软土地基加固措施

软土地基加固措施（共12篇）

软土地基加固措施 篇1

在我国经济迅猛发展的带动下, 基础建设的规模也在不断扩大, 高速公路作为基础建设中一个重要部分, 在最近一个时期也有了飞速的发展。而我国幅员辽阔, 不同地区的工程项目所处的水文地质情况也有所不同, 在河海、湖泊、湿地、长期积水的地区有大量的软土分布。在高速公路选线设计时, 设计人员尽可能使路线避开软土地区, 如果高速公路必须通过软土地区时, 施工过程中一旦软土地基加固处理不到位, 就会对后期的施工以及公路的正常使用带来影响。因此, 高速公路软土地基的加固处理成为工程人员比较关心的问题, 这就要求工程人员加强对高速公路软土地基加固处理的研究工作, 找到科学、合理的软土地基处理方法。文章对软土地基进行概述, 并提出了一些软土地基加固处理的措施, 以给工程人员提供参考。

1 高速公路软土地基概述

1.1 软土的概述

软土是指那些大孔隙、压缩困难、强度不高的软弱土体, 在我国的分布范围比较广。软土作为一种特殊土, 其主要的工程特性是含水量较高, 一般超过30%, 土体表现出软塑或者流塑状态;孔隙比比较大, 导致其有较高的压缩性, 使得软土基础的沉降会比较明显;土体的渗水性相对较差, 甚至在竖向呈现出不渗水的状态, 给施工过程中土体的排水固结带来难度;土体的压实不容易, 出现“弹簧”现象, 土体在上部荷载的作用下, 会出现沉陷或者整体滑移的可能;另外, 软土地基的强度较低, 承受荷载能力差。

1.2 软土地基加固处理的目的

高速公路施工时一旦遇到了软土地基, 施工人员会根据自身工程的特点采取不同的加固处理方法。当然, 不同的方法的特点和适用条件有所差别, 这也会对最终的处理效果有所影响。但是, 不管采用哪种加固处理方法, 都是为了实现控制软土地基的沉降和提升地基的稳定性。

一方面, 控制软土地基的沉降, 指的是利用加固处理方法, 加快软土地基的固结沉降速度, 并将高速公路地基的工后沉降控制到一定范围如表1所示。另一方面, 软土地基稳定性的提升, 指的是加固处理以后, 保证高速公路路基的强度和稳定性, 并为路基上部基础以及面层的施工打下基础。

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2 软土地基的加固处理方法

2.1 换填法

采用换填法时, 将高速公路施工范围内的软土进行清除, 然后将回填一些物理力学特性好、渗水能力强、承载能力好的材料, 并对其碾压处理。换填法对于软土地基深度小于3 m的情况比较适用, 如果处理深度过大, 工作量也会相应增大, 同时经济性较差。砂砾石、碎石或者二灰土是换填中常用到的材料, 它们有较好的稳定性, 施工时基本不对周围土体造成影响。在施工操作时, 要根据软土地基的厚度、施工现场的情况、施工机械水平、原材料的性质以及施工组织能力等来制定一个综合的施工方案, 并在施工中严格参照施工方案进行。换填过程中, 一定要注意土层的厚度以及换填层的宽度, 防止施工结束后在荷载作用下地基被剪切破坏或者下层土体被挤出。

这种处理方法施工的工艺不复杂, 关键点就是软土层的挖除以及换填后的分层压实控制, 对机械设备的要求也不高, 而且施工的质量控制比较容易。处理过程中, 整个处治工作可以在数日内完成, 同时, 用到的材料比较便宜, 项目的经济性较好, 对于工期要求比较紧、资金紧缺的工程项目可以考虑采用这种方法。

2.2 复合型地基处理方法

复合式地基处理方法指的是在土体中进行构造物的设置, 利用构造物自身的强度和承载能力, 使得处理范围内的土体和构造物相互作用形成一个复合式地基, 提升整个地基的承载能力, 也提升地基的稳定性。高速公路施工过程中常用水泥粉煤灰碎石桩 (CFG) 或者水泥搅拌桩这两种处理方法。

1) 水泥搅拌桩。水泥搅拌桩是将水泥或者水泥砂浆通过机械搅拌装置搅拌到软土地基的土体中, 通过水泥自身的固化作用, 使其形成稳定性好、承载能力强的桩体。同时, 水泥也会与周围土体作用, 增加桩体与土体间的摩擦力, 使得桩体与周围土体相互作用形成一种复合式地基, 对软土地基的整体性、稳定性以及承载能力得以提升。该法处理软土地基深度可达10 m~15 m, 而且对于高含水量、低渗透性、抗剪能力差的土体比较适用, 但是处理过程中注意周围结构物的影响。这种方法为了保证水泥的充分固化, 其施工周期在60 d~90 d左右, 对于高速公路工期较紧时, 这种方法可以与预压处理共同作用来加快施工周期。但是, 施工的费用相对较高, 其施工质量控制难度大。

2) CFG桩。CFG桩只是在成桩材料上跟水泥搅拌桩有所区别, 其成桩材料选用的是水泥、二灰 (石灰、粉煤灰) 、碎石以及砂等, 在处理过程中要严格控制原材料的配合比, 配合比的选用对施工质量有较大的影响。该法适用于砂土、粘性土以及杂填土类型的软土路基, 一般加固处理深度可达15 m~25 m。正方形或者等边三角形这两种形式是CFG桩的常用的布置形式, 其成桩的效果见图1。该法在加固软土地基过程中, 施工工期相对较短, 桩体有较高的承载能力, 软土地基的加固处理效果比较理想, 同样施工的经济性较差。

2.3 排水固结法

排水固结法针对软土地基排水困难的特点, 在软土地基范围内人工进行排水通道的设置, 并施加荷载在软土地基上, 从而将软基中的孔隙水排出, 使土体的密实度、强度得到提升, 达到提升软土地基承载能力、降低工后沉降的目的。常用的排水固结法有砂井堆载预压与真空预压两种方法。

1) 砂井预压法。砂井预压法也可以叫做袋装砂井预压法, 该法将砂装入良好透水性、较大长度的砂袋, 然后将砂袋在机械的作用下打入软土地基中, 形成一个人工的砂井式排水通道。并且在砂井上方进行砂垫层的铺设, 使砂井与砂垫层组成一个排水系统, 并且采用预压的方式使地基中的水分在短期内排出, 实现软土地基排水固结的目的。

这种加固处理方法对砂袋的渗透性以及耐久性提出了较高要求, 一般选择的砂袋直径为10 cm左右。砂袋一般采用等边三角形的布设方式, 相邻的砂袋间有1 m~1.5 m的间隔, 整个布设范围要比路基范围略大一些, 一般超出3 m~5 m为宜。而砂垫层的厚度尽可能不要超过1 m。施工的工期受到打桩耗时的限制, 整个加固处理的时间一般在180 d~360 d。

这种方法因其成熟的施工工艺、操作简单, 容易控制处理后的地基沉降, 所以在高速公路的软土地基加固处理中被广泛应用。但是就是堆载要求高、耗时较长, 对施工过程的监测要求高, 所以在施工过程中要严格控制施工质量。

2) 真空预压法。真空预压法是利用真空压力, 主要是负压的作用使土体中的孔隙水受到一定的压力, 这种压力使孔隙水沿着土体内设置的一些竖向的砂井或者塑料排水板被排出, 从而加速了土体的固结沉降。主要适用于地下水发育、渗透性差的土体, 而且堆载预压实施困难的软土地基。这种加固处理方法的费用较高, 施工的工期一般为180 d左右。

真空预压法在加固处理过程中, 没有堆载预压操作复杂, 软土地基的受力也较均匀, 地基的沉降量较大, 但是对技术的要求较高。处理完成的地基有较好的密实度、良好的稳定性和抗剪能力。

2.4 其他的加固处理方法

其他一些常用的软土地基加固处理方法, 就是提升软土地基的密实度, 比如强夯法或者抛石挤淤法等, 利用强夯设备或者片石对软土地基的土体挤压, 使其密实度提升, 降低工后沉降、提升承载能力。这些方法的操作比较方便, 施工的周期也较短, 但是加固处理的效果没有前述方法好, 工程实践根据工程的实际情况选择性采用。

3 结语

文章分析了换填法、复合式地基加固处理法、排水固结法等软土地基加固处理方法的加固机理、处理特点及其适用性, 可以看出, 不同的加固处理方法, 最终的效果也有差别。所以, 在高速公路软土地基加固处理中, 工程人员要根据自身工程实际情况, 综合考虑选择合适的加固处理方法, 保证软土地基处理的效果。

摘要：结合高速公路软土地基加固的目的——保证高速公路路基的强度和稳定性, 分析了换填法、复合式地基加固处理法、排水固结法等软土地基加固处理方法的加固机理、处理特点及适用性, 为高速公路软土地基加固处理方法的选择提供了理论依据。

关键词：软土地基,加固,措施,高速公路

参考文献

[1]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京:中国电力出版社, 2006.

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[3]陈云勇, 李丽民, 应海见.高速公路软土路基沉降处理方法研究[J].公路交通技术, 2012 (5) :37-39.

[4]闫军.高速公路软土路基工程施工探讨[J].黑龙江科技信息, 2012 (8) :41-42.

[5]高山, 许双娜, 岳振永.谈软弱地基处理[J].山西建筑, 2012, 38 (2) :68-69.

