软土地基及处理方法

4、强夯法处理软土地基 、
（一）强夯法施工范围 当前，应用强夯法处理的工程范围极为广泛，有工业与民用建筑、仓库、油罐、储仓、公路和铁路路基、飞机场跑道及码头等。总之，强夯法在 某种程度上比机械的、化学的和其它力学的加固方法更为广泛和有效。 （二）强夯法施工特点 工程实践表明，强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，因而被世界各国工程界所重视。对各类土强夯处理都取得了十分良好的技 术经济效果。但对饱和软土的加固效果，必须给予排水的出路。为此，强夯法加袋装砂井（或塑料排水带）是一个在软粘土地基上进行综合处理 的加固途径。 （三）强夯法加固机理 强夯法是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，形成夯坑， 并对周围土进行动力挤压。 目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实、动力固结和动力 置换，它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。 3.1动力密实：采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机 理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基 土强度。 3.2动力固结：用强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理 论，即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土 体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔 隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。 3.3动力置换： 动力置换可分为整式置换和桩式置换。整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中， 其作用机理类似于换土垫层。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（或墩式）的碎石墩（或桩）。其作用机理 类似于振冲法等形成的碎石桩，它主要是靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持桩 体的平衡，并与墩间土起复合地基的作用。
1、换土垫层法处理软土地基 、
对需换填的软弱土层,首先根据垫层的承载力确定基础的宽度和基底压力,再根椐需置换软弱土的深度和垫层下卧层的承载力,设垫层的厚度。垫层的厚度一般宜 控制在3m 以内(灰土1～4m)较为经济合理,太厚(>3m)施工较困难,太薄(<0.5m)则换填垫层的作用不显著。 垫层的压实标准 换土垫层处理的地基承载力宜通过现场原位试验或按地区经验确定,垫层的模量应根据试验或当地经验确定。 砂石垫层的干重度γd为17.0～22.3kN/m3,其中中砂γd≥17.0kN/m3,粗砂γd为17.0～18.0kN/m3。3:7 灰土γd≥14.8～16.5kN/m3,2:8灰土γd≥15.0～ 17.0kN/m3。 垫层的施工 3.1 施工原则 (1)对地基持力层中存在的软硬不均点,要根据对持力层的稳定性及建筑物安全的影响确定处理方法。对不均点范围小,埋藏很深,四周土层稳定,地基压缩没有影 响时,对该不均点可不作处理。否则,应予挖除,并根据与周围土质及密实度均匀一致的原则,分层回填,夯压密实,以防地基持力层的不均匀变形对上部建筑物造成 破坏。 2)对垫层底部的下卧层中存在软硬不均点,要根据对垫层稳定及建筑物安全的影响确定处理方法。对不均匀沉降要求不高的一般性建筑,当下卧层中不均点范围小, 埋藏很深,处于地基压缩范围以外,且四周土层稳定时,对该不均点可不作处理。否则,应予挖除,并根据与周围土质及密实度均匀一致的原则,分层回填,并夯压密实, 以防止下卧层的不均匀变形对垫层及上部建筑物产生危害。 3)当垫层下卧层为软弱土层时,因其具有一定的结构强度,一旦被扰动强度大量降低,变形大量增加,将影响垫层及建筑物的安全使用。通常的做法,是在开挖基坑时 预留厚约200mm厚的保护层,待做好铺填垫层的准备后,对保护层挖一段随即用换填材料铺填一段,直到完成全部垫层,以保护下卧层的结构不被破坏。在软弱下卧 层顶面设置厚150～300mm的砂层防止粗粒换填材料挤入下卧层时破坏其结构。 4)应尽量保持垫层厚度相同;对于厚度不同的垫层,应防止垫层厚度突变;在垫层较深部位施工时,应注意控制该部位的压实系数,以防止或减少由于地基处理厚度不 同所引起的差异变形。 3.2 砂石垫层施工要点 (1)开挖基坑铺设砂垫层时,必须避免扰动软弱土层的表面,基坑开挖后应及时回填,不应暴露过久或浸水,并防止踏践坑底。砂石垫层底面应铺设在同一标高上,如深 度不同,基坑底面应挖成踏步或斜坡塔接,施工应按先深后浅的顺序进行在基坑内分层铺设砂石,然后逐层夯压密实。下层的密实度经检验合格后,方可进行上层的施 工。 (2)人工级配的砂石垫层,应将砂石拌和均匀后,再行铺填夯压密实。碎石垫层材料一般为5～40mm的自然级配碎石,含泥量≤5%。对于碎石及卵石应充分浇水湿透 后夯压;对有排水要求的砂石垫层宜控制含泥量≤3%。
