Ⅰ 地基處理排水固結法
基本原理:就是軟土地基在附加荷載的作用下,逐漸排出孔隙水,使孔隙比減小,產生固結變形。在這個過程中,隨著土體超靜孔隙水壓力的逐漸消散,土的有效應力增加,地基抗剪強度相應增加,並使沉降提前完成或提高沉降速率。
排水固結法主要由排水和加壓兩個系統組成。排水可以利用天然土層本身的透水性,尤其是軟土地區多夾砂薄層的特點,也可設置砂井、袋裝砂井和塑料排水板之類的豎向排水體。加壓主要是地面堆載法、真空預壓法和井點降水法。為加固軟弱的粘土,在一定條件下,採用電滲排水井點也是合理而有效的。
(1)堆載預壓法
在建造建築物以前,通過臨時堆填土石等方法對地基載入預壓,達到預先完成部分或大部分地基沉降,並通過地基土固結提高地基承載力,然後撤除荷載,再建造建築物。一般臨時的預壓堆載等於建築物的荷載,但為了減少由於次固結而產生的沉降,預壓荷載也可大於建築物荷載,稱為超載預壓。為了加速堆載預壓地基固結速度,常可與砂井法或塑料排水帶法等同時應用。如粘土層較薄,透水性較好,也可單獨採用堆載預壓法。適用於軟粘土地基。
(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等) 在軟粘土地基中,設置一系列砂井,在砂井之上鋪設砂墊層或砂溝,人為地增加土層固結排水通道,縮短排水距離,從而加速固結,並加速強度增長。砂井法通常輔以堆載預壓,稱為砂井堆載預壓法。
適用范圍:適用於透水性低的軟弱粘性土,但對於泥炭土等有機質沉積物不適用。
(3)真空預壓法 在粘土層上鋪設砂墊層,然後用薄膜密封砂墊層,用真空泵對砂墊層及砂井抽氣,使地下水位降低,同時在大氣壓力作用下加速地基固結。
適用范圍:適用於能在加固區形成(包括採取措施後形成)穩定負壓邊界條件的軟土地基。
(4)真空-堆載聯合預壓法 當真空預壓達不到要求的預壓荷載時,可與堆載預壓聯合使用,其堆載預壓荷載和真空預壓荷載可疊加計算。
適用范圍:適用於軟粘土地基。
(5)降低地下水位法 通過降低地下水位使土體中的孔隙水壓力減小,從而增大有效應力,促進地基固結。
適用范圍:適用於地下水位接近地面而開挖深度不大的工程,特別適用於飽和粉、細砂地基。
(6)電滲排水法 在土中插入金屬電極並通以直流電,由於直流電場作用,土中的水從陽極流向陰極,然後將水從陰極排除,而不讓水在陽極附近補充,藉助電滲作用可逐漸排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位來提高地基承載力或邊坡的穩定性。
適用范圍:適用於飽和軟粘土地基。
Ⅱ 軟土地基的常用處理方法有哪些
軟土路基處理方法較多,分類也各有不同,常用的處理方法主要如下描述:
1.砂墊層法
砂墊層法是在軟土地基頂面鋪設厚度為0.6-1.0m的砂墊層(具體厚度視路堤高度、軟土層厚度及壓縮性而定,太厚施工困難,太薄效果差)作為軟土層固結所需要的上部排水層,以加速沉降的發展,縮短固結過程的方法。砂墊層可作為路堤內的地下排水層,以降低堤內水位,改善施工時重型機械的作業條件。
砂墊層法具有施工簡單,不需要特殊機具設備等特點。主要適用於以下情況:路堤高度小於2倍極限高度;軟土表面無透水性低的硬殼;軟土層不很厚、或具有雙面排水條件的情況;當地有砂,且運距不太遠,施工期限不甚緊迫的工程。
採用砂墊層,砂宜採用中砂及粗砂,要求級配良好。顆粒的不均勻系數不大於5,且含量不宜超過3%-5%。砂墊層一般用自卸汽車及推土機配合攤鋪,攤鋪應均勻,注意不要有很大的集中載荷作用。當路堤為粉土類土,透水性不好時,路堤坡腳附近砂墊層被路堤覆蓋,可能會阻礙側向排水,必須注意做好砂墊層端部的處理。
在路堤的填築過程中,填築的速度要合理安排,使載入的速率與地基承載力增加的速率相適應,以保證地基在路堤填築過程中不發生破壞。通常可利用埋設在路堤中線的地面沉降板以及布置在路堤坡腳的位移邊樁進行施工觀測,隨時掌握地基在路堤填築過程中的變形情況和發展趨勢,藉以判斷地基是否穩定,控制填土的速度。
2.強夯法
強夯法處理軟土地基是利用重錘自山落下產生的沖擊波使地基密實,這種沖擊引起的振動在土中是以波的形式向地下傳播的。對於飽和無粘性土,夯擊過程中,土體可能會產生液化,其緻密過程與爆破和振動壓密過程相似;對於飽和細粒粘土的效果尚不明確,成功和失敗的例子均有報道,對於這類飽和的細顆粒土,要求破壞土的結構、產生超孔隙水壓力、山裂隙形成排水通道。
如果將地基視為彈性板空間體,則夯錘自由下落過程也就是勢能轉換為動能的過程,即隨著夯錘下落勢能越來越小,動能越來越大,在落到地面以前的瞬間,勢能的極大部分都轉換為動能,夯錘夯擊地面時,這部分動能除一部分以聲波形式向四周傳播,一部分由於夯錘和土體摩擦而變成熱能外,其餘的大部分沖擊能則使土體產生自由振動,並以壓縮波(也稱為縱波)、剪切波(也稱為橫波)和瑞利波(也稱為表面波)的波體系聯合在地基內傳播,在地基中產生一個波場。
此外,壓縮波大部分通過液相運動,使孔隙水壓力增大,同時使土顆粒錯位,土體骨架解體。而隨後到的剪切波使土顆粒處於更密實的狀態。占總能量67%的瑞利波,其豎向分量起到松動土的作用,但其水平分量可使土得到密實。
3.換填法
換填法就是將基礎地面以下不太深的一定范圍內的軟弱土層挖去,然後以質地堅硬、強度較高、性能穩定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填,並同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動,使之達到要求的密實度,成為良好的人工地基。當地基軟弱土層較薄,而且上部荷載不大時,也可直接以人工或機械方法(填料或石填料)進行表層壓、夯、振動等密實處理,同樣可取得換填加固地基的效果。
換填法適用於淺層地基處理,包括淤泥、淤泥質土、鬆散素填土、雜填土、已完成自重固結的回填土等地基處理以及暗塘、暗洪、暗溝等淺層處理和低窪區域的填築。換填法還適用於一些地域性特殊土的處理:用於膨脹土地基可消除地基上的脹縮作用,用於濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性,用於山區地基可用於處理岩面傾斜、破碎、高低差,軟硬不勻以及岩溶與土洞等,用於季節性凍土地基可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。
