软土地基的危害及处理措施

1、中华人民共和国教育部东北林业大学毕业论文论文题目: 软土地基的危害及处理措施 学 生: 指导教师: 学 院: 专 业: 道路桥梁工程技术 2008年6月东北林业大学 毕 业 论 文 设 计 书论文题目 软土地基的危害及处理措施 指导教师 专 业 道路桥梁工程技术 学 生 2008年 5月 29日软土地基的病害及处理措施摘 要介绍了软土及软土地基的定义、特征和其工程性质,软土探讨了软土地基在工程中造成的危害和软土地基的一些具体处理方法，还有选择处理方法时应考虑的条件。排水固结法和挤密砂桩法是两种较为常用，且行之有效的处理软基的措施，应用较为广泛。随着社会的快速发展，道路对路基的要求会越来越高，从

2、而对路基的变形要求也越来越严格。这对软土地基加固处理的施工提出了新的要求，原有的施工工艺和质量检测方法需要进行改进，软土地基处理的新技术必然应运而生。目的是为了整治、处理好地基,使来往车辆及司乘人员安全、舒服、快速的行驶在公路上。1 绪论11.1软土11.1.1 我国软土的类型、特征及其分布1软土的工程性质21.2软土地基发展趋势31.2.1 软土地基加固处理的现状31.2.2 软土地基处理的新技术32软土地基处理方法42.1 软土地基处理4 软基处理的目的和意义4软基处理的一般原则52.2 软土路基设计处理原则6垫层的处理62.2.2 粒料桩73 软土路基施工法简介83.1国外几种软土路基施

3、工法简介83.1.1 轻型路基施工法83.1.2 使用土工织物处理软土地基93.1.3 深层拌和处理施工法93.1.4 冻结施工法和注入化学药剂施工法103.2 排水固结法103.2.1 塑料排水板103.2.2 真空预压法133.3 挤密砂桩法16砂桩施工工163.3.2 砂桩施工的质量控制184 路基沉降及验算214.1沉降的一般规律214.2 沉降计算214.2.1 压缩试验与压缩曲线214.2.2 压缩性指标224.2.3 沉降计算方法234.3 沉降系数的影响因素254.3.1 荷载对沉降系数的影响254.3.2 地基处理方法对沉降系数的影响264.3.3 地质条件对沉降系数的影响2

4、64.3.4 填土施工速率对沉降系数的影响26结论281 绪论1.1软土 一般而言，软土是指近代水下沉积的饱和粘性土，是淤泥、淤泥质粘土、泥质粉土、泥炭、泥炭质土等一类土体的简称，广泛分布在我国沿海内陆平原或间盆地。不同地域软土的成因、结构和形态各不相同，但都具有基本相同的物理力学特征:天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低，可呈灵敏性结构。软土作为工程建筑特的地基，由于其承载力低、往往会产生不同程度的坍滑或沉降陷。具体该如何定义软土，各行业部门如建筑、铁路、公路、港工等，根据行业特点和习惯，给出的定义或判定条件不尽相同。文献1认为软弱土是指淤泥、淤泥质土、充填土、杂填土或其

5、他高压缩性土。其中淤泥是在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作用而形成，为天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土;天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5、但大于或等于1.0的粘性土或粉土称为淤泥质土。文献2中将软土解释为天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑到流塑状的粘性土，如淤泥、淤泥质土，以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等。淤泥和淤泥质土的特征解释为，在静水或缓慢流水环境中沉积，经生物化学作用而形成的饱和粘性土，含有机质，天然含水量大于液限。当孔隙比大于1.5时称为淤泥;天然孔隙比小于1.5而大于1.0时称为淤 泥质土。当土的烧失量大于5%时，称有机质土;大于60%

6、时称为泥炭。文献3中将软土定义为，含有大量亲水的胶体颗粒，具有海绵状结构的松散体，其性质为天然孔隙比大、含水量高、透水性小、强度低、压缩性大。文献4中对软土给出的定义为:在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的饱和软弱粘性土。对软土的主要特征描述为:天然含水量高(接近或大于液限)，孔隙比大(一般大于1.0)，压缩性高，强度低，渗透系数小。 文献5中定义软土为滨海、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，天然含水量35%，天然孔隙比1.0，十字板剪切强度<35Pka或静力触探总贯入阻力小于75kPa。文献6中将软土定义为天然孔隙比大于或等于1.