软土地基加固措施 篇2

软土地基的工程特性与加固处理

随着我国基础建设的飞速发展,在软土地基上修筑路基已非常普遍.对公路软土地基的成功处理,往往也成为提高建设速度、确保工程质量、降低工程造价的.重要措施之一.文章首先从软土的工程特性出发,分析了软土地基的特点,探讨了软土地基常见的加固方法,提出了软土地基加固处理应考虑的因素.

作 者：郑国雄 作者单位：陕西延长石油集团油气勘探公司,陕西,延安,716000刊 名：中国高新技术企业英文刊名：CHINA HIGH TECHNOLOGY ENTERPRISES年，卷(期)：“”(16)分类号：U416关键词：软土地基 公路路基 工程特性 加固处理 强夯法

堤坝软土地基处理加固技术浅析 篇3

关键词：堤防坝体　软土地基　加固处理　技术措施

相对来说，洪水海潮等自然现象是影响人类生活与生产的重要灾害，堤防坝体通常是在河道、海岸以及湖泊低洼库区地带边缘修筑的用来泄洪防潮的挡水工程设施。作为一种建筑工程，地基是修建堤防坝体工程的关键环节和要素，地基强度对于堤防坝体整体稳固性有着尤为重要的影响，由于堤防工程通常蜿蜒绵长，其地基地质结构复杂多变，软土性地基是堤防坝体施工中较为常见的不良地质工况，探索软土性地基的加固处理技術，是强化堤防坝体稳固性的重要措施。

1、软土地基特性分析

软土是指滨海、湖沼、河滩等天然含水量高，孔隙比大，压缩性高的细粒土质，软土通常呈软塑或流塑状态，在外部荷载作用下抗剪性能较差。软土地基主要是指地下水位较高，由细微颗粒含量多的松软土、有机质土或散沙等土层构成的地基。软土地基通常具有孔隙比和天然含水量大，压缩性较高，透水性弱差，固结系数小，抗剪强度低，扰动灵敏度高的特性，土层分布相当复杂，土层结构之间物理力学性质差异较大。由于含水量大，渗透系数微小，软土土体受荷载作用后往往会呈现很高的孔隙水压力，从而影响工程地基的压密固结程度。软土地基如果处理不好，通常容易导致相关建筑物发生开裂损坏、沉降失稳现象。

2、软土地基堤坝的破坏机理及其危害

堤防坝体工程通常是在河道、海岸以及湖泊低洼洪区地带边缘修筑的用来泄洪防潮的挡水建筑工程设施。由于堤防坝体工程通常是沿着河道流向或者围绕湖泊海岸修建的，占地绵延狭长，其工程地基的地质构造相对较为复杂多变，特别是很多处于松软性淤泥沙土底层结构之上的堤防坝体工程，往往在其自身荷载作用下，会形成不同程度的变形、开裂、滑坡或沉降等损坏性病害，导致堤防坝体工程强度稳定性能降低，甚至出现严重的安全隐患。

引起软土地基上方堤防坝体破坏的根本原因，在于软土地基中软弱部位工程的剪应力超过其抗剪强度，造成堤防坝体稳定性在遭到破坏后失去平衡。由于剪应力的增加，很多堤防坝体在其地基施工后往往需要在其地基上部采用相关土质进行回填，随着填土荷重的不断增加，软土地基本身的孔隙水应力升高，造成抗剪强度逐渐减小。另外，水位降落产生的渗流力，气候变化产生的干裂、冻融现象，粘土夹层因被雨水浸渗而发生软化导致粘性土的蠕变等，都会导致堤防坝体工程的整体稳固强度性能发生破坏。软土地基堤防坝体在设计施工过程中如果因地质勘测不精确，未按规定分层填筑，回填碾压质量控制不严，往往会造成地基强度不足导致路堤失稳现象，甚至发生堤防坝体滑坡崩塌，以至于影响整个堤防坝体工程的正常功能发挥。

3.常见性软土地基堤坝加固处理技术

软土路基处理就是针对其稳定性和承载能力进行强化和加固，当前技术条件下，加固软土性地基堤防坝体工程，通常采用如下口水鸡措施进行处理：

3.1　预压挤密技术：堤坝自身具有一定的重量，对于地基会产生一定的压应力，通过减缓堤坡和填筑速度，逐步加高堤防坝体的高度和体积，依靠坝体自身重量或堆积相关重量物体将处于流塑状态的地基淤泥或软性土挤出或压密，充分消散其孔隙水应力，从而提高堤坝地基的整体抗剪强度，避免不均匀沉陷产生。

3.2　抛石挤淤技术：堤防坝体地基施工前，针对软性地基的承载强度性能，利用置换原理将相当粒径以重量的的碎石块抛散在需要进行加固处理的软性地基或者淤泥地基中，挤出堤坝基础部位的淤泥或软性土，抛填时应根据软土地层下的地层横坡而确定抛散数量和方向，从而实现地基承载强度的提高。

3.3　预压砂井技术：采用竖向排水砂井以及水平排水垫层或砂沟技术，结合降低地下水位、堆载预压或真空预压等技术相互配合作用，清除加固范围内的植被和表土，上铺砂垫层，为改善堤坝地基排水条件应在排水砂垫层中合理布置排水管再铺设密封膜，真空稳定地基气压，排出地基土中孔隙水，增强地基强度。

3.4　垫层换填技术：对于堤防坝体地基部位的软土底层结构厚度较大时，通常根据堤坝工程施工的实际需求，挖除靠近堤防坝体地基底部的软土，并人工回填相关强度较大的土质或其它稳定性能好、无侵蚀性的高强度、压缩性低、透水性好、易压实的砂石、石渣等材料作为持力层，增加堤坝地基强度性能。

3.5　桩体加固技术：根据堤坝地基的工程地质环境工况，利用适合性能的振冲机械，利用振动和冲击荷载作用在堤坝地基中钻孔和成孔作业，再在孔内分别填入碎石砂料或者灌人生石灰形成体，并分层振压夯实，通过生石灰吸水膨胀挤密桩周土体，增加地基承载强度和抗剪应力性能，

3.6　高压旋喷技术：对于软粘土和粉细砂地基堤坝加固，通常利用旋喷机械将注浆管置于软土地质土层设计深度后高速旋转，借助高压喷射水泥浆液与土体混合固化形成高强度水泥旋喷桩体，或者定向喷射形成连续墙实施联锁桩体以提高软土堤坝地基的承载能力，加强堤坝地基防渗性能。

3.7　地基强夯技术：针对河流冲积层，滨海沉积层黄土、粉土、泥炭、杂填土等各种软性地基，利用起吊机械将一定重量的夯锤起吊到一定高度并自由下落，对堤坝地基土质进行局部夯实以减小土体孔隙，同时挤压孔隙水以固结软性土体，从而提高土体整体性承载强度，增加第八工程整体稳固性。

3.8　加筋稳固技术：为有效减小堤坝地基出现的塑性剪切破坏程度，采用相关土工合成材料，平铺于堤防坝体地基表面以分散堤防坝体的荷载，阻止破坏面形成或减少破坏发展范围，同时，利用相关土工合成材料与地基土间的相互磨擦限制地基土侧向变形，从而提高地基承载力，增加堤防坝体地基的稳定性。

结束语：

港区软土地基加固方法研究 篇4

关键词：软土地基,港口码头,地基加固

1 引言

随着我国科学技术的发展, 国家对基础建设的大力投资, 大量的港口码头在沿海地区兴建, 由于沿海地区地理位置的特殊性, 经常遇到再软基上建立港口码头, 因此对港区的软土地基进行加固处理就是不可避免的。软土最基本的工程特性就是天然含水量高、压缩性大、透水性差、强度低一级变形稳定需要很长时间等等, 因此不能直接将其作为天然地基使用, 必须要经过加固处理才能减小港区建筑物的不均匀沉降。因此对港区的软土地基进行加固处理, 可有效地提高建筑物的使用性能, 确保港口码头的稳定运行。王建东[1]等人采用塑料排水板以及吹填砂堆载预压加固某港口饱和软土地基使地基的固结度达到了设计卸载要求, 软土层的强度得到较大的提高, 效果显著。谷海娇[2]采用振冲碎石桩加固惠州体育馆网球训练馆的软土地基, 竣工后, 地基沉降明显减小, 表明该加固方案的合理性。周凡[3]采用陆上强夯的方法对汕头港广澳港区的软土地进行加固处理, 获得成功, 为陆上强夯法的进一步应用积累了宝贵的经验。

2 软土地基加固工程的一般理论

目前而言, 应用于软土地基加固的常规方法基本都是依据太沙基一维固结理论或者是比奥特固结理论, Biot固结理论比Tezaghi固结理论更能合理地反映土体的固结过程, 但前者的理论设计参数较多。

2.1 太沙基 (Terzaghi) 一维固结理论

Terzaghi一维固结理论可用于求解一维有侧限应力状态下, 饱和粘性土地基受外荷载作用发生渗流固结过程中任意时刻的土骨架及孔隙水的应力分担量。Terzaghi一维固结理论的基本假设, 认为土的变形微小, 且是均质饱和的理想弹性材料;土颗粒和孔隙水式不可压缩的;孔隙水服从达西定律, 渗透系数为常数;荷载一次瞬时加载并保持不变, 土体承受的总应力不随时间变化;土体中只发生竖向压缩变形和竖向孔隙水渗流。

一维固结理论的基本微分方程如下:

定义初始条件和边界条件为:

2.2 比奥特 (Biot) 固结理论

Biot (1914) 考虑了固结过程中孔隙压力和骨架变形之间的依赖关系, 根据有效应力原理及土的连续条件和平衡方程, 提出了Biot固结理论[4], 并求得条形荷载下半无限地基固结问题的解答[5]。Biot固结理论与Tezaghi固结理论的主要区别在于[6], 前者考虑考虑了固结过程中土体平均总应力随时间的变化, 而后者则假定在固结过程中土体平均总应力保持不变。

Biot固结理论的基本假定, 认为土的骨架变形是线弹性的密且变形为小变形;土颗粒与孔隙水均不可压缩;孔隙水符合达西定律。

Biot固结理论三维平衡微分方程为:

3 软土基地加固方法机理分析

3.1 排水固结法

排水固结法是指在地基中打入沙井或塑料排水板, 然后在上部采用堆载预压或真空预压, 使粘土中的水排出, 从而提高土质的固结度及地基承载力。排水固结方法处理软土地基主要包括堆载预压以及真空预压的方法。

堆载预压的加固的机理主要是依据在饱和软土地基上施加荷载后, 孔隙水被缓慢排出, 孔隙体积随之逐渐减少, 地基产生固结变形。并且随着超静水压力的逐渐消散, 有效应力慢慢增加, 地基土的强度也随之增长。由于荷载的作用, 超静孔隙水压力慢慢消散和有效应力慢慢增加即为土层固结的过程。总应力增量为△σ, 有效应力增量△σ′以及孔隙水压力增量△u, 满足以下关系:

通过外加荷载对地基进行预压依据的原理就是通过增加总应力△σ并使孔隙水压力△u消散而增加有效应力△σ′。

真空预压法是在在软粘土中设置竖向塑料排水带或砂井, 上铺砂层, 再覆盖薄膜封闭, 抽气使膜内排水带、砂层等处于部分真空状态, 排除土中的水分, 使土预先固结以减少地基后期沉降, 在此压差作用下, 土体中的孔隙水不断由排水通道排出, 从而使土体固结。

3.2 强夯法

强夯法加固地基主要是对地基土施加足够大的冲击能, 由于地基土中出现的冲击波和动应力的作用, 使地基土的强度得到一定程度的提高, 土的压缩性也相应降低, 并且改善了砂土的抗液化条件以及有效的消除了湿陷性黄土的湿陷性等。夯击能还可提高土层的均匀程度, 减少将来可能出现的差异沉降。

动力密实、动力固结和动力置换是强夯法加固地基的三种不同机理, 它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。动力密实主要是采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土, 即用冲击型动力荷载, 减小土体中的孔隙, 使土体变得更密实, 达到提高地基土强度的效果。非饱和土的夯实过程, 就是将土中的气相 (空气) 挤出的过程, 土颗粒的相对位移引起了土体的夯实变形。动力固结是基于于动力固结的理论, 利用强夯法处理细颗粒饱和土, 由于巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波, 导致土体的原有结构遭到破坏, 使土体局部发生液化并产生许多裂隙。由于软具有触变性, 因此软土地基强度得到很大的提高。动力置换包括整式置换和桩式置换。整式置换是通过强夯将碎石整体挤入淤泥中, 它的作用机理与换土垫层法类似。桩式置换是通过强夯将碎石填筑土体中, 部分碎石桩 (或墩) 间隔地夯入软土中, 形成桩式的碎石墩。它的作用机理与振冲法等形成的碎石桩类似, 桩体的平衡主要依靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持, 并与墩间土起复合地基的作用。

3.3 换土垫层法

换土垫层法也相当于置换法, 即当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求而软弱土层的厚度又不很大时, 将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去, 然后分层换填强度较大的砂 (碎石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰) 或其它性能稳定、无侵蚀性等材料, 并压 (夯、振) 实至要求的密实度为止。

换土垫层加固法的原理主要表现为提高地基承载力, 降低地基变形, 加速软弱土层的排水固结, 防止土体冻胀以及消除膨胀土的胀缩作用。

3.4 振密、挤密法

振密、挤密法的原理是采用振冲器或沉管, 通过振动、挤压在地基土中成孔, 从侧向将土挤密, 回填碎石、砾石、砂、石灰、土、灰土等材料, 形成碎石桩、砂桩、石灰桩、土桩、灰土桩等, 与桩间土组成复合地基, 提高地基承载力, 减少沉降, 消除土的湿陷性或液化性。

大部分港区的软土地基采用振密、挤密法, 通常会利用CFG桩法, 因为CFG桩在受力特性方面介于碎石桩和钢筋混凝土桩之间。与碎石桩相比, CFG桩桩身具有一定的刚度, 不属于散体材料桩, 其桩体承载力取决于桩侧摩阻力和桩端端承力之和或桩体材料强度。当桩间土不能提供较大侧限力时, CFG桩复合地基承载力高于碎石复合地基。与钢筋混凝土桩相比, 桩体强度和刚度比一般混凝土小得多, 这样有利于充分发挥桩体材料的潜力, 降低地基处理费用。

CFG桩的加固机理主要是依靠桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG复合地基。桩体作用、挤密作用以及褥垫层作用是其加固软基的三种作用。在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小, 因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上, 出现应力集中现象, 从而使复合地基的CFG桩起到了桩体作用。当CFG桩用于挤密效果好的土时, 由于CFG桩采用振动沉管法施工, 其振动和挤压作用使桩间土得到挤密。褥垫层作用是指在在复合地基中褥垫层可保证桩、土共同承担荷载, 减少基础底面的应力集中, 同时褥垫层厚度可以调整桩、土荷载分担比。

4 结语

港区码头以及堆场对地基的要求都较高, 尤其是对软土地基的处理和加固直接影响的港口码头的的稳定性, 基于软土地基的复杂性, 在处理软基的过程中应进行多种地基处理方案的比选, 结合现场情况, 综合运用软基处理的方法, 以达到最优的效果。考虑到单一的软基加固方法的局限性, 专家学者基于最基本的软基加固理论, 结合现场工程实际, 还在不断地探索和思考新的更好更经济的综合的软基处理方法。

参考文献

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[4]Biot, M.A.General Theory of Three-DimensionalConsolidation, J.of Applied Physics, 1941, 12:155-167

软土地基加固措施 篇5

塑料排水板在软土地基加固中的应用

在西安一南京线路的.一个标段区共有3段软基处理,在对其加固中采用了塑料排水板排水固结法处理软土路基,施工方法简单,效果明显.

作 者：陈团团 Chen Tuantuan 作者单位：中铁六局集团太原铁路建设有限公司,山西太原,030045刊 名：现代城市轨道交通英文刊名：MODERN URBAN TRANSIT年，卷(期)：“”(2)分类号：U2关键词：软基处理 加固 塑料排水板

水泥桩加固软土地基施工技术研究 篇6

关键词 水泥桩 软土地基 施工技术 研究 分析

一、引言

软土里含水量大，排水能力低，固结缓慢，地基的稳定性很差，所以不适合直接作为公路、铁路的地基。即使铺设成功，维护需要的资金、人力也很巨大，而且由于路面不稳，极易出现路面断裂的情况，对行车安全造成极大的隐患，是不可行的方法。近来，有许多对土地加桩的方法，通过对土地加桩达到桩体与桩间土共同形成复合地基的效果，增加土壤地基强度，从而符合施工要求，确保能够铺设公路、铁路。本文重点探讨水泥桩加固软土地基的施工研究。

二、水泥桩概念简述

水泥桩大致分为水泥砂浆桩和水泥粉喷桩，在加固软土地基时，具体使用何种水泥桩，需要根据实际情况灵活选择。

水泥砂浆桩的打桩方式是将配置好的浆液压入高压泵，在利用钻机钻进土地过程中，将浆液由高压泵通过带喷头的钻杆高速喷射出来，通过巨大能量充分搅拌破坏土体，凝固以后，就会在土中形成一道凝固的圆柱体，通过各个圆柱体与土壤的融合，从而达到使地基加固的效果。

水泥粉喷桩的打桩方式是利用水泥分体能够吸收水分，固化土壤的特性，将水泥粉体作为固化剂，通过带喷嘴的钻机，在钻地的同时将固化剂喷出，使固化剂与土壤发生物理化学反应，是软土变硬，具有一定强度与稳定性的复合地基。桩与桩间土一起发生作用来提高软土地基的稳定性。

三、施工材料

施工材料主要为水泥，可以根据实际情况加入煤灰等添加剂从而达到增强固化效果的作用，所用材料一定保证质量过关，一些过期、受潮或者质量不合格的材料坚决不能采用。

四、施工流程

1、施工准备

清理场地

施工之前应对施工场地进行充分、认真的清理、整平工作，杂草一律去除，如有裸露在地表之上的硬物也要及时挖出，并把地表整平。

布桩图

要根据施工的设计图纸画出布桩图。图纸上应标明重要参数，例如引堤中心、堤基地宽限等，另外要对每个桩进行标号，并测量出设计桩长。

测量放样

测量人员要根据施工的设计图纸进行打桩桩位、原地面标高、孔口标高等指标的测量和放样工作。

钻机就位

在施工之前，应该把施工用钻机准确定位，并进行固定、对口工作。钻机不能倾斜，钻管应垂直于钻口，钻口与钻孔要确切对准，误差不得超过50mm。另外还要在钻管上标注钻孔深度的标尺。

水泥砂浆的拌制

在搅拌桶里准备好清水，然后一边搅拌一边掺入水泥，待水泥搅拌均匀成为水泥浆后再逐渐加入添加剂，例如细砂，放入时尽量均匀。添加剂放置完全后，将新的水泥浆放入二次搅拌桶，再次搅拌。搅拌好的水泥浆就可以作为原料注入地下。应注意搅拌均匀，每次搅拌的时间不得少于一分钟。