4.靜力排水固結法
靜力排水固結法地對天然地基,或先在地基中設置砂井等豎向排水體,然後利用建築物本身重量分級逐漸載入,或是在建築物建造以前,在場地先行載入預壓,使土整體的孔隙水排出,逐漸固結,地基發生沉降,同時強度逐步提高的方法。靜力排水固結法可以解決以下兩個問題:
(1)沉降問題:使地基沉降在載入預壓期間,即修築路面之前沉降大部分或基本完成,路面在使用期間不致產生不利的沉降和沉降差。
(2)穩定問題:排水固結法加速地基土的抗剪強度的增長,從而提高地基的承載力和穩定性,公路是條帶狀荷載,在橫斷方向受力面積較小,穩定問題尤為重要。
排水固結法是由排水系統和加壓系統兩部分共同組合而成的。排水系統有豎向排水體(包括普通砂井、袋裝砂井和塑料排水板)和水平排水體(砂墊層);加壓系統包括堆載法、真空法、降低地下水位法、電滲法和聯合法。設置排水系統主要在於改變地基原有的排水邊界條件,增加孔隙水排出的途徑,縮短排水距離。加壓系統即是起固結作用的荷載,要使地基土的固結壓力增加而產生固結。
5.碎石樁法
利用一個產生水平向振動的管狀設備在高壓水流作用下邊振邊沖,在軟弱粘土中成孔後,再往孔內分批填入碎石等堅硬材料製成一根根樁體,由碎石樁體和樁間土組成復合地基,從而提高原有地基承載力,減少沉降量,這種加固地基技術叫作振沖置換或碎石樁法。此種方法由擠密砂體的振沖技術演變發展而來,其主要作用是置換部分軟土,形成一個類似於鋼筋混凝土復合結構,由於此種方法不受地下水位影響,且造價低,又能減少路基沉降,所以建設中越來越受到普遍重視。
碎石樁的施工質量控制,實質上就是對施工中作用的水、電、料三者的控制。對於粘性土的質量控制,目前尚無嚴格的規范可循,必須通過現場試驗進行綜合分析,以便制訂出合理的控制數據。
(1)控制好樁位中心軸線及樁底標高。按要求振沖器尖端噴水中心與孔徑中心偏差不得大於5cm。尤其是樁底標高,在造孔過程中,一定要測量其樁底標高,確保達到設計高程。
(2)控制好成孔質量,防止塌孔。造孔時應根據要求掌握好水壓,水量和灌入速度,每灌入1m左右將振動器提起留振約5s進行擴孔,當接近樁底標高時要降低水壓,以免破壞樁底以下土層。在整修造孔過程中孔內應充滿水,以防塌孔。
(3)振密工序是確保碎石樁質量的關鍵,當造孔完畢並清孔後,應立即進行填料振密工作。要嚴格控制填料的粒徑和每批填料量,粒徑宜選擇2cm-5cm孔隙率最小的級配為好。粒徑大於10cm容易卡住振沖器。一定要按照試驗所確定的振密電流和留振時間操作。
(4)制樁完成後應逐樁進行標准貫入試驗,連續5擊,下沉小於7cm視為合格。連續出現下沉量大於7cm的樁長達0.5m,或間斷出現大於7cm的累計樁長1m以上的樁,視為不合格,應採取襯強措施。
(5)該段地基處理完畢後,立即進行填築作業以使地基有一充足的沉降時間。
Ⅲ 軟土地基的加固方法有哪幾種
1.提高地基土的抗剪切強度
地基的剪切破壞表現在:建築物的地基承載力不夠;由於偏心荷載及側向土壓力的作用使結構物失穩;由於填土或建築物荷載,使鄰近地基產生隆起;土方開挖時邊坡失穩;基坑開挖時坑底隆起。地基的剪切破壞反映在地基土的抗剪強度不足,因此,為了防止剪切破壞,就需要採取一定措施以增加地基土的抗剪強度。
2.降低地基土的壓縮性
地基土的壓縮性表現在建築物的沉降和差異沉降大;由於有填土或建築物荷載,使地基產生固結沉降;作用於建築物基礎的負摩擦力引起建築物的沉降;大范圍地基的沉降和不均勻沉降;基坑開挖引起鄰近地面沉降;由於降水地基產生固結沉降。地基的壓縮性反映在地基土的壓縮模量指標的大小。因此,需要採取措施以提高地基土的壓縮模量,藉以減少地基的沉降或不均勻沉降。
3.改善地基土的透水特性
地基土的透水性表現在堤壩等基礎產生的地基滲漏;基坑開挖工程中,因土層內夾薄層粉砂或粉土而產生流砂和管涌。以上都是在地下水的運動中所出現的問題。為此,必須採取措施使地基土降低透水性或減少其水壓力。
4.改善地基土的動力特性
地基土的動力特性表現在地震時飽和鬆散粉細砂(包括部分粉土)將產生液化;由於交通荷載或打樁等原因,使鄰近地基產生振動下沉。為此,需要採取措施防止地基液化,並改善其振動特性以提高地基的抗震性能。
5.改善特殊土的不良地基特性
主要是消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等。
地基處理一般有:1、換土墊層法 2、振密、擠密法 3、排水固結法 4、置換法 5、加筋法
6、膠結法 7、冷、熱處理法,7種方法。
1、換土墊層法
基本原理:就是挖除淺層軟弱土或不良土,分層碾壓或夯實。
分類:按回填的材料可分為砂(或砂石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等。干渣分為分級干渣、混合干渣和原狀干渣;粉煤灰分為濕排灰和調濕灰。
作用:換土墊層法可提高持力層的承載力,減少沉降量;消除或部分消除土的濕陷性和脹縮性;防止土的凍脹作用及改善土的抗液化性。常用機械碾壓、平板振動和重錘夯實進行施工。
適用范圍:常用於基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程,一般適用於處理淺層軟弱土層(淤泥質土、鬆散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結的沖填土等)與低窪區域的填築。一般處理深度為2~3m。適用於處理淺層非飽和軟弱土層、濕陷性黃土、膨脹土、季節性凍土、素填土和雜填土。
註:墊層只解決承載力問題而無助於減少沉降。
2、振密、擠密法
原理:是採用一定的手段,通過振動、擠壓使地基土體孔隙比減小,強度提高,達到地基處理的目的。
1)表層壓實法 採用人工或機械夯實、機械碾壓或振動對填土、濕陷性黃土、鬆散無粘性土等軟弱或原來比較疏鬆表層土進行壓實。也可採用分層回填壓實加固。
適用范圍:適用於含水量接近於最佳含水量的淺層疏鬆粘性土;鬆散砂性土;濕陷性黃土及雜填土等。
2)重錘夯實法 利用重錘自由下落時的沖擊能來夯擊淺層土,使其表面形成一層較為均勻的硬殼層。
適用范圍:適用於無粘性土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土。
