软土地基处理常用施工方法(1).ppt

,软土地基处理常用施工方法,一、主要内容,1、软土地基的危害和后果2、软土地基介绍3、地基处理的解决问题4、地基处理目的5、地基处理原理和分类 表层处理法 置换法 排水固结法 灌入固化物 加筋法 冷、热处理法 托换法 纠偏法 6、我国地基处理技术现状 7、软土路基的施工要求 8、软土路基的几个概念区分 9、生物处理的简介,软土地基的危害后果,软土地基的性质因地而异，因层而异，不可预见性大。在设计、施工过程中，稍有疏忽就会出现质量事故，对路基产生极大的危害，造成代价极大的后果:(1)勘察设计不详细或不准确，导致对应该作软基处理的地段未作处理设计，此类工例不少。本身就是软基地段，施工平台没有处理，勘察机械就进不去，造成地质资料不详细或频率不足，造成软基地质触探不明。,软土地基危害及后果,(2)已知是软土地基，但是未做好软土地基处理，造成路堤失稳或危及线外建筑物。譬如：汕头磊口大桥引道，由于高填土引起线外土地隆起，民房受损，路基难以稳定，只好增加桥梁长度，建成后一段时间，仍然出现锥坡不均匀下沉，又做了处理，现已改建新桥。中山县附近的狮窖口桥，原设计是拱式桥跨，台背填土较高。由于高填土的推力作用和地基严重下沉，使桥台被推坏，拱体损伤，新路旁的老公路被挤移，将一条近10m宽的水沟填塞，路外厂房和民房受损，迫不得已改变桥型(原拱桥拆掉重建梁桥)，增大桥长，降低路堤。福建省沈海高速公路福州连接线段每年由于沉降要处理，现在打桩基，估计也是在增加桥梁。,软土地基危害及后果,（3）虽然作了软土地基处理，但是措施不力，施工不当造成路堤失稳。珠海南屏桥引道，虽然软土采用砂井结合分级加裁预压处理，路堤填土高度7m，南岸砂井施工完成后，仅填土到2.5m高(第一级加载)时就发生破坏，北岸在第三级填土完成时发生破坏。填土完成也发生破坏。经开挖分析，原因是地质资料不准确，填土速度过快，后加的反压护道又阻塞了砂垫层的排水通道。最后采取了挖深边沟排水(挖边沟时，原路堤底有大量的水流出)，用袋装砂井(原先的砂并是无袋砂井)和铺土工布进行修复。,软土地基危害及后果,（4）堆料不当，未按规定分层填筑，填土过快，碾压不当，造成路堤失稳。新会虎坑大洞桥的引道，原设计对软基都作了袋装砂井结合砂垫层加固处理，由于投资限制，大部分路段的处理被取消。在施工过程中，有几处路堤发生滑塌现象，通车后整个路段不均匀沉降明显。主要原因是堆料不当，未按规定分层填筑，也未作施工观测，填土过快，碾压不当。其填料采用开山石渣土，其中含有大块石，运料没有做到均匀卸土，合理分层，而是堆成厚层用强振碾压，使强度很低、灵敏度很高的软土地基受到破坏。但未按规定作加固处理施工的路段，虽然后来沉降较大，但没有发生破坏。,软土地基危害及后果,(5)扰动“硬壳层”或填筑不当，使“硬壳层”遭受破坏，导致路堤失稳。软土地基上往往有一层强度比软土高的土层，被称为“硬壳层”。“硬壳层”可以起到承重和扩散应力作用，利用好“硬壳层”对于减少工程投资是有意义的。有的地区甚至认为，有“硬壳层”存在的软土地基，宁可不作软土地基特殊处理，充分利用“硬壳层”的扩散应力作用，采取预压措施，以保持填筑路堤的稳定。但若对“硬壳层”的勘察、利用工作做得不好，则达不到预想的效果。,软土地基危害及后果,（6）由于台背填土使地基对结构物产生负摩阻力和纵向推挤作用，引起桥台发生变位以至损坏。在软土地基上的桥台，基础不论是用支承桩或是摩擦桩，由于台背填土引起软土层发生较大的沉降，对桥台及桩基础产生纵向推挤向河中方向和负摩擦力作用，轻则使桥台发生位移或下沉，重则损坏桥台危及桥墩，这种现象尤以轻型桥台为甚。此类现象出现不少给工程的进展和完工后的使用带来不利影响。主要问题是：台背填土引起桥台向桥跨方向发生水平变位；先做桥台，后做锥坡及台背填土；锥坡没有按设计图纸做足，台背填土时把轻型桥台推坏；由于负摩擦力作用，引起桥台下沉。,软土地基介绍,1、软土地基定义 由软弱土层构成的地基就是软土地基。软弱土：（1）从性质上理解：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。（2）从具体土层上理解：由淤泥、淤泥质土、松软冲填土与杂填土，或其他高压缩性软弱土层。,软土地基介绍,1、软土地基定义我国公路行业规范是指强度低,压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质。日本高等级公路设计规范将其定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。,软土地基介绍,1、软土地基定义有的还提出了类型概略判断标准。软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。,软土地基介绍,2、软土地基的基本特点（1）、高压缩性：软土由于孔隙比大于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，且长期不易达到固结稳定。