2、施工打桩

可用粉喷桩工艺也可用浆喷桩工艺打桩，此处以浆喷桩为例。

钻机钻进

前期把钻机争取安放在打桩地点，保证钻機稳固，平整，钻管与地面垂直，钻孔与打桩口严格对实。然后启动钻机，使钻管开始转动，正向旋转向地下钻进，同时喷射出压缩空气，目的是使压缩空气对软土产生冲击，使软土在原位按照原始设计被切割、破坏、搅拌，产生裂口，供钻机钻入。操作员要随时关注电流表和气压表，严密监测其读数的变化，同时判断地层变化，做好记录工作，最后设计出加固的深度。

提升

当钻机在土壤中钻够深度后，就关闭喷气阀门，启动喷浆泵，开始喷浆。当喷浆一定时间后，把钻头反转，一边反转一边沿钻孔向上提升。此时，在提升的过程中，水泥浆会跟随钻头提升从钻口喷出，被喷入已被搅动充分的土体中。这样能保证水泥浆的浆滴与土粒充分的融合，直至钻头提升至桩顶为止。

复搅

为了达到软土与水泥浆充分融合的效果。当钻头达到桩顶后，立即将钻头再次沉入桩底，再一次提升钻头，提升过程中充分拌浆，使水泥浆与土壤达到良好的融合度。桩体靠上部分，1/2～1/3的桩体部分一定要重复搅拌，进行二次喷浆。

出钻

当复搅结束后，钻头达到桩顶时，暂时不要提出钻头，在继续喷浆一段时间，大概20～25s后，关闭灰浆泵，钻头继续在桩顶搅拌1分钟，确保搅拌充分后，将钻头提升，拉出桩口，这时一根桩就做成，可以把钻机移到下一个钻口，进行下一个

当复搅提升至桩顶标高时，暂不提钻，继续喷浆20～25S，关闭灰浆泵，钻头在原位搅拌 1min，然后将钻头提出孔口，成桩结束。移机进行下一根桩的施工。

五、注意事项

在每根桩打完之后，要及时检查钻管里的水泥浆余量。如果出现余量不足，发现桩体的水泥浆量不足，或者打桩时机器出现故障，都要及时进行第二次的重复打桩。重复打桩时所用的水泥浆量应不少于设计用量。

要严格设计好钻管下降和提升的速度，确保打桩时桩体的水泥浆量充足，严格杜绝钻管下降和提升速度过快，更不能出现在没有开始喷浆时就提升钻管的情况。

打桩所用水泥浆一定要现做现用，要防止水泥浆制成之后放置过久，如果出现这种情况，要丢掉失效的水泥浆，重新配制。

六、小结

由于水泥桩的出现，更多的软土地基能够被加固，成为适合铺设公路、铁路的符合要求的地基。用水泥桩加固软土地基的方法加上其他能够加固软土地基的方法都为我国的交通建设做出了贡献，在方便了人们生活的同时，也促进了经济发展。

参考文献：

[1]程晓玲.浅谈水泥桩加固软土地基[J].吉林交通科技，2010，（04）.

[2]辛德才.水泥砂浆桩加固软土地基施工技术[J].科学之友，2012，（01）.

浅谈公路软土地基加固处理方法 篇7

软土一般指天然含水量大, 压缩性高, 承载力低的一种软塑到流塑状态的粘性土。交通部颁布的《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》 (JTJ017-96) , 将软土的划分标准采用天然含水量的质量分数≥35%或液限、天然孔隙比≥1.0、十字板剪切强度<35k Pa等3项指标。凡符合以上3项指标的粘性土均为软土。

大连地区由于河流冲积和海潮的进退作用, 在部分滨海区域沉积了厚层的海陆交互软土。随着城市化发展, 填海造地的面积越来越多, 在填海陆地的修建的道路越来越多。由于软土沉降稳定要花费较长时间, 此外软土结构在大交通量, 重载车辆的作用下, 路基容易产生侧向膨胀挤出滑动, 基层沉降现象也较严重。因此为了增强压密稳定力度和较短时间达到最终沉降, 消除侧向滑动位移, 以免路堤向两侧膨胀挤出, 确保路基及其外侧建筑物安全, 必须对软基进行浅层或深层处理。

2 软基处治方法

软基处治方法归纳起来有五大类, 即置换、排水固结、振动挤密, 胶结和加筋。这些方法在公路工程方面经过多年来的优选和实践, 已经确认其技术可靠、经济适用、施工容易、效果显著, 故值得推广应用。

2.1 浅层处治

浅层处治适用于表层软土厚度小于3m的软土路段。

2.1.1 砂垫层:

用于软土层距地面不深且厚度较薄时, 不必采用深层处治或仅用堆载加压即可使其达到沉降稳定的情况。

砂垫层的作用是为了加固地基和增强排水, 因此砂垫层的质量很重要。它取决于砂粒大小和含泥量多少, 一般以中、粗砂和含泥量少于3% (质量分数) 为宜, 同时又应注意其厚度和设置位置, 目前厚度多控制在50~80cm, 改变了过去仅用30cm的状况。其原因是地基原地面施工前虽然平整, 但不一定理想, 如出现凹凸不平, 其厚度不尽人意等情况。当路段采用砂路堤且砂本身粒径和纯净度良好时, 不必再专门铺砂垫层。

2.1.2 换填:

当软土层距地面较近, 厚度较薄, 地面上有鱼塘、虾池或稻田时, 往往表面存在有淤泥, 此时可直接将这些淤泥、软土挖掉, 换填以优质砂砾或适宜的选料, 以彻底消除其隐患。清除表层淤泥时, 可采用高压水泵直接切割, 再将泥浆抽掉, 当地面凉晒干后, 再铺筑路基。

2.1.3 抛石挤淤:

一般用于当泥沼及软土厚度小于3.0m, 且其软层位于水下, 更换土壤施工困难或基底直接落在含水量极高的淤泥上的情况。抛石料一般以片石为宜, 抛石通常不小于50cm, 挤淤的处治深度与抛石路堤自重所产生的地面变形有关。其实质是使土基产生整体剪切滑移破坏而达到置换软土的目的。抛石挤淤仅适用于极软塑、流塑的软土。抛石挤淤简便、经济, 但淤泥较厚时, 选用此法需慎重。

2.2 深层处结

对于表层软土厚度大于3m或软土层较厚、距地表较近时, 或路基范围内既有较厚软土又有土质良好的山丘从而产生差异沉降时, 应进行深层处治。

2.2.1 排水固结加固法:

其原理是在软基中设置袋装砂井或塑料排水板, 利用路堤重量分级加载, 使软土中的孔隙水排出后逐渐固结, 地基因而产生压密沉降, 同时地基强度也逐渐提高的一种方法。

2.2.1. 1 塑料排水板:

是将100mm宽、2~4mm厚的塑料板插入软土层中, 由于板中有深沟, 土中孔隙水在受压情况下顺沟向上排除于地面以外。塑料板排水功能好坏, 取决于本身质量的优劣。因此应用原生塑料制成, 以免在施工时拉断或折裂;其次是插入土中时应按设计要求位置和深度垂直而下, 不要让其偏斜和减短。

2.2.1. 2 袋装砂井:

一般用直径70cm塑料编制袋内装粗砂、中砂, 装实后直接打入土中。在砂料就地可取的地区, 是比较经济的, 但应注意其直径变化, 也应控制其插入长度, 防止长的袋装砂井因重量大发生拉断现象。砂桩中的砂粒要注意粒径粗些、杂质少些, 防止堆放场地的泥土污染砂源。

采用上述两种材料一般均能起到排水固结作用, 且由于其单价低, 施工简单, 操作容易, 效果良好, 已成为公路软土地基深层处治的常用方法, 但该方法施工周期较长。

2.2.2 土工织物加强法:

采用编织土工布和土工格栅, 铺设于软基表面, 可单独使用, 也可以联合使用。更多地是在深层处治后铺设。其在土工中的主要作用有反滤、排水、隔离和补强4种, 可以用来有效地解决软土地基加固的难题。一般在铺设时采用张拉施工, 并将两端锚固为佳。土工织物的作用主要表现在增加软基的稳定性, 同时还起着隔离过滤、保持路基填土纯净的作用。而土工格栅的加强度和抗滑性, 也有其独到的特点。

2.2.3 复合地基法:

2.2.3. 1 粉喷桩、旋喷桩都是用水泥 (石灰

或粉煤灰等) 作为固化剂, 通过深层搅拌机械, 在地下深层将水泥等浆液或粉体经搅拌后产生的化学固化和物理作用形成的桩体, 并与桩固的加强土体形成复合地基, 以增加地基承载力、压缩模量和抗剪切力, 以承担较大的荷载。

粉喷桩是用干粉与湿软土搅拌成桩, 其适用的加固范围为天然含水量大于30%的淤泥质土、粘性土和粉性土地基。粉喷桩加固深度不宜大于15m, 直径一般为50cm, 水泥最佳掺入比应根据室内试验确定。旋喷桩是用高压旋喷水泥浆液与软土拌和形成柱体, 旋喷桩直径可喷射成40~200cm的柱体, 长度也可深些。

复合地基法具有施工速度快、加固深度大、效果好、能有效地解决差异沉降、对周围环境污染少等特点。因而目前较多的用于公路中结构物及结构与路基过渡段地基处治工程, 尤其是工期紧迫, 要求限期通车的地段。