3) 強夯法 利用強大的夯擊能,迫使深層土液化和動力固結,使土體密實,用以提高地基土的強度並降低其壓縮性、消除土的濕陷性、脹縮性和液化性。
適用范圍:適用於碎石土、砂土、素填土、雜填土、低飽和度的粉土與粘性土及濕陷性黃土。
4)振沖擠密法 振沖擠密法一方面依靠振沖器的強力振動使飽和砂層發生液化,顆粒重新排列,孔隙比減少;另一方面依靠振沖器的水平振動力,形成垂直孔洞,在其中加入回填料,使砂層擠壓密實。
適用范圍:適用於砂性土和小於0.005mm的粘粒含量低於10%的粘性土。
5)土(或灰土、粉煤灰加石灰)樁法 是利用打入鋼套管(或振動沉管、炸葯爆破)在地基中成孔,通過」擠」壓作用,使地基土得到「加密」,然後在孔中分層填入素土(或灰土、粉煤灰加石灰)後夯實而成土樁(或灰土樁、二灰樁)。
適用范圍:適用於處理地下水位以上濕陷性黃土、新近堆積黃土、素填土和雜填土。
6)砂樁 在鬆散砂土或人工填土中設置砂樁,能對周圍土體或產生擠密作用,或同時產生振密作用。可以顯著提高地基強度,改善地基的整體穩定性,並減少地基沉降量。
適用范圍:適用於處理松砂地基和雜填土地基。
7)夯實水泥土樁 利用沉管、沖擊、人工洛陽鏟、螺旋鑽等方法成孔,回填水泥和土的拌和料,分層夯實形成堅硬的水泥土柱體,並擠密樁間土,通過褥墊層與原地基土形成復合地基。
適用范圍:適用於處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土和淤泥質土等地基。
8)爆破法 這個用的不多,原理是利用爆破產生振動使土體產生液化和變形,從而獲得較大密實度,用以提高地基承載力和減小沉降。
適用范圍:適用於飽和凈砂,非飽和但經灌水飽和的砂、粉土和濕陷性黃土。
3、排水固結法
基本原理:就是軟土地基在附加荷載的作用下,逐漸排出孔隙水,使孔隙比減小,產生固結變形。在這個過程中,隨著土體超靜孔隙水壓力的逐漸消散,土的有效應力增加,地基抗剪強度相應增加,並使沉降提前完成或提高沉降速率。
排水固結法主要由排水和加壓兩個系統組成。排水可以利用天然土層本身的透水性,尤其是軟土地區多夾砂薄層的特點,也可設置砂井、袋裝砂井和塑料排水板之類的豎向排水體。加壓主要是地面堆載法、真空預壓法和井點降水法。為加固軟弱的粘土,在一定條件下,採用電滲排水井點也是合理而有效的。
(1)堆載預壓法 在建造建築物以前,通過臨時堆填土石等方法對地基載入預壓,達到預先完成部分或大部分地基沉降,並通過地基土固結提高地基承載力,然後撤除荷載,再建造建築物。
一般臨時的預壓堆載等於建築物的荷載,但為了減少由於次固結而產生的沉降,預壓荷載也可大於建築物荷載,稱為超載預壓。
為了加速堆載預壓地基固結速度,常可與砂井法或塑料排水帶法等同時應用。如粘土層較薄,透水性較好,也可單獨採用堆載預壓法。適用於軟粘土地基。
(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等) 在軟粘土地基中,設置一系列砂井,在砂井之上鋪設砂墊層或砂溝,人為地增加土層固結排水通道,縮短排水距離,從而加速固結,並加速強度增長。砂井法通常輔以堆載預壓,稱為砂井堆載預壓法。
適用范圍:適用於透水性低的軟弱粘性土,但對於泥炭土等有機質沉積物不適用。
(3)真空預壓法 在粘土層上鋪設砂墊層,然後用薄膜密封砂墊層,用真空泵對砂墊層及砂井抽氣,使地下水位降低,同時在大氣壓力作用下加速地基固結。
適用范圍:適用於能在加固區形成(包括採取措施後形成)穩定負壓邊界條件的軟土地基。
(4)真空-堆載聯合預壓法 當真空預壓達不到要求的預壓荷載時,可與堆載預壓聯合使用,其堆載預壓荷載和真空預壓荷載可疊加計算。
適用范圍:適用於軟粘土地基。
(5)降低地下水位法 通過降低地下水位使土體中的孔隙水壓力減小,從而增大有效應力,促進地基固結。
適用范圍:適用於地下水位接近地面而開挖深度不大的工程,特別適用於飽和粉、細砂地基。
(6)電滲排水法 在土中插入金屬電極並通以直流電,由於直流電場作用,土中的水從陽極流向陰極,然後將水從陰極排除,而不讓水在陽極附近補充,藉助電滲作用可逐漸排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位來提高地基承載力或邊坡的穩定性。
適用范圍:適用於飽和軟粘土地基。
4、置換法
原理:其原理是以砂、碎石等材料置換軟土,與未加固部分形成復合地基,達到提高地基強度的目的。
置換法又分為:
(1)振沖置換法(或稱碎石樁法) 碎石樁法是利用一種單向或雙向振動的沖頭,邊噴高壓水流邊下沉成孔,然後邊填入碎石邊振實,形成碎石樁。樁體和原來的粘性土構成復合地基,以提高地基承載力和減小沉降。
適用范圍:適用於地基土的不排水抗剪強度大於20kPa的淤泥、淤泥質土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基。對不排水抗剪強度小於20kPa的軟土地基,採用碎石樁時須慎重。
(2)石灰樁法 在軟弱地基中用機械成孔,填入作為固化劑的生石灰並壓實形成樁體,利用生石灰的吸水、膨脹、放熱作用以及土與石灰的物理化學作用,改善樁體周圍土體的物理力學性質,同時樁與土形成復合地基,達到地基加固的目的。
適用范圍:適用於軟弱粘性土地基。
(3)強夯置換法 對厚度小於6m的軟弱土層,邊夯邊填碎石,形成深度3~6m、直徑為2m左右的碎石柱體,與周圍土體形成復合地基。
適用范圍:適用於軟粘土。
(4)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁) 是在碎石樁基礎上加進一些石屑、粉煤灰和少量水泥,加水拌和,用振動沉管打樁機或其它成樁機具製成的一種具有一定粘結強度的樁。樁和樁間土通過褥墊層形成復合地基。
適用范圍:適用於填土、飽和及非飽和粘性土、砂土、粉土等地基。
(5)柱錘沖擴法 柱錘沖擴法是利用直徑為200~600mm、長度為2~6m、質量為1~6t的柱狀錘沖擴成孔,填入碎磚三合土等材料,夯實成樁,樁和樁間土通過褥墊層形成復合地基。
適用范圍:適用於處理雜填土、粉土、粘性土、粘性素填土、黃土等地基。
(6)EPS超輕質料填土法 發泡聚苯乙烯(EPS)的重度只有土的1/50~1/100,並具有較好的強度和壓縮性能, 用於填土料,可有效減少作用在地基上的荷載,需要時也可置換部分地基土,以達到更好的效果。
適用范圍:適用於軟弱地基上的填方工程。
