截面积确定的置换率m′＝εm。

通常情况下，若石灰桩设计桩径为300mm，则膨胀后可达330~360mm(排土成孔时)。面积置换率计算宜以在石灰桩膨胀后的实际桩径计算，而不能以石灰桩设计桩径计算，否则会导致过多的桩数，造价增高。在正常置换率的情形下，桩中心距一般采用2d~3d，按设计桩径计算的置换串为0.09~ 0.20，膨胀后实际置换串约为0.13~0.28[3]。

3 桩体选材及配比问题

构成桩体的主材是生石灰和粉煤灰。生石灰的活性CaO应大于85％，灰块直径以5cm左右为宜，粉灰含量应小于20％，矸石含量应小于5％；粉煤灰为SiO2、Al2O3活性元素含量较高的新鲜粉煤灰，含水量应小于40％。

石灰桩若全部采用生石灰，则不存在配合比问题。多数情况下，掺入了活性掺合科的石灰桩其桩体强度有大幅度提高。通常情况下，生石灰与掺合料的体积比为1:2。但该配合比不是一成不变的，对于淤泥及淤泥质土，为了大量吸收桩间土中孔隙水，可增大生石灰掺入比，此时可采用体积比1:1.5甚至1:1。对于fK≤60kPa的淤泥或新近回填土，生石灰与掺合科的体积比可采用1.5:1[4]。

4 承载力和变形验算

石灰桩复合地基承载力和变形计算通常是用复合地基计算公式估算地基承载力和模量的，并用现场载荷试验结果加以确定，然后按浅基础的常规设计方法设计基础。

5 设计中容易存在的问题

5.1 复合地基承载力取值问题

石灰桩复合地基承载力与石灰桩面积置换率、桩体强度、天然地基土的类别及承载力等因素有关。

由于石灰桩属于柔性桩，桩体强度不太高，其比例界限值fpk一般取300~450kPa，在通常的置换率的情况下，石灰桩复合地基承载力标准值取值为120~160kPa，一般不宜大于180kPa。因此，在软土地区选用石灰桩复合地基承载力大于200kPa是不合适的。

5.2 桩间土提高系数取值问题

石灰桩能吸水膨胀，桩间土被挤密。工程实践表明，排土成孔和挤土成孔时，桩间土承载力提高系数取不同的值。

排土成孔时，一般情况下，a＝1.1~1.2；对于淤泥等超软土，a＝1.3~1.5。

挤土成孔时，对一般粘性土，a＝1.15~1.3；对饱和软粘土，a＝1.1~1.2；对杂填土、紊填土、大孔隙土，a应经原位测试决定。

不可盲目提高桩间土承载力提高系数a，或降低系数a的取值。

5.3 软弱下卧层强度和变形问题

石灰桩处理软土深度有限，因此，当石灰桩应用于深厚软土地基时，石灰桩通常不能穿透整个软土层，此时必须进行软弱下卧层强度验算。软弱下卧层的变形常常大于石灰桩复合地基加固层的变形，因此不容忽视。

由于石灰桩复合地基具有复合垫层作用、挤密作用、排水固结作用、减载作用，因此石灰桩已成功地应用于深厚软土地基加固。在进行软弱下卧层强度验算时，可考虑石灰桩加固层的减载作用。

6 结语

本文阐明了石灰桩加固软土的物理作用机理．包括挤密作用、高温效应、置换作用、排水固结作用和加固层的减载作用以及石灰桩的化学加固作用，介绍了石灰桩的设计原则并对当前石灰桩设计中存在的问题和解决方案进行了阐述。石灰桩与其它类型的桩相比具有造价低廉，质量可靠，具有较高的经济效益和社会效益，其显著的优越性正在被更多的人认识和采用。大量的工程实践都证明了石灰桩在处理软土地基方面是值得推广采用的。

参考文献：

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[2]袁内镇．石灰桩作用机理新认识．第七届全国土力学及基础工程学术会议论文集[C]．北京:中国建筑工业出版社．1994．

