软弱地基处理方法研究（精选12篇）
软弱地基处理方法研究 篇1
1 软弱地基的主要处理思路
考虑到实际的施工难度和经济条件, 目前地基处理的主要思路是通过改变已有地基土的成分、状态或结构, 增强土体结构完整性和稳定性, 降低土体含水量, 减少孔隙, 改善土的分层和流变问题, 以增强土颗粒之间的连接、增大内聚力、减小压缩性、增强抗剪强度, 来达到改善土体性质的目的。
2 处理软弱地基常用方法
处理软弱地基常用方法主要包括:预压法、换填垫层法、高压喷射注浆法、强夯法、CFG桩法、挤密法、加筋法、深层搅拌法、排水法等, 以下主要介绍前5种方法。
2.1 预压法
预压法可以分为堆载预压、真空预压和联合预压法。堆载预压是在建筑场地预先堆载相当于设计荷载大小的重物使地基尽快的排水固结, 真空预压通过设置排水竖井, 上铺砂层和薄膜, 通过抽气使薄膜表面以下一定深度内处于真空状态, 水在负压力作用下上升从而达到预先排水固结的目的。当设计地基预压荷载大于80kpa时, 应在真空预压的同时施加定量的堆载。
适用范围:淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基, 主要用来解决地基的沉降及稳定问题。当软土层厚度小于4m时, 可采用天然地基堆载预压法处理, 当软土层厚度超过4m时, 为了加速厚层软土的固结, 缩短预压时间, 在地基中按一定间距作孔, 孔内填砂以形成砂井, 然后在地面加铺砂垫层加以沟通, 近年来, 土工织物日益发展, 已开始采用纤维编织的袋装砂井和在排水纸板上发展起来的塑料板排水。对于真空预压工程, 以大气压作为预压荷载, 对地基土进行抽气, 在土中造成一定的真空度, 形成大气压力与真空压力的差值作用, 将土中一部分水抽出, 从而使地基土固结而加固, 如果设置排水砂井, 还可将孔隙内的水加速排出。
2.2 换填垫层法
换垫层法主要分为两类, 一类是在天然底层上直接铺设垫层作为持力层, 另一类则是先将原有软弱层挖除, 再铺设垫层。其加固原理是根据土中附加应力分布规律, 让垫层承受上部较大的应力, 软弱层承担较小的应力, 换填后的垫层经过分层夯实后, 压缩性较低, 受力性能较好。
适用范围:适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、杂填土、暗沟、暗塘的浅层处理。换填垫层法施工工艺成熟, 方法简单, 造价较低, 可迅速提高地基承载力, 但不适合处理软土层软土层较厚、埋深大的地基, 一般换填法的处理深度控制在3m以内, 但是也不宜小于0.5m, 因为垫层太薄换土垫层的作用不明显, 对于地下水位高、易渗水路段, 由于抽排水费用高, 换填法费用高。
2.3 高压喷射注浆法
高压喷射注浆法属于化学加固法的一种, 施工时现将钻机就位进行钻孔, 钻孔结束后抽出岩芯管换上旋喷管, 边射水边插管, 将旋喷管插入预定的深度然后就行喷射, 通过控制注浆材料和注浆压力可以处理不同的土质环境, 喷射完毕后将浆液换成水在地面喷射, 清洗泥浆泵和旋喷管内的泥浆。在进行喷射浆液的过程中, 如果喷嘴以一定的速度旋转提升, 将形成水泥土圆柱体, 若喷嘴只提升不旋转, 则形成墙状固化体, 这些固化体将与桩间土一起形成复合地基, 提高地基承载力。
适用范围:处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土等地基。当土中土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或者地下水流速过大和已涌水的工程, 要根据现场实验确定其适用性。
2.4 强夯法
强夯法又称为动力固结法, 通过起吊设备将10到25吨的重锤提升至10到25米高处使其自由下落, 依靠强大的冲击能, 在地基土中形成冲击波和动应力, 使地基土压实和振密, 达到提高强度、降低压缩性、改善砂土抗液化条件、消除黄土湿陷性的目的。
适用范围:处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基;但是对于高饱和度的软粘土, 如淤泥和淤泥质土, 直接采用强夯法处理, 效果很差, 应慎用。
2.5 CFG桩法 (水泥粉煤灰碎石桩法)
水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩, 通过在碎石桩基础上加一些石屑、粉煤灰和少量水泥, 加水拌合形成的高粘结强度的桩, 并且通过调整水泥掺量及配比, 其强度等级可以在C15-C25之间变化, 是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型 。
适用范围:CFG桩法既可以用来处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基, 还适用于条基、独立基础、箱基、筏基等基础形式, 可用来提高地基承载力和减少变形。采用CFG桩法会加快施工进度, 可达到较大的加固深度, 显著提高软基承载力和减少沉降, 但是造价较高, 淤泥质地基慎用。
3 软弱地基处理方法的选择
选择处理方法应根据现场调查研究结果, 权衡各种方法的优缺点和适用范围, 结合当地建筑道路地基处理的经验, 同时考虑上部结构、基础、地基的共同作用。同时不同方法对环境的影响不同, 如采用填土堆载时要有大量的土料运进运出工地, 会影响交通和环境卫生;使用换填垫层法会挤压原有道路、房屋, 产生侧向位移或附加沉降;使用强夯法时施工噪音大, 靠近居民点会扰民;打灰桩、灌注药物或采用电渗排水时, 会污染地下水, 应慎重对待。
4 总结与展望
随着人类生存空间日益紧张, 我们将越来越重视地下空间的开发和利用, 21世纪将是地下建筑大发展的世纪, 与此同时我们将碰到越来越复杂的地基, 现在相关的理论方法、计算模型都存在一定的局限性, 尚不能完全解释我们碰到的问题, 因此地下工程工作者要实践中认真探索和思考, 寻求新的突破点。
参考文献
[1]闫富有.基础工程[M].中国电力出版社.2009.2.354-386
[2]赵志缙.地下与基础工程百问[M].中国建筑工业出版社.2001.8.22-69
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基处理技术规范 (JGJ79-2012) .2012-08-23
[4]龚晓南.复合地基设计和施工指南.人民交通出版社.2003
[5]白晓红.基础工程设计原理.科学出版社.2005
软弱地基处理方法研究 篇2
软 土 地 基 处 理 方 法
2012160201
刘知乐
特殊路基施工
软土地基处理方法
前言
路基在整个公路施工中是最为重要的一部分，在部分区位不同的地区，原地面的整体情况各不相同，在特殊路基中，软土路基是最为难处理的。这主要在于软土地基的组成成分——压缩层主要由淤泥及淤泥质土、吹填土、杂填土或其他高压缩性土层组成。一般认为，只要外荷载加在土基上，有可能出现有害的过大变形和强度不够问题，使建筑物（路基，桥涵的构造物）出现下沉、裂缝甚至破坏，这种地基都应该视为软土地基。软土地基可能引起的问题
1.由于道路等级高，路堤填土高，引起路基的沉降，路堤失稳。2.桥头路堤与桥台的沉降差，再高速行驶的情况下，引起跳车。3.软基沉降量超出工后范围。4.软基上结构物的沉降、涵管弯曲。
5.软基上各类路面结构类型的设计与施工存在的问题。一.地基处理的目的
地基处理的目的在于利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学的方式对软基进行加固，用以改善地基土的工程特性。
a.提高地基的抗剪强度 b.降低地基的压缩性 c.改善地基的透水特性 d.改善地基的动力特性
改善特殊土的不良地质特性地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。
从软基加固角度来说，一般砂类土地基承载力比黏质土地基承载力高，沉降也比黏质土小，并且由于砂类土较易透水，它在外荷载作用下产生的沉降能在短时间完成，不像黏质土那样有一个漫长的过程。但是砂类土，特别是松散的细砂或者粉砂，在的真理作用下会发生液化，所以砂类土加固如何防止液化是一项重要方面。二.软土地基的处理方法
1）换填土法 2）抛石挤淤法 3）排水固结法 4）复合地基加固法 三.软土地基处理施工方法 A.换填土法
当软土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软土厚度不大，将基础的底面以下或全部软土挖出，然后分层换填强度较大的砂、碎石、素土、粉煤灰、灰土等性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯，振）实至要求的密度，这种地基处理方法称之为换填土法。适用范围
适合浅层软弱地基及不均匀地基处理（JGJ79-2002）a垫层压实方法
1.机械碾压、重锤夯实、振动压实法作为压（夯、振）实垫层的不同施工方法，不但可以处理分层回填垫层材料，同时又可以同地基表层土。
2.当地基表层具有一定厚度的硬壳层，其承载能力较好，能上一般的运输机械时，一般采用机械分堆铺法，及先堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊平。当硬壳承载力不足时，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。工程上常用如下措施：
Ⅰ.地基表面铺荆笆。搭接处用铅丝绑扎，用以承受垫层等荷载引起的拉力，搭接长度取决于地基土的性质，一般搭接长20cm。当采用两层荆笆时，应将搭接处错开，错开的距离以搭接的一般为宜。
Ⅱ.表面铺设塑料编织网或者尼龙纺织网，纺织网上作砂垫层。表面铺设土工合成材料，土工合成材料上再铺排水垫层。
以上皆为超软地基处理方法，它们即可单独使用，亦可混合使用，因地适宜改变材料。但应注意：饱水后，材料要有足够的抗拉强度；当被加固地基处在边坡位置或将来有水平力作用时，由于材料腐烂而形成软弱夹层，给加固后地基的稳定性带来潜在影响。
Ⅲ.尽管对超软地基表面采取了加强措施，但持力条件任然很差，一般轻型机械上不去，在这种情况下，通常采用人工或轻便机械顺序推进铺设，如用人力推车或用轻型小翻斗车铺垫。
无论采用任何方式，在排水垫层的施工过程中都应该注意避免对软土表面的过大扰动，以免造成砂和淤泥混合，影响垫层排水效果。具体方法