7、0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭土等，其压缩系数大于0.5MPa-1，不排水强度小于30kPa。 关于软土定义，除以上所述外还有一些，但大同小异，在此不一一叙述。概而言之，工程界通常口语称呼的软土指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的土。 我国软土的类型、特征及其分布我国软土分布广阔，地域差距大，形成的因素复杂，下表1-2简要的概括了我国软土的分布、类型及其特征。软土的工程性质 软土无论按成因还是按土质划分，种类很多。但它们都具有以下几个方面的共同工程性质：（1） 颜色以深色为主，颗粒成分以细粒土为主，有机含量较高；（2） 天然含水量较高，容重小，天然含

8、水量大于液限，超过30%；相对含水量大于1.0；软土的饱和度高达100%，甚至更大，天然容重为1.519kN/m3;（3） 天然孔隙比小，一般大于1.0；（4） 渗透系数小，一般小于10-6/s数量级，沉降速度慢，固结完成所需时间较长；（5） 粘粒含量高，塑性指数大；（6） 高压缩性，压缩系数大，基础沉降量大，一般压缩系数大于0.5MPa-1；（7） 强度指标小，软土快剪凝聚力小于10kPa,快剪力内摩擦角小于5°；固结快剪的强度指标略高，凝聚力小于15kPa，内摩擦角小于10°；（8） 软土的灵敏性较高，灵敏度一般在210之间，有时大于10，具有显著的流动特征。1.2软土

9、地基发展趋势近年来，国外的地基处理技术发展的十分迅速，老方法得到改进，新方法不断涌现。在世纪年代中期，从如何提高土的抗拉性质这一思路上，发展到土的加筋法；从如何有利于土的排水和排水固结这一基本观点出发，发展到了土工合成材料、砂井预压和塑料排水带；从如何进行深层密实处理的方法考虑，采用加大击实工的措施，发展到了强夯法和振动水冲法等。另外，国外现代工业的发展，对地基工程提供了强大的生产手段，如能制造重达几十吨的强夯起重机械；潜水电机的出现，带来了振动水冲法中振动器等施工机械；真空泵的问世，建立真空预压法，生产了大于MPa气压的空气压缩机，从而产生了高压喷射注浆法。目前地基处理已成为土力学与岩土工程

10、领域的一个主要分支学科，国际土力学与岩土工程协会下有专门的地基处理学术委员会。中国土力学与岩土工程协会1984年成立了地基处理学术委员会，并于1986、1989、1992、1995、2000年分别召开了六届地基处理学术讨论会。1988编著出版了地基处理手册，1990又开始出版了地基处理杂志，提供了推广和交流地基处理新技术的园地。我国建设部已颁发了建筑地基处理规范JGJ79-91，交通部1997年颁发了公路软土地基路堤设计与施工技术规范，对公路工程中软土地基处理设计、施工起到了重要的指导作用。此外，对湿陷性黄土、膨胀土等也已出版了相应的规程。总之，地基处理已成为土木工程建设中的热点之一，它已得到

11、工程勘测、设计、施工、监理、教学、科研和管理部门的重视。地基处理技术的进步已产生了巨大的经济效益和社会效益，我国的地基处理水平总体上已处于国际先进水平。 软土地基加固处理的现状软土地基加固就是将低承载能力和大压缩性的原装土加固到足以承担地基所需的强度和施工后沉降要求，又是为了较小地基的渗透性。为了达到上述目的，通常有二类方法：一类是对天然地基土进行土质改良；另一类是在天然地基中插入也包括置换采性较好的材料，如砂石、土工合成材料、混凝土、钢管等。土质改良的方法又可以分为下述几类：预压使软粘土产生排水固结；振密、挤密松散土体；灌入固化物使之与天然地基土体形成复合土体，如水泥；冻结或烧结天然地基土体

12、以改善其物理力学性质。由各种地基处理方法获得的人工地基可以分为两类：一类是对天然地基土体全部惊醒改良，如预压排水固结法、强夯法、原位压实法、换填法。另一类是形成复合地基。它可以可以由复合土与天然地基土形成，如低强度桩复合地基法，树根桩复合地基；也可以由插入的塑料与得到改良如挤密的天然土体形成，如振冲挤密碎石桩复合地基。软土地基加固方法主要有换填土法、排水固结预压法、强夯法、砂石桩法和搅拌桩法等。 软土地基处理的新技术高压水切割消瘀水渠、水塘、河道的底部大多都有一定厚度的浮泥，如不清除会使路堤处产生渗透差别，而严重阻止空隙水排出，延长固结时间；并对周围地基抗滑稳定性起到破坏作用，况且淤泥中的有机

