软土路基处理方案.docx

4、本项目勘察设计重点、难点及应对措施本项目多经过渔田地区，地质条件较为特殊，第四系覆土厚度大，常水位高，多年形成的软土地基给工程带来相对难度，因此，对软土地基的处理非常重要。1）工后沉降规范允许值工后沉降控制表 桥 头涵 洞路 基10cm20cm30cm2）软基处理工艺比价软基处理较常采用的工艺有：塑料排水版（袋装砂井）堆载预压、塑料排水板（袋装砂井）真空预压、水泥喷粉桩（搅拌庄）、碎石桩、CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）、动力排水固结法等。各种软基处理工艺的优缺点、造价及工期比较见下表。软其处理工艺比较 工艺种类优点缺点塑料排水板（袋装砂井）堆载或超载预压（加固深度小于20米）施工工艺成熟，方法简便，造价低，可有效消除主固结沉降工期长，若堆载高度太大则会显著增加造价塑料排水板（袋装砂井）真空预压（加固深度小于15米）可一次加载，省去分级加载和卸载的时间，预压时间少于堆载预压，可有效消除主固结沉降，适合大面积区域（道路堆场、码头、机场等）软基处理，不存在弃土问题工序要求高，尤其是止水帷幕和真空封膜要保证密封，造价稍高于堆载预压水泥喷粉桩（加固深度小于18米）工艺成熟，进度快，工期较短，可有效消除主、次固结沉降淤泥有机质含量较大时，处理效果不好；含水量较大时影响单桩强度；造价较高动力排水固结（加固深度8-10米）地基土在较短时间内完成大部分固结沉降，成为超固结土，大大降低工后沉降并迅速提高承载力；此外，还可实现对地基的预震作用，有效地消除砂土液化；该法还有利于地下管线的开挖施工程序复杂；降水和排水措施必须得到保障；虾塘和水田路段不适用；处理深度一般不大于10米；对周边环境影响较大碎石桩（加固深度20-25米）工期短，工艺成熟，有较好的抗液化性能；利于孔隙水消散造价昂贵，且工后沉降较大；对于淤泥质土，成桩困难，桩径较难控制，承载力提高幅度较小挤密砂桩（加固深度约为20米）兼有挤密、置换和排水固结的作用；可有效处理易液化地基；造价比碎石桩低；工期较排水固结法短外理淤泥质地基需结合堆载预压，且需控制好置换率；不适合高承载力要求地基CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩，加固深度25-30米）进度快，可达到较大的加固深度（大于20m）显著提高软基承载力和减少沉降造价较高，淤泥制裁地基采用何种成桩工艺（排水或挤土）有争议真空强排水联合低能量强夯动力固结法（加固深度小于10米）工期较真空预压短，造价较真空预压低，迅速提高表层土承载力，可有效控制差异沉降和消除主固结沉降，适合大面积区域（道路堆场、码头、机场等）软基处理，无弃土问题工艺要求高，对强夯参数、施工流程和检测标准需通过现场试验确定，对设计和施工的水平经验有较高要求软基处理造价及工期比较 工法单位（元/平方米）工期塑料排水板真空预压（排水板间距1.2米）130-140预压期3到4个月塑料排水板堆载预压（排水板间距1.2米）220预压期4到6个月水泥喷粉桩（桩径50cm）间距1.5m220龄期30到60天间距1.8m190动力排水固结（袋装砂井间距1.2米，直径0.07米）150强夯期60-90天碎石桩（桩径0.8米，间距1.6-2.0米）530排水期15-20天挤密砂桩（桩径0.4米，间距1-1.5米）排水期15-30天CFG桩（桩径0.4米，间距1.8-2米）有砂桩274龄期30-60天无砂桩212真空强排水联合低能量强夯动力固结法（高真空击密法）110-1303到4个月注：加固深度统一按10米计。3）软基处理工艺简介袋装砂井（塑料排水板）排水固结法它是在软土路基中设置一系列竖向排水体（袋装砂井，塑料排水板），在其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，配合堆载预压、真空预压或真空堆载联合预压，从而加速软土的固结、加速强度的增长。排水固结法对消除软基次固结沉降的效果不明显。