a.机械碾压法是采用各种压实机械，如压路机、羊足碾、振动碾等来压实地基土的一种压实方法。这种方法常用于大面积填土的压实、杂填土地基处理、道路工程基坑面积较大的换土垫层的分层压实。施工时，先按设计挖掉要处理的软弱土层，把基础底部土碾压密实后，再分层填土，逐层压密填土。
b.重锤夯实法是利用起重设备将夯锤提升到一定高度，然后自由落锤，利用重锤自由下落时的冲击能来夯实浅层土层，重复夯打，使浅部地基土或分层填土夯实。主要设备为起重机、夯锤、钢丝绳和吊钩等。重锤夯实法—般适用地下水位距地表0.8m以上非饱和的粘性土、砂土、杂填土和分层填土，用以提高其强度，减少其压缩性和不均匀性，也可用于消除或减少湿陷性黄土的表层湿陷性，但在有效夯实深度内存在软弱土时，或当夯击振动对邻近建筑物或设备有影响时，不得采用。因为饱和土在瞬间冲击力作用下水不易排出，很难夯实。
c.振动压实法是利用振动压实机将松散土振动密实。地基土的颗粒受振动而发生相对运动，移动至稳固位置，减小土的孔隙而压实。此法适用于处理无粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土以及矿渣、碎石、砾砂、砾石、砂砾石等地基。
总的来说，垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。粉质粘土、灰土宜采用平碾、振动碾和羊足碾，中小型工程也可采用蛙式打夯机、柴油夯；砂石等宜采用振动碾；粉煤灰宜用平碾、振动碾、平板式振动器、蛙式夯；矿渣宜采用平碾、振动碾、平板式振动器。B.抛石挤淤法
抛石挤淤为强迫换土的一种形式，通过在软粘土中抛入较大的片石、块石，使片石、块石强行挤出软粘土并占据其位置，以此来提高地基承载力、减小沉降量，提高土体的稳定性。
抛石挤淤法一般适用于厚为3~4m的软土层和常年积水且不易抽干的湖、塘、河流等积水洼地，以及表层无硬壳、软土的液性指数大、层厚较薄、片石能沉达下卧硬层的情况。由于抛石挤淤法施工简单，不用抽水、不用挖淤、施工迅速，所以现场乐于采用，特别是在路基工程中，当道路路基穿越或部分穿越河塘洼地时，更是常用此法来处理其下的软土地基。
抛石挤淤法施工时，抛石顺序应自路堤中部开始，然后逐次向两旁展开，使淤泥向两侧挤出。当抛入的片石露出水面后，用重锤夯实或用压路机等机械碾压密实，然后在其上铺设反滤层再行填土。当下卧岩层面具有明显的横向坡度时，抛石应从下卧层高的一侧向低的一侧扩展，并且在低的一侧适当高度范围内多填一些，以增加其稳定性。
在片石抛填出水面之后，宜用强力振实设备进行振实，是片石落位稳定。然后在已稳定的片石上铺垫一层碎石，再次进行强力振实和碾压，是碎石嵌入片石缝中，反复进行，以使填石密实。此层完成之后，按一般路堤施工方法进行路堤的填筑。抛石挤淤断面图如下：
其他施工方法 C.排水固结法
排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施，由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体，利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系，根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。D.复合地基加固法
砂桩挤密法、碎石挤密法、CFG桩法、树根桩法、夯实扩底桩与混凝土薄壁管桩法、水泥搅拌桩法。、石灰搅拌桩法、高压旋喷桩法等。四.质量检验 换填土法等质量检验、验收方法：
一般采用环刀法、贯入仪法、静力触弹、轻型动力触探或标贯试验法检验；砂石、矿渣垫层可用重型动力触探。垫层压实系数检验方法：
环刀法、灌砂法、灌水法等。（分层检验）竣工验收：
软弱地基处理方法研究 篇3
关键词：软弱土 地基处理 方法
软弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土，由于软土地基的承载力较低，如果不做任何处理，一般不能承受较大的建筑物荷载。所以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。因此在软土地基上建造建筑物，要求对软土地基进行处理。地基处理的目的主要是改善地基土的工程性质，达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度和抗液化能力，消除其它不利影响。
1.碾压法与夯实法
碾压与夯实是修路、筑堤、加固地基表层最常用的简易处理方法。通过处理，可使填土或地基表层疏松土孔隙体积减小，密实度提高，从而降低土的压缩性，提高其抗剪强度和承载力。目前我国常用的有机械碾压、振动压实和重锤夯实，以及70年代发展起来的强夯法等。
机械碾压法是利用压路机、羊足碾、平碾、振动碾等碾压机械特地基土压实。振动压实法是通过在地基表面施加扳动把浅层松散土振实的方法，可用于处理砂土和由炉灰、炉渣、碎砖等组成的杂填土地基。重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提到一定高度（2.5～4.5m），然后使锤自由落下并重复夯击以加固地基。锤重一般不小于15kN，经夯击以后，地基表层土体的相对密实度或干密度将增加，从而提高表层地基的承载力。对于湿陷性黄土，重锤夯实可减少表层土的湿陷性；对于杂填土，则可减少其不均匀性。强夯法，又称动力固结法，其用起重机械将80～300kN的夯锤起吊到6～30m高度后，自由落下，产生强大的冲击能量，对地基进行强力夯实，从而提高地基承载力，降低其压缩性，是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。
2.换土垫层法
换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方法。常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。
垫层的设计要点。垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，而且应符合经济合理的原则。其设计内容主要是确定断面的合理厚度和宽度。对于垫层，既要求有足够的厚度来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向两侧挤出。
施工要点：①垫层施工必须保证达到设计要求的密实度。密实方法常用的有振动法、水撼法、根压法等。这些方法都要求控制一定的含水量，分层铺砂厚约200～300mm，逐层振密或压实，并应将下层的密实度检验合格后，方可进行上层施工。②垫层的砂料必须具有良好的压实性。砂料的不均匀系数不能小于 5，以中粗砂为好，容许在砂中掺入一定数量的碎石，但要分布均匀。③开挖基坑铺设垫层时，必须避免对软弱土层的扰动和破坏境底土的结构。基坑开挖后应及时回填，不应暴露过久或浸水，并防止践踏坑底。当采用碎石垫层时，应在坑底先铺一层砂垫底，以免碎石挤入土中。
3.排水固结预压法
排水固结须压法是利用地基排水固结的特性，通过施加顶压荷载，并增设各种排水条件（砂井和排水垫层等排水体），以加速饱和软粘土固结发展的一种软土地基处理方法。根据固结理论，粘性土固结所需时间与徘水距离的平方成正比。因此，为了加速土层的固结，最有效的方法是增加土层的排水途径，缩短排水距离。
4．桩基法
当淤土层较厚，难以大面积进行深处理，可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样，早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩，目前很少使用，一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全，设备陈旧，技术落后，存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题；二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基，由于存在工期长，工后变形大等问题，已不再用作对变形有要求的建筑地基处理；三是民用建筑已禁用木桩基础。钢筋混凝土预制桩（钢筋混凝土桩和预应力管桩）目前由于具有较强承载力，投资省，质量有保证，施工速度快等特点，得到普遍运用。淤土层较厚地基处理还可以采用灌注桩，打灌注桩至硬土层，作承载台，灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩，但两种方法灌注桩还存在一些技术难题，一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题；二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题，桩身混凝土灌注质量，桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。
5. 拌和法
拌和法主要包括高压喷射注浆法和深层搅拌法。前者是以高压力使水泥浆液通过管路从喷射孔喷出，直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。深层搅拌法是利用水泥浆体、水泥作为主固化剂，应用特制的深层搅拌机械将固化剂送入地基土中与土强制搅拌，形成水泥土的桩体，与原地基组成复合地基。后者主要用于加固饱和软粘土，固化剂的掺入量及搅拌均匀性和土的性质是影响水泥土桩（ 柱） 性质以至复合地基强度和压缩性的主要因素。
6．加筋法
加筋土是将抗拉能力很强土工合成材料埋置于土层中，利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力，使土与加筋材料形成整体，减少整体变形和增强整体稳定。
本文只介绍了较为常用软弱土地基处理的几种方法，供大家参考。设计人员不仅要选择好软弱土地基处理方法，而且还要考虑其建筑物结构优化设计，尽量采用较为轻型结构，减轻上部重量，这样会减少软弱土地基处理造价。
参考文献：
[1] 熊双泉，彭建军. 强夯法在地基处理工程中的运用[J]. 中国高新技术企业. 2011（09）
[2] 林涛. 岩土工程中的淤泥质软土地基处理分析[J]. 价值工程. 2011（11）
软弱地基的处理方法 篇4
一、软弱地基处理的一般步骤