5、加筋法
原理: 就是通過在土層中埋設強度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等提高地基承載力、減小沉降、或維持建築物穩定。
(1)土工合成材料 利用土工合成材料的高強度、韌性等力學性能,擴散土中應力,增大土體的抗拉強度,改善土體或構成加筋土以及各種復合土工結構。
適用范圍:適用於砂土、粘性土和軟土,或用作反濾、排水和隔離材料。
(2)加筋土 把抗拉能力很強的拉筋埋置在土層中,通過土顆粒和拉筋之間的摩擦力形成一個整體,用以提高土體的穩定性。
適用范圍:適用於人工填土的路堤和擋牆結構。
(3)土層錨桿 土層錨桿是依賴於土層與錨固體之間的粘結強度來提供承載力的,它使用在一切需要將拉應力傳遞到穩定土體中去的工程結構,如邊坡穩定、基坑圍護結構的支護、地下結構抗浮、高聳結構抗傾覆等。
適用范圍:適用於一切需要將拉應力傳遞到穩定土體中去的工程。
(4)土釘 土釘技術是在土體內放置一定長度和分布密度的土釘體,與土共同作用,用以彌補土體自身強度的不足。不僅提高了土體整體剛度,又彌補了土體的抗拉和抗剪強度低的弱點,顯著提高了整體穩定性。
適用范圍:適用於開挖支護和天然邊坡的加固。
(5)樹根樁法 在地基中沿不同方向,設置直徑為75~250mm的細樁,可以是豎直樁,也可以是斜樁,形成如樹根狀的群樁,以支撐結構物,或用以擋土,穩定邊坡。
適用范圍: 適用於軟弱粘性土和雜填土地基。
6、膠結法
原理:就是在軟弱地基中部分土體內摻入水泥、水泥砂漿以及石灰等物,形成加固體,與未加固部分形成復合地基,以提高地基承載力和減小沉降。
(1)注漿法 其原理是用壓力泵把水泥或其它化學漿液注入土體,以達到提高地基承載力、減小沉降、防滲、堵漏等目的。
適用范圍:適用於處理岩基、砂土、粉土、淤泥質粘土、粉質粘土、粘土和一般人工填土,也可加固暗浜和使用在托換工程中。
(2)高壓噴射注漿法 將帶有特殊噴嘴的注漿管,通過鑽孔置入要處理土層的預定深度,然後將水泥漿液以高壓沖切土體,在噴射漿液的同時,以一定速度旋轉、提升,形成水泥土圓柱體;若噴嘴提升而不旋轉,則形成牆狀固結體。可以提高地基承載力、減少沉降、防止砂土液化、管涌和基坑隆起。
適用范圍:適用於淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土等地基。對既有建築物可進行托換加固。
(3)水泥土攪拌法 利用水泥、石灰或其它材料作為固化劑的主劑,通過特別的深層攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑(水泥或石灰的漿液或粉體)強制攪拌,形成堅硬的拌和拄體,與原地層共同形成復合地基。
適用范圍:適用於淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力標准值不大於120kPa的粘性土地基。
7、冷、熱處理法 主要有凍結法、燒結法2種
(1)凍結法 通過人工冷卻,使地基溫度低到孔隙水的冰點以下,使之冷卻,從而具有理想的截水性能和較高的承載力。
適用范圍:適用於飽和的砂土或軟粘土地層中的臨時措施。
(2)燒結法 通過滲入壓縮的熱空氣和燃燒物,並依靠熱傳導,而將細顆粒土加熱到100℃以上,從而增加土的強度,減小變形。
適用范圍:適用於非飽和粘性土、粉土和濕陷性黃土。
Ⅳ 軟土地基處理常用哪些方法各使用的條件是什麼
1、強夯法處理。強夯法是利用重錘自由落下的巨大沖力能所產生地沖擊波反復夯擊地基土,將夯面以下一定深度地土層夯實,以提高地基的承載力和土體的穩定性,降低壓縮性。由於夯擊能力大,加固深度也大。對於一般的軟土地基加固有著良好的效果。現在常用的強夯技術加固軟土地基的方法有:擠密碎石樁加夯法、砂樁加夯法、真空/堆載預壓加強夯、強夯碎石墩。
2、粉煤灰應用法。粉煤灰具有容量小,滲透性好,有較高的靜力抗剪強度,較低的壓縮性,與石灰等鹼性物質產生水化反應後產生凝硬性。根據軟土地基存在的弱點,利用粉煤灰可處理軟土地基。粉煤灰應用的主要有二灰樁,粉煤灰混凝土樁,粉煤灰固結樁等,與土體形成復合地基加固深層軟土地基。
2.1二灰樁法。(1)以粉煤灰為主的二灰樁,主要是對軟土地基產生擠密和置換作用。用於軟土地基加固時,使復合地基承載力較天然地基承載力提高了142%,樁間土承載力提高了46%.(2)以石灰為主的石灰—粉煤灰樁,配比為粉煤灰:生石灰=3:7-1:9,主要對地基產生置換,成孔擠密,膨脹擠密,脫水擠密和膠凝作用。
2.2粉煤灰固結樁。在軟土地基中採用粉煤灰固結樁,具有成型可靠,形狀任意選擇,造價低廉,改良地基的效果好,抗變形能力強,樁體密實度高等優點。粉煤灰固結樁由粉煤灰,石膏,水泥加水而成,加壓注入尼龍袋中,擠密周圍土體,必要注漿管可上下反復二次壓漿,尼龍袋具有模板,過濾脫水,加壓和增強等作用,由於灌注加壓排水措施,尼龍袋微孔在灰漿向外滲出的過程中,水只能向外滲,並被隔離在袋外,形成固結硬化均勻的樁體。
2.3粉煤灰混凝土樁。粉煤灰混凝土樁由粉煤灰,碎石,中粗砂和水泥組成,在軟土地區採用鑽孔壓漿工藝施工粉煤灰混凝土樁時,必須使混凝土的塌落度達到140-180mm,且碎石最大粒徑為1-3cm,為保證樁身強度和降低成本,摻入35%-45%中粗砂作為細骨料。粉煤灰樁和樁間土一起通過鋪設在其上的褥墊層形成復合地基,其承載力的提高具有很大的可調性,沉降變形小,造價低。加入粉煤灰後,使樁體具有明顯的後期強度。根據其樁身強度較高的特點,在軟土地基中採用就可得到更高的承載力。
3、水泥土粉噴樁法。粉噴樁與周圍的土體形成復合地基,與土體結合緊密,承載能力較大,其樁體上存在應力集中現象,大部分荷載由樁體承擔,樁間土上的應力相應的減少,使復合地基承載力較原土層有所提高,沉降量有所降低。採用該法加固軟土地基時,水泥粉具有較大的吸水,發熱和膨脹作用,對樁間土起到一定的加固作用,同樣提高復合地基的強度。
在利用水泥土粉噴樁加固軟土地基時,需考慮各種因素對加固強度的影響:①要以水泥粉為加固料,其強度最高;②攪拌時間為2min時就可以達到最佳的攪拌效果,若攪拌時間太長,強度會有所降低,若攪拌的時間未達到2min時,強度會很低;③置換率越高,強度越高,而隨著齡期的增加,強度大致呈線性增加;④當含水量為某值時,樁體的強度達到最高,一般樁體的需水量為4kg/m.