2.2.3. 2 碎石桩是利用振冲器, 在高压水

流下边冲边振在软土中成孔, 并分批在孔内充填碎石形成桩体, 与挤密土体成为复合地基。为了保证桩基质量, 在施工前应作好地质勘探并取出当地土样, 做室内最佳配合比试验, 以确定合理固化剂掺入量。在施工时要做取芯检查或其他测试手段, 如触探、荷载试验以了解其加固效果。

2.2.3. 3 强夯置换法适用于软塑, 流塑的

粘性土等软弱地基, 对于解决差异沉降效果理想。置换材料可用粒径不大于500mm, 级配良好的碎石类土及砾砂粗砂等硬质材料, 当处理不排水抗剪强度小于20k Pa的土层时, 宜选用直径较大的块石或碎石等。墩位布置对于公路这样的条形基础来说, 宜按正方形、矩形或等腰三角形布置, 墩的间距一般为3~6m。

强夯置换法在大连地区处理建筑地基时应用较为广泛, 在道路中应用不多, 因为强夯时对周围建筑物的振动影响较大, 对于处理地基范围外有较多建筑物时应慎用。复合地基比之前几种方法施工时间快, 效果也不错, 但造价也高。

3 结语

由于软基成因类型不同, 厚度不一, 性质各异, 因此实际处治中应查明软基的地区特点和地质、土质条件, 采用针对性的有效对策。另外, 一种处治措施的效果与作用是有局限性的, 有时可能既要解决变形问题, 又要解决强度问题, 就必须采用一种以上的措施综合处治。此外, 在可行的处治方案中, 进行方案比选时, 还应根据实际情况进行经济、技术、工期的比较, 以便选择最佳方案。

参考文献

[1]钱家欢等.土工原理与计算.北京:中国水利水电出版社, 1996.44～237

[2]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册.北京:中国建筑工业出版社, 1988

建筑软土地基强夯法加固处理分析 篇8

在建筑工程中由于地基不良导致建筑物沉降甚至倒塌的事故很多, 特别在软土地区。因此, 在实际工程中应重视和加强对不良地基的处理, 应根据不同建筑物、不同的地理环境、不同的土质采用不同的方法进行地基处理, 从而使地基承载效果达到最佳, 为建筑物提供安全的保障。

1.1 地基承载力

当地基允许承载力大于建筑物对地基的压应力时, 地基工作是安全的、正常的, 在建筑物荷载的作用下是不会遭受破坏的。然而, 当建筑物产生的压应力大于地基允许承载力时, 在地基四周的地面会出现隆起, 地基土体甚至会沿滑动面开始滑移, 这时地基已经发生了整体剪切破坏, 会造成建筑物倾斜或倒塌。因此, 在建筑基础设计中, 必须认真考虑地基承载力这一问题。

1.2 地基沉降

引起基础沉降的原因很多, 主要是地基土的可压缩性。土体在外部压力作用下, 土颗粒和水自身压缩量是很微小的, 地基土真正被压缩的原因是在外力作用下土体中的孔隙被压缩和孔隙中的水被挤出。如果地基的沉降量不满足规范的要求, 会造成建筑物整体下沉或倾斜甚至倒塌。

1.3 土坡失稳

土坡失稳是指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其原来的稳定性, 即改变了原来的平衡状态。影响土坡失稳的原因有:1) 内部因素:土坡土质;土坡外形;土坡结构。2) 外部因素:人为影响;振动的作用;降水或地下水的作用等。

因此, 地基在建筑物中起到举足轻重的作用, 地基的好坏与建筑物的安危有着密切的关系, 地基的事故一旦发生, 就很难进行补救, 因此必须对地基给予足够的重视。

2 压实与夯实法处理

压实与夯实法以配合堆载预压用于加速饱和粘性土地基的固结。

表层压实法:采用人工夯, 低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。当表层土含水量较高时或填筑土层含水量较高时可分层铺垫石灰、水泥进行压实, 使土体得到加固。

重锤夯实法:重锤夯实就是利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基, 使其表面形成一层较为均匀的硬壳层, 获得一定厚度的持力层。

强夯:强夯是强力夯实的简称。将很重的锤从高处自由下落, 对地基施加很高的冲击能, 反复多次夯击地面, 地基土中的颗粒结构发生调整, 土体变为密实, 从而能较大限度提高地基强度和降低压缩性。

强夯产生很大的冲击能 (一般在1000-8000k J) , 由此在地基土中形成强大的冲击波与动应力。强大的冲击波与动应力能降低土的压缩性、改善土的振动液化条件、提高了土层的均匀程度, 从而达到提高地基强度的目的。

3 强夯法加固地基在建筑施工的应用

3.1 施工工艺分析

一般情况下夯锤重可取10~20 t。其底面形式宜采用圆形。锤底面积宜按土的性质确定, 锤底静压力值可取25~40 k Pa, 对于细颗粒土锤底静压力宜取小值。锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔, 孔径可取250~300 mm。

强夯施工宜采用带自动脱钩装置的履带式起重机或其它专用设备。采用履带式起重机时, 可在臂杆端部设置辅助门架, 或采取其它安全措施, 防止落锤时机架倾覆。

当地下水位较高, 夯坑底积水影响施工时, 宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料。夯坑内或场地积水应及时排除。

强夯施工前, 应查明场地内范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等, 并采取必要的措施, 以免因强夯施工而造成破坏。

当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备产生有害的影响时, 应采取防振或隔振措施。

强夯施工可按下列步骤进行:1) 清理并平整施工场地;2) 标出第一遍夯点位置, 并测量场地高程;3) 起重机就位, 使夯锤对准夯点位置;4) 测量夯前锤顶高程;5) 将夯锤起吊到预定高度, 待夯锤脱钩自由下落后, 放下吊钩, 测量锤顶高程, 若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时, 应及时将坑底整平;6) 按设计规定的夯击次数及控制标准, 完成一个夯点的夯击;重复步骤3) 至6) , 完成第一遍全部夯点的夯击;7) 用推土机将夯坑填平, 并测量场地高程;8) 在规定的时间间隔后, 按上述步骤逐次完成全部夯击遍数, 最后用低能量满夯, 将场地表层松土夯实, 并测量夯后场地高程。

强夯施工过程中应有专人负责下列监测工作:1) 开夯前应检查夯锤重和落距, 以确保单击夯击能量符合设计要求;2) 在每遍夯击前, 应对夯点放线进行复核, 夯完后检查夯坑位置, 发现偏差和漏夯应及时纠正;3) 按设计要求检查每个夯点的夯击次数和夯沉量。

施工过程中应对各项参数及施工情况进行详细记录。

3.2 质量控制措施

施工前应通过试验确定强夯施工技术参数。夯击前应先平整场地, 周围作好排水沟, 并应先对夯点放线定位, 标出第一遍夯点位置。起重机就位时, 夯锤应对准夯点位置。发现因坑地倾斜而造成夯锤歪斜时, 应及时将坑地整平。强夯施工前应检查夯锤重和落距, 以确保单击夯击能符合要求。每遍夯击前, 应对夯点放线进行复核, 夯完后检查夯坑位置, 发现偏差和漏夯应及时纠正。应按设计要求检查每隔夯点的夯击次数和煤机的夯沉量, 施工过程中应对各项参数及施工情况作好详细质量记录, 包括强夯地基的允许偏差和检验方法。

4 工程实际

4.1 工程概况

某变电站主要由主控制楼、综合楼、220 k V和500 k V继保楼、220 k V和500 k V构支架等建构筑物组成。站址内大部分地段为剥蚀性山丘, 站内利用挖方区域挖出来的土料来回填山间洼地, 设计采用了强夯法来处理新回填粘土地基, 以满足建构筑物的要求。

4.2 强夯地基处理设计要求

强夯地基处理后设计要求地基承载力Pk: (1) Pk构架基础———200 k Pa; (2) Fk (支架基础) ≥150 k Pa; (3) PL (道路、电缆沟) ≥120 k Pa。质量缺陷的处理。

4.3 施工特点

根据现场的实际情况和建构筑物的荷载特点, 针对不同情况, 分别采取了技术上可行、成本较低的两种处理方案。 (1) 西南角、东南角的支架点区域, 由于支架的体型尺寸较小, 所承受的荷载较小, 决定直接采用补夯的方案来补强, 补强面积约2000 m2。补夯过程中, 施工单位按规范要求自行进行抽样检验, 经检测补夯后的地基满足设计要求。 (2) 西南角、东南角区域的9个构架的基础, 考虑到构架的体型尺寸较大, 所承受的荷载较大, 为慎重起见, 将基础下面平均2500 mm厚的土体全部拄掉, 用石粉来置换, 置换时, 严格按500~600 mm厚度分层回填, 利用强夯锤夯实, 经检测置换后的地基满足设计要求。

5 结束语

强夯产生很大的冲击能, 由此在地基土中形成强大的冲击波与动应力。强大的冲击波与动应力能降低土的压缩性、改善土的振动液化条件、提高了土层的均匀程度, 从而达到提高地基强度的目的。本文结合某工程地基采用强夯法加固处理的设计与施工过程实践结果表明:对于软土地基, 采用强夯置换法进行加固, 并辅以有效的排水措施, 效果是比较明显的。

参考文献

[1]乔兰, 丁余慧, 于德水.强夯法处理路基的加固效果[J].北京科技大学学报, 2005, (6) .

