Ⅰ 地基处理排水固结法
基本原理:就是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消散,土的有效应力增加,地基抗剪强度相应增加,并使沉降提前完成或提高沉降速率。
排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性,尤其是软土地区多夹砂薄层的特点,也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土,在一定条件下,采用电渗排水井点也是合理而有效的。
(1)堆载预压法
在建造建筑物以前,通过临时堆填土石等方法对地基加载预压,达到预先完成部分或大部分地基沉降,并通过地基土固结提高地基承载力,然后撤除荷载,再建造建筑物。一般临时的预压堆载等于建筑物的荷载,但为了减少由于次固结而产生的沉降,预压荷载也可大于建筑物荷载,称为超载预压。为了加速堆载预压地基固结速度,常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。如粘土层较薄,透水性较好,也可单独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。
(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等) 在软粘土地基中,设置一系列砂井,在砂井之上铺设砂垫层或砂沟,人为地增加土层固结排水通道,缩短排水距离,从而加速固结,并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压,称为砂井堆载预压法。
适用范围:适用于透水性低的软弱粘性土,但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。
(3)真空预压法 在粘土层上铺设砂垫层,然后用薄膜密封砂垫层,用真空泵对砂垫层及砂井抽气,使地下水位降低,同时在大气压力作用下加速地基固结。
适用范围:适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。
(4)真空-堆载联合预压法 当真空预压达不到要求的预压荷载时,可与堆载预压联合使用,其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。
适用范围:适用于软粘土地基。
(5)降低地下水位法 通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小,从而增大有效应力,促进地基固结。
适用范围:适用于地下水位接近地面而开挖深度不大的工程,特别适用于饱和粉、细砂地基。
(6)电渗排水法 在土中插入金属电极并通以直流电,由于直流电场作用,土中的水从阳极流向阴极,然后将水从阴极排除,而不让水在阳极附近补充,借助电渗作用可逐渐排除土中水。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来提高地基承载力或边坡的稳定性。
适用范围:适用于饱和软粘土地基。
Ⅱ 软土地基的常用处理方法有哪些
软土路基处理方法较多,分类也各有不同,常用的处理方法主要如下描述:
1.砂垫层法
砂垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为0.6-1.0m的砂垫层(具体厚度视路堤高度、软土层厚度及压缩性而定,太厚施工困难,太薄效果差)作为软土层固结所需要的上部排水层,以加速沉降的发展,缩短固结过程的方法。砂垫层可作为路堤内的地下排水层,以降低堤内水位,改善施工时重型机械的作业条件。
砂垫层法具有施工简单,不需要特殊机具设备等特点。主要适用于以下情况:路堤高度小于2倍极限高度;软土表面无透水性低的硬壳;软土层不很厚、或具有双面排水条件的情况;当地有砂,且运距不太远,施工期限不甚紧迫的工程。
采用砂垫层,砂宜采用中砂及粗砂,要求级配良好。颗粒的不均匀系数不大于5,且含量不宜超过3%-5%。砂垫层一般用自卸汽车及推土机配合摊铺,摊铺应均匀,注意不要有很大的集中载荷作用。当路堤为粉土类土,透水性不好时,路堤坡脚附近砂垫层被路堤覆盖,可能会阻碍侧向排水,必须注意做好砂垫层端部的处理。
在路堤的填筑过程中,填筑的速度要合理安排,使加载的速率与地基承载力增加的速率相适应,以保证地基在路堤填筑过程中不发生破坏。通常可利用埋设在路堤中线的地面沉降板以及布置在路堤坡脚的位移边桩进行施工观测,随时掌握地基在路堤填筑过程中的变形情况和发展趋势,借以判断地基是否稳定,控制填土的速度。
2.强夯法
强夯法处理软土地基是利用重锤自山落下产生的冲击波使地基密实,这种冲击引起的振动在土中是以波的形式向地下传播的。对于饱和无粘性土,夯击过程中,土体可能会产生液化,其致密过程与爆破和振动压密过程相似;对于饱和细粒粘土的效果尚不明确,成功和失败的例子均有报道,对于这类饱和的细颗粒土,要求破坏土的结构、产生超孔隙水压力、山裂隙形成排水通道。
如果将地基视为弹性板空间体,则夯锤自由下落过程也就是势能转换为动能的过程,即随着夯锤下落势能越来越小,动能越来越大,在落到地面以前的瞬间,势能的极大部分都转换为动能,夯锤夯击地面时,这部分动能除一部分以声波形式向四周传播,一部分由于夯锤和土体摩擦而变成热能外,其余的大部分冲击能则使土体产生自由振动,并以压缩波(也称为纵波)、剪切波(也称为横波)和瑞利波(也称为表面波)的波体系联合在地基内传播,在地基中产生一个波场。
此外,压缩波大部分通过液相运动,使孔隙水压力增大,同时使土颗粒错位,土体骨架解体。而随后到的剪切波使土颗粒处于更密实的状态。占总能量67%的瑞利波,其竖向分量起到松动土的作用,但其水平分量可使土得到密实。
3.换填法
换填法就是将基础地面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去,然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填,并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动,使之达到要求的密实度,成为良好的人工地基。当地基软弱土层较薄,而且上部荷载不大时,也可直接以人工或机械方法(填料或石填料)进行表层压、夯、振动等密实处理,同样可取得换填加固地基的效果。
换填法适用于浅层地基处理,包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的回填土等地基处理以及暗塘、暗洪、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理:用于膨胀土地基可消除地基上的胀缩作用,用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性,用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差,软硬不匀以及岩溶与土洞等,用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。
4.静力排水固结法
静力排水固结法地对天然地基,或先在地基中设置砂井等竖向排水体,然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载,或是在建筑物建造以前,在场地先行加载预压,使土整体的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。静力排水固结法可以解决以下两个问题:
(1)沉降问题:使地基沉降在加载预压期间,即修筑路面之前沉降大部分或基本完成,路面在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。
(2)稳定问题:排水固结法加速地基土的抗剪强度的增长,从而提高地基的承载力和稳定性,公路是条带状荷载,在横断方向受力面积较小,稳定问题尤为重要。
排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。排水系统有竖向排水体(包括普通砂井、袋装砂井和塑料排水板)和水平排水体(砂垫层);加压系统包括堆载法、真空法、降低地下水位法、电渗法和联合法。设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件,增加孔隙水排出的途径,缩短排水距离。加压系统即是起固结作用的荷载,要使地基土的固结压力增加而产生固结。
5.碎石桩法
利用一个产生水平向振动的管状设备在高压水流作用下边振边冲,在软弱粘土中成孔后,再往孔内分批填入碎石等坚硬材料制成一根根桩体,由碎石桩体和桩间土组成复合地基,从而提高原有地基承载力,减少沉降量,这种加固地基技术叫作振冲置换或碎石桩法。此种方法由挤密砂体的振冲技术演变发展而来,其主要作用是置换部分软土,形成一个类似于钢筋混凝土复合结构,由于此种方法不受地下水位影响,且造价低,又能减少路基沉降,所以建设中越来越受到普遍重视。
碎石桩的施工质量控制,实质上就是对施工中作用的水、电、料三者的控制。对于粘性土的质量控制,目前尚无严格的规范可循,必须通过现场试验进行综合分析,以便制订出合理的控制数据。
(1)控制好桩位中心轴线及桩底标高。按要求振冲器尖端喷水中心与孔径中心偏差不得大于5cm。尤其是桩底标高,在造孔过程中,一定要测量其桩底标高,确保达到设计高程。
(2)控制好成孔质量,防止塌孔。造孔时应根据要求掌握好水压,水量和灌入速度,每灌入1m左右将振动器提起留振约5s进行扩孔,当接近桩底标高时要降低水压,以免破坏桩底以下土层。在整修造孔过程中孔内应充满水,以防塌孔。
(3)振密工序是确保碎石桩质量的关键,当造孔完毕并清孔后,应立即进行填料振密工作。要严格控制填料的粒径和每批填料量,粒径宜选择2cm-5cm孔隙率最小的级配为好。粒径大于10cm容易卡住振冲器。一定要按照试验所确定的振密电流和留振时间操作。
(4)制桩完成后应逐桩进行标准贯入试验,连续5击,下沉小于7cm视为合格。连续出现下沉量大于7cm的桩长达0.5m,或间断出现大于7cm的累计桩长1m以上的桩,视为不合格,应采取衬强措施。
(5)该段地基处理完毕后,立即进行填筑作业以使地基有一充足的沉降时间。
Ⅲ 软土地基的加固方法有哪几种
1.提高地基土的抗剪切强度
地基的剪切破坏表现在:建筑物的地基承载力不够;由于偏心荷载及侧向土压力的作用使结构物失稳;由于填土或建筑物荷载,使邻近地基产生隆起;土方开挖时边坡失稳;基坑开挖时坑底隆起。地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪强度不足,因此,为了防止剪切破坏,就需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。
2.降低地基土的压缩性
地基土的压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大;由于有填土或建筑物荷载,使地基产生固结沉降;作用于建筑物基础的负摩擦力引起建筑物的沉降;大范围地基的沉降和不均匀沉降;基坑开挖引起邻近地面沉降;由于降水地基产生固结沉降。地基的压缩性反映在地基土的压缩模量指标的大小。因此,需要采取措施以提高地基土的压缩模量,借以减少地基的沉降或不均匀沉降。
3.改善地基土的透水特性
地基土的透水性表现在堤坝等基础产生的地基渗漏;基坑开挖工程中,因土层内夹薄层粉砂或粉土而产生流砂和管涌。以上都是在地下水的运动中所出现的问题。为此,必须采取措施使地基土降低透水性或减少其水压力。
4.改善地基土的动力特性
地基土的动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂(包括部分粉土)将产生液化;由于交通荷载或打桩等原因,使邻近地基产生振动下沉。为此,需要采取措施防止地基液化,并改善其振动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
主要是消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等。
地基处理一般有:1、换土垫层法 2、振密、挤密法 3、排水固结法 4、置换法 5、加筋法
6、胶结法 7、冷、热处理法,7种方法。
1、换土垫层法
基本原理:就是挖除浅层软弱土或不良土,分层碾压或夯实。
分类:按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。
作用:换土垫层法可提高持力层的承载力,减少沉降量;消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性;防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。
适用范围:常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程,一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2~3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土、素填土和杂填土。
注:垫层只解决承载力问题而无助于减少沉降。
2、振密、挤密法
原理:是采用一定的手段,通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小,强度提高,达到地基处理的目的。
1)表层压实法 采用人工或机械夯实、机械碾压或振动对填土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软弱或原来比较疏松表层土进行压实。也可采用分层回填压实加固。
适用范围:适用于含水量接近于最佳含水量的浅层疏松粘性土;松散砂性土;湿陷性黄土及杂填土等。
2)重锤夯实法 利用重锤自由下落时的冲击能来夯击浅层土,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层。
适用范围:适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土。
3) 强夯法 利用强大的夯击能,迫使深层土液化和动力固结,使土体密实,用以提高地基土的强度并降低其压缩性、消除土的湿陷性、胀缩性和液化性。
适用范围:适用于碎石土、砂土、素填土、杂填土、低饱和度的粉土与粘性土及湿陷性黄土。
4)振冲挤密法 振冲挤密法一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化,颗粒重新排列,孔隙比减少;另一方面依靠振冲器的水平振动力,形成垂直孔洞,在其中加入回填料,使砂层挤压密实。
适用范围:适用于砂性土和小于0.005mm的粘粒含量低于10%的粘性土。
5)土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法 是利用打入钢套管(或振动沉管、炸药爆破)在地基中成孔,通过”挤”压作用,使地基土得到“加密”,然后在孔中分层填入素土(或灰土、粉煤灰加石灰)后夯实而成土桩(或灰土桩、二灰桩)。