13、质经分解后，部分产物以沼气形式泄出会使路堤下沉，加大工后沉降，因此，这些浮泥必须清除干净。高压水切割清淤法是用高压喷射水枪沿水平方向切割浮泥，形成泥浆后，再用泥浆泵抽到堆放的低洼处。此种方法质量可靠，施工简单、效率高，易于推广。薄层轮加法填筑路堤薄层轮加法不是采用把预压划分为几级的方法，而是充分利用每次填土后地基强度的增长，根据沉降、位移等观测数据确定填土速率和停歇时间。时间证明，该方法一方面增加了路堤施工的稳定性，同时也争取了更多的预压时间，是一种经济实用、合理的科学施工方法。该方法首先要确定路基的极限填土高度。在极限填土高度以下可以采取较快的填土速度；在极限填土高度以上，为了确保路堤的稳定

14、，应适当放慢加载速度。在施工中着重控制侧向位移速率，使侧向位移速率基本在允许范围内变化。该施工法的关键是要保证准确连续的动态观测，通过观测数据的分析，掌握路堤在施工中的变动态，确定合理的控制标准来控制填土速度，以保证是施工的安全稳定。CFG桩近年来，复合地基理论的研究和发展较快，一些新的桩型、施工设备和施工工艺应运而生。复合地基可分为两大类：一类是由散体材料如砂、碎石、土、钢渣等组成的桩与天然地基复合；另一类是由水泥与土结合而成的桩与天然地基复合。CFG桩按其性质属于后者，适用于软土处理且是一种较为经济合理的地基处理方法。砂石桩与低强度混凝土组合型复合地基散体桩主要靠桩间土的被动约束，特别是桩

15、顶24倍桩径范围内，桩间土将承受很大的径向应力，容易使桩体产生膨胀破坏，因而在软弱粘性土中的砂石桩复合地基承载力难以有效提高。为了改变这种状态，对散体桩复合地基中的部分砂石进行桩体增强，在砂石桩中增加一定量的、及粉煤灰与少量水泥，使其成为一种粘结强度较高的半刚性体，由此构成部分散体砂石桩与部分低强度混凝土组和型复合地基。组和型复合地基特点是既能发挥砂石桩的优点，又由于低强度混凝土桩的插入而使砂石桩的侧向约束作用得到加强，从而减少散体桩顶部分的压胀变形。同时发挥半刚性桩能向深部传递荷载的作用，使复合地基的承载力大幅增加，提高了复合地基的整体稳定性。为使两种不同刚度桩体的作用、变形协调一致，需在桩

16、顶设置一定厚度的砂石料垫层，以保证不同刚度桩体与土共同承担荷载。2软土地基处理方法2.1 软土地基处理 软基处理的目的和意义自20世纪30年代美国及德国开始兴建，至50年代世界各国大力发展高速公路以来，目前，在全世界60多个国家共修建高速公路14，公路客货运速比例大大增加，甚至超过了铁路。我国在80年代中期确立了发展高速公路的方针，1984年开工建设大陆第一条高速公路沪嘉高速公路并于1988年建成通车，之后，沈大、京津唐、沪宁高速公路相继建成投入使用，至1999年底，全国通车里程达到11605，在世界高速公路排行榜列第三位，但绝大部分建于东部沿海诸省。我国沿海诸省，除山东部分地段以外，大部分为

17、泥质海岸，土层多为淤泥、淤泥质粘土、淤泥质亚粘土及泥混砂层，属于饱和的正常压密软粘土。这种土类压缩性高（沉降量大），排水固结慢，地基稳定性差。在我国长江、淮河流域，还经常分布有膨胀土、液化地基等，这些软弱地基、特殊地基的存在常导致高速公路的质量问题，往往是高等级公路设计、施工的关键问题。公路工程的地基问题该快起来有下列三个方面：(1)强度及稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以承受路基及路面外荷载时，敌机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。当地基在上部荷载及在外荷载作用下产生过大的沉降变形时，会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时，路面会开裂