[2]蒋洋, 孙文彬, 柴贺军.填方路基强夯加固效果及影响因素研究[J].工程勘察, 2007, (12) .

[3]徐长节, 张政伟.回填土地基的强夯大变形分析[J].工业建筑, 2004, (6) .

软土地基加固措施 篇9

1 施工准备

(1)深层搅拌桩施工场地应事先平整,清除桩位处地上、地下一切障碍(包括大块石、树根和生活垃圾等)。场地低洼时应回填粘土,不得回填杂土。

(2)水泥搅拌桩应采用合格的325级普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。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。

(3)水泥搅拌桩施工机械应配备电脑记录仪及打印设备,以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。监理工程师每天收集电脑记录一次。

(4)水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能,所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查,验收合格后方可开钻。

2 试桩

(1)深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。

(2)深层搅拌桩施工是借搅拌头将水泥浆和软土强制拌和,搅拌次数越多,拌和越均匀,水泥土的强度也超高。但是搅拌次数越多,施工时间也越长,工效也越低。试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、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。

(3)每个标段的试桩不少于5根,且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水泥土强度。

3 施工程序

桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

4 施工控制

(1)项目经理部指派专人负责水泥桩的施工,全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。所有施工机械均应编号,应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处,确保人员到位,责任到人。

(2)水泥搅拌桩开钻之前,应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象,待水排尽后方可下钻。

(3)为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求,在主机上悬挂一吊锤,通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。

(4)对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。

(5)为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求,每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪,以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

(6)水泥搅拌配合比:水灰比0.45~0.50、水泥掺量12%、掺灰量46.25kg/m、高效减水剂0.5%。

(7)水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻,喷浆量应小于总量的1/2,严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低挡操作,复搅时可提高一个挡位。每根的正常成桩时间应不少于40min,喷浆压力不小于0.4MPa。

(8)为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30s,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30s。

(9)施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。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。若储浆量小于上述重量时,不得进行下一根桩的施工。

(10)施工中发现喷浆量不足,应按监理工程师要求整桩复搅,复喷的喷浆量不小于设计用量如遇停电、机械故障原因,喷浆中断时应及时记录中断深度。在12h内采取补喷处理措施,并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm,超过12h应采取补桩措施。

5 质量检验

5.1 检验方法

(1)水泥搅拌桩成桩7d可采用轻便触探法进行桩身质量检验。

(1)检验搅拌均匀性:用轻便触探器中附带的勺钻,在搅拌桩身中心钻孔,取出桩芯,观察其颜色是否一致,是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。

(2)触探试验:根据现有的轻便触探击数(N10)与水泥土强度对比关系来看,当桩身1d龄期的击数N10>15击时,桩身强度已能满足设计要求;或者7 d龄期的击数N10>30击时,桩身强度也能达到设计要求。轻便触探的深度一般不超过4m。

(2)水泥搅拌桩成桩28d后,用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位,送实验室做(3个一组)28d龄期的无侧限抗压强度试验,留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压实验,以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1%~1.5%。

(3)如果某段或某一桥头水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%,则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求;如果不合格率大于10%小于20%时,则应在该段同等补桩;如果不合格率大于30%,则该段水泥搅拌桩为不合格。

(4)对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。

(5)在特大桥桥台或软土层深厚的地方,或对施工质量有怀疑时,可在成桩28d后,由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的0.2%,且不得少于3根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。

5.2 外观鉴定

(1)桩体圆匀,无缩颈和回陷现象。

(2)搅拌均匀,凝体无松散。

(3)群桩桩顶齐,间距均匀。

6 结语

以上结合工程实例对水泥深层搅拌桩的论术,得出结论水泥深层搅拌桩加固软基具有技术简单可行,且经济合理,有其突出的优越性。而且这种方法适合用于处理软土,处理效果显著,处理后可很快投入使用。

摘要：本文论述了深层水泥搅拌桩技术具体应用于加固软土地基施工工序中,并说明了如何有效地控制深层水泥搅拌桩的成桩质量,以确保成桩质量及软基处理效果。

软土地基CFG桩加固技术的分析 篇10

CFG桩主要是水泥粉煤灰碎石桩的简称, 通过对水泥、粉煤灰以及碎石、石屑等加水拌合后, 通过成桩工艺的使用, 最终所形成的具有一定的粘结强度的桩体。这种桩体具备一定的优点, 它不仅突破了碎石桩桩体效应中存在的所有缺点, 还有刚性桩的一些特性存在着, 在高层建筑施工中被广泛的应用。

1 某高层建筑工程以及地质概况分析

某高层建筑工程在西安市经济技术开发区内, 地形比较平坦开阔。根据区域地质资料, 是一个典型的新生代断陷构造盆地, 其北侧和东南侧分别以渭河断裂和长安———临潼断裂为界, 西界为哑柏断裂, 南界以秦岭北侧断裂与秦岭山地分界。地层自上而下依次是填土、第四系全新统冲积黄土状土、粉土、细砂、中砂, 上更新统冲积粉质粘土、中砂、中砂等。

根据场地岩土工程条件和建筑基础埋置深度和上部荷载等及建筑物地基持力层情况, 从岩性和变形上需要采用CFG桩复合地基处理方案进行处理, 以保证该建筑基础施工的质量。

2 在高层建筑应用CFG桩加固技术试验方面设计方案的实施

在方案设计中, 需要对桩长以及桩径、桩体强度等方面进行一定的设计。

1) 在桩长方面, 当应用CFG桩的时候, 施工人员需要保证, 能够将桩底落在好的土层之上, 与此同时, 还应该和高层建筑的复合地基承载力要求相符合, 同时对其进行计算[1]。

2) 在桩径方面, 通常CFG桩桩径都会取得350到600mm的长度, 并且, 会保持桩距在桩径的3到5倍之间, 它确定其具体大小的时候, 要将复合地基承载力以及土性、施工工艺等作为最为主要的依据确定下来。

3) 在褥垫层的厚度以及材料方面的分析。桩体和桩之间还有土之间, 在刚度方面还存在着很大的差异, 这使得褥垫层在复合地基方面存在着严重的缺陷[2]。为此, 要适当调整褥垫层的厚度, 确保桩土能够处于共同工作的状态之下, 同时, 还能够将各自的承载力充分的发挥出来, 使得桩体和桩间土之间减少差异, 更好发展。

3 在施工技术措施以及试验的高层建筑应用CFG桩加固技术结果分析

3.1 施工技术措施分析

首先, 在施工中, 为了避免从四周转圈向内推进施工, 导致限制桩之间的侧向出现变形, 从而出现大面积土体隆起的现象, 甚至在施工中, 很容易出现断桩的现象, 为此, 在施工中, 应该应用一边向另一边推进的施工方案。

其次, 要对混凝土进行严格的控制, 避免混凝土出现塌落的现象, 同时, 还要避免桩顶浮浆的量过多, 从而导致桩体的强度大大的下降。

最后, 在施工中, 应该应用钢筋混凝土预制桩尖替代活瓣桩尖, 并在这之后, 应用钢筋混凝土预制桩尖, 能够有效的解决后期挤土效应由于过大的时候, 活瓣在打开的过程中, 其宽度不足等方面的问题[3]。从而有效的实现, 为混凝土灌注量提供一定保证的目的, 避免出现桩端和土接触不密实等现象的出现。

3.2 试验高层建筑施工使用CFG桩加固技术结果分析

对试验结果分析, 需要从几个方面着手。

3.2.1 CFG桩基桩底应变动力的测试分析

在试验段中, 我们随机的抽取了试验的结果, 总桩数的10%, 一共对44根桩实施了低应变动力的测试。

最终所得到的结果是一类桩一共有41根, 它占据了总的抽检桩数的93.1%, 对2类桩进行抽取的是3根, 是总的抽检桩数的6.81%, 无第3类桩。

经过抽检后, 其抽检的结果是, 没有带有严重缺陷的状体, 或者是在总的桩之中存在着断桩的现象, 同时, 经过试验, 桩身的质量也能够与设计的实际要求相符合。

换言之, 经过试验段的CFG桩基桩底的抽检, 最终得出的结果为, 经过抽检, 能够保证桩不存在着质量方面的问题。

3.2.2 对CFG单桩与复合地基静载试验分析

在进行CFG单桩以及复合地基静载试验过程中, 有效完成CFG短桩段抽取测试以及长桩段抽取测试, 分别对2根桩进行抽检, 有效完成单桩静载荷试验以及复合地基静载试验, 在进行试验过程中, 最终获得的荷载位移无线主要表现为陡降型, 并且较为典型, 在进行单桩静载荷试验过程中发现, 陡降型曲线表现形式主要体现为, 于桩端刺入位置欠缺牢靠, 与此同时持力层的破坏模式欠缺坚实;在进行复合地基静载试验过程中发现, 陡降型曲线主要体现为低压缩性土, 并且体现出整体破坏模式, 确保完成地基处理工作后, 将整体强度有效提升。

在试验过程中, 短桩单桩极限承载力为500KN, 长桩单桩极限承载力为600KN。在复合地基方面的极限承载力主要分为两种, 分别为216k Pa以及309k Pa。

对于场地天然的地基承载力极限为150k Pa, 经过有效处理后, 地基承载力会提高一定的倍数, 即1.4以及2.0倍之后, 地基承载力会提高一定的倍数, 即1.4以及2.0倍, 但是对于短桩段承载力而言, 它的提高是有限的, 并不是无限增长的。