[3]徐铁雄．加固新回填土的石灰桩法[J]．华中理工大学学报．2008，24(11)．

[4]武喜，齐亚慧.采用生石灰桩加固湿软路基．山西交通科技．2006，4(2)．

浅谈铁路软土路基处理技术 篇6

【关键词】软土地基;处理技术;CFG法

0.引言

软土属于特殊土类，广义上说，软土是在一定地质条件下形成的强度低、压缩性高的软弱土层，含有一定量的有机物质。软土地基极易变形，导致软土分布地区常成为重大工程事故的高发区。我国内陆幅员辽阔，河流湖泊众多，软土分布因而也相当广泛，在建或拟建的多条铁路中，有相当一部分路段位于软土地区，增加了工程的难度和造价。本文主要介绍了在工程中常用的软土地基处理方法和施工技术。

1.软土地基在铁路工程中造成的危害

勘察设计不详细或疏忽，导致本应进行处理的软土路基地段未作任何处理，或是软土地基处理失当，造成路堤失稳危及线外建筑物，对工程造成不利影响。

软土种类繁多，按成因可分为滨海沉积、河滩沉积、湖泊沉积、沼泽沉积和谷底沉积五类；按土质分为有机质土、腐殖土、粘性土、粉性土及泥炭五种；按塑性指数不同又分为粉土、粘土和粉质粘土。种类不同软土，其分布和性质也各不相同。同时软土水平方向和垂直方向性质也有一定差异性，不可预见性大，软土所表现的抗剪强度和透水性等特性也不一样。所以必须根据各地实际情况和软土种类选择合适的处理方法。

软土地基常见工程问题主要如下述：

（1）地基承载力问题：在铁路荷载作用下，由于软土承载力弱，地基承载力并不能满足要求，因而会产生局部或整体剪切破坏，引起道路破坏，边坡失稳，影响道路正常使用。

（2）沉降、水平位移问题：在荷载作用下，当道路沉降或水平位移超过相应的允许值时，可能引起道路破坏，影响其使用。

（3）不均匀沉降问题：路基沉降量大时，不均匀沉降也大，这对道路危害也很大。

综合变形方面工程特性，又可概括为下述三方面：

（1）变形量大：软土富含淤泥和淤泥质土，其孔隙比大，含水量高，因而压缩性高。譬如，有的泥炭类软土含水量超过200%，水成为了土的主要构成部分，荷载一加，水便从孔隙中挤出，路基的变形量可想而知。

（2）压缩稳定所需的时间长：软土颗粒组成以粘粒为主，单个孔隙很细，因此渗透性很低。饱和土在荷载作用下，水不能很快排出，所以变形只能慢慢发展。在铁路路基中，这一变形过程常需延续数年，甚至数十年之久。

（3）侧向变形较大：软土泊松比要比非软土大，因而软土的侧向变形一般较大，在相同条件下，侧向变形与竖向变形之比也比一般土要大。饱和软土在荷载作用下，初期水来不及排出，土体便从侧向向外挤出，导致软土侧向变形很大。

2.常用软土地基处理技术

从原理上，地基处理可分为置换、挤密、夯实、胶结、排水、加筋等基本方法。一种地基处理方法往往同时具有多种处理效果，因而选用处理方法时应考虑到这一点。软土地区可选用的地基处理方法众多，目前， 国内常用的铁路软基处理方法主要有: 强夯法、换填法、排水固结法、灌浆法、复合地基法等。此外，近年来， 随着高速铁路的修建， 钢筋混凝土桩网(板)结构也已应用到铁路工程中。

2.1强夯法

强夯法又名动力压实法或动力固结法。此法是反复提升重锤使其自由落下，利用夯锤自由落下时给地基一种冲击力，并在地基中产生冲击波，从而提高地基土体的强度并降低其压缩性。

强夯法适用于低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土等地基。对于饱和度较高的软黏土地基，有成功的经验，也不乏失败的例子，所以使用还需慎重。现行较多的一种改进的方法是，在饱和软黏土中设置排水通道后，再进行强夯，这样可避免软黏土中产生的孔隙水压力过快上升，确保软土不变成橡皮土，大大提高了此法成功率。