（2）、抗剪强度低：一般由淤泥、泥炭、有机质组成，因此，抗剪强度低。所以软土的抗剪强度最好在现场作原位试验。（3）、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，反映在建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。,软土地基介绍,2、软土地基的基本特点（4）、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。（5）、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。（6）、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呈明显差异性，易产生建筑物地基的不均匀沉降。,软土地基解决的问题,软土地基能引起的不良的后果，但我们需要解决的主要有三方面问题：（1）强度和稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，地基可能会产生局部或整体剪切破坏，造成路堤塌方、失稳，桥台破坏。（2）沉降变形问题。当地基产生过大的沉降变形，特别是不均匀变形时，路面会开裂、引起桥头跳车，引起涵洞漏水，路面积水等。（3）在外来（地震、车辆振动）动力荷载作用下，可引起地基土特别是饱和无粘性土的液化、失稳及震陷。,地基处理的目的,软土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，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最终目的：提高地基的稳定性和承载能力。,1、地基处理分类 针对软土地基的特点进行相应的处理：浅层承载力不足，可进行置换法处理；针对软土透水性差，采用增加排水途径、缩短排水距离等方法处理，增加承载力；通过加入其他物质，改善土质性能，提高承载力等等。根据不同的原理，地基处理的方法可大致分为：表层处理法、开挖置换法、排水固结法、灌入固化物、加筋法、冷热处理法、托换法、纠偏（倾）法。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类,地基处理原理和分类,1.1 按加固原理分为以下几种类型：（1）表层处理法 在原软土层顶面通过铺筑一层能改善剪切特性、压缩特性或透水特性的其他材料或土工材料，来提高地基承载力或稳定性的处理方法。主要有砂垫层法、反压护道法、土工合成材料法。,1、地基处理分类（2）开挖置换法利用物理力学性质较好的岩土材料，置换天然地基中部分（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、抛石挤淤强夯置换法、振冲置换法（振冲碎石桩法）、沉管碎石桩法、砂桩法、石灰桩法以及超轻质料填土法（轻质混凝土）等。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类（3）排水固结法对天然地基或先在地基中设置砂井（袋装砂井或塑料排水板）等竖向排水体，然后利用路基本身重量分级逐渐加载；或在建筑物建造前在场地上先行加载预压，使土体中的空隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。排水固结法包括：加载预压法、超载预压法、砂井法（普通砂井、袋装砂井和塑料排水带法）、真空预压与堆载预压联合作用降低地下水位法。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类（3）排水固结法,地基处理原理和分类,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：通过对地基施加预压荷载，使地基土的固结压力增加而产生固结。,1、地基处理分类（4）灌入固化物向土体中灌入或拌入水泥、石灰或其他化学固化浆材（水玻璃+氯化钙浆液、纸浆液如重铬酸盐类），在地基中形成增强体，以达到地基处理的目的。灌入固化物法包括：深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、电动化学注浆法。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类（5）加筋法 在地基土中设置强度高、模量大的筋材（钢筋混凝土、土工格栅、土工织物等），以达到提高地基承载力，减少工后沉降的目的。本法包括：加筋土法、土钉墙法、锚固法、树根桩法、低强度混凝土桩复合地基法、钢筋混凝土桩复合地基法等。（6）冷、热处理法 冷热处理是指通过冻结土体，或焙烧、加热地基土以改变土体物理力学性质以达到地基处理的目的。