18、破坏，构筑物与路堤衔接处差异沉降，会引起桥头跳车；涵身、通道凹陷、沉降缝拉宽而漏水；路面横坡变缓、积水。(3)地震、车辆震动等动力荷载可能引起地基土特别是饱和无粘性土的液化、失稳及震陷等。另外，由于外界水循环变化、温度变化等引起的管涌、冻融等也可能引起地基强度和变形的显著变化，从而影响道路的正常使用。当公路工程特别是高等级公路工程中遇到上列问题之一是，必须采取地基处理措施，否则会引起质量问题。如日本常磐高速公路神田桥从1986年9月20日通车后，19个月中平均每月修补一次错台，严重影响了路面质量和通行能力；我国沪嘉高速公路通车4 5月后桥头错台大者至78，使行车速度大为下降；江苏宁连一级公路，

19、由于软基沉降等问题，使路面开裂、桥头错台，通车几年来一直小修不断。地基处理的目的是利用夯实、置换、排水固结、加筋和热力学等方法对地基土进行加固，以改善地基土的剪切性、压缩性、振动性和特殊地基的特性，使之满足道路工程的要求。显然，对于交通量大、养护时间难的高等级公路，地基处理的恰当与否直接关系到工程质量、投资和进度。因此，地基处理对节约基本建设投资，保证公路正常运营具有重要意义。软基处理的一般原则 对于新建工程，原则上首先应考虑利用天然地基，对于淤泥和淤泥质土利用其上覆较好土层作为地基持力层，当上覆土层较薄，应注意避免施工时对淤泥和淤泥质土的扰动;对于冲填、杂填建筑垃圾和性能稳定的工业废科，当均

20、匀性和密实度较好时，均可利用作为地基、持力层;对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有腐蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为地基持力层。若地基软弱不能满足要求，则需进行处理，根据 工程情况及地土质条件或组成的不同，处理的目的可以是:(1)提高土的抗剪强度，使地基保持稳定;(2)降低土的压缩性，使地基的沉降和不均匀沉降低至允许范围内;(3)降低土的渗透性或渗流的水力梯度.防止或减少水的渗漏，避免渗流造成地基破坏;(4)改善土的动力性能、防止地基产生震陷变形或因土的震动液化而丧失稳定性;(5)消除或减少土的沉陷性或胀缩性引起的地基变形，避免建筑物破坏或影响其正常使用。对单一工程来讲，处理目的可能

21、是单一的，也可能需同时在几个方面达到一定要求:地基处理除用于新建工程的软弱和特殊土地基外，也作为事后补救措施用于已建工程地基加固。 对于泥沼地区的选线原则： 尽量选择泥沼窄、浅及沼地横坡平缓的地段通过； 尽可能绕避陡坡上的泥沼、古湖盆的泥沼以及中间聚水地带的泥沼； 应利用隆起的微地貌，以缩短通过泥沼积水和软弱地段的长度； 对于纵断面设计要考虑泥沼土层的性质和厚度、泥沼的地下水位和地面上的积水水位，使路堤高出水位一定高度并有一定的填土高度。2.2 软土路基设计处理原则 天然土体的性质不同于一般的均质材料，软土地基更是变化很大，不仅在空间上发生变化，而且随着时间的变化其性质也在发生变化。由于土力学

22、中理论分析的计算模式都是在一定的假定条件下建立的，众多不同因素的影响造成了理论分析结果与实际的差异。因此在处理软土地基时，应认真进行调查，重视施工过程中的动态观测，随时进行调整。软土地基的处理一定要遵循“因地制宜、综合考虑”的原则进行。垫层的处理治发布方法垫层处治通常指换土垫层处置方法，就是把地基下一定深度内的软土全部或部分挖除，用砂、碎石等强度高、水稳定性好的粒状材料回填，是浅层处治的一种，适用于表层软土小于3m的软土路段的处理。垫层的作用就是为了排出地基中的水分。通常比较经济、实用的材料是中、粗砂，垫层的厚度以能保证不致因沉降发生断裂为宜，其厚度通常以3050为好。垫层的铺设宽度要大于路堤