地基处理措施可以选用很多种办法, 但是要根据土质及其周围环境而确定。比如土质的结构、承载力大小和土地的使用要求。另外要结合土地周围的环境, 周围的环境包括地层的结构、周围地下水的深浅、相邻建筑物的情况等等。从一开始选出的几种处理地基的方案中, 进行仔细的分析, 选出最优的地基处理方案, 这需要专家认真的研究地基的处理。对于已经选定的处理方案, 按照建筑物的类型和设计等级, 和复杂程度, 可以先在建筑物上做测验, 看这种处理方案是否符合现实的需要, 最后检验处理效果和设计参数是否符合。经处理后的地基应做承载力、变形能力、稳定性能的评估。
二、软弱地基的处理方法
(一) 换填法。
处理浅层地基的最好方法是换填法, 换填法的概念指的是, 当地基的持力层发生变形, 而使得承载能力达不到设计的标准, 这时软弱土层的厚度很薄时, 就可以把这层弱土挖除掉, 继而分层次的填充上硬度较大的砂。或者其他没有侵蚀性、性能稳定的建筑材料, 并将这些材料夯实至要求达到的密度, 这种弱土处理法多用于公路地基建设。压实垫层有很多种方法, 比如机械辗压、平板振动、重锤夯实, 这些施工方法既可以处理分层的回填土, 又可以加固地基的表层土。换填法是让土层承受了不同的应力, 让垫层承受了较大的压力, 由于软弱层土质较软, 所以换填法让软弱层承受了较小的应力, 这样可以满足设计的需要。淤泥、湿陷性黄土、淤泥质土、杂填土地基及暗沟、淤泥等这些浅层次的处理适合用换填土法。
(二) 重锤夯实法。
重锤夯实是属于浅层地基的处理方法。使用起重机械将特质的重锤提升到一定的高度之后, 夯击基土表面, 这样重复作业, 就可以使土层因受到打击而变得密实牢固, 这种方法适用于弱土质, 比如稍微湿的粘性土, 湿陷性黄土、砂土、杂填土和分层填土地基的加固。为了确定夯数和夯的大小, 和总下沉量, 在施工前应该先做出相应的试验。另外还有选定锤重, 以及一些相应的措施。地基夯击中, 要选用最优含水量, 因为水量的过多或过少都会影响夯实的质量, 水量过多时, 应该再加入一些土质材料, 水量过少时, 应该加水到相应程度。分层填土的时候, 选取的土层含水量也要适当或略高, 每层填满后要及时的夯实。每层的厚度要严格控制, 不能过厚或者过薄。另外, 做实验时, 土层不得少于两层。
(三) 深层搅拌法。
深层搅拌法是一种将软土经过强行搅拌变成水泥或石灰土柱体或者连成地下庄排的方法。制作过程中, 要使用特制的搅拌机械, 将水泥和石灰放在软土土层中, 水泥和石灰将起到固化剂的作用, 再用搅拌机械强行搅拌。这样软土地基就会变成有一定整体性的复合地基。深层搅拌法目前可以分为“干法”的粉喷桩法和“湿法”的旋喷注浆法。深层搅拌法的适用范围是有限的, 主要适用于原料堆场、高等级的公路地基、码头的岸壁等等。深层搅拌法具有加固和支撑建筑物的作用。
(四) 预压法。
为了提高软弱地基的承载能力和减少构造物建成后的沉降量, 可以预先在拟建的构造物上施加一定的静荷载。等到地基土压密后再将静荷载移除, 这种方法就叫做预压法。预压法适用于处理淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基的稳定问题。预压法可以分为两种, 堆载预压法和真空预压法。根据土层厚度的不同, 堆载预压法又分为塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压三种。当土层的厚度小于4米时, 可采用天然地基堆载预压法进行处理。当土层厚度大于4米时, 应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法进行处理。对于真空预压工程, 需在地基内设立排水竖井。
(五) 砂石桩法。
在地基的建造中, 通常会遇到松散的沙土、粘性土、粉土和杂填土等, 这时候就会用到砂石桩法来让固定土质。砂石桩法会提高地基的承载能力。砂石桩法也可用于处理可液化地基。如果饱和黏土对地基的变形控制不严格, 也可采用砂石桩法对工程进行置换处理, 使软粘土和砂石桩构成混合地基, 可以加速软土地基的固结排水功能, 提高地基的承载力。
(六) 垫层法。
垫层法, 主要用于软土地基的浅层处理。其中包括加筋碎石垫层法、换土加筋碎石法, 以及换土垫层法, 主要用于冲填土、淤泥质土以及淤泥等软土地基上的浅层处理。先用机械或者是人工的方法将地基下的土挖出, 再填充上卵石、沙石或者是粘性土等强度较高的材料。具体的实施过程中, 一般先将软土层中的砂石和腐殖土挖掘到将近80cm的厚度, 然后将卵石和砂石分层进行填充。为了使分层压实起到的加固效果更明显, 我们可以将卵石放在第一层, 砂石放在上面。
(七) 抛石挤淤法。
有些路面的排水施工有困难, 形成一些常年积水的低洼地带, 其表层土呈现流动状态。这时候就可以利用抛石挤淤法进行地基的转换。抛石挤淤法还用于一些底部都是碎石的沼泽或者厚度小于3m的软土路段。需要注意的是, 在此方法中需要用到的片石, 其粒径最好不要小于30cm, 如果有小于30cm的, 其数量也不能超过总数的20%。具体的操作方法是, 从路堤的中部开始, 先向前抛投石片, 然后再依次向两侧展开, 从而淤泥被石片从两侧挤出, 在此基础上再用重型压路机反复辗压, 直至压实为止。完成后, 再在上面加上一层反滤层, 最后填土辗压, 用这种方法处理地基效果是显著的。
(八) 排水固结法。
该种方法主要用于有机质黏土和饱和黏土的地基处理。排水固结法的排水系统, 主要由水平排水砂垫层和竖向排水体构成, 主要起到改变地基原有排水边界条件, 缩短地基孔隙的排水距离, 加速软土地基固结过程的作用。当软土层较薄且靠近地表或土的渗透性较好, 施工期较长时, 可以在地表铺设砂垫层而不设置竖向排水体。水平砂垫层厚度一般为50era, 可采用中砂或粗砂, 有机质含量不大于1%, 不得含有粗块其他杂质, 含泥量不得超过5%。水平砂垫层宽出路基两侧个1era, 并确保排水畅通。竖向排水常选用袋装砂或塑料排水板。插板机是塑料排水板法的施工机具。竖向排水与水平砂垫相连通, 施工前应先铺30cm厚砂垫层, 3%～4%横坡, 然后施工竖向排水体。对塑料排水板 (袋装砂井) 处理软土地基, 地基固结较好, 状态正常, 它既有排水固结的作用, 又能起挤密地基作用, 且施工设备简单。
三、结语
软弱地基的处理方法有很多种, 针对不同工程和地质, 应该选取不同的方法, 做到投资少、回报高, 可靠性高, 只有这样才能有效处理好软弱地基。
摘要：在我国沿江、沿湖、沿海等经济发达地区广泛分布着软土, 如处理不当会造成路基的滑移、开裂、路面不平等。本文简单介绍了软弱地基处理的一般步骤, 从原理、适用范围、优点、局限性四方面对当代常用软弱地基处理方案进行了探讨, 从而为有关部门提供了简单实用的地基处理初选方案。
关键词：结构工程,软弱地基,处理方法
参考文献
[1].周立.灌浆法在加固处理软土路基中的应用[J].公路交通科技, 2006, 8
软弱地基处理方法研究 篇5
工程往往因地基勘察或结构设计失误、施工中地基处理或桩基质量失控、盲目施工等原因导致荷载超出地基基础或结构本身的承受能力，从而产生严重的安全隐患甚至发生事故。本文所要介绍的是塔吊基础未经桩基施工，而将塔吊直接安装在钢筋混凝土基础平台，从而导致塔吊垂直度出现异常的`加固处理方法。
一、塔吊倾斜的原因分析
太仓港区海关监管大楼，是一座主楼带裙房的框剪结构，主楼二十层含一层地下室，裙房四层含一层地下室，裙房布置在主楼南、西、北三侧。根据建筑布置及建筑高度，本工程在主楼南侧离入口4米处布置塔吊基础，塔身将穿过裙房楼层，最终顶升高度为95米。由于之前已考虑到塔吊基础的下卧地基为淤泥质土(设计承载力为50KPA)，故将承台扩大到5米×5米×1.4米，承台中间再增设一道φ20@200钢筋，埋深3.4米，其下还打入5米的松木桩。根据计算，承台本身的承载力和抗剪力完全符合塔吊本身使用要求，但忽略了地基承载能力，故在安装7节塔吊节并使用近一个月后，其垂直度向南偏7.5厘米，向东偏6.8厘米，超过了规范要求，为此必须进行加固，以清除隐患。
二、加固方案的选用
地基基础的加固应遵循“安全适用，经济合理，技术先进”的原则，同时还应考虑加固时施工的难易程度。常用的方法有扩大基础底面积法，其适用范围为刚性基础或扩展基础。锚杆静压桩法，其适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土和人工填土等地基土上。树根桩法，一般适用于淤泥质土、非粘土、粉土、砂土及人工填土等地基土上，作为基础加固或基坑边坡稳定加固之用。注浆加固法，一般适用于砂土、粉土、粘土、粘性土和人工填土等地基加固。
本工程塔吊基础下卧地基为软弱地基，属淤泥质土，若要用注浆法，会因为注浆质量难于控制而影响加固效果。同样采用树根法，由于工序多，施工工期将难以预计而影响整个施工进度，故采用扩大基础底面积方法。本工程通过在原基础增设厚80厘米每边宽1米的新基础，将使底面积扩大70%，从而大大降低单位面积地基荷载。在此基础上，通过预留孔处打入锚杆桩。进一步提高基础荷载的抗载能力，从而使塔吊基础得到有效加改善。
三、加固方案实施
1.采用沙包堆载进行塔身纠偏，加载第一天为500千克，而后每天递增250千克，直至2吨为止，并按监测数据进行调整。
2.在原塔吊基础四周，挖宽1.2米深与原基础垫层同标高的基槽。浇垫层和砖胎模，使基槽净宽达1米，当遇到工程桩承台时，留100毫米间距即可，并将原砼接触面凿毛并洗刷干净。
3.钻两排植筋孔，深度大于15d，排距200毫米，上下孔位要确保钢筋保护层厚度。为增加结合部位抗剪效果，在新基础侧面中间再均布二道长15d深植筋孔。
4.待孔内尘土用高压气冲净后，孔壁均匀涂抹一层胶液，并将与原基础钢筋同规格的φ20螺钢粘上专用胶进行植筋。上下二排分布筋预留长近1000毫米，中间二排预留长为15d.当抗拔试验合格后，再绑扎双层双向φ20@150的配筋。
5.安装桩基预埋螺栓M25×400，立锚杆桩预留孔模板。预留孔模板上口每边净宽300毫米，下口每边净宽450毫米，为拆模方便，每块模板中间锯开，在立模时用钉子钉牢。预留孔共计8只，其布置尽量使受力均衡。
6.浇C30砼。坍落度控制在120±20毫米，振捣时注意保护预留孔模板。砼面至少二次抹面，待12h或1.2Mpa后拆模并养护。
7.砼强度达到设计值75%以上后，再安装锚杆桩机，并固定机身。
8.压入第一节锚杆桩，焊接接桩，再压入第二节锚杆桩，依次类推，直至入桩长度和承载力符合设计要求。
9.压桩完毕后，压桩孔内用C30微膨胀早强砼浇筑密实，封桩孔再用2φ16钢筋交叉焊于锚杆上，并在桩孔顶面以上浇150毫米的桩帽。
四、施工要点
