软土地基处理措施

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

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 (17)

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, 软弱地基处理就是路基工程设计, 施工中需要特别引起注意的问题。

软弱地基就是一种不良地基。由于软土具有强度较低、压缩性较高与透水性很小等特性,因此在软土地基上修建建筑物,必须重视地基的变形与稳定问题。在软弱土地基上的建筑物往往会出现地基强度与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。处理的目的就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,减少基础的沉降与不均匀沉降。

一、软弱地基的分类

所谓软土, 从广义上说, 就就是强度低、压缩性高的软弱土层。以孔隙比及有机质含量为主, 结合其她指标, 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。主要特性就是强度低、变形大、透水性差与变形稳定历时长。

杂填土:人类活动时任意堆填的建筑垃圾、工业废料与生活垃圾。主要特性就是强度低、压缩性高与均匀性差。一般还具有浸水湿陷性。

冲填土:在整治与疏通江河通道时,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、均匀性与排水固结条件。其它高压缩性土:饱与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;由于结构物的荷载与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、膨胀土与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、l 0 ~ 1、9之间, 饱与度一般大于95%, 液限一般为35% ~ 60%, 塑性指数13~ 30, 天然容重15~ 19 kN /m3。( 2)透水性差。大部分软土的渗透系数为10- 8 ~ 10- 7 cm / 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10 kPa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。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、分布范围与土质情况。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、结构类型与地质条件进行综合分析,确定合理的建筑措施、结构措施与地基处理方法。

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就是提高地基的承载力。其方法就是将基底下一定范围内的软弱土挖去,换填砂、碎石与素土等散体料,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,对土质换填的设计与施工方法进行说明。1、1垫层的设计

垫层设计的具体内容就就是确定合理的垫层的厚度与宽度。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。

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、瓦与石块等渗水材料,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、性能稳定与无侵蚀,小面积垫层一般用8~40mm 与40~60 mm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

机械碾压法就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。重锤夯实法就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、杂填土与分压填土。平板震动法就是使用震少,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,对于素土与灰土,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,通常的做法就是:开