适用范围:适用于处理地下水位以上湿陷性黄土、新近堆积黄土、素填土和杂填土。
6)砂桩 在松散砂土或人工填土中设置砂桩,能对周围土体或产生挤密作用,或同时产生振密作用。可以显着提高地基强度,改善地基的整体稳定性,并减少地基沉降量。
适用范围:适用于处理松砂地基和杂填土地基。
7)夯实水泥土桩 利用沉管、冲击、人工洛阳铲、螺旋钻等方法成孔,回填水泥和土的拌和料,分层夯实形成坚硬的水泥土柱体,并挤密桩间土,通过褥垫层与原地基土形成复合地基。
适用范围:适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土和淤泥质土等地基。
8)爆破法 这个用的不多,原理是利用爆破产生振动使土体产生液化和变形,从而获得较大密实度,用以提高地基承载力和减小沉降。
适用范围:适用于饱和净砂,非饱和但经灌水饱和的砂、粉土和湿陷性黄土。
3、排水固结法
基本原理:就是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消散,土的有效应力增加,地基抗剪强度相应增加,并使沉降提前完成或提高沉降速率。
排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性,尤其是软土地区多夹砂薄层的特点,也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土,在一定条件下,采用电渗排水井点也是合理而有效的。
(1)堆载预压法 在建造建筑物以前,通过临时堆填土石等方法对地基加载预压,达到预先完成部分或大部分地基沉降,并通过地基土固结提高地基承载力,然后撤除荷载,再建造建筑物。
一般临时的预压堆载等于建筑物的荷载,但为了减少由于次固结而产生的沉降,预压荷载也可大于建筑物荷载,称为超载预压。
为了加速堆载预压地基固结速度,常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。如粘土层较薄,透水性较好,也可单独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。
(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等) 在软粘土地基中,设置一系列砂井,在砂井之上铺设砂垫层或砂沟,人为地增加土层固结排水通道,缩短排水距离,从而加速固结,并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压,称为砂井堆载预压法。
适用范围:适用于透水性低的软弱粘性土,但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。
(3)真空预压法 在粘土层上铺设砂垫层,然后用薄膜密封砂垫层,用真空泵对砂垫层及砂井抽气,使地下水位降低,同时在大气压力作用下加速地基固结。
适用范围:适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。
(4)真空-堆载联合预压法 当真空预压达不到要求的预压荷载时,可与堆载预压联合使用,其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。
适用范围:适用于软粘土地基。
(5)降低地下水位法 通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小,从而增大有效应力,促进地基固结。
适用范围:适用于地下水位接近地面而开挖深度不大的工程,特别适用于饱和粉、细砂地基。
(6)电渗排水法 在土中插入金属电极并通以直流电,由于直流电场作用,土中的水从阳极流向阴极,然后将水从阴极排除,而不让水在阳极附近补充,借助电渗作用可逐渐排除土中水。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来提高地基承载力或边坡的稳定性。
适用范围:适用于饱和软粘土地基。
4、置换法
原理:其原理是以砂、碎石等材料置换软土,与未加固部分形成复合地基,达到提高地基强度的目的。
置换法又分为:
(1)振冲置换法(或称碎石桩法) 碎石桩法是利用一种单向或双向振动的冲头,边喷高压水流边下沉成孔,然后边填入碎石边振实,形成碎石桩。桩体和原来的粘性土构成复合地基,以提高地基承载力和减小沉降。
适用范围:适用于地基土的不排水抗剪强度大于20kPa的淤泥、淤泥质土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基。对不排水抗剪强度小于20kPa的软土地基,采用碎石桩时须慎重。
(2)石灰桩法 在软弱地基中用机械成孔,填入作为固化剂的生石灰并压实形成桩体,利用生石灰的吸水、膨胀、放热作用以及土与石灰的物理化学作用,改善桩体周围土体的物理力学性质,同时桩与土形成复合地基,达到地基加固的目的。
适用范围:适用于软弱粘性土地基。
(3)强夯置换法 对厚度小于6m的软弱土层,边夯边填碎石,形成深度3~6m、直径为2m左右的碎石柱体,与周围土体形成复合地基。
适用范围:适用于软粘土。
(4)水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩) 是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥,加水拌和,用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的一种具有一定粘结强度的桩。桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。
适用范围:适用于填土、饱和及非饱和粘性土、砂土、粉土等地基。
(5)柱锤冲扩法 柱锤冲扩法是利用直径为200~600mm、长度为2~6m、质量为1~6t的柱状锤冲扩成孔,填入碎砖三合土等材料,夯实成桩,桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。
适用范围:适用于处理杂填土、粉土、粘性土、粘性素填土、黄土等地基。
(6)EPS超轻质料填土法 发泡聚苯乙烯(EPS)的重度只有土的1/50~1/100,并具有较好的强度和压缩性能, 用于填土料,可有效减少作用在地基上的荷载,需要时也可置换部分地基土,以达到更好的效果。
适用范围:适用于软弱地基上的填方工程。
5、加筋法
原理: 就是通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等提高地基承载力、减小沉降、或维持建筑物稳定。
(1)土工合成材料 利用土工合成材料的高强度、韧性等力学性能,扩散土中应力,增大土体的抗拉强度,改善土体或构成加筋土以及各种复合土工结构。
适用范围:适用于砂土、粘性土和软土,或用作反滤、排水和隔离材料。
(2)加筋土 把抗拉能力很强的拉筋埋置在土层中,通过土颗粒和拉筋之间的摩擦力形成一个整体,用以提高土体的稳定性。
适用范围:适用于人工填土的路堤和挡墙结构。
(3)土层锚杆 土层锚杆是依赖于土层与锚固体之间的粘结强度来提供承载力的,它使用在一切需要将拉应力传递到稳定土体中去的工程结构,如边坡稳定、基坑围护结构的支护、地下结构抗浮、高耸结构抗倾覆等。
适用范围:适用于一切需要将拉应力传递到稳定土体中去的工程。
(4)土钉 土钉技术是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体,与土共同作用,用以弥补土体自身强度的不足。不仅提高了土体整体刚度,又弥补了土体的抗拉和抗剪强度低的弱点,显着提高了整体稳定性。