1.必须先进行纠偏，纠偏可采用沙包堆载，重量应逐渐加大。
2.基础新旧砼结合面是基础抗剪的薄弱部位，为使此部位砼结合良好，必须对旧砼面进行凿毛处理，同时剔除松动石子并冲洗干净。砼浇筑时，此处捣浇必须密实。
3.植筋质量是确保钢筋骨架整体受力的关键，由于采用常规植筋方式往往造成抗拔力不足，为此待钢筋穿过后应再用胶枪高压注入，来确保胶液饱满密实。
4.在锚杆桩施工时，必须严格控制压桩力不得大于该加固部位的结构自重，同时做到压桩次序对称进行，入时速度缓慢匀速，一次成桩减少中途停歇时间，若通过四角沉降观察发现有异常，应加大自重荷载，调整施工方案。
软弱地基处理方法研究 篇6
【关键词】建筑工程；软基处理；堆载预压
1.引言
堆载预压是处理软弱地基的重要处理方法之一，预压法是在建筑物施工前，对建筑场地表面分级推土或其他荷载进行预压，使土体中的水通过砂井或塑料排水带排出，土体逐渐固结，地基發生沉降，土体密实度逐步提高的方法。工程实践经验表明，堆载预压可以有效地处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基的沉降和稳定问题。其施工主要是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成。水平排水体一般为砂垫层，竖向排水体一般为沙井和塑料排水带。不同型号塑料排水带的厚度。加压系统是起固结作用的荷载。加压系统的功能在于增加地基土的固结压力，加速孔隙水的排除，从而加速土体固结。
2.塑料排水带布置以及加载实施
（1）砂井或塑料排水带直径合理定取。砂井直径主要取决于土的固结性和施工期限的要求。砂井分普通砂井和袋装砂井，结合工程实践经验，一般情况下普通砂井直径适宜采用300-500mm，袋装砂井直径适宜采用70一l00mm。塑料排水带的作用及设计计算方法与砂井相同。砂井或塑料排水带间距选取应当结合工程地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度确定。当布置砂井时适宜采用等边三角形或正方形排列。砂井的深度应结合建筑物对地基的稳定件和变形要求确定。以地基抗滑稳定性控制的工程，砂井深度至少应超过最危险滑动面2nh对以沉降控制的建筑物，如压缩土层厚度不大，砂井宜贯穿压缩土层；对较厚的压缩土层，砂井深度应根据在限定的预压时间内消除的变形量确定，若施工设备条件达不到设计深度，则可采用超载预压等方法来满足工程要求。若软土层厚度不大而且预计固结速率能满足工期要求时，可不设置竖向排水体。
（2）堆载预压加载实施。预压荷载通常等于或大于建筑物的基底压力，有时为了加速压缩过程，减少建筑物使用期间的沉降量，采用比建筑物重量大10%一20%的超载进行预压。本工程为有效地确保建筑物范围内的地基能得到均匀加固，因此对于本工程中需要采取堆载预压区域应当不小于建筑物基础外线所包围的范围。加荷速率应通过对地基抗滑稳定计算来确定，与地基土增长的强度相适应，待地基在前一级荷裁作用下达到一定的固结度后，再施下一级荷载。在加荷后期，应当严格控制加荷速率，以有效地保证工程安全。也可通过各种现场观测来控制，对于建筑边水平位移速率适宜控制在3—5mm/d，而且同时控制地基竖向变形速率不宜超过10mm/d。
（3）水平排水垫层。对地基采取堆载预压时，应当在地表铺设排水砂垫层，其厚度宜大于400mm，而且连通各砂井将水引到预压区以外。砂边层砂料宜用中粗砂，含泥量应小于5%，砂料中可混有少量粒径小于50mm石粒，砂垫层的干密度心大于1.5t/m3：在预压区设置与砂垫层相连的排水盲沟，并把地基中排出的水引出预压区。
3.堆载预压法施工技术
3.1水平排水垫层施工
水平排水砂垫层施工应根据地基表层土的承载力情况，采用机械分堆摊铺法、机械顺序推进摊铺法、人工或轻便机械顺序排进铺设法等。
3.2竖向排水体施工
砂井施工一般先在地基中成孔，砂井的灌砂量应按井孔的体积和砂在中密时的于密度计算，其实际灌砂量不得小于计算值的95%。灌入砂袋的砂宜用干砂，并应灌制密实，砂袋放入孔内至少应高出孔口200mm，以便埋入砂垫层中。砂井成孔施工方法有振动沉管法、射水法、螺旋钻成孔法和爆破法四种：
振动沉管法以振动锤为动力，将套管沉到顶定深度，灌砂后振动、提管形成砂井；采用该法施工不仅避免了管内砂随管带上，保证砂井的连续性，同时砂受到振密，砂并质量较好。射水法是利用高压水通过射水管形成高速水流的冲击和环刀的机械切削，使土体破坏，并形成一定直径和深度的砂井孔，然后灌砂而成砂井。射水成孔工艺，对土质较好处均匀的粘性土地基是较适用的；但对土质很软的淤泥，因成孔和灌砂过积中容易缩颈，很难保证砂井的直径相连续性；对夹有粉砂薄层的软土地基，若压力控制不严，易在冲水成孔时出现串孔，对地基扰动较大。螺旋钻成孔法通过采用动刀螺旋钻钻孔，属于干钻法施工，提钻后孔内灌砂成形。但从工程实践经验来看，该施工工艺所用设备简单而机动，成孔比较规整，但模砂质量较难掌握，对很软弱的地基也不太适用。爆破法是先用直径73mm的螺纹钻钻成一个砂井所要求没计深度的孔。在孔中放置由传爆线和炸药组成的条形药包，爆破后将孔扩大，然后住孔内灌砂形成砂井。这种方法施工简易，不需要复杂的机具，适用于深度为6—7m的浅砂井。在选取成孔方法时应当有效地确保保证砂井的施工质量，以防缩颈、断颈或错位现象。
对于袋装砂井施工是用具有一定伸缩性和抗拉强度很高的聚丙烯或聚乙烯编织袋装满砂子，填入井孔中，形成排水通道。袋装砂并成孔的方法有锤击打入法、水冲法、静力压人法、钻孔法和振动贯入法五种。首先将成孔用的无缝钢管作为套管埋入土层，到达规定标高后放入砂袋，然后拔出套管.再于地表面铺设排水砂层即可。用振动打桩机成孔时，一个长20m的孔约需20一30s，完成—个袋装砂井的全套工序，亦只需6—8min，施工十分简便。
塑料排水带施工进行打设塑料排水带时，一般将桩尖与导管分离设置，桩尖的作用是防止打设塑料管时泥土进入管内，并对塑料带起锚固作用，可以有效地避免提管时将塑料带拔出。塑料排水带插板施工流程采取：定位→将塑料排水带通过导管从管下端穿出→将塑料带与桩尖连接并贴紧管下端对准桩位→打设桩管插入塑料排水带→拔管、剪断塑料排水带。
4.质量控制技术
（1）堆载预压法水平排水垫层施工时，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。另外，在铺设砂垫层前，应清涂干净砂井顶面的淤泥或其他杂质，以利砂井排水。
（2）砂井中的砂宜用中、粗砂；袋中砂宜用干砂后，尽量避免采用潮湿砂，以免袋内砂干燥后造成体积减少，从而造成袋装砂井缩短与排水垫层不搭接。
（3）塑料带滤水膜在转盘和打设施工中应避免损坏以及淤泥进入带芯堵塞输水孔而影响塑料带的排水效果。塑料带与桩尖的连接要牢固，避免提管时脱开将塑料带拔出。桩尖平端与导管靴配合要适当，防止错缝出现以及淤泥在打设过程中进入导管，增大对塑料带的阻力，甚至将塑料带拔出。塑料带需接长时，为减少带与导管阻力，应采用滤水膜内平搭接的连接方式，搭接长度宜大于200mm，以确保输水畅通并有足够的搭接强度。
（4）对加载预压工程，不能急于求成，应根据设计要求分级逐渐加固。在加载过程中应当每天进行竖向变形、边桩位移及孔隙水压力等项目的观测，根据观测资料严格控制加载速率。
5.结语
工程实践表明，塑料插板及堆载预压是地基处理施工中的一种常见的方法，其多用于处理淤泥、淤泥质土等软弱地基。通过设置塑料排水板、砂垫层等措施来人为地提高软基土层的承载力。
参考文献
[1]刘江.真空联合堆载预压施工技术[J].施工技术.2012，（09）.
强夯法处理软弱地基研究 篇7
强夯法又称作动力固结法。这种方法是反复将10~40 t的锤提到10~40 m高处使其自由落下给地基以冲击和振动, 达到提高地基的强度和降低压缩性目的。
处理软弱地基的强夯法是20世纪60年代末由法国Menard技术公司首先创造并投入使用的。刚开始是处理砂土和碎石地基, 但后来由于施工方法改进和排水条件逐步改善, 慢慢推广应用到细粒土地基。强夯法由于它拥有加固效果显著、适用土类广、施工设备简单和使用方便、节省劳力和工期、节约材料等特点很快就传播到世界各地。
1978年我国开始先后在河北省新港、河北省廊坊市、河北省秦皇岛市、山西省白羊墅等地进行了强夯法的试验和工程施工并取得了较好加固效果, 接着我国各地陆续推广强夯法。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、黏性土、杂填土和素填土等地基, 不仅能提高地基土强度降低其压缩性, 还能改善其抗振动液化能力和消除土湿陷性, 还能处理液化砂土地基和湿陷性黄土地基等。
1 强夯法的加固原理
处理软弱地基的强夯法是利用夯锤自由落下产生冲击波使地基密实。这种冲击振动在土中是以波形式向地下传送, 波可分为体波和面波两大类。体波包括压缩波和剪切波, 面波包括瑞利波、乐夫波等。
如果将地基视为弹性半空间体则夯锤自由下落过程是势能转换成动能过程, 伴随着夯锤下落势能越来越小则动能越来越大, 在落到地面以前的瞬间, 势能都转换成动能, 夯锤夯击地面时这部分动能除一部分以声波形式向周围传播, 另一部分由于夯锤和土体摩擦而变成热能外, 其余大部分冲击动能则使土体产生自由振动并以压缩波 (亦称纵波, P波) 、剪切波 (横波, S波) 和瑞利波 (表面波, R波) 的波体系联合在地基内传播且在地基中产生一个波场。离开振源 (夯锤) 一定距离处波场如图1所示。
强夯理论认为多数压缩波通过液相运动使孔隙水压力增大, 同时使土粒分离, 土体骨架解体, 随后的剪切波使土颗粒处于更密实状态, 占总能量67%瑞利波, 其竖向分量起到松动土作用, 但其水平分量可使土更密实。
2 强夯法的参数设计
实践证明强夯法加固软弱地基一定要根据现场的地质条件的要求, 选用正确强夯参数才能达到好的效果。
2.1 有效加固深度
有效加固深度是选择地基处理方法的重要依据, 也是反映加固效果重要参数, 强夯法创始人梅那 (Menard) 提出用公式 (1) 来估算影响深度H:
式中H—有效加固深度, m;
M—夯锤重, t;
h—落距, m。
国内试验和工程上得到的实测数据表明采用公式 (1) 估算有效加固深度将有一些偏大。例如中国建筑科学研究院曾在河北粉土地基中埋设的测试点, 经采用15 t夯锤在12 m高度落下后, 测地基变形值, 则其有效加固深度约6.8m。又如在唐山填土地基中埋设的测试点, 经12 t夯锤在10 m落距夯击后测地基变形值, 其有效加固深度约5.2 m。将上述两工程和河北砂土地基上另一工程的实测结果都与梅那公式估算值进行对比, 见表1。