4、振沖法。在軟土地基中應用振沖法,就是在地基中嵌入一根根砂石樁柱,形成一種復合地基,這種地基的承載力標准應根據現場復合地基荷載試驗確定。振沖法就是利用振沖器的振動力和水沖作用形成連續的孔洞,直至設計的加固深度。
5、渣土樁法。在加固過程中,由於重錘的沖擊能造成一系列壓縮波,使土體內出現排水網路,土的滲透性驟然增大,孔隙水迅速排出,孔隙壓力很快消散,從而產生瞬時沉降,使土體壓密,強度提高;同時重錘的沖擊作用使填料向夯擊方向和側向擠密,從而對其周圍的土體產生擠密加固作用,形成一個自內向外的擠密圈。在擠密過程中,周圍土體的孔隙水壓力隨之增高,形成超靜孔隙水壓力。根據巴倫固結原理因為固結時間與排水距離的平方成正比,所以,增加排水途徑,縮短排水距離,才能加速軟土固結,提高地基承載力。加固柱體本身與軟基有不同強度,它既是軟土固結的排水體,又是基礎的渣土樁。渣土樁和擠密後的地基土共同組成復合地基,從而提高地基強度並減小地基變形。
6、排水固結法。目前公路軟基的處理要綜合考慮經濟適用、穩妥可行、施工簡便的方法。首選是排水固結,它通過在軟土地基設置的豎向排水體,改變原有地基的邊界條件,增加孔隙水的排除途徑,大大縮短了固結時間,一般採用袋裝砂井和塑料排水板配合砂墊層來達到上述目的。
7、復合地基處理法。復合地基是用專門機械將固化劑、水泥、石灰或摻加粉煤灰單一的或混合物噴出後,在地基深處就地與軟土強制攪拌,利用固化劑和軟土間發生的一系列物理化學作用,在原地基中形成強度、剛度較大的加固樁體,同時也使樁周土體性質得到改善,使樁體與樁間土體形成復合地基共同承擔外部荷載,可實現穩定條件下的快速填土。這些加固土樁,不考慮加固土樁加快地基的排水固結速度和對地基的擠密作用,僅考慮樁的置換作用、應力集中效應,進而減少總沉降量。加固土樁按施工劃分有拌和法和粉噴法。以上內容由安通廠房網整理提供。
Ⅳ 排水固結法的方法
在建築場地臨時堆填土石等,對地基進行載入預壓,使地基沉降能夠提前完成,並通過地基土固結提高地基承載力,然後卸去預壓荷載建造建築物,以消除建築物基礎的部分均勻沉降,這種方法就成為堆載預壓法。
一般情況是預壓荷載與建築物荷載相等,但有時為了減少再次固結產生的障礙,預壓荷載也可大於建築物荷載,一般預壓荷載的大小約為建築物荷載的1.3倍,特殊情況則可根據工程具體要求來確定。
為了加速堆載預壓地基固結速度,常與砂井法同時使用,稱為砂井堆載預壓法。
沙井法適用於滲透性較差的軟弱粘性土,對於滲透性良好的砂土和粉土,無需用砂井排水固結處理地基;含水平夾砂或粉砂層的飽和軟土,水平向透水性良好,不用砂井處理地基也可獲得良好的固結效果。 即用水泵抽出地基地下水來降低地下水位,減少孔隙水壓力,使有效應力增大,促進地基加固。
降水預壓法特別適用於飽和粉土及飽和細砂地基。 即通過電滲作用可逐漸排出土中水。在土中插入金屬電極並通以直流電,由於直流電場作用,土中的水從陽極流向陰極,然後將水從陰極排除,而不讓水在陽極附近補充,藉助電滲作用可逐漸排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位來提高地基承載力或邊坡的穩定性。
降水預壓法和電滲排水法目前應用還比較少。
Ⅵ 什麼是軟土,軟土地基處理的主要措施有哪些
軟土【soft soil】是淤泥(muck)和淤泥質土(mucky soil)的總稱。主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土。軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙 比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有天然含水量高、天 然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、 靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物 理力學性質相差較大等特點。
軟基處理常用工法及其特點
軟土地基處理的主要措施有
1、復合地基法:水泥土攪拌樁、粉噴樁、碎石樁等;缺點:造價較高
2、排水固結法
(1)塑料排水板聯合堆載:工期長,效果不理想
(2)塑料排水板聯合真空預壓:工期90天以後,效果容易控制,成本低
3、強夯法:缺點:質量不可控,易形成「彈簧土」。
4、無排水砂墊層真空預壓:新型工法,工期短 造價低 成本比塑料排水板聯合真空預壓節約三分之一,效果可靠
施工現場常用處理軟土路基方法
在施工中經常碰到的情況多數不是軟土地基,因為如果有軟土地基一般情況在設計時應該根據地質資料,提出處理方法。多數情況是有局部地段地質情況和原來設計不同,出現局部地基承載力達不到設計要求,或者由於局部地段含水量過大(原有排水系統不暢,原有地基土質滲水性不好)造成地基軟彈(翻漿,彈簧土地段)。根據出現的這些情況一般常用的方法主要有:
1、換填。這是最常用的方法。這種方法最大有效處理深度3米。採用人工或機械挖除路堤下全部軟土,換填強度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料。換填的深度要根據承載力確定。
2、拋石填築。就是在有軟土或彈簧土以及有積水的路段填石頭,填石的高度以露出要處理的路段原有土層(或積水)高度為宜。在填石的過程中注意一定要用推土機把石塊壓實,不能出現軟彈現象。然後再填築土方。
3、盲溝。就是在要處理的路段根據要處理的路段的長度,在橫向或縱向挖盲溝,盲溝通常用滲水性大孔隙填料或片石砌築而成。也可以填入不同級配的石塊起到排水的功能。注意盲溝的出口要與排水溝連接,以便把路基中的水排出路基。
4、排水砂墊層。排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設一層砂層,作用是在軟土頂面增加一個排水面,在填土的過程中,荷載逐漸增加,促使軟土地基排水固結滲出的水就可以從砂墊層中排走。為確保砂墊層能通暢排水,要採用滲水性良好的材料。砂墊層一般的厚度為0.6~1.0米。為了保證砂墊層的滲水作用,在砂墊層上應該填一層粘性土封住水不讓水返上路基。在路基兩側要修好排水溝,通過砂墊層滲出的水通過排水溝排出路基外,保持路基的穩定。
5、石灰淺坑法。由於粘性土含水量影響,施工中經常出現「彈簧土」松軟現象。一般較輕的可以採用挖土曬干,敲碎回填的方法:「石灰淺坑法」可以用於各種不同面積的路段(就是說大面積可以使用,小面積也可以使用)。具體做法是:挖40~50cm方形或圓形,深一般1m上下的坑,清除坑內的滲水(最好挖好坑後,第二天清除滲水),放入深為坑深1/3的生石灰,即可回填碾壓。坑的行距和坑距在輕度彈簧路段為5~6m,在嚴重彈簧路段為3~4m。