适用范围:适用于开挖支护和天然边坡的加固。
(5)树根桩法 在地基中沿不同方向,设置直径为75~250mm的细桩,可以是竖直桩,也可以是斜桩,形成如树根状的群桩,以支撑结构物,或用以挡土,稳定边坡。
适用范围: 适用于软弱粘性土和杂填土地基。
6、胶结法
原理:就是在软弱地基中部分土体内掺入水泥、水泥砂浆以及石灰等物,形成加固体,与未加固部分形成复合地基,以提高地基承载力和减小沉降。
(1)注浆法 其原理是用压力泵把水泥或其它化学浆液注入土体,以达到提高地基承载力、减小沉降、防渗、堵漏等目的。
适用范围:适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土,也可加固暗浜和使用在托换工程中。
(2)高压喷射注浆法 将带有特殊喷嘴的注浆管,通过钻孔置入要处理土层的预定深度,然后将水泥浆液以高压冲切土体,在喷射浆液的同时,以一定速度旋转、提升,形成水泥土圆柱体;若喷嘴提升而不旋转,则形成墙状固结体。可以提高地基承载力、减少沉降、防止砂土液化、管涌和基坑隆起。
适用范围:适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。对既有建筑物可进行托换加固。
(3)水泥土搅拌法 利用水泥、石灰或其它材料作为固化剂的主剂,通过特别的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂(水泥或石灰的浆液或粉体)强制搅拌,形成坚硬的拌和拄体,与原地层共同形成复合地基。
适用范围:适用于淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土地基。
7、冷、热处理法 主要有冻结法、烧结法2种
(1)冻结法 通过人工冷却,使地基温度低到孔隙水的冰点以下,使之冷却,从而具有理想的截水性能和较高的承载力。
适用范围:适用于饱和的砂土或软粘土地层中的临时措施。
(2)烧结法 通过渗入压缩的热空气和燃烧物,并依靠热传导,而将细颗粒土加热到100℃以上,从而增加土的强度,减小变形。
适用范围:适用于非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土。
Ⅳ 软土地基处理常用哪些方法各使用的条件是什么
1、强夯法处理。强夯法是利用重锤自由落下的巨大冲力能所产生地冲击波反复夯击地基土,将夯面以下一定深度地土层夯实,以提高地基的承载力和土体的稳定性,降低压缩性。由于夯击能力大,加固深度也大。对于一般的软土地基加固有着良好的效果。现在常用的强夯技术加固软土地基的方法有:挤密碎石桩加夯法、砂桩加夯法、真空/堆载预压加强夯、强夯碎石墩。
2、粉煤灰应用法。粉煤灰具有容量小,渗透性好,有较高的静力抗剪强度,较低的压缩性,与石灰等碱性物质产生水化反应后产生凝硬性。根据软土地基存在的弱点,利用粉煤灰可处理软土地基。粉煤灰应用的主要有二灰桩,粉煤灰混凝土桩,粉煤灰固结桩等,与土体形成复合地基加固深层软土地基。
2.1二灰桩法。(1)以粉煤灰为主的二灰桩,主要是对软土地基产生挤密和置换作用。用于软土地基加固时,使复合地基承载力较天然地基承载力提高了142%,桩间土承载力提高了46%.(2)以石灰为主的石灰—粉煤灰桩,配比为粉煤灰:生石灰=3:7-1:9,主要对地基产生置换,成孔挤密,膨胀挤密,脱水挤密和胶凝作用。
2.2粉煤灰固结桩。在软土地基中采用粉煤灰固结桩,具有成型可靠,形状任意选择,造价低廉,改良地基的效果好,抗变形能力强,桩体密实度高等优点。粉煤灰固结桩由粉煤灰,石膏,水泥加水而成,加压注入尼龙袋中,挤密周围土体,必要注浆管可上下反复二次压浆,尼龙袋具有模板,过滤脱水,加压和增强等作用,由于灌注加压排水措施,尼龙袋微孔在灰浆向外渗出的过程中,水只能向外渗,并被隔离在袋外,形成固结硬化均匀的桩体。
2.3粉煤灰混凝土桩。粉煤灰混凝土桩由粉煤灰,碎石,中粗砂和水泥组成,在软土地区采用钻孔压浆工艺施工粉煤灰混凝土桩时,必须使混凝土的塌落度达到140-180mm,且碎石最大粒径为1-3cm,为保证桩身强度和降低成本,掺入35%-45%中粗砂作为细骨料。粉煤灰桩和桩间土一起通过铺设在其上的褥垫层形成复合地基,其承载力的提高具有很大的可调性,沉降变形小,造价低。加入粉煤灰后,使桩体具有明显的后期强度。根据其桩身强度较高的特点,在软土地基中采用就可得到更高的承载力。
3、水泥土粉喷桩法。粉喷桩与周围的土体形成复合地基,与土体结合紧密,承载能力较大,其桩体上存在应力集中现象,大部分荷载由桩体承担,桩间土上的应力相应的减少,使复合地基承载力较原土层有所提高,沉降量有所降低。采用该法加固软土地基时,水泥粉具有较大的吸水,发热和膨胀作用,对桩间土起到一定的加固作用,同样提高复合地基的强度。
在利用水泥土粉喷桩加固软土地基时,需考虑各种因素对加固强度的影响:①要以水泥粉为加固料,其强度最高;②搅拌时间为2min时就可以达到最佳的搅拌效果,若搅拌时间太长,强度会有所降低,若搅拌的时间未达到2min时,强度会很低;③置换率越高,强度越高,而随着龄期的增加,强度大致呈线性增加;④当含水量为某值时,桩体的强度达到最高,一般桩体的需水量为4kg/m.
4、振冲法。在软土地基中应用振冲法,就是在地基中嵌入一根根砂石桩柱,形成一种复合地基,这种地基的承载力标准应根据现场复合地基荷载试验确定。振冲法就是利用振冲器的振动力和水冲作用形成连续的孔洞,直至设计的加固深度。
5、渣土桩法。在加固过程中,由于重锤的冲击能造成一系列压缩波,使土体内出现排水网络,土的渗透性骤然增大,孔隙水迅速排出,孔隙压力很快消散,从而产生瞬时沉降,使土体压密,强度提高;同时重锤的冲击作用使填料向夯击方向和侧向挤密,从而对其周围的土体产生挤密加固作用,形成一个自内向外的挤密圈。在挤密过程中,周围土体的孔隙水压力随之增高,形成超静孔隙水压力。根据巴伦固结原理因为固结时间与排水距离的平方成正比,所以,增加排水途径,缩短排水距离,才能加速软土固结,提高地基承载力。加固柱体本身与软基有不同强度,它既是软土固结的排水体,又是基础的渣土桩。渣土桩和挤密后的地基土共同组成复合地基,从而提高地基强度并减小地基变形。
6、排水固结法。目前公路软基的处理要综合考虑经济适用、稳妥可行、施工简便的方法。首选是排水固结,它通过在软土地基设置的竖向排水体,改变原有地基的边界条件,增加孔隙水的排除途径,大大缩短了固结时间,一般采用袋装砂井和塑料排水板配合砂垫层来达到上述目的。
7、复合地基处理法。复合地基是用专门机械将固化剂、水泥、石灰或掺加粉煤灰单一的或混合物喷出后,在地基深处就地与软土强制搅拌,利用固化剂和软土间发生的一系列物理化学作用,在原地基中形成强度、刚度较大的加固桩体,同时也使桩周土体性质得到改善,使桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外部荷载,可实现稳定条件下的快速填土。这些加固土桩,不考虑加固土桩加快地基的排水固结速度和对地基的挤密作用,仅考虑桩的置换作用、应力集中效应,进而减少总沉降量。加固土桩按施工划分有拌和法和粉喷法。以上内容由安通厂房网整理提供。
Ⅳ 排水固结法的方法
在建筑场地临时堆填土石等,对地基进行加载预压,使地基沉降能够提前完成,并通过地基土固结提高地基承载力,然后卸去预压荷载建造建筑物,以消除建筑物基础的部分均匀沉降,这种方法就成为堆载预压法。
一般情况是预压荷载与建筑物荷载相等,但有时为了减少再次固结产生的障碍,预压荷载也可大于建筑物荷载,一般预压荷载的大小约为建筑物荷载的1.3倍,特殊情况则可根据工程具体要求来确定。