它主要包括冻结法和烧结法两种。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类（7）托换托换是指对原有建筑物地基和基础所进行的处理和加固。它主要包括：基础加宽法、墩式托换法、桩式托换法、地基加固法、综合加固法。（8）纠偏（倾）法 纠偏是指对由于沉降不均匀造成倾斜的建筑物进行矫正的手段。主要包括：加载纠偏法、掏土纠偏法、顶升纠偏法和综合纠偏法等。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类 1.2 按化学作用可分为以下三种：（1）物理处理（2）化学处理（3）生物处理 1.3 按处理位置可分为以下三种类型：（1）浅层处理（2）深层处理（3）斜坡面土层处理 1.4 按有效期可分为以下二种类型：（1）临时性处理（冻结法）（2）永久性处理,地基处理原理和分类,1、强夯法,地基处理方法和工艺,强夯发是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法。它一般通过8t30t的重锤（最重可200t）和8m20m的落距（最高可达40m），对地基土施加很大的冲击能，一般能量为5008000KNm。利用地基图土中出现的冲击波和动应力，提高地基土的强度、降低土的压缩性、提高土层的均匀程度，减少可能出现的差异沉降。（1）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。根据工程经验，对于含水量大于60%、空隙比大于1.5、粒径大于0.005mm的粘粒占30%以上的饱和软粘土不宜采用强夯法。,1、强夯法,地基处理方法和工艺,（2）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。,1、强夯法,地基处理方法和工艺,（3）强夯法加固机理强夯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。采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土石基于动力密实的机理，即用冲击型动荷载，使土体中的空隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。用强夯法处理细颗粒饱和土时，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，使土体产生许多裂隙，增加排水通道，使空隙水顺利逸出，土体固结。动力置换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，作用机理类似换土垫层，桩式置换是通过强夯将碎石填筑于土体中，部分碎石桩间隔地夯入软土中，形成桩式的碎石墩，作用机理类似于振冲法形成的碎石桩。,2、表层处理法,地基处理方法和工艺,（1）砂垫层 在软土层顶面铺砂垫层，主要起浅层水平排水作用。适用条件：用于路堤高度小于2倍极限高度（在天然软土地基上，基底不作特殊加固处理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度）软土层及其硬壳较薄，或软土表面渗透性低的硬壳等情况。亦可用于软土层稍厚但具有双面排水条件的地基。有排水砂垫层、换土砂垫层、砂垫层和土工布混合使用等形式。,2、表层处理法,地基处理方法和工艺,（2）反压护道作用机理：在道路主路堤两侧，填筑一定宽度和高度的护道，以期达到路堤稳定的一种方法，它主要是起抗滑的平衡作用，使得抗滑力矩能克服滑动力矩。,2、表层处理法,地基处理方法和工艺,（2）反压护道适用条件：用于路堤高度不大于1.52倍的极限高度，非耕作区和取土不太困难的地区。特点：不需特殊的机具设备和材料，施工简易方便，但占地多，土用量大，后期沉降大，以后的养护工作量也大。反压护道应与路堤本身同时填筑，如分开填筑时，必须在路堤达到临界高度前筑好。反压护道高度一般为路堤填土高度的1/31/2。,2、表层处理法,地基处理方法和工艺,（3）土工聚合物处治土工布土工布在软土地基加固中的作用包括排水、隔离、应力分散和加筋补强。土工布连接一般采用搭接法或缝接法。缝接法有一般缝法、丁缝法和蝶形法。土工布一般分一层或多层铺设。当铺设两层以上时，层与层之间要夹10-20cm的砂或砂砾垫层，以提高基底透水性。,2、表层处理法,地基处理方法和工艺,（3）土工聚合物处治土工格栅 作用机理：格栅表面与土的摩擦作用、格栅孔眼对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用。三种作用均能充分约束土的颗粒侧向位移，从而大大地增加了土体的自身稳定性，对土的加固效果，明显高于其他土工织物。