軟基處理廣泛地應用在我國沿海及內地。例如:天津、連雲港、上海、杭州、寧波、溫州、福州、廈門、湛江,廣州等沿海地區,以及昆明、武漢、南京等內地地區。特別是填海的一些地區,一般建築前都需要進行勘測,然後進行軟基處理,否則存在很大的風險和後患。
Ⅶ 軟土地基的處理方法有幾種
1、強夯法處理。強夯法是利用重錘自由落下的巨大沖力能所產生地沖擊波反復夯擊地基土,將夯面以下一定深度地土層夯實,以提高地基的承載力和土體的穩定性,降低壓縮性。由於夯擊能力大,加固深度也大。對於一般的軟土地基加固有著良好的效果。現在常用的強夯技術加固軟土地基的方法有:擠密碎石樁加夯法、砂樁加夯法、真空/堆載預壓加強夯、強夯碎石墩。
2、粉煤灰應用法。粉煤灰具有容量小,滲透性好,有較高的靜力抗剪強度,較低的壓縮性,與石灰等鹼性物質產生水化反應後產生凝硬性。根據軟土地基存在的弱點,利用粉煤灰可處理軟土地基。粉煤灰應用的主要有二灰樁,粉煤灰混凝土樁,粉煤灰固結樁等,與土體形成復合地基加固深層軟土地基。
2.1二灰樁法。(1)以粉煤灰為主的二灰樁,主要是對軟土地基產生擠密和置換作用。用於軟土地基加固時,使復合地基承載力較天然地基承載力提高了142%,樁間土承載力提高了46%.(2)以石灰為主的石灰—粉煤灰樁,配比為粉煤灰:生石灰=3:7-1:9,主要對地基產生置換,成孔擠密,膨脹擠密,脫水擠密和膠凝作用。
2.2粉煤灰固結樁。在軟土地基中採用粉煤灰固結樁,具有成型可靠,形狀任意選擇,造價低廉,改良地基的效果好,抗變形能力強,樁體密實度高等優點。粉煤灰固結樁由粉煤灰,石膏,水泥加水而成,加壓注入尼龍袋中,擠密周圍土體,必要注漿管可上下反復二次壓漿,尼龍袋具有模板,過濾脫水,加壓和增強等作用,由於灌注加壓排水措施,尼龍袋微孔在灰漿向外滲出的過程中,水只能向外滲,並被隔離在袋外,形成固結硬化均勻的樁體。
2.3粉煤灰混凝土樁。粉煤灰混凝土樁由粉煤灰,碎石,中粗砂和水泥組成,在軟土地區採用鑽孔壓漿工藝施工粉煤灰混凝土樁時,必須使混凝土的塌落度達到140-180mm,且碎石最大粒徑為1-3cm,為保證樁身強度和降低成本,摻入35%-45%中粗砂作為細骨料。粉煤灰樁和樁間土一起通過鋪設在其上的褥墊層形成復合地基,其承載力的提高具有很大的可調性,沉降變形小,造價低。加入粉煤灰後,使樁體具有明顯的後期強度。根據其樁身強度較高的特點,在軟土地基中採用就可得到更高的承載力。
3、水泥土粉噴樁法。粉噴樁與周圍的土體形成復合地基,與土體結合緊密,承載能力較大,其樁體上存在應力集中現象,大部分荷載由樁體承擔,樁間土上的應力相應的減少,使復合地基承載力較原土層有所提高,沉降量有所降低。採用該法加固軟土地基時,水泥粉具有較大的吸水,發熱和膨脹作用,對樁間土起到一定的加固作用,同樣提高復合地基的強度。
在利用水泥土粉噴樁加固軟土地基時,需考慮各種因素對加固強度的影響:①要以水泥粉為加固料,其強度最高;②攪拌時間為2min時就可以達到最佳的攪拌效果,若攪拌時間太長,強度會有所降低,若攪拌的時間未達到2min時,強度會很低;③置換率越高,強度越高,而隨著齡期的增加,強度大致呈線性增加;④當含水量為某值時,樁體的強度達到最高,一般樁體的需水量為4kg/m.
4、振沖法。在軟土地基中應用振沖法,就是在地基中嵌入一根根砂石樁柱,形成一種復合地基,這種地基的承載力標准應根據現場復合地基荷載試驗確定。振沖法就是利用振沖器的振動力和水沖作用形成連續的孔洞,直至設計的加固深度。
5、渣土樁法。在加固過程中,由於重錘的沖擊能造成一系列壓縮波,使土體內出現排水網路,土的滲透性驟然增大,孔隙水迅速排出,孔隙壓力很快消散,從而產生瞬時沉降,使土體壓密,強度提高;同時重錘的沖擊作用使填料向夯擊方向和側向擠密,從而對其周圍的土體產生擠密加固作用,形成一個自內向外的擠密圈。在擠密過程中,周圍土體的孔隙水壓力隨之增高,形成超靜孔隙水壓力。根據巴倫固結原理因為固結時間與排水距離的平方成正比,所以,增加排水途徑,縮短排水距離,才能加速軟土固結,提高地基承載力。加固柱體本身與軟基有不同強度,它既是軟土固結的排水體,又是基礎的渣土樁。渣土樁和擠密後的地基土共同組成復合地基,從而提高地基強度並減小地基變形。
6、排水固結法。目前公路軟基的處理要綜合考慮經濟適用、穩妥可行、施工簡便的方法。首選是排水固結,它通過在軟土地基設置的豎向排水體,改變原有地基的邊界條件,增加孔隙水的排除途徑,大大縮短了固結時間,一般採用袋裝砂井和塑料排水板配合砂墊層來達到上述目的。
7、復合地基處理法。復合地基是用專門機械將固化劑、水泥、石灰或摻加粉煤灰單一的或混合物噴出後,在地基深處就地與軟土強制攪拌,利用固化劑和軟土間發生的一系列物理化學作用,在原地基中形成強度、剛度較大的加固樁體,同時也使樁周土體性質得到改善,使樁體與樁間土體形成復合地基共同承擔外部荷載,可實現穩定條件下的快速填土。這些加固土樁,不考慮加固土樁加快地基的排水固結速度和對地基的擠密作用,僅考慮樁的置換作用、應力集中效應,進而減少總沉降量。加固土樁按施工劃分有拌和法和粉噴法。
Ⅷ 什麼是地基處理的動力排水固結法
排水固結法即指給地基預先施加荷載,為加速地基中水分的排出速率,同時在地基中設置豎向和橫向的排水通道,使得土體中的孔隙水排出,逐漸固結,地基發生沉降,同時強度逐步提高的方法。該法常用於解決軟粘土地基的沉降和穩定問題,可使地基的沉降在載入預壓期間基本完成或大部分完成,使建築物在使用期間不致產生過大的沉降和沉降差。同時,可增加地基土的抗剪強度,從而提高地基的承載力和穩定性。實際上,排水固結法是由排水系統和加壓系統兩部分共同組合而成的。排水系統是一種手段,如沒有加壓系統,孔隙中的水沒有壓力差就不會自然排出,地基也就得不到加固。如果只增加固結壓力,不縮短土層的排水距離,則不能在預壓期間盡快地完成設計所要求的沉降量,強度不能及時提高,載入也不能順利進行。通過計算確定回填的堆載計劃、地基處理分區和施工要求,既經濟合理,又滿足了施工工期的要求。
排水固結法作為處理軟粘土地基的有效方法,在工程上得到廣泛的應用。採用排水固結法可同時解決沉降和穩定問題。使地基的沉降在載入預壓期間大部分或基本完成,建築物在使用期間不致產生不利的沉降和沉降差,且加速地基土抗剪強度的增長,從而提高地基的承載力和穩定性。
排水固結法是由排水系統和加壓系統兩部分共同組合而成的。設置排水系統主要在於改變地基原有的排水邊界條件,增加孔隙水排出的通路,縮短排水途徑,它由豎向的排水井和水平向的排水墊層構成。由塑料芯板和濾膜外套組成的塑料排水板作為豎向排水通道在工程上的應用日益增加,塑料排水板可在工廠製作,運輸方便,尤其適合象三門這樣的缺乏砂源的地區使用,可同時節省投資。加壓系統,即是施加起固結作用的荷載,土中的孔隙水因產生壓差而滲流使土固結。
排水系統是一種手段,如沒有加壓系統,孔隙中的水沒有壓力差,不會自然排出,地基也就得不到加固。如果只施加固結壓力,不縮短土層的排水距離,這不能在預壓期間盡快地完成設計所要求的沉降量,土的強度不能及時提高,各級載入也就不能順利進行。所以,排水系統和載入系統在設計時總是需要結合起來考慮。