3.2.3 试验桩间土静力触探

经过加固后, 对静力触探实施一定的试验, 其曲线需要在成桩28d后, 才能够展开一定的测试, 并且, 在测试中, 需要保证测试的结果。经过试验后, 相关工作人员能够从试验结果中看出, 在锥入阻力在薄砂土层的地方, 会略微的有所增长, 但是在其余的深度部位, 并没有多大的变化[4]。

为此, 经过加固以后, 桩间土承载力会保持不变, CFG桩在饱和软土方面也没有发挥出一定的挤密作用。那么在这种状况之下, 就会与饱和软土自身性质以及较低的面积置换率之前存在着一定的联系。

综上, 经过试验可以得知, 通常如果软土层在施工以后, 通常会受到多种因素的影响, 导致发生一定的沉降现象, 这必将给CFG软土加固施工工作带来消极的影响。

例如, 在软土层的厚度和地基处理方法等方面, 这些影响因素表现的较为明显。在处理各种地基的时候, 其处理方法比较多, 如真空预压法以及桩地基处理法等, 与这些方法相比较, 其固结的速率会大大的提升, 这样一来, 就能够在最短的时间内, 开展下一道工序。

同时, 当确定下了其他的因素以后, 还要将正在设计中的, 桩的长度确定下来, 并且, 通过研究与计算, 将施工过程中的填筑速率以及预压的时间计算出来, 这对于控制软土地基在施工以后发生沉降现象是非常关键的一个环节, 如果工作人员无法有效的实施这部分工作, 那么必将给后续工作带来消极的影响, 并且在软土地基施工后, 很容易发生沉降现象, 使得软土地基加固施工无法真正的发挥出其作用。

因此, 施工人员在工作时, 必须做好这一部分的工作, 使整个工程能够顺利进行。

4 总结

当前, 伴随我国社会经济的不断增长, 我国建筑施工工程数量逐渐增多, 这不仅有利于我国社会经济的快速增长, 同时, 还给我国社会地位的提高带来了一定的动力。

实践表明, 软土地基CFG施工, 不仅能够起到加固的效果, 还能够将在建筑施工中存在的一些缺陷有效的杜绝, 这对施工单位而言也是一种有利的形式。

同时, 在很多高层建筑施工当中, 也已经广泛的应用CFG桩加固技术, 并且取得了一定的成果。本文以某一高层建筑施工为例, 利用CFG桩加固技术进行了相应的试验分析, 明确了软土加固技术的重要性所在。为此, 施工单位在施工中, 应该给予CFG加固技术高度重视, 以确保施工的整体质量。

参考文献

[1]姜蓉, 李昌宁.软土地基CFG桩加固技术[J].交通运输工程学报, 2004.

[2]陈浩.软土地基CFG桩加固技术[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013.

[3]李昌宁, 王炳龙, 周顺华等.CFG桩-网复合结构软基加固技术及其实际应用[J].铁道工程学报, 2006.

软土地基加固措施 篇11

摘要：本文以珠海市斗门区东福路道路软基处理为例，介绍水泥土搅拌桩在加固软土地基工程中的应用及要求，研究水泥土搅拌桩复合地基承载力的计算。

关键词：水泥土搅拌桩；軟土；复合地基；承载力计算

1、前言

珠海位于我国的南部沿海地区，广泛存在淤泥、淤泥质土、填土等软土地基。对于软土地基，可采用机械压实、堆载预压、真空预压、换填垫层或复合地基等方法。水泥土搅拌桩复合地基是加固软土地基的方法之一。水泥土搅拌桩施工简单方便、造价较低、加固软土地基厚度较大等优点，在珠海地区广泛应用。

本文以珠海市斗门区东福路道路软基处理为例，介绍水泥土搅拌桩在加固软土地基工程中的应用及要求，研究水泥土搅拌桩复合地基承载力的计算。

2、工程地质

拟进行道路软基处理场地位于珠海市斗门区新青科技工业园东福路沿线，项目总长约400米。东福路地貌为滨海平原地貌。地形均较平坦，现状为已建成市政道路，地面标高一般为2.50～2.90m（高程采用1956年黄海高程系，下同）。

本次勘探揭露岩土层自上而下为：素填土、淤泥、砾砂、砾质粘性土。

1）素填土（层号①）：褐黄、褐红、土灰、土灰黄色，顶部20cm普遍为砼路面，其下主要为花岗岩风化土堆填而成，个别钻孔底部偶含碎块石。湿，稍压实。该层于东福路道路沿线分布普遍，勘察各钻孔均有见及，厚度3.60～4.70m。层底标高为-0.94～-2.19m。

2）淤泥（层号②）：灰黑色，具腐臭味，质较纯，偶含贝壳碎屑，含少量粉细砂，底部局部相变为淤泥质土，干强度及韧性中等，无摇震反应，饱和，流塑。该层于东福路道路沿线分布较普遍，揭露厚度16.50～19.40m。层底标高为-17.29～-20.54m。

3）砾砂（层号③）：灰黑、深灰、灰黄、灰白、土灰黄色，组分为石英砂，少量粘粒胶结，次棱角状，分选性一般，饱和，稍密。该层于东福路道路沿线不连续分布，部分钻孔未揭露至，厚度也未揭穿，揭露厚度1.40～2.40m。层顶标高为-17.79～-20.54m。

4）砾质粘性土（层号④）：褐黄、褐红、灰白、浅灰绿、土黄色，为花岗岩风化残积土，组分为粘性土及石英砂砾，砾砂含量约15～25%，岩芯泥柱状，很湿，可塑～硬塑。该层于东福路道路沿线不连续分布，部分钻孔未揭露至，厚度也未揭穿，揭露厚度1.50～2.30m。层顶标高为-17.29～-18.14m。

根据东福路地质勘察报告，本次设计参考钻孔为东福路ZKDF5、ZKDF6、ZKDF7、ZKDF8、ZKDF9和新青七路钻孔ZK33，以ZKDF8为例，各岩层参数如下。

ZKDF8岩层参数

岩土名称及层号岩土状态含水率w（%）孔隙比e重度γ（KN/m3）直剪快剪压缩模量Es

（MPa）地基承载力

基本容许值

fa0（KPa）

粘聚力c

（KPa）内摩擦角

φ（°）

素填土①稍压实——18.014.012.03.00100

淤泥②流塑63.11.69815.74.12.31.7140

砾砂③稍密13.70.48919.9—28.412.42160

本工程需要处理的软土地基为素填土、淤泥。综合考虑地质条件、施工工期、工程造价、周边建筑等因素，对道路采用D800水泥土搅拌桩复合地基进行处理。

以ZKDF8为例，孔口高程2.66m，地下水位标高为1.56m，桩顶标高1.40m。水泥土搅拌桩位于人工填土①层的标高约为1.4m～-1.14m，厚度为2.54m，水泥土搅拌桩位于淤泥②层的标高约为-1.14～-20.54m，厚度为19.4m，水泥土搅拌桩位于砾砂③层的标高约为-20.54～-21.54m，厚度为1.0m；水泥土搅拌桩总实桩长22.94m。

3、水泥土搅拌桩要求

1）水泥土搅拌桩固化材料宜选用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥。水泥浆液水灰比应根据本工程地质情况通过试验确定，宜为0.45～0.55。采用"四搅四喷"施工方法，提升速度不得大于0.5m/min，以保证桩身的均匀性。

2）采用单头搅拌桩，桩径D800mm。

3）水泥土搅拌桩的固化剂掺入量应从现场取土根据设计要求的立方体抗压强度进行试配确定，一般应控制在13%～18%左右。

4）水泥土搅拌桩无侧限抗压强度≥0.6Mpa，可掺入外加剂。

5）水泥土搅拌桩施工时，停浆（灰）面应高于桩顶设计标高500mm。

6）水泥土搅拌桩施工完成后，经检测合格后方可进行下一步施工。

7）施工前，应进行室内配合比试验，针对现场拟处理地基土层的性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量，为施工提供不同龄期、不同配比的强度参数。对竖向承载的水泥土强度宜取90d龄期试块的立方体抗压强度平均值。

8）工程桩正式施工前应进行试桩（各种桩试验桩数量均不小于3根），以确定现场地质条件下的成桩工艺及各项操作技术参数。

9）施工中，应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，桩位允许偏差50mm，垂直度允许偏差1%，桩径允许偏差2%，成桩直径和桩长不得小于设计值。

10）水泥土搅拌桩的施工质量检验方法：

①成桩3d内，采用轻型动力触探（N10）检查上部桩身的均匀性，检验数量为施工总桩数的1%，且不少于3根；

②成桩7d后，采用浅部开挖桩头进行检查，开挖深度宜超过停浆（灰）面下0.5m，检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，检查数量不少于总桩数的5%。

③静荷载试验宜在成桩28d后进行。水泥土搅拌桩复合地基承载力试验应采用复合地基静荷载试验和单桩静荷载试验，验收检验数量不少于总桩数的1%，复合地基静荷载试验数量不少于3台。

谈高层建筑软土地基加固处理技术 篇12

对于高层建筑物地基, 让工程师最头痛的就是隐藏于地下的岩溶洞隙和地下水。随着社会经济飞跃的发展, 各地区的建筑物逐渐增高, 对地基承载力的要求也愈来愈高。对场地地基岩溶发育, 风化较强烈的软土地基已成为工程师面临的一大难题。若遇到该类地基, 作为工程师的你是放弃还是建议另行地方, 作为一个技术人员的职责和有限的土地资源保护, 放弃和另行地方都是不客观。唯一的办法是对该类地基进行加固处理来满足建筑荷载的要求。

