路基软基处理方法

1 换填垫层法

当软弱土层厚度不很大时,可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常就是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2～3m,如果软弱土层厚度过大,则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。

通过换填具有较高抗剪强度的地基土,从而达到增强地基承载力的目的,满足构

筑物对地基的要求。

主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。

砂砾垫层:当路堤高度小于极限高度的2倍,软土层较薄,填筑材料比较困难,或雨季施工时,采用砂砾(砂)垫层,在填土与基底之间设一排水面,从而使地基在受到

填土荷载后,迅速地将地基土中的孔隙水排出,加快固结速度,提高地基的承载力,减少沉降,防止地基局部剪切变形。要注意控制填土速度,所用的材料为含泥量不大于5%的洁净中粗砂,或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。换填法:在软土厚度不大于2m 时,利用渗水性材料(砂砾或碎石)进行置换填土,可以降低压缩性,提高承载力,提高抗剪强度,减少沉降量,改善动力特性,加速土层的排水固结。它的特点就是施工工艺简单,但费用比较高。

抛石挤淤:当软土或沼泽土位于水下,更换土施工困难,且厚度小于3m,表层无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上,排水比较困难时,采用抛片石(直径一般不小于30cm)挤淤的方法。从中部开始抛石,逐渐向两边延伸,挤出淤泥,提高路基强度。

2 深层密实法

采用爆破、夯击、挤压与振动及加入抗剪强度高的材料等方法,对地基深层的软弱土体进行振密与挤密的地基加固方法称为深层密实法。适用于软土厚度>3m 的中厚软土的加固,分布面积广的软基加固处理,其加固深度可达到30m。

通过振动、挤压使地基中土体密实、固结,并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相(气相、液相与固相)部分,形成复合地基,达到提高抗剪强度的目的。

主要加固方法:强夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法、砂桩法、爆破法、碎石桩法(振冲置换法)、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩法)、粉喷桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法。

强夯法:对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基,可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理就是:土层在巨大的冲击能作用下,土中产生很大的压力与冲击波,致使土体局部压缩,夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道,使土中的孔隙水(气)顺利排出,土体迅速固结。强夯后地基承载力可提高3～4

倍,压缩性可降低200%～1000%。其佳夯击能:从理论上讲,在最佳夯击能作用下,地基土中出现的孔隙水压力达到土的自重压力,这样的夯击能称最佳夯击能。因此可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。在砂性土中,孔隙水压力增长及消散过程仅为几分钟,因此孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加,可根据最

大孔隙水压力增量与夯击次数关系来确定最佳夯击能。兰海高速公路某滑坡体的堆积破碎泥岩堆积物厚度4~12M、从土样的土工试验报告可知为低液限黏土含

水量29、8~20、2,凝聚力13、8~12、2KPA,内摩擦角13、8~20、2、

挤密砂桩、碎石桩加固法:属于复合地基的一种,当软土层较厚,换填处理比较困难,地基土属于非饱与粘性土或砂土时,采用挤密砂桩或碎石桩加固法,可以使地基

土密实,容重增加,孔隙比减少,防止砂土在地震或受震动时液化,提高地基土的抗剪强度与水平抵抗力,减少固结沉降,使地基变均匀,起到置换、挤密、排水作用,防止地基产生滑动破坏,提前完成沉降,减少沉降差。

3排水固结法

在软土地基上加压并配合内部排水,加速软土地基的排水,加快软土固结的处理

方法称为排水固结法。适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱与粘性土地基。

软土地基在附加荷载的作用下,逐渐排出孔隙水,使孔隙比减小,产生固结变形。在

这个过程中,随着土体超静孔隙水压力的逐渐扩散,土的有效应力增加,并使沉降提前完成或提高沉降速度。

主要加固方法:堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。

预压处理:分为超载预压、等载预压与欠载预压等,其施工工艺简单,但工期较长,超载预压的时间一般为6个月,通常与排水处理地基相结合使用。广州市新窑南路道路工程就就是利用堆载法加固软土路基的、新窑南路道路工程起点为广州大道K4+600,终点为北山村K11+700,全长约7KM、道路沿线地层结构自上而下分别为:地壳硬壳包括松散状杂填土,素填土与软塑状耕土,厚度为0、40~2、20;软土层包括流塑状淤泥与淤泥质土,厚度为1、51~9、39,沿线厚度变化大;下伏层包括粘性土与砂层、堆载预压时间从1995年到2003年,大约7~8年、

袋装砂井:对于软土厚度大、路堤稳定、填土高的软土路基,采用袋装砂井,可增加软土竖直方向的排水能力,缩短水平方向的排水距离,加速软土的强度。砂袋灌入砂后,砂井可采用锤击法或振动法施工。它的施工工艺复杂,费用相对较高,所用的时间较长,可采用矩形或梅花形布桩。珠江地区某市公路的地质勘探表明,地基土质分布比较均匀,除表层1。0m左右耕植土外,接着为8、6m厚的高含水量、高压缩性、低强度,高含粘性的超软弱淤泥。第三层为厚约1、0m的贝壳粉砂土;第四层又为7、6m厚的淤泥质粘土;以下分别就是0、5m厚粘土与3、0m 厚粉细砂。往下为击数(SPT)大于19击的含砾粗砂层,再往下土质更好。地基

土质为20m左右深厚的淤泥,含水量高达85、7%,十字板剪切强度仅4Kpa,且淤泥分布深度大致由前方向后方陆域倾斜,前浅后深,前方相对有利。在这样大面积超软弱的淤泥地基上筑路需作软基深层处理,以防止施工期软基沉降缓慢,引起工程完工后仍有较大剩余沉降量,同时不致因加载引起地基失稳破坏。这一带因软基不当而出现工程质量或安全事故就是较常见的,就设计采用Ф7cm袋装砂井加砂垫层堆载预压排水固结进行软基加固,目的就是通过打设砂井使第二、四层淤泥土排水固结后,土质强度获得提高、减少工程投产后的沉降,保证工程的正常使用,满足工程设计要求。

塑料排水板:排水原理与袋装砂井相同,由于就是工厂制作,它的质量稳定、重量轻、运输保管方便,施工工艺比较简单,投入劳力少,费用相对较低,并且渗滤吸水性好,具有一定的强度与延伸率,对土的扰动小,预压时间较长,在工程中得到广泛应用,但对于提高土层的抗剪能力不如袋装砂井。

4、化学加固法

通过在软土地基中加入水泥或其它化学材料,进行软土地基处理的方法称为化学加固法。适用于处理砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土与一般人工填土,也可以在处理裂隙岩体及已有构筑物地基加强中。

水泥或其它化学材料注入土体后,与土体发生化学反应,吸收与挤出土中部分水与空气形成具有较高承载力的复合地基。