,3、换填垫层处理 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(通常是渗水性好的砾料)称为换填或垫层法。换填材料：海砂（河沙）、碎石、石渣（宕碴）、煤灰、矿渣等。（1）适用条件：处理的经济实用高度一般为0.33m，特别对于软基较浅(12m）的泥沼地特别有效。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。,地基处理方法和工艺,3、换填垫层处理（2）作用机理提高地基承载力。一般来说地基中的剪切破坏是从路基底面开始的，并随着应力的增加逐渐向纵深发展。因此，若以强度较大的土代替可能产生剪切破坏的软弱土，就可避免地基的破坏。减少沉降量。一般情况下，基础下浅层地基的沉降量在总沉降量中所占比例是比较大的。若以密实的土代浅层软弱土，那么就可以减少大部分沉降量。加速软弱土层的排水固结。路堤直接与软弱土层接触时，在荷载作用下软弱土层中的水易侵入路堤因而使基底下的软弱土不易固结，甚至导致地基土强度降低而产生破坏。,地基处理方法和工艺,3、换填垫层处理（2）作用机理防止冻胀。因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细现象，因此可以防止寒冷地区土中水的迁移和积聚所造成的冻胀。调整不均地基的刚度。（3）开挖方式基底开挖深度在2m以内可用推土机、挖掘机或人工直接清除至路基范围以外堆放或运至取土坑还填；深度超过2m时，要由端部向中央分层挖除，并修筑临时运输便道，由汽车运载出坑。,地基处理方法和工艺,3、换填垫层处理（4）填筑、压实要求a、在铺筑前，对软基表面进行修整，或填筑渗水性较好的土，并在砂垫层底面形成2%4%的横坡。b、捣实砂（石）垫层时，不要破坏基坑底面和侧面土的强度，对基坑下灵敏度大的地基土，在垫层最下一层宜先铺设一层1520cm松砂，只用小功率振捣器振捣。,地基处理方法和工艺,4、抛石挤淤处理 通过向流塑状、高灵敏度的淤泥表面大量集中抛填石料，依靠填筑体的自重或利用其他外力，如振动、强夯或卸载等，使淤泥的结构遭到破坏后挤开淤泥，强制置换饱和软土的地基处理方法。从路基的中部或一角向两侧或淤泥出口抛投合格的石料，将淤泥挤出路基范围，以提高路基强度，至石料高出水面后，采用冲击式压路机机械进行冲击夯实。,地基处理方法和工艺,4、抛石挤淤处理 填料要求：石料（不局限于石块）强度强度不应小于MU20，石料粒径不小于30cm，且不宜大于80cm，抛石粒径大于50cm的石料抛于底部。抛石后路基压实度检测采用沉降观测法（检测两次压实后高程差和标准差）。,地基处理方法和工艺,4、抛石挤淤处理,地基处理方法和工艺,（1）适用条件：常年积水的洼地，排水困难，泥炭呈流动状态，厚度较薄（厚度不超过4.0m），表层无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度为34m的软土。但对于低路堤及高等级的公路不宜采用（空隙大，清淤不彻底）。,4、抛石挤淤处理（2）处理机理a、提高地基承载力，经强夯密实的填石能够大幅提高地基的承载力。b、减少沉降量。（3）施工顺序 抛投石块先从路堤中部开始，中部向前突进后再渐次向两侧扩展，以使淤泥向两旁挤出。当软土或泥沼底面有较大的横坡时，抛石应从高的一侧向低的一侧扩展，并在低的一侧多抛填一些。将大粒的石料分层抛掷，当石料露出水面后，用重型压路机（冲击式压路机）反复碾压，然后在其上面铺反滤层，再行填土。,地基处理方法和工艺,5、爆破排淤法将炸药放在软土或泥沼中爆炸，利用爆炸时的张力作用，把淤泥或泥沼扬弃，然后回填强度较高的渗水性土壤，如砂砾、碎石等。爆破排淤较一般方法换填深度大、工效较高，软土、泥沼均可采用。爆破排淤法用于当淤泥（泥炭）层较厚，稠度大，路堤较高和施工期紧迫时；路段内没有桥涵等构造物，路基承载力均衡一致，因整体沉降对道路不会产生破坏，也可考虑换填。但对桥涵构造物及两侧引道等，应考虑采用其他方法。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理 碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔后，再将碎石挤入土中形成大直径的由碎石所构成的密实桩体。按其制桩工艺分为振冲（湿法）碎石桩和干法碎石 桩两大类。采用振动水冲法施工的碎石桩称为振冲碎石桩。采用各种无水冲工艺（干振、振挤、锤击）施工的碎石桩称为干法碎石桩。干法碎石桩主要有三类：锤击碎石桩、干振碎石桩和振挤碎石桩。填料要求：自然级配卵石或级配碎石，含泥量小于10%，粒径20mm50mm，碎石比卵石好，咬合力大。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理（1）处理机理一方面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。