地基处理 (foundation treatment) 是改善支承建筑物的地基 (土或岩石) 的承载能力或抗渗能力所采取的工程技术措施。主要分为基础工程措施和岩土加固措施。有的工程, 不改变地基的工程性质, 而只采取基础工程措施;有的工程还同时对地基的土和岩石加固, 以改善其工程性质。选定适当的基础形式, 不需改变地基的工程性质就可满足要求的地基称为天然地基;反之, 已进行加固后的地基称为人工地基。地基处理工程的设计和施工质量直接关系到建筑物的安全, 如处理不当, 往往发生工程事故, 且事后补救大多比较困难。因此, 对地基处理要求实行严格的质量控制和验收制度, 以确保工程质量。现以某工地软土地基加固处理为例, 供以参考。

2 拟建工程概况

拟建工程地面22F, 地下1层 (地下室) , 裙楼围绕主楼分布, 层高-1+3F。框剪结构, 拟采用桩基础, 设计轴力最大荷载17 000 kN/柱。

3 场地工程地质条件

3.1 地质构造

拟建场地位于单斜地层中, 无断裂构造通过, 钻探过程中未见次级断裂, 地质构造简单。下伏基岩为三叠系松子坎组 (T2s) 泥质白云岩, 黄灰色, 薄层状, 岩层产状为240°∠10°。

3.2 岩土构成

根据钻探揭露, 拟建场区上覆土层主要为杂填土 (Qml) , 残坡积红粘土 (Qel+dl) , 下伏基岩为下三叠系松子坎组 (T2s) 泥质白云岩构成。从上至下各岩土构成特征分述如下:

(1) 杂填土 (Qml) :杂色, 主要为粘土夹碎、块石及生活垃圾回填。主要分布于南侧及南东侧基坑壁及零星分布于基底, 最大深度3.5 m。

(2) 残坡积红粘土 (Qel+dl) :硬塑、可塑两种状态:①硬塑状态为黄色, 残坡积成因, 均匀性较好, 紧密, 见褐黑色铁锰质氧化物。该层分布于整个场地, 局部缺失。层厚0.00 m～4.0 m②可塑状态, 黄色, 均匀, 致密。主要分布于场地3 m～4 m以下, 层厚0.00 m～4.00 m。

(3) 基岩为三叠系松子坎组 (T2s) 泥质白云岩:主要为薄层状, 局部见中厚层状, 粗晶～细晶结构。按风化程度可分为强风化和中风化两个单元:

(A单元) 为强风化层:灰黄色, 破碎, 岩芯呈粉砂状, 厚度变化较大0.00 m～30.0 m;

(B单元) 为中风化层:黄灰色, 岩体较破碎, 岩质以较软与软岩互层, 局部以孤立形式出现较硬岩, 据详勘静载荷试验成果资料综合确定中风化层基岩地基承载力标准值fa=1 000 KPa。确定岩体基本质量等级为Ⅴ类。

3.3 岩土物理力学指标

场地岩土地基容许承载力是根据岩土质量指标, 结合室内试验成果统计分析表中岩土抗压强度推荐值, 查《建筑地基基础设计规范》附录E各公式计算:

根据详勘取样室内试验计算各质单元地基承载力特征值及物理参数见表1。

岩质单元地基承载力确定:

持力层地基静载荷试验测试结果见表2。场地地基垂向剖面为较软与软岩互层分布, 遇水易软化。建议场地中风化岩质单元承载力特征值fak=1 000 kPa, 强风化岩质单元无试验条件, 据地区经验承载力设计取值fa=400 kPa。

4 场地地基基础方案

据场地工程地质条件、拟建物结构及荷载大等特点, 本场地以中风化基岩作为拟建物基础持力层, 基础形式采用勘岩桩基础方案。

勘岩桩基础主要受力由桩周土总侧阻力、勘岩段总侧主力和总端阻三部分组成。其目的是分散桩底竖向荷载。根据岩土室内试验及静载荷试验结果确定单桩竖向极限承载力标准值。按国家《建筑桩基础技术规范》 (JGJ94-94) 5.2.11可以按下式计算单桩竖向极限承载力标准值:

Quk=Qsk+Qrk+Qpk

Qsk= uξsfrchsv Qrk=uξsfrchr

Qpk=ξpfrcAp

式中: u—桩身周长;

frc—岩石饱和单轴抗压强度标准值;

hr—桩身嵌岩土深度;

ξs、ξp—嵌岩段侧阻力和端阻力修正系数, 与嵌岩深径比hr/d有关, 根据设计确定勘岩深度查《建筑桩基础技术规范》 (JGJ94-94) 表5.2.11。frc取值按岩石特征值反算确定:

中风化标准值frc=1000/0.12=8.33 MPa;

强风化标准值frc=400/0.10=0.4 MPa

(注:本基础方案由设计确定勘岩深度后, 具体计算每棵单桩竖向极限承载力标准值。)

5 地基处理

由于场地基岩为薄层泥质白云岩, 岩体较破碎, 强风层较厚。土层分布极不均匀。在孔桩开挖过程中出现以下特殊地质情况:

①据孔桩开挖后, 部分孔桩在25 m以下桩底均未见到分布连续稳定的中风化基岩;②有两棵以挖至孔深在25 m以上, 由于被雨水浸泡导致塌孔, 全孔被粘土及碎石土填埋;③电梯井部分地基据钻探强风化层厚度极不均匀, 层厚为6.0 m～18.0 m。

为了确保建筑物地基基础安全, 同时也能节省时间和造价的前提下, 需对该部分地基进行特殊处理。

据建筑结构特点结合场地特殊地质条件具体情况, 现对上述出现的各地质问题提出以下处理办法。

5.1 对未垮塌孔桩的处理建议

采用勘岩桩, 利用桩周总侧阻力、桩底端阻力和在桩四周加孔跨梁承抬分力的办法进行处理。各桩承载力按《建筑桩基础技术规范》 (JGJ94-94) 5.2.11公式进行计算。

Quk=Qsk+Qrk+Qpk

按各桩岩土层物理力学指标参照“国家相关规范查表及室内试验”见表3:

5.2 对垮塌孔孔桩的处理建议

塌孔孔桩孔内现由松散粘土, 碎石土充填, 含大量水, 承载能力低下, 孔壁四周长期被水浸泡加上垮塌, 已失去本身的承载力和侧阻力, 如采取在四周加孔, 其岩土性质不能满足拟建物荷载要求。现从安全和成本上考虑, 采用“单管高压注浆法”进行地基加固处理。

该方法的原理是对预处理地基采用钻探成孔后进行高压注浆对地基进行加固。注浆压力1.5 MPa左右, 注浆材料为水泥浆。通过高压注浆处理将被处理地基形成混合凝固体, 以达到提高地基岩体承载力、减少地基变形的目的。根据经验, 对场地进行压浆处理后, 其地基承载力可达到300 kPa以上, 最终承载力根据抽芯室内试验和载荷试验确定。

根据类似场地工程经验, 本次处理对“原桩”内采用1m间距布孔, 共布置9孔, 按两类型排列, 其中①类处理桩5个, 单桩长25 m, ②类处理桩4个, 单桩长20 m。在原“桩”外按1.75 m间距以梅花型布置地基加固处理孔两类, 其中在原“桩”外侧布置, ③类桩12个, 单桩长12 m～15 m, ④类桩19个, 单桩长10 m～12 m。各型桩的布孔方法及处理后的人工地基见下图。

在施工结束2个星期后对所处理的人工地基采取抽芯室内试验和现场载荷试验确定其地基承载力。按该方法处理后, 将形成一个8 m×8 m的人工改良地基, 可在该地基上设置独立柱基。既安全又经济。

5.3 对电梯井的处理建议

由于电梯荷载较大 (动荷载) , 通常电梯井采取整体开挖采用独立柱基或采用筏板基础。但由于场地工程地质条件的特殊, 承载力低, 均匀性差, 均无法在原岩土地基上采用以上两种基础方案。现从安全和成本上考虑, 我们采用了“树根桩地基”处理方案。在处理后的地基上再采用独立柱基。

该方法的原理是采用多棵小桩连接为一体置于中风化基岩来代替大桩支承上部荷载。

其方法为采用孔径为ϕ110的钻探钻至中风化基岩不小于2 m, 用ϕ20, 4棵钢筋焊接成钢筋笼下入孔底, 最后再采用1.5MP的压浆机进行全段高压注浆对各桩进行连接加固, 布孔方法见树根桩设计平面图。注浆材料为钢筋和水泥浆。通过该方法处理后, 将地基基础持力层与树根桩及各树根桩之间有力的连接为一体, 以达到小桩代替大桩支承上部结构荷载的要求。地基承载力主要以现场静载荷试验确定, 根据其它同类地基处理经验, 处理后的地基承载力可达1 000 kPa。

6 结论及建议

6.1 结论

(1) 对以上3种特殊地质地基的处理历时15天, 工期短, 施工难度小, 安全性较高;

(2) 处理后的地基经过试验达到预期的要求, 单管高压注浆加固地基承载力为350 kPa, 树根桩加固地基承载力为1 100 kPa, 满足拟建物荷载需要。拟建物使用后无开裂、下沉现象;

(3) 地基处理成本低, 与开挖灌注桩相比约有偏低;

6.2 建议

(1) 对复杂场地特别针对高层建筑物地基, 应采用多手段全方位并结合地方勘察规范进行勘察, 彻底查明场地岩溶、破碎带、软软层及地下水等不良地质作用发育情况。