由表1可知有效加固深度实测值比梅那估算值偏小, 这是因为梅那认为影响深度仅与夯锤重和落距有关。但事实影响有效加固深度因素很多, 除了夯锤重、落距, 还有夯击遍数、锤底单位压力、地基土性质、不同土层厚度、埋藏顺序, 以及地下水位等。
由于梅那公式的计算值比实测值大, 所以国内外学者对梅那公式进行修正, 如Leonards提议对碎石土地基乘以0.5的修正系数。经过修正后梅那公式跟未修正的梅那公式相比, 有所改进, 估算值更能接近实测值。但是大量的工程实践证明, 对于同一类土采用一个修正系数并不能得到满意的结果。
我国《建筑地基处理技术规范》对强夯法有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少现场试验资料时可按表2取值, 表2中的数值系根据大量工程实测资料和工程经验的总结而制定的。
m
注:强夯法的有效加固深度应从起夯面算起。
2.2 夯击能
夯击能可以分为单击夯击能和单位夯击能。
1) 单击夯击能。单击夯击能是指夯锤重和落距的乘积, 它根据工程和加固深度要求确定, 但有时也取决于现有起重机臂杆长度和起重能力。我国初期采用单击夯击能约为1 000 k N·m, 但随着起重机械工业发展, 目前采用的最大单击能为8 000 k N·m。
2) 单位夯击能。单位夯击能是施工场地单位面积上所施加的总夯击能, 单位夯击能的大小跟地基土的类别有关, 在同等条件下粗颗粒土单位夯击能要比细颗粒土小些。日本土谷尚根据日本现有工程实例提出了单位夯击能建议值:碎石和砂砾2 000~4 000 k N·m/m2, 砂质土1 000~3 000k N·m/m2, 黏性土5 000 k N·m/m2, 泥炭3 000~4 000 k N·m/m2, 垃圾土2 000~4 000 k N·m/m2。根据我国工程实践, 对于粗颗粒土单位夯击能可取1 000~3 000 k N·m/m2, 细颗粒土为1 500~4 000 k N·m/m2。
2.3 夯击次数
夯击次数是夯实设计中一个重要参数, 通常通过现场试夯确定, 常以夯坑压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定原则。对于碎石土、砂土、低饱和度湿陷性黄土等地基, 夯击时夯坑周围没有隆起或虽有隆起但其量很小, 这种情况下应尽量增加夯击次数来减少夯击遍数。但对于饱和度较高的黏性土地基伴随夯击次数增加, 土的孔隙体积因压缩而逐渐减小, 但这类土渗透性差, 孔隙水压力会逐渐增大, 促使夯坑下地基土产生较大侧向挤出, 而引起夯坑周围地面隆起, 此时即使继续夯击, 也不能使地基土得到有效夯实, 因此造成浪费。1980年, 张永钩等提出有效夯实系数计算, 见公式 (2) , 并以此来确定夯击次数。若以α表示有效夯实系数, 则有:
式中V—夯坑体积, m3;
V'—夯坑周围地面隆起的体积, m3;
V0—压缩体积, m3。
有效夯实系数表示地基土在某种夯击能作用下夯实效率, 系数高说明夯实效果好, 反之说明夯实效果差。
目前在工程实践中, 除了按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定夯击次数外, 同时要满足最后两击的平均夯沉量不大于50 mm, 当夯击能量较大时不大于100mm的规定。
2.4 夯击遍数
夯击遍数应根据地基土性质确定。一般由粗颗粒土组成的渗透性强的地基夯击遍数可少些。但由细颗粒土组成且渗透性低的地基夯击遍数适当增加一些。
根据美国研究资料建议碎石、砂砾、砂质土和垃圾土, 夯击遍数为3~4遍;粉性土为4~7遍;泥炭为4~5遍。最后再对全部场地进行轻量级夯击, 使表层1~2m范围内土层得以夯实。
根据我国工程实践, 对于大多数工程夯击2遍, 最后再以低能量满夯1遍, 一般均能取得较好效果。对于渗透性弱细颗粒土地基必要时夯击遍数可适当增加。
2.5 时间间隔
两遍夯击之间要有一定的时间间隔, 以利于土中超静孔隙水压力的消散。所以间隔时间取决于超静孔隙水压力消散时间, 土中超静孔隙水压力消散速率与土的类别、夯点间距等因素有关。对于渗透性好砂土地基一般在数小时内即可消散完, 但对渗透性差的黏性土地基一般需要几周才能消散完。夯点间距对孔压消散速率也有很大的影响, 夯点间距小, 孔压消散慢, 夯点间距大, 孔压消散快。太原工业大学曾在同一场地上对单点夯和群夯条件下进行孔隙水压力实测, 其实测结果分别如图2~3所示。从图2中可见单点夯在夯后14 h孔压就消散完。图3中, 群夯在夯后8 d孔压尚未消散完。所以进行孔压实测时必须考虑夯点布置情况。
当缺少实测孔压资料时可根据地基土渗透性确定间隔时间, 对于渗透性较差黏性土地基的间隔时间一般应不少于3~4周, 对于渗透性好的地基则可连续夯击。
2.6 夯击点布置
夯击点位置可根据建筑结构类型进行布置, 一般采用等边等腰三角形或正方形布点。对于办公楼和住宅建筑则根据承重墙位置布置夯点更合适些。对单层工业厂房可按柱网来设置夯击点, 这样既保证了重点又可减少夯击面积。因此, 夯击点的布置应视建筑结构类型, 荷载大小和地基条件等具体情况区别对待。
夯击点的间距一般根据地基土性质和要求加固的深度确定。当要求加固深度大时, 第一遍夯点间距不宜过小, 以免夯击时在浅层形成密实层, 从而影响夯击能往深层传递。当然夯点间距过大也会影响夯实效果。根据国内工程实践, 第一遍夯击点间距一般为5~9 m, 以后各遍夯击点间距可与第一遍相同或者可适当减小。但对加固深度较深或单击夯击能较大的工程, 第一遍夯击点间距可适当增大。
3 结语
强夯法虽然适用土类很广, 但对于饱和度较高的黏性土处理效果不明显。其中淤泥和淤泥质土地基处理效果较差, 应慎用。近些年对这类土也有采用强夯法加袋装砂井进行综合处理的, 但其处理效果并不理想。针对上述情况, 国内外相继采用了在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料, 通过夯击排开软土从而在地基中形成块、碎石墩, 这种方法称为强夯置换法。由于块、碎石墩具有较高的强度并且和周围的软土构成复合地基, 其承载力和变形模量有较大的提高而且块、碎石墩中的空隙为软土的孔隙水排出, 提供了良好的通道从而缩短软土的排水固结时间。
新加坡、南非和中东等国家和地区曾利用此法处理泥炭、有机质土、粉土和粉质黏土等地基, 均取得良好的效果。目前应用强夯法和强夯置换法处理的工程范围是很广的, 有各类工业与民用建筑、仓库、油罐、贮仓、飞机场跑道、铁路和公路路基及码头堆场等。总之强夯法和强夯置换法在某种程度上比其他处理方法应用得更为广泛、有效、经济, 已成为我国最常用的地基处理方法之一。但是由于至今没有一套成熟的理论和设计计算方法, 所以还需要在实践中总结和提高。强夯造成的振动、噪音等公害也应引起足够的重视。
[ID:001613]
参考文献
[1]牛志荣.路基处理技术及工程应用[M].北京:中国建材工业出版社, 2004.
[2]孔令伟, 袁建新.强夯的边界接触应力与沉降特性研究[J].岩土工程学报, 2008, 20 (2) :86-92.
[3]JTJ071-98公路工程质量检验评定标准[S].
[4]叶书麟.路基处理与托换技术[M]北京:中国建筑工业出版社, 2009.
[5]龚晓南.路基处理新技术[M].西安:陕西科学技术出版社, 2007.
[6]周景星.基础工程[M].北京:清华大学出版社, 2008.
浅谈软弱地基的处理方法 篇8
在珠江三角洲地区, 最常见的软土主要为淤泥、淤泥质土、泥炭土等, 它们有一个共同的特点就是:沉积时间短, 含水量高, 压缩性高, 抗剪强度低, 灵敏度高。在软弱土层上建造建 (构) 筑物时, 采用天然地基其强度往往不能满足设计要求, 遇到诸如土体稳定、变形等一系列问题。于是, 需采取措施对软弱地基进行地基处理, 以满足设计的要求, 确保建 (构) 筑物的安全与正常使用。
作者从事工程勘察行业二十余年, 对常见的软弱地基处理方法有一些肤浅的认识, 现就常用的软弱地基处理方法谈点看法与同行作一些探讨。
1 常用的软弱地基处理方法
1) 换填法。
换填法是一种直接置换地基持力层软弱土的处理方法。施工时将基底下一定深度的软弱土层挖除, 分层回填砂、碎石等强度较大的材料, 并加以夯实振密。换填法是一种较简单的浅层处理方法, 在软弱土层较薄 (一般小于4 m) , 上部荷载又不太大的条件下处理软基, 宜优先考虑此法。
换填法是一种经济高效的浅层地基处理方法, 可用于单独的基坑、基槽、市政建设中的管道或道路基底, 也可用于满堂式置换。
例:江门市某公司办公楼, 地基土上部为2.0 m～2.8 m的淤泥质土, 下部为花岗岩风化残积土, 采用满堂式置换, 挖去上部2.0 m～2.8 m的淤泥质土, 回填砂石垫层处理并加以分层振实后采用筏板式基础, 承载力特征值取180 kPa, 办公楼建成后经使用验证效果理想, 达到设计要求。
2) 堆载预压法。
堆载预压法就是直接地在地基土体上堆放重物 (如:块石、土体) 以对土体进行预压和排水固结, 提高地基的承载力, 并使建 (构) 筑物在使用阶段的地基沉降量减少, 堆载预压的荷载应大于设计荷载, 预压时间可由建筑物的要求和软土所达到的固结程度决定。堆载预压法主要适用于仓库类建筑、施工期较长的软基道路等。
例:江门市西环路四期工程贯溪路段, 经堆载预压两个月后作静力触探试验检查, 堆载预压后的静力触探锥头阻力qc值比堆载前普遍高0.1 MPa～0.2 MPa, 有效地提高了路基强度。
3) 垂直排水法。
垂直排水法是指在地基中设置砂井、袋装砂井、塑料排水板等垂向排水设施, 使土体的孔隙水排出, 以加速土体固结, 提高土的强度, 减少沉降。
垂直排水法适用于软土层较厚 (一般大于10 m) , 特别是当软土层的水平渗透系数大于垂直渗透系数, 或软土层中有薄层的粉细砂夹层时, 适宜采用此法。如能配合堆载预压使用则更为理想。
例:江门市高新工业园区内的五邑路、高新大道使用袋装砂井法处理软土地基取得了较好的效果。
4) 深层搅拌法。
深层搅拌法是使用特制的搅拌机械, 以水泥、石灰等材料为固化剂, 在土层中强行与软土搅拌, 使软土硬结成水泥 (或石灰) 土桩 (柱) 体或连成地下桩排, 使之成为具有整体性和一定强度的复合地基。
深层搅拌法目前分“干法”的粉喷桩法和“湿法”的旋喷注浆法。
深层搅拌法主要适用于原料堆场、码头岸壁、高等级公路地基加固, 以及地下基坑的挡土结构等。