a、对砂土、粉土和碎石土具有置换和挤密作用；b、对粘性土和填土，以置换作用为主，兼有不同程 度的挤密和促进排水固结的作用。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理（2）振冲碎石桩适用条件：振冲碎石桩适用于处理砂土、粉土、粘性土、填土以及软土，但对不排水抗剪强度小于20kPa的软土不适用。施工顺序：a、一般采用“先中间后周边”或“一边推向一边”的顺序进行。b、在软粘土地基中，为减少对地基土的扰动，可采用间隔跳打的方式。c、邻近有建筑物时，要采取保护措施。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理 施工工艺：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。振动参数：a、振动频率：只有振动器的振动频率接近土的自振频率时，产生共振现象，使土达到最佳加密效果；b、振幅：振幅在一定范围内对土体产生挤压，振幅 大时，加固效果相对好；过大过小，则不利。c、加速度：对于振冲挤密，只有振动加速度达到一定值后才有挤密效果。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1020cm，并让尖端对准桩位，检查水压、电压和振冲器电流是否正常。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理 施工工艺：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。水压水量的控制：a、水量要充足，但过多会造成塌孔；b、水压：土的强度一般，取小值；土的强度高，取大值；c、成孔时，水量水压尽可能大，但要注意地层土的保护；填料振密时，水压水量宜取小值。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。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理 施工工艺：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1.01.5m，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0.50.8m。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1020s。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。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理 施工工艺：密实电流和留振时间的控制：a、密实电流限定值应根据现场制桩试验确定；b、粘性土地基中的留振时间为1020秒。填料量控制：加料宜“少吃多餐”，即要勤加料，每批不宜太多。制桩时孔底部分多填料的原因：开始加的料一部分被粘在孔壁上；成孔过程中水压水量控制不当，可能造成超深；孔底有局部软弱土层，造成填料超常。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理 施工工艺：关机、停水，振冲器移位至下一桩位。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。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理 施工工艺：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。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。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理（3）锤击碎石桩 适用条件：由于碎石桩加固处理，主要是依靠碎石挤密桩与桩间黏土形成的复合地基来提高承载力和稳定性，碎石桩的刚度较周边土大，其应力集中比一般为35，碎石桩承受荷载后，产生径向支持力，就达不到加固的目的，因此，较适宜处理软黏土地基的不排水强度大于20KPa的软基。锤击碎石桩施工工艺有两种：单管法和双管法。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理（3）锤击碎石桩 施工工艺单管法a带有活瓣的桩靴闭合，桩管垂直就位；b将桩管打入土层中直到规定的设计深度；c用料斗向桩管内灌碎石，当灌碎石量较大时，可分两次灌入，第次灌入2/3，将桩管从土中拨起一半长度后再灌入剩余的1/3；d按规定的拔出速度，从土层中拔出桩管即可成桩。