为了加速堆载预压地基固结速度,常与砂井法同时使用,称为砂井堆载预压法。
沙井法适用于渗透性较差的软弱粘性土,对于渗透性良好的砂土和粉土,无需用砂井排水固结处理地基;含水平夹砂或粉砂层的饱和软土,水平向透水性良好,不用砂井处理地基也可获得良好的固结效果。 即用水泵抽出地基地下水来降低地下水位,减少孔隙水压力,使有效应力增大,促进地基加固。
降水预压法特别适用于饱和粉土及饱和细砂地基。 即通过电渗作用可逐渐排出土中水。在土中插入金属电极并通以直流电,由于直流电场作用,土中的水从阳极流向阴极,然后将水从阴极排除,而不让水在阳极附近补充,借助电渗作用可逐渐排除土中水。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来提高地基承载力或边坡的稳定性。
降水预压法和电渗排水法目前应用还比较少。
Ⅵ 什么是软土,软土地基处理的主要措施有哪些
软土【soft soil】是淤泥(muck)和淤泥质土(mucky soil)的总称。主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙 比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天 然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、 灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物 理力学性质相差较大等特点。
软基处理常用工法及其特点
软土地基处理的主要措施有
1、复合地基法:水泥土搅拌桩、粉喷桩、碎石桩等;缺点:造价较高
2、排水固结法
(1)塑料排水板联合堆载:工期长,效果不理想
(2)塑料排水板联合真空预压:工期90天以后,效果容易控制,成本低
3、强夯法:缺点:质量不可控,易形成“弹簧土”。
4、无排水砂垫层真空预压:新型工法,工期短 造价低 成本比塑料排水板联合真空预压节约三分之一,效果可靠
施工现场常用处理软土路基方法
在施工中经常碰到的情况多数不是软土地基,因为如果有软土地基一般情况在设计时应该根据地质资料,提出处理方法。多数情况是有局部地段地质情况和原来设计不同,出现局部地基承载力达不到设计要求,或者由于局部地段含水量过大(原有排水系统不畅,原有地基土质渗水性不好)造成地基软弹(翻浆,弹簧土地段)。根据出现的这些情况一般常用的方法主要有:
1、换填。这是最常用的方法。这种方法最大有效处理深度3米。采用人工或机械挖除路堤下全部软土,换填强度较高的粘性土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料。换填的深度要根据承载力确定。
2、抛石填筑。就是在有软土或弹簧土以及有积水的路段填石头,填石的高度以露出要处理的路段原有土层(或积水)高度为宜。在填石的过程中注意一定要用推土机把石块压实,不能出现软弹现象。然后再填筑土方。
3、盲沟。就是在要处理的路段根据要处理的路段的长度,在横向或纵向挖盲沟,盲沟通常用渗水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同级配的石块起到排水的功能。注意盲沟的出口要与排水沟连接,以便把路基中的水排出路基。
4、排水砂垫层。排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层砂层,作用是在软土顶面增加一个排水面,在填土的过程中,荷载逐渐增加,促使软土地基排水固结渗出的水就可以从砂垫层中排走。为确保砂垫层能通畅排水,要采用渗水性良好的材料。砂垫层一般的厚度为0.6~1.0米。为了保证砂垫层的渗水作用,在砂垫层上应该填一层粘性土封住水不让水返上路基。在路基两侧要修好排水沟,通过砂垫层渗出的水通过排水沟排出路基外,保持路基的稳定。
5、石灰浅坑法。由于粘性土含水量影响,施工中经常出现“弹簧土”松软现象。一般较轻的可以采用挖土晒干,敲碎回填的方法:“石灰浅坑法”可以用于各种不同面积的路段(就是说大面积可以使用,小面积也可以使用)。具体做法是:挖40~50cm方形或圆形,深一般1m上下的坑,清除坑内的渗水(最好挖好坑后,第二天清除渗水),放入深为坑深1/3的生石灰,即可回填碾压。坑的行距和坑距在轻度弹簧路段为5~6m,在严重弹簧路段为3~4m。
软基处理广泛地应用在我国沿海及内地。例如:天津、连云港、上海、杭州、宁波、温州、福州、厦门、湛江,广州等沿海地区,以及昆明、武汉、南京等内地地区。特别是填海的一些地区,一般建筑前都需要进行勘测,然后进行软基处理,否则存在很大的风险和后患。
Ⅶ 软土地基的处理方法有几种
1、强夯法处理。强夯法是利用重锤自由落下的巨大冲力能所产生地冲击波反复夯击地基土,将夯面以下一定深度地土层夯实,以提高地基的承载力和土体的稳定性,降低压缩性。由于夯击能力大,加固深度也大。对于一般的软土地基加固有着良好的效果。现在常用的强夯技术加固软土地基的方法有:挤密碎石桩加夯法、砂桩加夯法、真空/堆载预压加强夯、强夯碎石墩。
2、粉煤灰应用法。粉煤灰具有容量小,渗透性好,有较高的静力抗剪强度,较低的压缩性,与石灰等碱性物质产生水化反应后产生凝硬性。根据软土地基存在的弱点,利用粉煤灰可处理软土地基。粉煤灰应用的主要有二灰桩,粉煤灰混凝土桩,粉煤灰固结桩等,与土体形成复合地基加固深层软土地基。
2.1二灰桩法。(1)以粉煤灰为主的二灰桩,主要是对软土地基产生挤密和置换作用。用于软土地基加固时,使复合地基承载力较天然地基承载力提高了142%,桩间土承载力提高了46%.(2)以石灰为主的石灰—粉煤灰桩,配比为粉煤灰:生石灰=3:7-1:9,主要对地基产生置换,成孔挤密,膨胀挤密,脱水挤密和胶凝作用。
2.2粉煤灰固结桩。在软土地基中采用粉煤灰固结桩,具有成型可靠,形状任意选择,造价低廉,改良地基的效果好,抗变形能力强,桩体密实度高等优点。粉煤灰固结桩由粉煤灰,石膏,水泥加水而成,加压注入尼龙袋中,挤密周围土体,必要注浆管可上下反复二次压浆,尼龙袋具有模板,过滤脱水,加压和增强等作用,由于灌注加压排水措施,尼龙袋微孔在灰浆向外渗出的过程中,水只能向外渗,并被隔离在袋外,形成固结硬化均匀的桩体。
2.3粉煤灰混凝土桩。粉煤灰混凝土桩由粉煤灰,碎石,中粗砂和水泥组成,在软土地区采用钻孔压浆工艺施工粉煤灰混凝土桩时,必须使混凝土的塌落度达到140-180mm,且碎石最大粒径为1-3cm,为保证桩身强度和降低成本,掺入35%-45%中粗砂作为细骨料。粉煤灰桩和桩间土一起通过铺设在其上的褥垫层形成复合地基,其承载力的提高具有很大的可调性,沉降变形小,造价低。加入粉煤灰后,使桩体具有明显的后期强度。根据其桩身强度较高的特点,在软土地基中采用就可得到更高的承载力。
3、水泥土粉喷桩法。粉喷桩与周围的土体形成复合地基,与土体结合紧密,承载能力较大,其桩体上存在应力集中现象,大部分荷载由桩体承担,桩间土上的应力相应的减少,使复合地基承载力较原土层有所提高,沉降量有所降低。采用该法加固软土地基时,水泥粉具有较大的吸水,发热和膨胀作用,对桩间土起到一定的加固作用,同样提高复合地基的强度。
在利用水泥土粉喷桩加固软土地基时,需考虑各种因素对加固强度的影响:①要以水泥粉为加固料,其强度最高;②搅拌时间为2min时就可以达到最佳的搅拌效果,若搅拌时间太长,强度会有所降低,若搅拌的时间未达到2min时,强度会很低;③置换率越高,强度越高,而随着龄期的增加,强度大致呈线性增加;④当含水量为某值时,桩体的强度达到最高,一般桩体的需水量为4kg/m.