例:江门市新会区的江裕科技园多幢厂房就是用粉喷桩处理地基, 经钻孔抽芯检查及静载试验反映良好, 满足设计要求。
5) 强夯法。
强夯法是以巨大的夯击能 (通常为几十吨·米至几百吨·米) 将块石或碎石夯穿软土层, 使之沉底形成桩或墩柱体, 与软土形成共同体以达到加固软基的目的, 同时, 它与垂直排水法一样, 也有加速固结沉降的效果。
强夯法基本不受地表填土 (石) 的限制, 而且施工工艺简单, 所消耗的石料较廉价。它适用于对地基沉降要求高, 而且承载力大, 软土层厚但下伏有较坚实土层的场地。
例:某机场停机坪场地, 地质情况为:上部为1 m～1.5 m的素填土、耕植土, 其下为6 m～7.5 m的淤泥, 淤泥层下部为可塑状的残积粉质黏土层。其处理方法是:在软土地基上铺填2 m～3 m厚的块石 (块径以10 cm～80 cm为主) , 然后定点强夯, 夯击完毕后铺垫0.5 m厚块石垫层, 面夯形成上下两层, 下层为强夯块石墩及墩间软土组成的复合层, 上层为夯击密实块石垫层, 形成复合地基。
6) 桩基础法。
桩基础法是指在软弱地基中打入桩体, 将上部荷载通过桩体传递至埋深较大、强度较高的持力层中, 以满足建 (构) 筑物的设计和使用要求。
木桩法是常用的方法之一, 广东民间有“水浸万年松”之说, 松木在水下不易腐烂, 此法适用于水位较高且软土层厚度不大的软弱地基。木桩通常以较挺直的松木做成, 尾径不宜小于80 mm。如江门市胜利路胜利大渠侨都至公安局段应用木桩法处理软土, 取得了较为满意的效果。
此外, 预制桩、灌注桩也是常见有效的软基处理措施, 但缺点是造价高昂。
2软基处理中常见的问题
1) 建 (构) 筑物由于未进行软基处理或处理不当导致建 (构) 筑物产生不均匀沉降而引起倾斜甚至倒塌现象。
笔者在1985年～1989年间曾在珠江三角洲地区进行过1/5万的区域地质调查工作, 发现了一个有趣的现象:软基区内绝大多数村、队 (集体) 的仓库墙体向前 (门) 倾斜, 而民房则多数往后倾斜。原因是集体的仓库一般进深较大, 为方便, 人们一般习惯于把重物堆载于门口等较前方的位置;而民房则多数于房子的后半部设置阁楼, 阁楼上多堆放谷物、杂物等重物, 且早期的民房、仓库等大都未作地基处理, 天长日久, 便形成这一怪现象。这是典型的沉降不均匀造成的现象。2) 软弱地基仅作局部处理而引起的不均匀现象。开车行驶于软基道路的人不难发现, 在高速公路或高等级公路中, 平均200 m左右就有一个涵洞或通道, 而涵洞或通道等构筑物往往比两侧路基高出很多, 小者30 cm～40 cm, 大者60 cm～70 cm, 在纵断面上形成“驼峰”现象, 这极大地影响公路行车的舒适性, 甚至危及人车的安全。产生该现象的原因主要是由于涵洞等构筑物一般都采用了深基础处理软基 (如桩基础) , 其自身的沉降要比两侧仅作浅基处理或未作处理的路堤要小得多。
3软基处理措施的选择
选取处理方案应遵循安全适用、经济合理、技术先进的原则。
在多年的勘察施工实践中, 作者对软基处理对策有以下体会:1) 对上部有“硬壳层”的软弱地基, 在上部荷载不太大的条件下, 能够不作处理的, 尽量不作处理或只作夯实等简单处理。2) 当软弱土层较薄且上部荷载不大时, 采用换填法能取得快速有效且安全的效果。3) 当软弱土层分布较厚, 浅层处理不能满足设计要求时, 则要采取深层地基处理方法。在深层地基处理方法中, 利用袋装砂井、塑料排水带等垂直排水法是有效的方法, 若再加上堆载预压则效果更为理想。4) 当工期要求短, 且对沉降量控制较严格时, 应采用喷粉或喷浆型搅拌桩。5) 软基道路桥涵等构筑物的两侧在一定距离内, 可采用堆载预压, 或堆载预压加袋装砂井或旋喷桩等措施来加速构筑物两侧软土的排水固结, 减小其沉降量, 从而避免出现道路“驼峰”现象。6) 在处理软基道路上的桥台变形、移位问题时, 利用堆载物作反压护道法是最有效的方法之一。7) 在处理较为复杂的软弱地基时, 还可将两种或多种方法综合处理, 这样可以弥补相互的不足而发挥各自的长处。8) 当对上述处理方法的效果都不理想时, 用各种混凝土桩、钢结构桩基础处理软弱地基无疑是最有效的方法, 但肯定也是最昂贵的。
参考文献
浅谈市政软弱地基的处理方法 篇9
关键词：市政,软弱地基,处理方法
0 引言
随着城市建设的不断扩展,市政的改扩建工程也与日俱增。但是旧城地基得土质较为复杂,软弱地基经常遇到。软弱地基若处理不当,则会造成地基沉降不均匀,不仅导致建筑物的不可用,也给开发商造成经济上的浪费,造成社会资源的极大浪费。因此,对软弱地基有更好的认识和不断研究经济合理的处理方法对市政工程有重要的意义。
1 认识软弱地基
1.1 软弱基地的定义
我国《建筑地基基础设计规范》(GB50007 2002)中规定,软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。它是指基本上未受过地形及地质变动,未受过荷载及地震动力等物理作用或土颗粒间的化学作用的软粘土、有机质土、饱和松砂和淤泥质土等地层构成的地基。
1.2 软弱地基的特点与判断标准
软弱地基的软土具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性。软土的判别应符合下列要求:第一、外观以灰色为主的细粒土;第二、天然含水量大于或等于液限;第三、天然孔隙比大于或等于1.0。而我国软土的主要分布区,按工程性质结合自然地质地理环境,可划分为三个地区,即沿秦岭走向向东至连云港以北的海边一线,作为Ⅰ、Ⅱ地区的界线;沿苗岭、南岭走向向东至莆田的海边一线,作为Ⅱ、Ⅲ地区的界线[1]。
2 处理方法
2.1 换土垫层是处理市政软弱地基的最主要方法之一,又名换填法
该方法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理,如淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等。通俗地讲就是把底面下的软弱土换掉,另外用中(粗)砂,级配良好的砂石、灰土、素土、石屑或煤渣(均是无侵蚀性的低压缩性的散体材料)代替。一些地基比较薄时,可全部挖掉替代。“偷梁换柱”般、“脱胎换骨”般创造出具有承载力的持力层。使用砂石、灰土、素土、石屑或煤渣替代软土层不但提高地基得承载力,减少沉降量,也可以起到加速软弱土层的排水固结以土地的冻胀。需换层被砂垫层或砂石垫层代替时,其垫层厚度是根据作用在垫层底面处土的自重应力和附加应力之和应不大于软弱土层的容许承载力,以及周围水文地质条件来确定。砂垫层深度一般为0.5-2.5米,不宜大于3米。而垫层宽度则根据垫层侧面土的容许承载力来确定。一方面,如果宽度不足,四周土又比较软弱的话,垫层就可能被压溃,使基础沉降增大。另一方面,如果垫层侧面土质较好的话,垫层的顶部与底部可以等宽,其宽度从基础两边齐放出20-30cm;如果侧面土质较的话,要增加垫层底部的宽度。
式中:R为垫层侧面土的容许承载力(kPa);B为基础宽度(米);B1为垫层底部的宽度(米);Z为垫层厚度(米)。换土垫层能就地取材,施工简便,不需特殊的机械设备,既能缩短工期,又能降低造价,能有效地解决中小型市政工程的地基问题,故得到普遍应用。
2.2 砂石桩法也是处理市政软弱地基的方法之一
该方法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,对这些粘性大的饱和软土地基,由于渗透性小,在加固过程中不能排出很多水分,故挤密效果不大,但是可以先往土中打入桩管成孔,然后在孔内填入砾石、砂、石灰,灰土等捣实而成,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。
2.3 高压喷射注浆法也是处理市政软弱地基的方法之一
该法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基,提高地基的承载力和降低压缩性。对于流动地下水的饱和松散砂土等地基,不宜用于处理泥炭土、等塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。当地基的天然含水量小于30%、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用此法[2]。
2.4 灌浆法也是处理市政软弱地基的方法之一
该方法适用于卵石、(中)粗砂和有裂隙的岩石,如果是粘性土,则用较高的压力灌入浓度较大的水泥浆或水泥砂浆。其方法是用钻机成孔,将注浆管放入孔中需要灌浆的深度,钻孔四周顶部封死。启动压力泵,将搅拌均匀的水泥浆或水泥砂浆压入土的孔隙和岩石的裂隙中,同时挤出土中的自由水。水泥浆凝固后,土体与岩石裂隙胶结成整体。
2.5 土的压密法也是处理市政软弱地基的方法之一,也称强夯
法或夯实法,适用于处理砂土、碎石土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基[3]。利用压路机、推土机、羊足碾将土压密,提高土的强度和不透水性,宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。只有在土最优含水量的条件下,才能得到有效的夯实效果。由于这种方法缺少机械设备,在施工中很少采用。
2.6 深层搅拌桩也是处理市政软弱地基的方法之一,有时也称水泥搅拌桩
广州番禺南沙地区的饱和软土属高含水分、高压缩性、低强度的超软弱粘土,其他的数据资料表明南沙地基属于典型的软弱地基,广州市政于水管道中的地基加固时,运用水泥搅拌桩,效果显著。利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和,使软弱地基硬结起来,提高其强度。该方法用于处理软基后可成桩、墙等。南沙区所加固的水管道是1620mm的pccp,单根管重约10吨,双管线,基坑开挖宽度7米,需埋深约3.5米,因此以深层搅拌桩的处理方法对抗软弱地基的侵蚀性非常合适。
3 总结
目前针对市政软弱地基的不同结构和类型,应该选择与之适应的处理方法,只有对存在软土地基的场地地质详细勘察,查清场地地形地貌以及水文地质情况,精心设计,反复研究,根据不同的工程性质和地质特征,比对方案,采取最佳地基处理办法,才能设计出安全、合理、经济的建筑物和构筑物基础。
参考文献
[1]高建.浅谈软弱地基的处理[J].科技信息,2009,31:636.
[2]柴常峰.浅谈软弱地基处理方法的选择[J].工程技术,2008,23(1):76-78.