2.2换填法

当软弱土地基承载力不够，而软土层厚度又不是很大时，可将基础底面以下一定范围内的软土层全部或部分挖除， 然后分层换填以强度较高的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣或其它性能稳定，强度好的材料，分层填充，并压实至要求达到的密实度，此即为换填法。

2.3排水固结法

排水固结法是指在附加荷载作用下，土体中的孔隙水逐渐排除，使孔隙比减少，土体逐渐固结，地基发生沉降，强度逐步提高。排水固结法由排水系统和加压系统两部分构成。排水系统分为竖向排水体（普通沙井、袋装沙井、塑料排水井）和水平排水体（如砂垫层）；加压系统一般有堆载法、真空法、降低地下水位法和电渗法。该法能十分有效地解决软黏土地基的沉降问题，可使软土地基的沉降在预压期间基本完成，从而使建筑物在使用期间不致产生太大的沉降，同时还可提高土的抗剪强度，使地基的承载力和稳定性大大提高。

2.4灌浆法

灌浆法指利用液压、气压或电气化原理，把浆液通过注浆管注入地层中，浆液赶走土粒间的水分和空气，并占据其空间 ，再经人工控制一定时间，浆液和原来松散的土颗粒胶结成一个整体，构成一个强度大、化学稳定性好和防水性能强的新的“结石体”。

2.5复合地基法

在天然地基中通过设置一定比例的增强体(桩)，便构成了复合地基，由基础传来的建筑物荷载便由原土和增强体共同承担，大大提高了土体的强度。按成桩后的桩体刚度，可分为半刚性桩和刚性桩、散体桩、柔性桩复合地基几种。现主要介绍最常用的碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩两种。

2.5.1碎石桩

碎石桩又称粗颗粒桩，是以碎石或砂石为主要材料，挤压入软土地基中已成的孔中。成桩过程可分为挤密法、置换法、排土法和其它方法四类。在粘性土中，碎石桩法的加固机理为对软土的置换作用，其主要目的是提高地基土承载力，还有就是通过挤密作用、排水减压作用和砂基预震作用增强土的抗液化性。

2.5.2水泥粉煤灰碎石桩

水泥粉煤灰碎石桩即CFG桩， 是在粉煤灰、碎石、砂石和石屑中掺适量的水泥加水拌和，用成桩机械在地基中制成强度等级为C5～C25的桩。该处理方法通过在碎石桩体中添加水泥和石屑，使桩体获得胶结强度，添加粉煤灰以增加混合料的和易性，使之从散体材料桩转化成为具有柔性桩特点的高粘结强度桩。

CFG桩适用于处理多种软土地基，如粘性土、粉土和淤泥质地基等，不论挤密效果好或差的土，都可适用。CFG桩置换作用十分突出，这是它的一个重要特征。近期，随着高铁和客专建设的快速发展，CF被大量应用开来， 已成为高铁及客运专线软基的主要加固措施。

2.6钢筋混凝土桩板结构

桩板结构路基由下部钢筋混凝土桩基、路基本体与上部钢筋混凝土承载板组成，承载板直接与轨道结构连接。桩板结构是一种新的高速铁路无渣轨道路基处理措施,。当软土层厚度超过20m，其他复合地基结构常不能达到处理要求，往往采用钢筋混凝土桩板结构。

3.结语

铁路软土地基施工不可避免，随着经济建设的蓬勃发展，在我国的沿海软土地区，积累了大量工程建设经验，该领域也已经出现了一些解决的方法和手段。特别是近年来，一些新的技术成功应用到基础工程中，解决了很多软土路基问题。但同时，现在对于软土路基问题的处理还处于探索阶段，而现阶段由于工程建设发展很快，且新建铁路项目大多处于沿海软土分布广泛的地区，软土路基问题非常突出，所以在施工时，必须慎之又慎，合理选择软基处理方法，认真施工，确保工程的安全。

【参考文献】

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