4、振冲法。在软土地基中应用振冲法,就是在地基中嵌入一根根砂石桩柱,形成一种复合地基,这种地基的承载力标准应根据现场复合地基荷载试验确定。振冲法就是利用振冲器的振动力和水冲作用形成连续的孔洞,直至设计的加固深度。
5、渣土桩法。在加固过程中,由于重锤的冲击能造成一系列压缩波,使土体内出现排水网络,土的渗透性骤然增大,孔隙水迅速排出,孔隙压力很快消散,从而产生瞬时沉降,使土体压密,强度提高;同时重锤的冲击作用使填料向夯击方向和侧向挤密,从而对其周围的土体产生挤密加固作用,形成一个自内向外的挤密圈。在挤密过程中,周围土体的孔隙水压力随之增高,形成超静孔隙水压力。根据巴伦固结原理因为固结时间与排水距离的平方成正比,所以,增加排水途径,缩短排水距离,才能加速软土固结,提高地基承载力。加固柱体本身与软基有不同强度,它既是软土固结的排水体,又是基础的渣土桩。渣土桩和挤密后的地基土共同组成复合地基,从而提高地基强度并减小地基变形。
6、排水固结法。目前公路软基的处理要综合考虑经济适用、稳妥可行、施工简便的方法。首选是排水固结,它通过在软土地基设置的竖向排水体,改变原有地基的边界条件,增加孔隙水的排除途径,大大缩短了固结时间,一般采用袋装砂井和塑料排水板配合砂垫层来达到上述目的。
7、复合地基处理法。复合地基是用专门机械将固化剂、水泥、石灰或掺加粉煤灰单一的或混合物喷出后,在地基深处就地与软土强制搅拌,利用固化剂和软土间发生的一系列物理化学作用,在原地基中形成强度、刚度较大的加固桩体,同时也使桩周土体性质得到改善,使桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外部荷载,可实现稳定条件下的快速填土。这些加固土桩,不考虑加固土桩加快地基的排水固结速度和对地基的挤密作用,仅考虑桩的置换作用、应力集中效应,进而减少总沉降量。加固土桩按施工划分有拌和法和粉喷法。
Ⅷ 什么是地基处理的动力排水固结法
排水固结法即指给地基预先施加荷载,为加速地基中水分的排出速率,同时在地基中设置竖向和横向的排水通道,使得土体中的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。该法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题,可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成,使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时,可增加地基土的抗剪强度,从而提高地基的承载力和稳定性。实际上,排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。排水系统是一种手段,如没有加压系统,孔隙中的水没有压力差就不会自然排出,地基也就得不到加固。如果只增加固结压力,不缩短土层的排水距离,则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量,强度不能及时提高,加载也不能顺利进行。通过计算确定回填的堆载计划、地基处理分区和施工要求,既经济合理,又满足了施工工期的要求。
排水固结法作为处理软粘土地基的有效方法,在工程上得到广泛的应用。采用排水固结法可同时解决沉降和稳定问题。使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成,建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差,且加速地基土抗剪强度的增长,从而提高地基的承载力和稳定性。
排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件,增加孔隙水排出的通路,缩短排水途径,它由竖向的排水井和水平向的排水垫层构成。由塑料芯板和滤膜外套组成的塑料排水板作为竖向排水通道在工程上的应用日益增加,塑料排水板可在工厂制作,运输方便,尤其适合象三门这样的缺乏砂源的地区使用,可同时节省投资。加压系统,即是施加起固结作用的荷载,土中的孔隙水因产生压差而渗流使土固结。
排水系统是一种手段,如没有加压系统,孔隙中的水没有压力差,不会自然排出,地基也就得不到加固。如果只施加固结压力,不缩短土层的排水距离,这不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量,土的强度不能及时提高,各级加载也就不能顺利进行。所以,排水系统和加载系统在设计时总是需要结合起来考虑。
根据沉降变形分析计算,采用塑料排水板堆载预压法处理软弱土层,要求将各处理区场地整平后,在滩涂面上铺设一层土工布和0.8m厚的碎石垫层,再插打塑料排水板。塑料排水板采用SPB-IB型标准排水板,宽度100mm,厚度为4mm,呈梅花形布置,间距1.5m。排水板的深度应穿透淤泥层的底面,如图1所示。各地基处理分区所需的塑料排水板见表2。
图1 塑料排水板布置图
表2 各地基处理分区塑料排水板表
地基处 理分区 处理区平面 面积(ha) 塑料排水板 数量(根) 处理区场地标高(m)
T3-2 6.50 33358 约0~4.2
T1-2 7.77 39876 约-1.0~2.0
T2-1-2 20.48 105104 约-1.0~2.5
合计 34.75 178338
为适应地基处理区和直接回填区地基的变形,防止在分界线处因地基固结程度相差较大而引起的地基开裂和承载力突变,在处理区内靠近直接回填区约20m的范围内,塑料排水板的间距从1.5m过渡到2.0m,其打设深度亦可适当减小。
4堆载计划的确定
根据土层特性,计算其在堆载回填预压荷载下的沉降变形量,进而估计达一定固结度的时间及堆载预压后地基强度增长量,以此来评价地基条件,并提出合理的回填堆载计划及地基处理方案。
因施工面较大,故假定大面积堆载。堆载回填材料为开挖山体的土石方,计算中取岩石堆密度r=17.0kN/m3,回填层平均高度7.0m。软弱土层(包括淤泥层和淤泥质软粘土)计算层厚14.0m(厂区南侧滩涂),固结系数Ch=Cv=2×10-3cm2/s,Cu=10.0kPa(十字板剪切试验),三轴固结不排水剪土的内摩擦角jcu=10.0°。