挤密砂桩砂桩是由于蒸汽或柴油打桩机或振动打桩机在松散的砂性土或人工填土中冲击或振动成孔并灌填砂料后形成的桩体。在成桩过程中，由于以周围砂性土产生了挤密作用，或同时产生了挤密或振密作用，从而提高了周围土体的密度，改善了地基的承载性能和整体稳定性，减少了地基的沉降。挤密砂桩最初主要用于挤密砂土地基，随着高效能专用机具的出现，又逐渐用于可液化粉土地基的加固。近年来，通过与预压法联合使用，在软弱粘性土地基上取得了良好的效果，成为一种用途极为广泛的地基处理方法。碎石桩（振冲置换法）它是利用单向或双向搬起石头砸自己的振动头，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；使桩体和原来的粘性土构成复合地基，以提高地基的承载力和减少沉降。但根据公路软土路基路堤设计与施工技术规范规定，采用湿法施工（水振动），地基的十字板抗剪强度应大于15KPa，干法施工（沉管法等），地基的十字板抗剪强度应大于10KPa，对于未能达到要求的土质，采用碎石桩时须慎重，应通过试验确定其适用性。水泥喷粉桩（搅拌桩）它是利用水泥作为固化剂的主剂，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强制搅拌，形成坚硬的拌和主体，与原地层形成复合地基。它分为浆喷法和粉喷法两种，当土质的天然含水量大于30%、塑性指数大于10时宜采用粉喷法，且粉喷法在相同的搅拌时间内要比浆喷法获得的强度要高，强度的离散性要小；但粉喷法没有浆喷法施工简单，其施工质量也没有浆喷法容易控制。由于其工程单价较高，对整体工程造价影响较大。动力排水固结它通过设置竖向向排水体系（袋装砂井或塑料排水板）和水平排水体系（中粗砂垫层和盲沟），并结合静荷载（填土堆载）和动荷载强夯夯击能），使得地基在较短时间内完成大部分固结沉降，成为超固结土，大大降低工后沉降并迅速提高承载力；此外，还可实现对地基的预震作用，有效地消除砂土液化；该法还有利于地下管线的开挖埋设。运用这一方法，可在较短时间内从根本上改善地基土的物理力学特性，具有效果、工期、经济上的综合优势。但此法处理深度通常不超过10米，且受场地条件限制。真空强排水联合低能量强夯动力固结法（高真空击密法）真空强排水联合低能量强夯动力固结法通常采用三遍降水三遍强夯的施工工艺。a、真空降水施工在降水明沟内侧布置小区外围封闭管,外围封闭管与明沟一样要求相互贯通,外围封闭管井点管间距为2米，距小区边线距离为4-5米。第一次降水：均为3 m浅管，滤头长度为1.5米，井点管卧管间距为3m，井点管间距为2米，要求井点管周围灌粗砂至地面以下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥质土封存死。降水至2.5 m以下，连续72小时不间断降水。完毕后拆除区内井点管并保留外围封管，进行强夯。第二次降水：在第一遍强夯后，采用一长一短相间的井点管布置方式，短井点管管长3米，长井点管管长6米，井点间距为4米，卧管间距为4米，要求3米深井点管周围灌粗砂至地面下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥质土封死。第一遍细夯后立即插管降水，并将夯坑及地表的明水及时排出。第二遍降水要求降至地面3米以下，连续降水7天。第三遍降水：在第二强夯后，采用一长一短相间的井点管布置方式。短井点管管长3米，长井点管管长6米，井点间距为4米，要求3米深井点管周围灌粗砂至地面下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥质土封死。第二遍强夯后立即插管降水，并将夯坑及地表的明水及时排水。第二遍降水要求降至地面3米以下，连续降水7天。外围封管：井点间距为2米，管长为6米，井点管滤头处1米灌粗砂。b、低能量强夯强夯夯锤要求： 锤重10-10.5吨，锤底直径为2.5米。第一遍强夯： 夯击能量为400KJ-600KJ（根据现场实际情况进行适当调整）夯击击数为4-5击。