四、触变性：软土是絮凝状的结构性沉积物，当原状土未受破坏时 触变性： 常具一定的结构强度，但一经扰动，结构破坏，强度迅速降低 或很快变成稀释状态。软土的这一性质称触变性。所以软土地 基受振动荷载后，易产生侧向滑动、沉降及其底面两侧挤出等 现象。 五、流变性：是指在一定的荷载持续作用下，土的变形随时间而增 流变性： 长的特性。使其长期强度远小于瞬时强度。这对边坡、堤岸、 码头等稳定性很不利。因此，用一般剪切试验求得抗剪强度值 ，应加适当的安全系数 六、不均匀性：软土层中因夹粉细砂透镜体，在平面及垂直方向上 不均匀性： 呈明显差异性，易产生建筑物地基的不均匀沉降。
3、碎石桩处理软土地基 、
碎石桩是依靠振动器的强力振动，使软弱粘土、砂性土颗粒重新排列、振动密实。另一方面依靠振动器的水平振动力，在加碎石填料的情况下， 通过碎石使土层挤压密实。碎石桩与桩间土层形成复合地基，从而提高地基承载力。 （1）振冲碎石桩施工程序 ①清淤、清理场地，平整场地至桩顶设计标高；布置桩位，根据试桩结果，确定施工技术参数。②放线、定位：测量放线后吊车就位，吊起振冲 器，使其竖直、悬空，距地面10～20cm，并让尖端对准桩位，检查水压、电压和振冲器电流是否正常。③造孔：开启高压清水泵，注入高压水， 开动振冲器，振冲器在压力冲击作用和振动作用下竖直贯入地层至设计深度。④清孔：造孔完毕后，将振冲器全部吊出后再对准孔位，保持坚直 状态，贯入孔底，进行一次清孔排浆，记录清孔过程，并根据实际成孔排浆情况，确定清孔次数。⑤填料、振密、制桩：清孔完毕，控制室改用 加密电流，并改变水压，采取连续填料，分段振密的制桩方法。将振冲器提离孔口1.0～1.5m，装载机向孔内倒石料，每次填料数量视土质条件 而定，一般每次填料高度为0.5～0.8m。待石料沉入孔底后，再缓慢下沉振冲器，振密孔底桩体，当振冲器工作电流达到规定的密实电流后，留 振10～20s。循环上段工序，进行下一段桩体的压密工作直至孔口，则完成一根桩的制桩过程。⑥关机、停水，振冲器移位至下一桩位。⑦清沟 排污：打桩过程中，施工现场安排人力清沟，保证排污网络畅通，避免泥浆漫淌，沉淀后的泥浆采用泥浆车出运至弃土场排放；做好场地整洁， 文明施工。⑧填料记录：施工过程中通过振冲器上配备的振冲碎石桩施工自动监控系统记录仪，对每段桩体的成孔电流、密实电流、填料量及留 振时间等进行现场施工过程的实时跟踪记录，作为设计、监理部门质量签认的主要依据。每桩施工均填写施工记录表。⑨铺设碎石垫层：振冲碎 石桩处理完成后，在桩顶上铺填30cm厚碎石垫层，全部处理范围均采用20t振动压路机重叠轮迹碾压至少二遍。 （2）振冲碎石桩施工质量控制措施 2.1严格控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的留振时间。水量要充足，使孔内充满水，防止塌孔，使制桩工作得以顺利进行；水压视土质 及其强度而定，一般对强度较低的软土，水压小一些；对强度较高的土，水压大些；成孔过程中水压和水量尽可能大，当接近设计加固深度时， 降低水压，以免影响桩底以下的土；加料振密过程中水压和水量均小些。 2.2电压一般为380±20V，并保持稳定。电流一般为空载电流加10～15A为加料振密过程中的密实电流，或为额定电流的90%。严禁在超过额定电 流的情况下作业。振冲器在固定深度位置留振时间为10～20s。 2.3填料注意加料不过猛，原则上“少吃多餐”，勤加料，但每批不加得太多。施工中，每段桩体均做到满足密实电流、填料量和留振时间三方 面的规定。当达不到规定的密实电流时，向孔内继续加碎石并振密，直至电流值超过规定的密实电流值。避免出现断桩，缩径现象。 （3）碎石桩质量检验 振冲碎石桩施工完成四个星期后即可做单桩复合地基荷载试验，按每300根随机抽取1根进行检验，但总数不得少于3根。桩体密实度抽查5%；复 合地基承载力抽查5%，采用重Ⅱ型动力触探测试。
二、地基处理的目的 地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等 方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。 （1）提高地基的抗剪强度 （2）降低地基的压缩性 （3）改善地基的透水特性 （4）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。