4.1最终沉降计算结果
回填高度为7.0m时,预压荷载下地基的最终变形为:
=1.50m
式中:Sf--最终竖向变形量;
e0i--第i层中点土自重压力所对应的孔隙比;
e1i--第i层中点土自重压力和附加压力之和所对应的孔隙比;
hi--第i层土层厚度;
x--经验系数,1.1~1.4,荷载较大,地基土较软弱时取较大值。
4.2不采取处理措施的情况
根据费连纽斯(Fellenius)公式,天然地基容许施加的第一级荷载P1:
=42.83kPa
其中:Cu--天然地基的不排水抗剪强度,由现场原位十字板剪切试验结果测定。
K--安全系数。
在P1荷载作用下,固结度U=70%时提高以后地基强度为Cu1:
式中:h--为考虑剪切蠕变的强度折减系数;
Ut--地基平均固结度;
--预压荷载引起的附加竖向压力;
相应的所需时间t:
=12.11yr
由以上计算可知,在允许的P1荷载作用下,达到70%固结度所需的时间长达12.11年之久,无法满足施工工期的要求,而且地基抗剪强度增长不大,仅为37.6%。
堆载厚7.0m,预压5年后地基固结度和强度的增长为17.44kPa,故地基抗剪强度仅提高7.44kPa左右。
结论分析:
在7.0m厚堆载下预压5年后, 软弱土层固结度仅达44.7%, 不 能满足施工时沉降固结的要求;
直接堆载7.0m厚土层, 荷载P0=119kPa>42.83kPa(第一级容许施加荷载), 地基将发生剪切 破坏;
由以上两点可知, 必须进行地基处理。考虑到工程特点、地基条件及施工期等各种因素, 采用预压排水固结法处理, 排水系统采用塑料排水板。
4.3采取预压排水固结措施的地基简化方法计算
i. 采用标ii. 准型塑料排水板(宽度b=100mm,iii. 厚度d=4mm)排水,iv. 排水板施工长度打穿软粘土层,v. 即长度为14.0m。则塑料排水板的换算直径:
=66.2mm。
vi. 塑料排水板等边三角形布置,vii. 间距l=1.5m,viii. 则等效圆直径:
=1.575m。
ix. 计算中进行了一些简化,x. 不xi. 考虑软弱土层的竖向排水固结,xii. 只考虑向内径向排水固结。
第一级容许荷载P1=42.83kPa(堆载厚度H1=2.52m)作用下地基最终沉降量S1=0.65m。达到90%固结度时的沉降量S1′=0.59m,提高后的地基不排水抗剪强度Cu1=15.12kPa,所需时间计算(此处忽略竖向排水引起的固结度):
=23.8
t1=0.273yr=3.28mo
重复以上计算,结果列于表3。
表3 简化法计算固结沉降量
由表3可知,加三级荷载共12.46m厚,大于7.0m(厂平要求需达到的计算回填厚度)和1.50m(最终沉降量)之和。按最终回填厚度8.50m计算的抗剪强度Cu=29.64kPa。
在插打塑料排水板的情况下,分三级加荷,总堆载高度8.50m,经过0.82年,沉降量为1.50m,固结度达90%,地基的抗剪强度可由原来10.0kPa的提高到29.64kPa。
4.4改进高木俊介法计算
改进高木俊介法计算是地基处理规范推荐采用的方法。塑料排水板的形式和布置如上所述,考虑分级等速加载的条件下,t时间对应总荷载的地基平均固结度Ut:
式中: --第i级荷载的加载速率;
--各级荷载的加载速率;
--分别为第i级荷载加载的终止和起始时间(从零点起算)。
采用改进高木俊介法计算固结沉降量的结果列于表4,相应的地基承载力安全系数如表5。
表4 改进高木俊介法计算固结沉降量
表5 施工期加载地基承载力安全裕度
虽然上表中地基承载力的最小安全裕度偏小,最低值为1.0,但考虑到大面积的回填区,由于土层的相互镇压作用,地基不会滑动。且该值是一个瞬时值,由于塑料排水板良好的排水作用,孔隙水压力消散较快,地基土固结,相应的承载力也会增长。所以,有理由认为地基是安全的。
4.5两种计算方法的总结和比较
采用简化方法与按规范所用的计算结果两者基本一致,如表6所示。
表6 简化方法与规范推荐方法计算结果比较
项 目 达90%固结度时间 (天) 最小安 全系数 加 载 方 式 最终沉降 (m)
简化方法 300(三级) 1.2 分级瞬时 1.50
规范推荐方法 370(四级) 1.0 分级等速 1.74
4.6堆载方案
根据工程地质条件和回填后场地的用途不同,堆载回填区分成三类:承载回填区、控制回填区、一般回填区。承载回填区作为建筑物、构筑物承载地基的回填,如T1-2区。控制回填区作为施工现场区域、施工临建区及设备材料堆场的回填,需进行地基处理的T2-1-2和T3-2属于该区。一般回填区为备用场地的回填,主要是不须进行地基处理的区域。
堆载均采用开山石料回填,填料级配要求良好,粗石料中最大块体尺寸为500mm,且不超过每层铺设厚度的2/3,石料中500mm块石体积含量不大于20%,回填时要分散布置。T1-2承载回填区压实系数为0.92~0.95,T2-1-2和T3-2控制回填区压实系数为0.9~0.92。
地基处理区采用塑料排水板堆载预压法处理软土地基,最大堆载高度按8.5m考虑(其中包括回填厚度7m和地基沉降1.5m),分四级加荷,加载厚度分别为2.5m、2.5m、2.5m和1m。加载历程见图2,施工加载计划的每一级之间的时间差均可满足土石方开挖施工进度的要求。第一级堆载厚度包括了0.8m碎石滤水垫层。为了便于施工操作,每级又可分2层回填,但每层回填高度不能太大,约1~1.5m。只有第一级全部填完才可开始填筑第二级。两级之间在同一固定区域的回填时间差应大于4~5个月。对回填厚度较小的区域,最后一级回填高度须根据场地自然标高和要求的厂平标高且考虑了回填沉降和找平设计的需要确定。但分级回填荷载的高度仍受2.5m的限制,分级间隔时间也需满足。
图2 加载时间历程
属于承载回填区的T1-2区顶部1.5m的范围,距建筑物周边1m以内,不得有粒径超过100mm的石块;距建筑物5m内,粗石料回填层每层铺筑厚度为0.75m,并将超过500mm粒径的石块去除。
5地基处理施工要求