根據沉降變形分析計算,採用塑料排水板堆載預壓法處理軟弱土層,要求將各處理區場地整平後,在灘塗面上鋪設一層土工布和0.8m厚的碎石墊層,再插打塑料排水板。塑料排水板採用SPB-IB型標准排水板,寬度100mm,厚度為4mm,呈梅花形布置,間距1.5m。排水板的深度應穿透淤泥層的底面,如圖1所示。各地基處理分區所需的塑料排水板見表2。
圖1 塑料排水板布置圖
表2 各地基處理分區塑料排水板表
地基處 理分區 處理區平面 面積(ha) 塑料排水板 數量(根) 處理區場地標高(m)
T3-2 6.50 33358 約0~4.2
T1-2 7.77 39876 約-1.0~2.0
T2-1-2 20.48 105104 約-1.0~2.5
合計 34.75 178338
為適應地基處理區和直接回填區地基的變形,防止在分界線處因地基固結程度相差較大而引起的地基開裂和承載力突變,在處理區內靠近直接回填區約20m的范圍內,塑料排水板的間距從1.5m過渡到2.0m,其打設深度亦可適當減小。
4堆載計劃的確定
根據土層特性,計算其在堆載回填預壓荷載下的沉降變形量,進而估計達一定固結度的時間及堆載預壓後地基強度增長量,以此來評價地基條件,並提出合理的回填堆載計劃及地基處理方案。
因施工面較大,故假定大面積堆載。堆載回填材料為開挖山體的土石方,計算中取岩石堆密度r=17.0kN/m3,回填層平均高度7.0m。軟弱土層(包括淤泥層和淤泥質軟粘土)計算層厚14.0m(廠區南側灘塗),固結系數Ch=Cv=2×10-3cm2/s,Cu=10.0kPa(十字板剪切試驗),三軸固結不排水剪土的內摩擦角jcu=10.0°。
4.1最終沉降計算結果
回填高度為7.0m時,預壓荷載下地基的最終變形為:
=1.50m
式中:Sf--最終豎向變形量;
e0i--第i層中點土自重壓力所對應的孔隙比;
e1i--第i層中點土自重壓力和附加壓力之和所對應的孔隙比;
hi--第i層土層厚度;
x--經驗系數,1.1~1.4,荷載較大,地基土較軟弱時取較大值。
4.2不採取處理措施的情況
根據費連紐斯(Fellenius)公式,天然地基容許施加的第一級荷載P1:
=42.83kPa
其中:Cu--天然地基的不排水抗剪強度,由現場原位十字板剪切試驗結果測定。
K--安全系數。
在P1荷載作用下,固結度U=70%時提高以後地基強度為Cu1:
式中:h--為考慮剪切蠕變的強度折減系數;
Ut--地基平均固結度;
--預壓荷載引起的附加豎向壓力;
相應的所需時間t:
=12.11yr
由以上計算可知,在允許的P1荷載作用下,達到70%固結度所需的時間長達12.11年之久,無法滿足施工工期的要求,而且地基抗剪強度增長不大,僅為37.6%。
堆載厚7.0m,預壓5年後地基固結度和強度的增長為17.44kPa,故地基抗剪強度僅提高7.44kPa左右。
結論分析:
在7.0m厚堆載下預壓5年後, 軟弱土層固結度僅達44.7%, 不 能滿足施工時沉降固結的要求;
直接堆載7.0m厚土層, 荷載P0=119kPa>42.83kPa(第一級容許施加荷載), 地基將發生剪切 破壞;
由以上兩點可知, 必須進行地基處理。考慮到工程特點、地基條件及施工期等各種因素, 採用預壓排水固結法處理, 排水系統採用塑料排水板。
4.3採取預壓排水固結措施的地基簡化方法計算
i. 採用標ii. 准型塑料排水板(寬度b=100mm,iii. 厚度d=4mm)排水,iv. 排水板施工長度打穿軟粘土層,v. 即長度為14.0m。則塑料排水板的換算直徑:
=66.2mm。
vi. 塑料排水板等邊三角形布置,vii. 間距l=1.5m,viii. 則等效圓直徑:
=1.575m。
ix. 計算中進行了一些簡化,x. 不xi. 考慮軟弱土層的豎向排水固結,xii. 只考慮向內徑向排水固結。
第一級容許荷載P1=42.83kPa(堆載厚度H1=2.52m)作用下地基最終沉降量S1=0.65m。達到90%固結度時的沉降量S1′=0.59m,提高後的地基不排水抗剪強度Cu1=15.12kPa,所需時間計算(此處忽略豎向排水引起的固結度):
=23.8
t1=0.273yr=3.28mo
重復以上計算,結果列於表3。
表3 簡化法計算固結沉降量
由表3可知,加三級荷載共12.46m厚,大於7.0m(廠平要求需達到的計算回填厚度)和1.50m(最終沉降量)之和。按最終回填厚度8.50m計算的抗剪強度Cu=29.64kPa。
在插打塑料排水板的情況下,分三級加荷,總堆載高度8.50m,經過0.82年,沉降量為1.50m,固結度達90%,地基的抗剪強度可由原來10.0kPa的提高到29.64kPa。
4.4改進高木俊介法計算
改進高木俊介法計算是地基處理規范推薦採用的方法。塑料排水板的形式和布置如上所述,考慮分級等速載入的條件下,t時間對應總荷載的地基平均固結度Ut:
式中: --第i級荷載的載入速率;
--各級荷載的載入速率;
--分別為第i級荷載載入的終止和起始時間(從零點起算)。
採用改進高木俊介法計算固結沉降量的結果列於表4,相應的地基承載力安全系數如表5。
表4 改進高木俊介法計算固結沉降量
表5 施工期載入地基承載力安全裕度
雖然上表中地基承載力的最小安全裕度偏小,最低值為1.0,但考慮到大面積的回填區,由於土層的相互鎮壓作用,地基不會滑動。且該值是一個瞬時值,由於塑料排水板良好的排水作用,孔隙水壓力消散較快,地基土固結,相應的承載力也會增長。所以,有理由認為地基是安全的。
4.5兩種計算方法的總結和比較
採用簡化方法與按規范所用的計算結果兩者基本一致,如表6所示。
表6 簡化方法與規范推薦方法計算結果比較
項 目 達90%固結度時間 (天) 最小安 全系數 加 載 方 式 最終沉降 (m)
簡化方法 300(三級) 1.2 分級瞬時 1.50
規范推薦方法 370(四級) 1.0 分級等速 1.74
4.6堆載方案
根據工程地質條件和回填後場地的用途不同,堆載回填區分成三類:承載回填區、控制回填區、一般回填區。承載回填區作為建築物、構築物承載地基的回填,如T1-2區。控制回填區作為施工現場區域、施工臨建區及設備材料堆場的回填,需進行地基處理的T2-1-2和T3-2屬於該區。一般回填區為備用場地的回填,主要是不須進行地基處理的區域。
堆載均採用開山石料回填,填料級配要求良好,粗石料中最大塊體尺寸為500mm,且不超過每層鋪設厚度的2/3,石料中500mm塊石體積含量不大於20%,回填時要分散布置。T1-2承載回填區壓實系數為0.92~0.95,T2-1-2和T3-2控制回填區壓實系數為0.9~0.92。