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理（3）锤击碎石桩 施工工艺双管法a桩管垂直就位；b起动蒸汽桩锤或柴油桩锤锤击内管和外管，下沉至规定的设计深度；c提升内管，向外管内灌碎石；d放下内管到外管内的碎石面上，拔起外管到与内管底齐平；,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理（3）锤击碎石桩 施工工艺双管法e锤击内管和外管将碎石压实。桩底第一次投料较少，然后锤击压实，这一阶段叫做“座底”，“座底”可以保证桩长和桩底的密实度。f拔起内管，向外管内灌碎石。g重复cf的工序，直至桩的内、外管拔出地面而成桩。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理（3）锤击碎石桩 注意事项：正式施工前应进行成桩试验，试验桩数一般为79根以验证试验参数的合理性，当发现不能满足设计要求时，应及时会同设计单位予以调整桩间距、灌碎石量等，对此，有关设计参数需重新试验或改变设计；正式施工时，要严格按照设计提出的桩长、桩距、桩径、碎石灌入量以及试验确定的桩管打拔速度和高度、挤压次数和留振时间、电机的工作电流等施工参数进行施工，以确保挤压均匀和桩身的连续性；,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理（3）锤击碎石桩 注意事项：应保证起重设备平稳，导向架与地面垂直，且垂直偏差不应大于1.5%，成孔中心与设计桩心偏差不应大于50mm桩径偏差控制在20mm以内，桩长偏差不大于100mm。灌碎石量不应小于设计值的95%。,地基处理方法和工艺,7、砂桩处理 砂桩也称为挤密砂桩或砂桩挤密法。是指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后将砂再挤入土中，形成大直径的密实砂柱体的加固地基的方法。砂桩主要施工方法振动成桩法和锤击成桩法。振动成桩有三种工艺：一次拔管成桩法、逐步拨管成桩法和重复压管成桩法；锤击成桩有两种工艺：单管法和双管法。（1）砂桩的加固机理a、在松散砂土中的加固机理砂桩加固砂性土地基的目的主要有：提高桩和桩间土的密实度，从而提高地基的承载力，减小变形、增强抗液化能力。砂桩加固松散地基抗液化和改善地基力学性能的机理主要有三个方面：挤密作用、排水减压作用、砂土地基预震作用。,地基处理方法和工艺,7、砂桩处理（1）砂桩的加固机理b、在软弱粘土中的加固机理砂桩在软弱粘性土地基中，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土体的排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学性能。主要有四个方面：置换作用、排水作用、加筋作用、垫层作用。（2）填料要求 砂桩宜用级配较好的中粗砂，也可采用砂砾。桩料的含泥量（0.074mm）不超过5%。主要缺点：砂桩直径一般为70200cm，桩间距为1.02.5m，压入砂量0.44m3/m，置换率为10%80%，因此，用砂量大。,地基处理方法和工艺,7、砂桩处理（3）振动成桩法振动挤密砂桩的成桩工艺就是在振动机的振动作用下，把带有底盖或排砂活瓣的套管打入规定的设计深度，套管入土后，挤密了套管周围的土体，然后投入砂子，排砂于土中，振动密实而成为砂桩。振动挤密砂桩的施工顺序如下：a在地面上将套管的位置确定好；b开动振动机，将套管打入土中，如遇到坚硬难打的土层，可辅以喷气或射水助沉；c将套管打入到预定的设计深度，然后由上部料斗投入套管一定量的砂；,地基处理方法和工艺,7、砂桩处理（3）振动成桩法d将套管拉拔到一定的高度，套管内的砂即被压缩空气（或在自重作用下）排砂于土中；e又将套管打入规定的深度，并加以振动，使排出的砂振密，于是，砂再一次挤压周围围的土体；f再一次投砂于套管内，将套管拉拔到规定的高度；g将以上工艺重复多次，一直打到地面，即成为砂桩。注意事项同锤击碎石桩。,地基处理方法和工艺,8、石灰桩处理 石灰桩是以生石灰为主要固化剂与粉煤灰或火山灰、炉渣、矿渣、黏性土等搀和料按一定的比例均匀混合后，在桩孔中经机械或人工分层振压或夯实所形成的密实桩体。石灰桩的主要作用机理是通过生石灰的吸水膨胀挤密桩周土，继而经过离子交换和胶凝反应使桩间土强度提高。同时桩身生石灰与活性掺和料经过水化、胶凝反应，使桩身具有0.31.0MPa的抗压强度。（1）加固机理石灰桩加固机理有：成孔挤密、吸水作用、膨胀挤密、发热脱水、离子交换、置换作用、减载作用。,地基处理方法和工艺,8、石灰桩处理（2）适用范围石灰桩法适用于处理饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地。由于生石灰的吸水膨胀作用，特别适用于新填土和淤泥的加固，生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固结。