软弱地基处理CFG桩体材料研究 篇10
关键词：软基处理,CFG桩,材料研究
1 工程概况
新建高速铁路A市东站里程范围DK531+971.43～534+437.35,站场内地基为粉质粘土等软弱基础,按照设计要求,站场填筑前需要采用CFG桩对软弱地基进行加固处理,CFG桩桩径50 cm,设计单根长度25～30 m,总工作量125万m。CFG桩体灌注材料采用C20普通混凝土,灌注总方量25万m3。
由于A市东站CFG桩工作量大,工期紧张,临近区域砂石、煤灰等材料供应困难,按照新建高速铁路股份有限公司指示精神,要求各施工单位在路基CFG桩体施工中广泛进行尾砂和灰渣等材料的研究和应用,实现节能减排、缓解资源短缺的压力、降低工程造价、加快工程进度。
CFG桩混凝土配合比优化工作从6月上旬开始,在监理工程师的帮助和见证下,通过对周边县市市场的大量调研和材料取样试验检测、分析,最终选定了A市小贝山铁矿厂的矿石尾砂和A市电厂的原灰、Ⅲ级灰等材料,采用原灰、Ⅲ级灰替代桩体中粉煤灰、尾砂替代河砂的研究方案进行CFG桩配合比节能优化试验,并制定了相应的桩体材料研究推进计划。配合比中的水泥选用榴园P O 42.5水泥、外加剂采用凯迪外加剂有限公司KDSP-1高效减水剂、粗骨料采用隆兴石材厂生产的人工碎石、细骨料采用尼山水库生产的天然砂。
2 试验依据
CFG桩体混凝土配合比优化试验依据:
1)《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》 科技基【2005】101号
2)《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》 铁建设【2005】157号
3)《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》 铁建设【2005】160号
4)《铁路混凝土砌体工程施工规范》 TB10210—2001
5)《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ55—2002
6)《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》 GB/T50080—2002
7)《普通混凝土力学性能试验方法标准》 GB/T50081—2002
8)《CFG桩用粉煤灰的暂行技术条件》
9)《CFG桩用尾砂的暂行技术条件》
3 配合比室内优化试验
3.1 试验基本条件
1)混凝土试验按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2002进行;
2)原材料为上述所选原材料;骨料均以绝干状态为基准;
3)配合比计算采用假定容重法,每方混凝土按2 300 kg计算;
4)混凝土试验用60 L强制式混凝土搅拌机、拌和时间2.5 min。
3.2 混凝土配制强度
桩体混凝土配制强度依据《普通混凝土设计规程》(JGJ55—2000)规定,按fcu,0=fcu,k+tσ计算,其中fcu,0为混凝土的配制强度,fcu,k为混凝土设计龄期的强度标准值,t为概率度系数、σ为混凝土强度标准差。
undefined
3.3 桩体混凝土配合比拌合成果
3.3.1 原状灰与Ⅰ级灰试验
试验采用榴园水泥股份有限公司生产的“瑞元”牌P O 42.5水泥;外加剂采用凯迪外加剂有限公司生产的KDSP-1聚羧酸盐高性能减水剂,掺量1.3%;试验粗骨料最大粒径采用20 mm,10～20∶5～10为60∶40;由于时间紧迫,A市电厂原灰仅按30%、40% 2种比例试验,B市电厂Ⅰ级灰掺量为40%进行对比试验。混凝土含气量按3%～5%控制。试验成果见表1。
从表1可以看出,A市电厂原灰掺量为40%时,混凝土3 d、7 d、14 d、28 d抗压强度与原灰掺量为30%差别不大。根据以上成果,选定A市电厂原灰掺量为40%。而A市电厂原灰与B市电厂Ⅰ级灰28 d抗压强度结果基本一致,证明用A市电厂原灰替代B市电厂Ⅰ级灰是可行的。
3.3.2 尾砂掺量选择试验
试验采用榴园水泥股份有限公司生产的“瑞元”牌P O 42.5水泥;外加剂凯迪外加剂有限公司生产的KDSP-1聚羧酸盐高性能减水剂,掺量1.3%;试验粗骨料最大粒径采用20 mm,10～20 mm∶5～10 mm为60∶40;A市电厂原灰掺量按以上试验结果按40%取值;小贝山铁矿尾砂按40%、50%、60%、70% 4种比例进行试验;水胶比采用0.45、0.48进行;混凝土含气量按3%～5%控制。试验成果见表2。
从表2看出,尾砂掺量对混凝土强度影响并不大,但室内拌合试验表明当尾砂掺量达70%时,混凝土显得特别粘稠,流动性欠佳,综合考虑技术经济效益及现场混凝土的工作性能。根据本次试验初步分析,配合比采用原灰掺量40%,尾砂替代河砂60%,水胶比选择0.48,可满足施工要求。为保证泵送混凝土施工要求,提出CFG桩工艺试验泵送混凝土配合比见表3。
4 现场工艺性试验及强度分析
4.1 现场工艺性试验及检测结果
根据高速铁路CFG桩施工细则,CFG桩在正式施工前,应选择不同的地质情况、不同钻机类型进行工艺试验。工艺试验配合比如表3所示。试验采用榴园水泥股份有限公司生产的“瑞元”牌P O 42.5水泥;外加剂采用凯迪外加剂有限公司生产的KDSP-1聚羧酸盐高性能减水剂,掺量1.3%;试验粗骨料最大粒径采用20 mm,10～20∶5～10为60∶40;华能A电厂原灰;小贝山铁矿尾砂按60%进行试验。
CFG桩尾砂混凝土工艺试验于7月4日在A市车站末段选定的30 m、25 m桩群及150拌和站现场进行。出机口及现场混凝土检测结果见表4。
在混凝土浇筑现场取样成型150 mm×150 mm×150 mm试块共4组,分别进行3 d、7 d、14 d、28 d混凝土抗压强度试验,试验结果见表5。
4.2 现场工艺性试验强度分析
从现场工艺性试验结果来看,混凝土和易性、可泵性均满足要求,混凝土历时1小时坍落度仍有15～17 cm,施工十分顺利,表明室内实验确定的配合比对现有施工工艺条件具备良好的适应性,但从现场混凝土取样检测结果来看,混凝土强度与室内试验混凝土强度相比略有所降低,7 d强度降低3～4 MPa(3 d强度12.2 MPa、7 d强度15.9 MPa),但28 d强度为28.6 MPa,达到了设计配制强度28.2 MPa。
为了查清现场混凝土强度有所降低的原因,8月13日进行了现场调查(包括原材料及称量),并针对现场原材料进行了混凝土对比试验分析,通过现场调查和检测及混凝土对比试验表明,现场与室内的砂石料石粉含量和尾砂细度模数变化是影响本次工艺试验混凝土强度的主要因素,试验也表明混凝土用水量对尾砂细度十分敏感,尾砂细度不稳定也是尾砂应用的难点之一,需要从施工控制和试验上继续跟踪研究。为了保证CFG桩掺尾砂混凝土成功实施,确保现场混凝土施工质量,混凝土各原材料进场质量必须严格控制。
5 桩体材料研究的改进及应用
5.1 桩体混凝土掺尾砂试验改进
根据现场工艺性试验混凝土强度与室内试验混凝土强度对比和对现场原材料进行了混凝土对比试验分析结果,我们对现场的粗、细骨料和尾砂材料质量进行了严格控制,同时为达到应用尾砂的目的,我们优化调整了施工配合比,采取水胶比0.45,尾砂掺量50%,进行混凝土配合比试验,最终获得了尾砂的成功应用。
5.2 桩体混凝土原灰代替Ⅰ级灰的应用
在应用尾砂的同时,我们还开展了原状粉煤灰代替Ⅰ级粉煤灰试验研究工作,由于CFG桩混凝土原使用B市电厂Ⅰ级粉煤灰,掺量40%,其综合价比原灰高约65%,且供应紧张,经市场调研,采用A市电厂原状粉煤灰代替B市电厂Ⅰ级粉煤灰,进行了混凝土不同掺量试验,结果表明,掺量40%,水胶比相同情况下,A市电厂原灰与B市电厂Ⅰ级灰7 d、28 d抗压强度接近,在相同坍落度时混凝土用水无明显差异,通过试验分析,考虑到现场实际情况提出了原灰代替Ⅰ级灰的混凝土施工配合比,其中原灰掺量40%,水胶比0.45,用水180 kg/m3,并于7月30日在150拌合站进行了现场试拌,结果表明,混凝土出机坍落度19.5 cm、含气2.4%,30 min坍落度17.7 cm,混凝土无泌水和离析现象,混凝土7 d强度18.5 MPa,28 d强度达到29.4 MPa,可以满足设计和施工要求,试验获得了成功。
根据CFG桩混凝土尾砂掺量改进试验和原灰替代粉煤灰应用试验结果,我们确定了施工配合比(见表6),在经过监理工程师审批后投入了使用。
6 桩体材料研究的经济效益分析
通过市场调查和价格比较,电厂原灰的出厂价格和运输费用综合价格为38元/t,而Ⅰ级粉煤灰运输至现场价格为102元/t,采用原灰替代粉煤灰,每吨节约64元。按照试验配合比,每方混凝土粉煤灰用量160 kg,采用原灰替代粉煤灰,水泥用量虽有所增加,但每方混凝土综合价仍可以节约8元左右。
铁矿尾砂一般为工业弃料,装车及运输费用也较低,而河砂需要供应厂家从河内采集和运输,运至现场综合价格达到为50元/t,采用尾砂替代部分砂料,每吨可节约30元左右。按照试验改进配合比,每方混凝土砂子用量775 kg,若按50%尾砂替代河砂,每方混凝土可以节约12元左右。
综合上述经济分析,若采用原灰+50%尾砂试验方案拌制CFG桩混凝土,每方混凝土综合价格可以节约20元左右。软弱地基处理CFG桩混凝土一般为C20素混凝土,综合单价约200元/m3,采用桩体材料研究的替代方案,可以节约成本10%左右,若软弱地基处理CFG桩混凝土用量相当大,则产生的经济效益将十分可观。
7 结 语
软弱地基处理方法研究 篇11
关键词：软弱围岩大变形初期支护
中图分类号：P62文献标识码：A文章编号：1007-3973(2010)012-042-02
1概述
松桂1号隧道进口里程为DIK108+463，出口里程为DK110+958，全长2495米，是大丽铁路W9标最长的隧道，也是全线的控制性工程之一。所属地质层为剥蚀中山地貌，上覆粉质黏土、块石土，下伏基岩为灰质角砾及页岩、砂岩夹泥岩及煤线。由于云南省演西地区处于太平洋和印度洋两大板块交界处，地壳活动极为活跃，地震极为频繁，地应力较高；加之滇西地区位于三江断裂带，地质构造极为复杂破碎。该隧道原设计Ⅴ级围岩125米，Ⅳ围岩1120米，Ⅲ级围岩1250米。而实际开挖Ⅲ级围岩只有26米，大部分为Ⅴ级围岩。本隧道的变更比例高达：81％。本隧道围岩大变形的整治引起铁道部、建设、设计、科研单位的密切关注，曾多次组织各方面的专家进行现场踏勘、技术研讨。
2变形过程
2.1DK110+880～+935段