二遍强夯：夯击能量为1000KJ-1200KJ（根据现场实际情况进行适当调理），夯击击数为4-5击。第三遍夯击：夯击能量为800KJ-1000KJ（根据现场实际情况进行适当调整），旱灾行搭接满夯，搭接尺寸不少于1/4夯锤直径，夯击击数为1-2击。每遍夯击完成之后进行推土机推平，并测量夯后标高和计算沉降量。c、作业单元分块布置，每块面积约1万m2。4）软基处理设计方案场区岩土工程条件场区地面为第四系所覆盖，自上而上有人工填土层、冲积层及残积层。下伏基岩主要为可溶性灰岩。路堤极限填土高度估算极限填土高度是指在不作任何特殊加固处理，在天然软土地基上用不控制填土速度快速填筑方法修筑路堤，所能达到的最大高度。计算路堤极限填土高度时未考虑硬壳层的影响。根据址字板剪切测试结果确定：He = 0.3Cuk = 0.313.0 = 3.9（m）式中 He极限填土高度（m）； Cuk十字板抗剪强度标准值（KPa）结合当地软基处理工程实践经验，建议填土极限高度He=3.5m。本道路软基工程特征填方高度不高，大部分路段填方高度（含路面结构）在1.0-5.0米左右，局部填方高度大于10.0米。硬壳层普遍厚度为6-8米，局部厚达10米。硬壳层为素填土和杂填土（局部含薄层耕土），本身具有较小的压缩性和较高的强度。软土层为淤泥质粘土及粉细砂，厚度较小（4-6米），埋深大（普遍6米以下），小部分路段埋深约2米。软土层工程特性差，承载力低，压缩性大。软土层普遍含砂量较大，适合采用排水固结法处理软基。淤泥质粘土、粉细砂层以下普遍为中粗砂层、砾砂层、砂质粘土层和强风化层，可作为道路持力层。道路场地现状部分为房屋地基，承载力较高，清表之后可直接填筑路基。道路场地现状大部分为农田、蕉林、果林和灌溉沟渠和鱼塘，地表承载力差，需采取软基处理措施。地下水类型主要为上层滞水和也隙承压水，地下水位埋深一般为0.4-3.2米。软基处理方案通过近几年新建道路所采用各种软基处理措施的效果进行分析比较，并结合在周边地区的软基处理工程经验，本设计考虑综合采用浅层换填垫层、袋装砂井结合堆载预压等地基处理方法，现将各种方法的特点及适应性叙述如下：硬壳层较厚、软土层埋深大路段，因路基填方高度小，路基总沉降不大（须保证工后沉降小于30cm），主要考虑提高地表（路床或路堤）承载力和减小工后不均匀沉降问题，可采用换填垫层结合多层横向加筋的方法，既可收到较好的效果，又可降低造价，缩短工期。硬壳层薄、软土层厚度较大路段，若工期较为宽松，可采用袋装砂井堆载或超载预压处理软基。预压期4-6个月。但从地质纵剖图来看，此路段长度不大，约200-300米，也可采用水泥搅拌桩处理，处理深度控制在15米之内，对总造价影响很小。对构筑物两端等工后沉降要求较高的路段，采用水泥搅拌桩处理。复合地基方法可有效消除路基次固结沉降。桩间距按复合地基沉降计算确定，涵洞处为1.5m左右，桥台附近为1.2m-1.5m。为使路基与桥台的沉降更好地过渡，往路基方向30m为桩距渐变段，桩间距按由桥台到路基方向桩间距由1.2m分两段渐变为1.5m的原则布置，分段间距10m，并在桩顶铺设一层级配碎石垫层，其上再设一层双向拉伸土工格栅加筋，涵洞基础范围内不铺土工格栅。对于管线，涵洞等构造物，基底的设计高程即级配碎石垫层的高程。对于局部位于高压线下无法架设搅拌桩或袋装砂井机架路段，可采用高压旋喷桩处理软基。位于水塘路段，在堆载预压过程中，若水塘尚未换填，则需要施工反压护道并分级放坡，避免路基失稳。为了避免不同的软基处理方式对路堤造成的不均匀沉降，对于不同的处理方式交接处前后各15m土工格栅。为了避免填挖纵向交界处地基承载力差异对路堤造成的不均匀沉降，对于填挖交界面沿纵向铺设长15m的土工格栅。为了避免半填半挖横断面接合处地基承载力差异对路堤造成的不均匀沉降，沿横向铺设土工格栅加筋。构造物段路基填筑在桥头路基及涵台两侧路基由于施工操作面有限，路基填土不易压实，为保证路基整体稳定性能，在桥台及涵台背5m范围内呈倒梯形填筑透水性砂砾填料，并采用小平板震动仪器夯实，压实度要求不小于一般路基压实标准。5）软基处理施工及观测要点严格按照公路软土路堤设计与施工技术JTJ017-96的有关规定和各设计图中的具体说明进行施工。