形成强度后的密集的石灰桩身与经加固的桩间土结合为一体，使桩间土欠固结状态消失。用于地下水位以上的土层时，宜增加搀和料的含水量并减少生石灰用量，或采取土层浸水等措施。材料要求：使用材料为生石灰（颗粒直径不超过30mm要求填充材料要密实）。,地基处理方法和工艺,8、石灰桩处理（3）施工工艺 整平地面振冲器就位对中成孔空气压缩机注入生石灰边振动边拔出套管振冲器移位封紧生石灰桩孔。（4）石灰桩复合地基工作机理 石灰桩属于可压缩的柔性桩，试验研究表明，当石灰桩复合地基荷载达到其承载力特征值时，桩长范围内桩土之间相对滑移量很小，可以认为桩土之间变形是协调的，因此，桩土复合土层承载性能接近于人工垫层。工作荷载作用下桩土应力一般在2.5-5之间。石灰桩复合地基的沉降主要来自桩端以下土层，复合土层的沉降一般仅为桩长的5%-0.8%。因此，进行石灰桩复合地基加固软弱土层时，宜将桩端进入压缩性相对较低、承载力较高的土层中。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理 排水固结法主要是增加排水系统和加压系统，通过增加排水途径，缩短排水距离，加快地基软土的固结。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的完成设计要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也不能顺利进行，所以以上两个系统总是联系起来考虑的。地基中设置竖向排水体，常用砂井，它是先在地基中成孔，然后灌砂使之密实而成。袋装砂井是在砂井的基础上发展的新技术，它与砂井相比具有用砂料省、连续性好、不会因地基变形而折断、施工简便的优点。塑料排水板（带）可以在工厂制作，运输方便，在没有砂料的地区尤为合适。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（1）砂井施工砂井施工一般先在地基中成孔，再在孔内灌砂形成砂井。砂井的灌砂量，应按井孔的体积和砂在中密时的干密度计算，其实际灌砂量不得小于计算值的95%。砂井成孔施工方法有振动沉管法、射水法、螺旋钻成孔法和爆破法四种。材料要求：砂（含泥量不大于3%）或砂和角砾混合料（含泥量不大于5%），振动沉管法：以振动锤为动力，将套管沉到预定深度，灌砂后振动、提管形成砂井。采用该法施工不仅避免了管内砂随着带上，保证砂井的连续性，同时砂受到振密，砂井质量较好。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（1）砂井施工射水法：是指利用高压水通过射水管形成高速水流的冲击和环刀的机械切削，使土体破坏，并形成一定直径和深度的砂井孔，然后灌砂而成砂井。适用于土质较好且均匀的砂性土。射水成孔工艺，对土质较好且均匀的粘性土地基是较适用的；但对土质很软的淤泥，因成孔和灌砂过程中容易缩孔，很难保证砂井的直径和连续性；对夹有粉砂灌层的软土地基，若压力控制不严，易在冲水成孔时出现串孔，对地基扰动较大。射水法成井的设备比较简单，对土的扰动较小，但在泥浆排放、塌孔、缩颈、串孔、灌砂等方面都还存在一定的问题。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（1）砂井施工螺旋钻成孔法：用动力螺旋钻钻孔，属于干钻法施工，提钻后孔内灌砂成形。此法在美国应用较广泛，该工艺所用设备简单而机动，成孔比较规整，但灌砂质量较难掌握，对很软弱的地基也不太适用。适用于陆上工程，砂井长度l0m以内，且土质较好，不会出现缩颈、塌孔现象的软弱地基。爆破法:是先用直径73mm 的螺纹钻钻成一个砂井所要求设计深度的孔，在孔中放置由传爆线和炸药组成的条形药包，爆破后将孔扩大，然后往孔内灌砂形成砂井。这种方法施工简易，不需要复杂的机具，适用于深度为67m 的浅砂井。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（1）砂井施工施工工艺 a整平原地面；b定孔位或桩位：立管、稳尖、戴帽、调好重锤、打管；c灌砂密实：钢管大道设计深度后，立刻上拔0.51.0m，消除桩底真空吸力，以便活瓣张开，然后提起重锤和桩帽，在钢管上口搁下漏斗，即可进行灌砂，一般先灌入少许水，然后砂水交替灌入，使砂饱和密实；d拔管：灌砂完毕开始拔管，拔管速度控制在46m/min，同时用大锤敲打钢管外壳，加速砂子下落；e移架对桩：拔管完毕，将架子移到另一个桩位，重复以上步骤。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（2）袋装砂井施工袋装砂井是普通砂井的改良和发展。对含水量很高的软土，普通砂井容易产生缩颈、断颈或错位现象。普通砂井即使在施工时能形成完整的砂井，当地面荷载加大时，软土层会产生侧向变形，可能是砂井错位。