回填施工过程中应符合下列要求:
鱼、虾塘内的水应提前排干,并清除表面的淤泥和杂物。在稳定山坡上填方,应清除基底上的植被。
填方施工应接近水平地分层回填和压实,在检验其压实系数和压实范围符合设计要求后,才能进行上层填筑。
按滩涂场地自然坡度,以各施工分区为单元进行场地整平,按10m×10m的方格网验收,整平后的加固区内地面高差在±20cm以内,整平材料为碎石。
碎石垫层含泥量小于3%,渗透系数不小于1×10-2cm/s。对于塑料排水板要求竖向排通量>40×10-6m2/s,排水板的滤膜要求采用中长或长丝无纺布,渗透系数>2×10-2cm/s,有效孔径<0.006mm,采用自动和粘胶自动包装。
0.8m厚碎石垫层须采用颗粒级配良好且粒径≤50mm的碎石或卵石。
回填前,应对填方基底和已完隐蔽工程进行检查和中间验收,并作好记录。在下层密实度经检验合格后,方可进行上层施工。
不合适的材料禁止用于堆载回填,包括:泥炭、木材、有机物及易腐烂的材料;易自燃的材料;液限超过80以及塑性指数超过55的粘土、泥浆;含水量大于规范中此种材料允许最大值的材料。
如果恶劣的天气条件影响回填的质量,应中止回填,施工单位安排的临时排水系统或沟坑都应在工作完成后除去。
在工程回填压实之前,施工单位应选取有代表性的小区,根据以往的工程经验,选取对应的施工机械,把经级配试验确定的级配回填料层厚、含水量、碾压遍数、碾压速度等作为参数,进行试验,找出最符合设计要求的合理参数。
6现场试验监测
为了确保排水固结法在软弱地基处理中达到预期的效果,监测施工过程中地基的变形和固结情况,及时控制加载速率和进程,防止地基的剪切破坏和滑动,保证施工安全及施工质量,必须在现场对地基的变形、固结、强度增长等进行现场监测与分析,并为今后设计地面建筑物提供必要的地基参数,以满足设计要求。
现场试验监测的主要内容有:
基底沉降:采用沉降板上接双套管, 按四等水准测量的标 准进行测量。约每10000m2布置1只沉降板。
地基孔隙水压力:采用钻孔预埋钢弦式孔隙水压力计并用频率仪测量。约每20000m2布置1组孔隙水压力测点, 每组沿深度布置, 监测采用塑料排水板处理后地基的超静孔隙水压力的消散及地基的固结情况。
地基分层压缩变形:采用预埋分层沉降测管及磁性环, 用电磁式沉降仪进行观测。约每30000m2布置1只分层沉降测孔, 以了解各土层的变形与固结情况。
地基侧向位移监测:采用预埋测斜管, 用测斜仪进行测量。在处理区外布置侧向位移测孔,同 时监测回填石料对海堤的影响。
现场十字板及取土试验:采用预埋十字板孔用现场十字板剪切 仪进行测试。约每30000m2布置1组十字板试验预留孔。沿深度每隔约1.0m剪切 试验一次。
现场载荷板试验:载荷板面积2m2, 约每30000m2布置1点现场载荷板试验, 检测回填后的基础承载力。
根据现场试验监测的内容,提出相应的控制标准:
a) 在排水碎石垫层上设置的沉降观测点沉降速率Smax值控制标b) 准:[Smax] ≤10mm/d;
c) 在距离堆载坡脚外1m处设置的边桩的侧向水平位移速率Mmax值控制标d) 准:[Mmax] ≤4mm/d;
e) 在地基中不同f) 深度处埋设的孔隙水压力计的超静孔隙水压力系数Af值控制标g) 准:[Af] ≤0.6;
h) 其他监测项目控制标i) 准:数值不j) 出现急剧变化。
在施工期间,若上述控制标准中有一项标准未达到要求,应立即停止填筑。
7结论及建议
根据类似工程的监测经验,经塑料排水板堆载预压处理,明显地改善了软土层的排水固结过程,使得整个工程得以顺利进行。在回填层荷载的作用下,地基土的超静孔隙水压力不断消散,地基土承载力不断提高。软弱土层的影响深度主要与上覆荷载及排水板的处理深度有关,从分层沉降、孔隙水压力及水平位移的测试成果看,主要影响深度在排水板处理深度范围内,对排水板以下地层的影响则较小,土的物理力学指标也从淤泥变成为粘土。
场地内地基土经排水固结处理后在两年的施工期内主固结沉降将完成或接近完成,但由于软土地基的次固结特征比较明显,次固结变形将是长期的,建议所有在软土地基上的建筑物均应按规定设置永久沉降观测点,定期观测,根据建筑物的变形情况,推算建筑物的次固结变形发展规律,防止建筑物出现险情。
三门核电站本作安全、经济的原则采用排水固结法对地基进行处理,既节省投资,又满足了施工工期紧迫的要求。塑料排水板的施工方便快速,在缺乏砂源的地区相对价格便宜,且施工工艺成熟,效果显着而得到广泛的应用。三门核电站的排水固结法地基处理方案经过专家组的多次评审,得到专家们的充分肯定,认为该方案较突出地考虑了方案的可行性、经济性和施工的可行性:根据工程地质条件及场地使用的要求,分区基本合理;技术可靠,经济合理;回填要求可行,在大面积的开挖回填中将发挥良好的作用。
参考文献
《地基处理手册》(第二版),中国建筑工业出版社,2000年8月;
《工程地质手册》(第三版),中国建筑工业出版社,1992年2月;
钱家欢,《土力学》,河海大学出版社,1988年4月;
刘松玉,《公路地基处理》,东南大学出版社,2001年1月。
殷宗泽、龚晓南,《地基处理工程实例》,中国水利水电出版社,2000年7月。
Ⅸ 路基软基处理的常用方法有哪几种
深层软基处理:1、袋装砂井法;2、挤密砂桩法;3、振冲碎石桩法;4、粉喷桩。浅层软基处理:1、加固路基法;2、换填垫层法;3、排水固结法;4、表层排水法;5、化学加固法。除了上述软土路基处理方法外,比较常用的还有桩基、沉井、侧向约束法、反压护道法。
方法介绍
1、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、淤泥质黏土及冲填等饱和黏性土地基。
2、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(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。
3、加固路基法:通过在路基中埋入高强度、大韧性的土工聚合物、拉筋、受力杆件或柴(木)梢排等方法加强路基的自身强度,增加抵抗地基变形沉降的能力。适用于软弱岩体、土体中的路堤与路堑。