地基處理區採用塑料排水板堆載預壓法處理軟土地基,最大堆載高度按8.5m考慮(其中包括回填厚度7m和地基沉降1.5m),分四級加荷,載入厚度分別為2.5m、2.5m、2.5m和1m。載入歷程見圖2,施工載入計劃的每一級之間的時間差均可滿足土石方開挖施工進度的要求。第一級堆載厚度包括了0.8m碎石濾水墊層。為了便於施工操作,每級又可分2層回填,但每層回填高度不能太大,約1~1.5m。只有第一級全部填完才可開始填築第二級。兩級之間在同一固定區域的回填時間差應大於4~5個月。對回填厚度較小的區域,最後一級回填高度須根據場地自然標高和要求的廠平標高且考慮了回填沉降和找平設計的需要確定。但分級回填荷載的高度仍受2.5m的限制,分級間隔時間也需滿足。
圖2 載入時間歷程
屬於承載回填區的T1-2區頂部1.5m的范圍,距建築物周邊1m以內,不得有粒徑超過100mm的石塊;距建築物5m內,粗石料回填層每層鋪築厚度為0.75m,並將超過500mm粒徑的石塊去除。
5地基處理施工要求
回填施工過程中應符合下列要求:
魚、蝦塘內的水應提前排干,並清除表面的淤泥和雜物。在穩定山坡上填方,應清除基底上的植被。
填方施工應接近水平地分層回填和壓實,在檢驗其壓實系數和壓實范圍符合設計要求後,才能進行上層填築。
按灘塗場地自然坡度,以各施工分區為單元進行場地整平,按10m×10m的方格網驗收,整平後的加固區內地面高差在±20cm以內,整平材料為碎石。
碎石墊層含泥量小於3%,滲透系數不小於1×10-2cm/s。對於塑料排水板要求豎向排通量>40×10-6m2/s,排水板的濾膜要求採用中長或長絲無紡布,滲透系數>2×10-2cm/s,有效孔徑<0.006mm,採用自動和粘膠自動包裝。
0.8m厚碎石墊層須採用顆粒級配良好且粒徑≤50mm的碎石或卵石。
回填前,應對填方基底和已完隱蔽工程進行檢查和中間驗收,並作好記錄。在下層密實度經檢驗合格後,方可進行上層施工。
不合適的材料禁止用於堆載回填,包括:泥炭、木材、有機物及易腐爛的材料;易自燃的材料;液限超過80以及塑性指數超過55的粘土、泥漿;含水量大於規范中此種材料允許最大值的材料。
如果惡劣的天氣條件影響回填的質量,應中止回填,施工單位安排的臨時排水系統或溝坑都應在工作完成後除去。
在工程回填壓實之前,施工單位應選取有代表性的小區,根據以往的工程經驗,選取對應的施工機械,把經級配試驗確定的級配回填料層厚、含水量、碾壓遍數、碾壓速度等作為參數,進行試驗,找出最符合設計要求的合理參數。
6現場試驗監測
為了確保排水固結法在軟弱地基處理中達到預期的效果,監測施工過程中地基的變形和固結情況,及時控制載入速率和進程,防止地基的剪切破壞和滑動,保證施工安全及施工質量,必須在現場對地基的變形、固結、強度增長等進行現場監測與分析,並為今後設計地面建築物提供必要的地基參數,以滿足設計要求。
現場試驗監測的主要內容有:
基底沉降:採用沉降板上接雙套管, 按四等水準測量的標 准進行測量。約每10000m2布置1隻沉降板。
地基孔隙水壓力:採用鑽孔預埋鋼弦式孔隙水壓力計並用頻率儀測量。約每20000m2布置1組孔隙水壓力測點, 每組沿深度布置, 監測採用塑料排水板處理後地基的超靜孔隙水壓力的消散及地基的固結情況。
地基分層壓縮變形:採用預埋分層沉降測管及磁性環, 用電磁式沉降儀進行觀測。約每30000m2布置1隻分層沉降測孔, 以了解各土層的變形與固結情況。
地基側向位移監測:採用預埋測斜管, 用測斜儀進行測量。在處理區外布置側向位移測孔,同 時監測回填石料對海堤的影響。
現場十字板及取土試驗:採用預埋十字板孔用現場十字板剪切 儀進行測試。約每30000m2布置1組十字板試驗預留孔。沿深度每隔約1.0m剪切 試驗一次。
現場載荷板試驗:載荷板面積2m2, 約每30000m2布置1點現場載荷板試驗, 檢測回填後的基礎承載力。
根據現場試驗監測的內容,提出相應的控制標准:
a) 在排水碎石墊層上設置的沉降觀測點沉降速率Smax值控制標b) 准:[Smax] ≤10mm/d;
c) 在距離堆載坡腳外1m處設置的邊樁的側向水平位移速率Mmax值控制標d) 准:[Mmax] ≤4mm/d;
e) 在地基中不同f) 深度處埋設的孔隙水壓力計的超靜孔隙水壓力系數Af值控制標g) 准:[Af] ≤0.6;
h) 其他監測項目控制標i) 准:數值不j) 出現急劇變化。
在施工期間,若上述控制標准中有一項標准未達到要求,應立即停止填築。
7結論及建議
根據類似工程的監測經驗,經塑料排水板堆載預壓處理,明顯地改善了軟土層的排水固結過程,使得整個工程得以順利進行。在回填層荷載的作用下,地基土的超靜孔隙水壓力不斷消散,地基土承載力不斷提高。軟弱土層的影響深度主要與上覆荷載及排水板的處理深度有關,從分層沉降、孔隙水壓力及水平位移的測試成果看,主要影響深度在排水板處理深度范圍內,對排水板以下地層的影響則較小,土的物理力學指標也從淤泥變成為粘土。
場地內地基土經排水固結處理後在兩年的施工期內主固結沉降將完成或接近完成,但由於軟土地基的次固結特徵比較明顯,次固結變形將是長期的,建議所有在軟土地基上的建築物均應按規定設置永久沉降觀測點,定期觀測,根據建築物的變形情況,推算建築物的次固結變形發展規律,防止建築物出現險情。
三門核電站本作安全、經濟的原則採用排水固結法對地基進行處理,既節省投資,又滿足了施工工期緊迫的要求。塑料排水板的施工方便快速,在缺乏砂源的地區相對價格便宜,且施工工藝成熟,效果顯著而得到廣泛的應用。三門核電站的排水固結法地基處理方案經過專家組的多次評審,得到專家們的充分肯定,認為該方案較突出地考慮了方案的可行性、經濟性和施工的可行性:根據工程地質條件及場地使用的要求,分區基本合理;技術可靠,經濟合理;回填要求可行,在大面積的開挖回填中將發揮良好的作用。
參考文獻
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殷宗澤、龔曉南,《地基處理工程實例》,中國水利水電出版社,2000年7月。
Ⅸ 路基軟基處理的常用方法有哪幾種
深層軟基處理:1、袋裝砂井法;2、擠密砂樁法;3、振沖碎石樁法;4、粉噴樁。淺層軟基處理:1、加固路基法;2、換填墊層法;3、排水固結法;4、表層排水法;5、化學加固法。除了上述軟土路基處理方法外,比較常用的還有樁基、沉井、側向約束法、反壓護道法。
方法介紹
1、排水固結法:在軟土地基上加壓並配合內部排水,加速軟土地基的排水,加快軟土固結的處理方法稱為排水固結法。適用於處理各類淤泥、淤泥質黏土及沖填等飽和黏性土地基。
2、換填墊層法:當軟弱土層厚度不很大時,可將路基面以下處理范圍內的軟弱土層部分或全部挖除,然後換填強度較大的土或其它穩定性能好、無侵蝕性的材料(通常是滲水性好的中粗砂)稱為換填或墊層法。
3、加固路基法:通過在路基中埋入高強度、大韌性的土工聚合物、拉筋、受力桿件或柴(木)梢排等方法加強路基的自身強度,增加抵抗地基變形沉降的能力。適用於軟弱岩體、土體中的路堤與路塹。