袋装砂井是用具有一定伸缩性和抗拉强度很高的聚丙烯或聚乙烯编织袋装满砂子，它基本上解决了大直径砂井中所存在的问题，使砂井的设计和施工更加科学化，保证了砂井的连续性；打设设备实现了轻型化，比较适应在软弱地基上施工；用砂量大为减少；施工速度加快，工程造价降低，是一种比较理想的竖向排水体。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（2）袋装砂井施工砂袋的直径、长度和间距确定：根据工程对固结时间的要求、工程地质情况等通过固结理论计算确定。袋装砂井常用的直径为70mm；长度主要取决于软土层的排水固结效果，而排水固结效果与固结压力的大小成正比。由于在地基中固结应力随着深度而逐渐减小，所以，袋装砂井有一个最佳有效长度，砂井不一定打穿整个压缩层；固结理论计算表明，缩短间距比增大井径对加速固结更为有效，即细而密的方案比粗而疏的方案效果好。工程实践证明：袋装砂井的直径为70mm时，井径比为15-25，效果都是比较理想的。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（2）袋装砂井施工材料要求：选用聚丙烯或其他适用的编织料制成的袋，采用渗水率较高的中、粗砂装袋。施工工艺：整平原地面摊铺下层砂垫层机具定位打入套管沉入砂袋拔出套管机具移位埋砂袋头摊铺上层砂垫层。,地基处理方法和工艺,袋装砂井成孔的方法有锤击打入法、水冲法、静力压入法、钻孔法和振动贯入法五种。,9、排水固结法处理（3）塑料排水板（带）施工 插塑料排水板法是利用设置在地基中的竖向排板和地表进行加载预压或利用构造物自身重量的共同作用使饱和软土中的孔隙水逐渐排出地表，土体固结提高密实度和强度，消除大部分的水后沉降使地表稳定。主要运用于活淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土及杂填土的软土地基。对沿海地区的应用非常合适。对于深厚（可处理35m以上）的软土地基加固，从技术上和经济上考虑，排水板几乎是唯一经济、有效、可行的方法。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（3）塑料排水板（带）施工 塑料排水板的优点滤水性好，排水畅通，能确保良好的排水效果。料具有一定的强度和延伸性，适合地基变形能力强，而不影响排水性能。水带断面尺寸小，插板时对地基扰动小。可在超软弱粘地层（如新吹填土基）之上进行插板施工。施工速度快，工人劳动强度低，是软基加固工程的理想排水固结材料。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（3）塑料排水板（带）施工 施工工艺清除垃圾物：人工清除施工区域内的垃圾物，外运至指定地点。铺下层砂垫层：按照设计砂垫层厚度，填筑砂垫层。放样布桩：塑料排水板采用正方形布置。桩机就位：插板机就位后，检查桩端处夹头，桩尖对准孔位，然后施震沉管，沉管到设计深度。沉管：沉管过程中注意导管的垂直度，倾斜度不得大于1.5%，导管下沉速度不宜过快，一般控制在每分钟45m，沉管过程中绝不能上提。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（3）塑料排水板（带）施工 施工工艺拔管：缓慢匀速拔管，以便让软土有一个缩孔的机会，使得排水板不易被钢导管带动。割断排水板：排水板留出孔口长度在保证深入砂垫层不小于0.3m时割断排水板，施工完成后可将排水板露出端弯折埋置于砂垫层，整平砂垫层。移机：移机后退打下一根。铺设碎石垫层：处理完成后，铺填30cm厚碎石垫层。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（3）塑料排水板（带）施工 关键工序塑料排水板施工前，要对场地进行清理，铺设好砂垫层。为了保持工作面的整洁、根据地形做好排水。放样时要根据设计准确放样，并在每个孔位都作好标记。穿靴：将塑料排水板端部穿过预制靴头固定架，对折带长约10cm，固定联结，一般预制靴头可采用铁质靴头。插入过程要防止淤泥进入板芯，以免造成堵塞，影响排水效果。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（3）塑料排水板（带）施工 关键工序施工所用套管应保证地基中的塑料排水板不扭曲，排水板需要接长时，采用滤套内平接的方法，芯板对扣，凹凸对齐，搭接长度宜大于20cm，滤套包裹，用可靠措施固定。拔管过程中塑料排水板被带上0.5m以上时应补打，若连续两次带出塑料排水板长度大于0.5m时，应查明原因后再行施工。,地基处理方法和工艺,9、排水固结法处理（4）加载预压法施工 进行预压的荷载超过设计的道路工程荷载，称为超载预压；预压荷载等于道路工程荷载，称为等载预压。a堆载预压法对各类软弱地基均有效;但堆载预压需要一定的时间，适合工期要求不紧的项