2006年2月19日，DK110+880～+935段初期支护产生变形，两侧边墙部位变形最大，DK110+905处最大，右侧边墙平均位移量49cm，左侧边墙平均位移量29cm，DK110+880～+905段变形主要位于上台阶拱部及拱脚处，位移量约10cm；后采用临时横撑加固，变形基本得到控制。
2.2DK110+800～+880段
由于DK110+880～+935段发生变形时，上台阶已施工至DK110+835，DK110+880～+935段变形处理至2006年3月底结束。随后上台阶和下台阶继续往前施工，2006年5月6日，当上台阶施工至DK110+754，下台阶施工至DK110+840，仰拱施工至DK110+850时，发现边墙部位向内挤出，且变形速率较快；至5月8日，DK110+850～+880段线路左侧C、D单元钢架接头处最大位移量45cm，DK110+829～+850段边墙变形量19cm，DK110+785一+829段变形未侵入二次衬砌净空。
2.3DK110+750～+796段
2006年5月6日上台阶掘进至DK110+754，下台阶至DK110+840，DK110+829～+880段初期支护出现变形并侵入二次衬砌，侵入二衬尺寸最大为12～19cm。
3原因分析
(1)隧道开挖暴露后，由于开挖轮廓周边页岩、炭质页岩层理体具有恢复原状的临空面，随着暴露空气和水作用时间的延长，密度会逐渐减小，岩体软化、崩解甚至失稳，层间结合力降低，围岩压力增大，若不及时的将初期支护封闭成环，形成整体受力结构，难以长时间抵抗围岩压力。
(2)受构造影响，部分层理面镜面擦痕明显，光滑如镜，镜面擦痕降低了围岩层间结合，线路左侧岩层层面倾向洞内，使该侧侧压力增大，导致线路左侧的边墙发生较大变形，局部地段侵入二衬空间。
(3)隧道出口区初期支护变形较大时，虽然通过变更设计对支护措施进行了加强，但由于对本隧围岩特性及构造对工程的影响程度需要一个不断认识的实践过程，故初始变更设计支护措施并未完全抑制支护体系变形。
(4)在施工过程中监控量测和信息反馈不及时，导致支护体系变形不断增大；施工中上下台阶距离太长，工序时间间隔较长，初期支护不能及时封闭成环，特别是下台阶及仰拱开挖时，使初期支护变形急剧加大。松桂1#隧道是大丽铁路后期的控制性工程之一，工期紧、任务重，通过开展“偏压软岩隧道大变形机理及综合施工技术”研究工作，了解炭质页岩隧道围岩变形的机理和规律，掌握围岩应力释放(变形)与支护应力大小的规律，合理地确定隧道结构安全度，为优化设计支护参数与施工方案提供理论依据，确保松桂1#隧道施工期间和运营期间的安全、控制工程造价，并为今后类似工程提供有益的经验和参考体系。
4主要解决措施
(1)改变初期支护断面形式，改善受力状态。根据炭质页岩变形和应力释放的特点，改变隧道开挖断面的形式。经过各方专家的研究后决定将钢架边墙部位的曲率，由原设计的直墙调整为半径913cm的曲墙。
(2)调整系统支护措施，由于对炭质页岩的膨胀变形和破坏性认识不足，造成初期支护多次重复替换(局部地段处理多达三次)。原设计的初支护参数为：格栅钢架间距1.0米，榀，拱部采用3.0米置入式中空锚杆，边墙为3.0米砂浆锚杆，喷射砼厚度为20cm。第一次变形后的支护措施调整为系统锚杆3.5米，拱墙I16型钢拱架间距1.0米，榀，喷射砼厚度20cm。第二次变形后的支护措施调整施为：变形段采用径向5m长(p42钢花管加固围岩，全环116型钢钢架拆换原有钢架，型钢钢架纵向间距0.8m，喷射砼20cm。第三次变形后的支护措施调整为：变形段采用径向5m长Q42钢花管加固围岩，全环118型钢钢架拆换原有钢架，型钢钢架纵向间距0,8m，喷射砼20cm。后续施工均采用拱部3.5米的中空锚杆，边墙4.0米的砂浆锚杆，墙钢架的接点部位增设锁脚锚杆，长5.0米的cp42钢花管，全环118型钢钢架，型钢钢架纵向间距0.8m，喷射砼厚度25cm。
(3)合理的开挖方式和二次衬砌跟进施工中采用三步台阶八流程法施工，同时在起拱线部位增设临时仰拱。变形段的二次衬砌时间不再按照新奥法的施工理论，应该作为新奥法特例来处理。由于变形段的围岩没有收敛稳定，所以二次衬砌要根据监控量测资料结果分析，在变形侵限前采用不同的衬砌断面及时施做。
5主要研究成果及技术水平
松桂1号隧道炭质页岩大变形地段综合技术研究，结合工程实践，取得了多项有使用价值的成果，归纳起来，主要有以下几项：
(1)系统分析了炭质页岩基本物理力学性质及其工程特性；对松桂一号隧道炭质页岩地段的变形机理进行了深入分析，对不同层里地层隧道施工的围岩稳定性做了系统的分析，建立了相应的模型及计算方法；并对支护结构的安全性进行了评价。得出了隧道穿越的主要围岩是页片状一薄层状的炭质页岩、泥岩，层间结合差，遇水很容易软化，存在高地应力软岩变形和浅埋顺层偏压问题，对隧道施工很不利；当地层走向与隧道中轴线小角度斜交、倾角缓、地下水丰富时尤为不利。
(2)本着经济高效的原则，研究提出了适合松桂1号隧道地质情况的合理支护、快速施工的模式。确保工程顺利完工。
(3)建立了复杂应力条件下炭质页岩软岩大变形隧道施工监测方法和监控体系，在现场变形监测的基础上，利用神经网络或灰色理论技术，对施工过程中近期围岩变形进行预测，并根据施工现场情况和数值计算结果，对隧道施工过程中可能发生的变形制定控制基准，实现施工位移的分级管理和分级控制，以确保隧道施工的快速和安全并通过。掌握隧道变形、支护压力应力与区段地质及施工步序的关系，为设计、施工决策提供了科学依据。
参考文献：
[1]吕康成，隧道工程试验监测技术[M]，北京：人民交通出版社，2000
软弱地基处理方法研究 篇12
1.1 软弱地基的概念
软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。它是指基本上未受过地形及地质变动;未受过荷载及地震动力等物理作用或土颗粒间的化学作用的软粘土、有机质土、饱和松砂和淤泥质土等地层构成的地基。
1.2 软弱地基处理的概念
随着我国国民经济的飞速发展,在软土地基上修建公路的数量越来越多。对软土地基进行处理,已引起设计、施工和管理人员的高度重视,近年来工程实践已积累了大量的第一手资料。人们对软土的种类及其性质有了比较统一的认识,根据公路地基软土的不同特征、分布情况和地理环境等因素,可采用一种或两种以上的软土地基处理方法。
1.3 软弱地基处理的目的
建造公路与桥梁等构造物时需解决的地基问题,概括地说,包括以下四个方面:
(1)强度及稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以支撑上部结构的自重及外部荷载时,地基就会产生局部或整体剪切破坏。它会影响公路的正常使用,甚至会引起构造物的开裂或破坏。(2)压缩及不均匀沉降问题。当地基在上部结构的自重或外部荷载的作用下产生过大的变形时,会影响公路的正常使用,特别是当超过公路等构造物所能允许的不均匀沉降时,构造物可能开裂破坏。沉降量较大时,不均匀沉降往往也较大。湿陷性黄土遇水而发生剧烈的变形就属于这一类。(3)渗漏问题。地基的渗漏量或水力梯度超过允许值时,会发生水量损失,或因潜蚀和管涌而可能导致公路与桥梁等构造物的失稳。(4)液化问题。地震、机器、车辆的振动以及波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土,特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。这类地基问题也可能分别概括于上述稳定和变形问题中,是由于动力荷载引起的。
2 公路软弱地基处理方法
软弱地基处理有许多种不同的方法。例如:按处理效果可分为临时处理和永久处理;按处理深度可分为浅层处理和深层处理;按处理对象土性划分为砂性土处理和粘性土处理,饱和土处理和非饱和土处理;按处理的方式又可分为化学处理和物理处理等。一般按照地基处理机理进行分类。
3 选择处理方法时考虑的条件
3.1 地基条件
(1)砂质地基。(2)粘土质地基。
3.2 地基构成条件
(1)软土层的厚度。(2)夹有排水层(砂层)的软土层,厚度较薄(3-4米)的情况,缩短固结排水距离,加速沉降,能充分获得由固结产生时的附加强度,所以不必采用竖向排水井或砂子加实桩,仅作表层处理或填土预压即可。即使厚度仅有5cm左右的砂层也有排水效果,不可忽视。(3)软土层厚又无排水层(砂层)的情况,用竖向排水井作沉降处理。(4)砂层在浅层,其上有厚的堆积(4米以上)的软弱粘性土层的情况,仅需作沉降处理,方法为坚向排水井、填土预压等。
3.3 道路条件
所谓道路条件是指道路性质(行驶速度和交通量)、道路几何形状(填土宽度和高度)及道路位置(一般位置还是与构造物连接处)等。
3.4 施工条件
材料采集的难易程度及其经济性是选定软基处理方法时必须考虑的,特别应研讨与材料关系密切的下列几种施工方法:
(1)砂垫层法。(2)挖掘置换法。(3)反压护道。增加必要的填土土源和占地。(4)填土预压法。所需加载填土材料的采集和卸载过后的搬走。(5)竖向排水井法。当用砂困难时,常采用塑料板替代砂桩。(6)灰桩法。相对而言单价较高,运距长时更影响造价。
3.5 要保证施工机械在工地上有足够的工作面。
3.6 施工深度。
换土的合适深度,用人工挖掘时为3米,用填土自重强制置换和爆破强制置换时为7-10米。超过上述深度,一般不宜使用。竖向排水法、砂桩法等的施工深度为20-40米,超过这一深度进行改良则不经济。
3.7 对周围环境的影响。
施工时的振动噪声、四周地基的扰动、地下水的变化、排出的污泥水,或因使用药液对地下水的污染等,在选定方法时应进行充分深入的研究。
4 结论
软弱地基处理的重要意义
地基与建筑物的关系非常密切。据调查统计,世界各国在土木、水利、交通等类工程事故中,地基问题常常是主要原因。
地基虽不是建筑物本身的一部分,但它在建筑中占有十分重要的地位。地基问题的处理恰当与否,不仅直接影响建筑物的造价,而且直接影响建筑物的安危,即它关系到整个工程的质量、投资和进度,因此其重要性已愈来愈多地被人们所认识。
我国地域辽阔,从沿海到内地,由山区到平原,分布着多种多样的地基土,其抗剪强度、压缩性以及透水性等因土的种类不同而可能有很大差别。各种地基土中,不少为软弱土和不良土。随着我国经济建设的迅速发展,不仅事先要选择在地质条件良好的场地上进行建设,而且有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建;另外,随着科学技术的日新月异,结构物的荷载日益增大,对变形的要求越来越严,我们不仅要善于针对不同的地质条件、不同的结构物选定最合适的基础型式、尺寸和布置方案外,更善于选取最恰当的地基处理方法,不断推广和发展各种地基处理技术。提高地基处理水平对加快基本建设速度、节约基本建设投资具有重大意义。
参考文献