路基填筑采用薄层轮加法施工。薄层轮加法施工是建议在认真、细致、准确、及时的动态观测基础上的，施工中应高度重视观测工作，按设计要求布置观测点进行观测，及时整理观测数据，发现异常及时采取措施，各种观测仪器的观测密度见下表：观测仪器观测密度表观测中应注意：观基准点一定要稳定，应远离路基以免受路基沉降的影响。观测仪器精度应满足要求，观测及记录应按操作规程执行。发现异常情况应立即通报业主与监理后采取措施水泥搅拌桩设计说明一、设计范围 DK3+370DK3+452.38,全长82.38m。二、概况： 本段位于綦江河北岸，新建中心线右侧，大部分处于剥蚀丘陵地貌，大都为旱地，地表以粉质粘土为主。槽谷一般开阔平坦，多已辟为水田。 本段线路右侧上覆坡洪积层软粘土，灰黑色为主，软塑流塑状，质较纯，厚28m，因水田长期泡水形成。三、设计依据： 填土：基床底层及基床以下填料填筑，填筑前必须进行试验路堤填筑，以获得合适的施工参数。压实标准应满足规范和设计要求。 软黏性土（软塑流塑状）：=22KN/m、c=3Kpa、=24,经分析，天然有荷时，稳定系数为0.84，处于不稳定状态，不满足铁路路基设计规范(GB10001)和铁路特殊路基设计规范（TB10035）要求，需对路基进行加固处理。 四、工程措施： 1、DK3+370DK3+452.38全长82.38m，路基填方基底按平面图所示范围采用直径50cm水泥搅拌桩加固，正三角形布置，桩间距为1.3m，加固深度打穿软土层至其下持力层不小于0.5m。设计要求室内配置的水泥土28天和90天龄期强度分别不小于1.5MPa和2.2MPa，复合地基承载力不小于120Kpa，单桩受力不小于105KN。经检测单桩受力满足要求后，进行复合地基承载力检测。满足要求后再在搅拌桩顶部铺设一层双向50KN/m土工格栅及0.5m厚的砂砾石垫层。土工格栅应符合铁路路基土工合成材料应用设计规范（TB10118-2006）相关要求。 2、桩身胶凝剂为水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。 3、试验性施工前，应取原状土在室内作水泥土的配比试验，水泥掺灰量不得小于设计要求的最低掺灰量（15%）。 4、在正式施工前，利用室内水泥土胶凝材料所决定的掺量，根据被加固土体含水量选择湿法和干法等适宜工法进行成桩工艺试验；试桩结束后进行单桩承载力和复合地基承载力检测，单桩和复合地基承载力不满足要求应采取复搅措施，调整施工工艺和胶凝材料的掺入量，以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。五、施工注意事项及质量检测 1、水泥搅拌桩施工： 室内配比试验：水泥搅拌桩施工前采集该工点土样（当存在成层土时应采集最软弱层土样），进行室内配比试验，以确定满足设计要求的最佳水灰比，水泥掺入量及外加剂品种、掺量。要求28天龄期桩身无侧限抗压强度不小于0.5MPa。 成桩工艺试验：利用室内水泥土配比实验结果进行现场成桩试验，一确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。 水泥搅拌桩施工步骤:A.水泥搅拌机械就位，移动钻机，准确对孔；B。预搅下沉；C.喷浆搅拌提升；D.重复搅拌下沉；E.重复搅拌提升至孔口；F.关闭搅拌机械。 水泥搅拌桩施工中应保持搅拌机底盘水平和导向架的竖直，搅拌机的垂直偏差不得超过1%；桩位偏差不得大于50mm；成桩直径和桩长不得小余设计值。 严格按照设计桩位、桩长、桩数及实验确定的参数施工。桩体搅拌应均匀、连续、全桩须复搅一次。机具下沉搅拌中遇有土阻力较大，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压，或边输入浆液边搅拌钻进。 成桩过程中，因故停止，恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接0.5m喷浆施工。因故停机超过3h，拆