三、地基处理原理和分类 （一）置换法 利用物理力学性质较好的岩土材料，且换天然地基中部分（或全部） 软弱土或不良土，形成双层地基或改良地基，以达到提高地基承载力减 小沉降的目的。 置换法包括：换土垫层法、挤淤置换法、振冲置换法（振冲碎石桩 法）、沉管碎石桩法、强夯置换法、砂桩法、石灰桩法以及超轻质料填 土法等。 对常用的施工方法如下叙述：
2、挤淤置换法处理软土地基 、
挤淤置换法施工主要有以下几种施工方法： 1、抛石挤淤法 （1）应选用不易风化的片石，片石厚度或直径不宜小于300mm。 （2）软土地层平坦、软土成流动状时，填筑应沿路基中线向前成三角形方式投放片石，再渐次向两侧全范围扩展。当软土地层横坡陡于1：10 时，应自高侧向低侧填筑，并在低侧坡脚外一定宽度内同时抛填形成片石平台。 （3）片石抛填出软土面后，应用较小石块填塞垫平，并碾压密实。 2、控制加载爆炸挤淤置换法 a.确定堤身抛填高度； b.根据所述堤身抛填高度和堤身设计断面，确定堤身抛填宽度； c.根据所述堤身抛填高度和所述堤身抛填宽度，确定堤身 自重挤淤深度，及要到达设计断面尚需挤除的淤泥厚度； d.确定爆炸参数； e.进行抛填； f.在堤头布设群药包，然后引爆所述的群药包，实施堤 头爆炸，使堤身下沉进行挤淤置换；然后，重复进行步骤e、f，直到堤身设计断面形成。
软土地基
软土地基：系指由淤泥、 软土地基：系指由淤泥、 淤泥质土、 淤泥质土、松软冲填土与 杂填土， 杂填土，或其他高压缩性 软弱土层构成的地基。 软弱土层构成的地基。
软土地基的物质结构、物理力学性质等具有以下的基本特点： 软土地基的物质结构、物理力学性质等具有以下的基本特点： —、 高压缩性 ： 软土由于孔 、 高压缩性： 隙比大于1，含水量大， 容重较小，且土中含大量 微生物、腐植质和可燃气 体，故压缩性高，且长期 不易达到国结稳定。在其 它相同条件下，软土的塑 限值愈大，压缩性亦愈高。 抗剪强度低： 二 、 抗剪强度低 ： 因此软土 的抗剪强度最好在现场作 原位试验。 透水性小： 三 、 透水性小 ： 软土的透水 性能很低，垂直层面几乎 是不透水的，对排水固结 不利，反映在百度文库筑物沉降 延续时间长。同时，在加 荷初期，常出现较高的孔 隙水压力，影响地基的强 度。
3.3 灰土垫层施工要点 (1)在施工现场,常用基坑(槽)中挖出的粉质粘土拌制灰土。淤泥、耕土、冻土、膨胀土、及有机物含量>8%的土料都不得使用。灰土所用的消石 灰应符合Ⅲ级以上标准,贮存期不超过3个 月,石灰应消解3～4d,并要筛除石灰块后使用。 (2)灰土垫层施工前必须对基坑(槽)进行初步检验,如发现坑(槽)内有局部软弱土层或孔穴,应挖出后用素土或灰土分层充填夯压密实。 (3)施工时,应将灰土拌均匀,控制含水率,如土料水份过多或不足时,应凉干或洒水润湿,一般可按经验在现场直接判断,其方法为手握灰土成团,两指 轻捏即碎,这时灰土基本上接近最优含水率。分层虚铺厚度必须按所使用夯压机具来确定,每层灰土的夯压遍数应据设计要求的干重度在现场试验 确定。为了保证土施工控制的含水率不致变化,拌合均匀后的灰土应在当天使用。灰土夯压密实后,在短时间内水稳性及硬化性均较差,易受水浸而 膨胀疏松,影响灰土的夯压质量。 (4)灰土筑完后,应及时修建基础和回填基坑或作临时遮盖,防止日晒雨淋。刚筑完或尚未夯压密实的灰土如遭受雨淋浸泡,则应将积水及松软灰土除 去,并补填夯压密实,受水浸泡的灰土,应在凉干后再夯压密实。 3.4 素土垫层施工要点 (1)素土垫层是先挖去基坑下的部分或全部的软弱土,然后回填素土分层夯压密实而成。常用于处理湿陷性黄土和杂填土地基。 (2)当素土垫层厚度<2m时,基础外缘至垫层边沿不小于厚度的1/3,且≥300mm;当素土垫层厚度>2m时,可适当加宽。整片素土垫层超出基础外缘的 宽度应≥1.5m。 4 质量检验 (1)垫层的施工质量检验,对于粉质粘土、灰土可用环刀法、贯入仪、轻型动力触探或标准贯入试验;对于砂石可用重型动力触探。砂垫层使用的环 刀容积不应<200cm3,径高比1:1,以减少其偶然误差。在粗粒土垫层中可设置纯砂检验点,按环刀取样法检验,或用灌水法、灌砂法进行检验。 (2)检验时必须先通过现场试验,在压实系数达到设计要求的垫层试验区内,利用动探、贯入试验测得的贯入深度或击数,作为控制施工压实系数的标 准,进行施工质量检验。 (3)用环刀法检验垫层的施工质量时,取样点应位于每层土厚度的2/3深度处。检验点数量,对大基坑每50～100m2不少于1个检验点;对基槽每10～ 20m不少于1个点;每个独立基础不少于1个点。采用贯入仪或动探检验垫层的施工质量时,每层检验点的间距应<4m。