23、底宽，通常每侧各向外50100。当垫层兼有排污作用时，其厚度还应适当加大。在建筑物施工中，垫层除用中、粗砂和砂砾以外，垫层的材料还可以用素土、石灰土、二灰石灰、粉煤灰、煤渣、矿渣及其它性能稳定、无侵蚀性材料。虽然不同材料的垫层，其应力分布稍有差别，但从试验结果分析其极限承载力还是比较接近的。垫层的作用：提高地基承载力；减少沉降量。一般路基和结构物下浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。同时，由于侧向变形而引起的沉降，理论上也是浅层部分占的比例较大，若以压实的砂层代替了上部的软弱土，就可以减少这部分沉降；加速软弱土层的排水固结。因为在路堤施工中，较长用的垫层为中、粗砂和碎、砂砾石，这

24、些材料都具有良好的透水性，软弱土层受压后，砂垫层作为良好的排水面，不但可以使下面空隙水压力迅速消散，还可以加速软弱土层的固结，提高其强度，但固结的效果只限于浅层，深层部分的影响就不显著；消除膨胀土地基上的膨胀作用。在膨胀土地基上采用换土断层法时，一般可选用砂、碎石、煤渣、二灰等作为垫层材料，但垫层厚度应依据变形计算确定，且垫层宽度应大于路堤或构造物基础宽度；防止季节性冻土的冻胀作用。由于粗颗粒材料的空隙率较大，不会产生毛细管现象，因此可以防止冬季土中结冰和基础的冻胀；消除湿陷性黄土的湿险作用；用于处理暗浜和暗沟场地。 粒料桩粒料桩是为提高软土低级的承载力，在需要进行地基处理的范围内，由碎石、沙

25、砾、矿渣、砂等松散粒料做桩料，采用专用机械设置成交大直径的桩体。专用机械一般为振动沉管机、水振冲器等。设置粒料桩后桩与桩间土形成复合地基。粒料桩是通过置换软土、加速地基排水固结作用、桩的应力集中作用共同来提高稳定系数的，通常不考虑它对地基土的挤密作用。粒料桩复合地基的稳定计算设有粒料桩的复合地基的路堤整体抗剪稳定系数按有关公式计算，且当第i土条的滑裂面处于地面线以下复合地基区域深度内时，应考虑桩体对土的置换率、桩土应力比。复合地基的抗剪强度按以下公式计算：式中：、分别为在第i土条中路堤部分的高度m及容重； 、分别为在第i土条中桩料部分的高度及容重；桩对土的置换率，桩在平面上宜为等边三角形布置，

26、三角形分布时： 当桩在平面上为正方形布置时： D桩的直径；B桩位布置正方形或三角形的边长；桩间土的应力折减系数，其值为：；桩的应力增加系数，其值为：；桩土应力比，宜为当地或类似实验工程的试验资料确定。无资料时可取25。当桩底土质好、桩间土质差时取高值。第i土条滑裂面以下时，该滑裂面所处土层的天然不排水抗剪强度；桩料的内摩擦角，当桩料为碎石时可取38°，当桩料为沙卵石时取35°，当桩料为砂时可取28°；土条底部滑裂面对水平面的夹角。若按公式计算设有粒料桩的复合地基上路堤整体抗剪稳定安全系数，且当第i土条的滑裂面处于地面线以下的复合地基区域深度时，上式中的、应按下式计

27、算：= 式中，其他符号意义同前。若按公式计算设有粒料桩的复合地基上路堤整体抗剪稳定安全系数，且当第i土条的滑裂面处于地面线以下的复合地基区域深度时上式中的应该按下式计算： 其中： 一般要求为了能较好的排除地基内的水分，设有料粒桩的路堤底面应按照垫层与浅层处治的方法设置排水垫层。料粒桩的桩料不应使用单一尺寸的粒料，其最大粒径不应超过5；对十字板剪切强度低于20 kPa的软土地基的桩料，最大粒径可放宽到10，且510的粒料质量应占总质量的50%60%。料桩的含泥量小于0.074不得超过5%。 3 软土路基施工法简介3.1国外几种软土路基施工法简介 轻型路基施工法 在软土地基上填方等土工构筑物可能出

28、现滑塌的为稳定性问题和地基的固结沉降问题。特别是由于填方荷载造成的地基固结沉降影响周围地基和附近构筑物的情况,因而必须采取对策。软土地段路堤的沉降和稳定性取决于路堤填料的重量,利用轻质填料可以增加路堤的稳定性和减少路堤的沉降量。为此,减轻填方荷载,进而减少地基固结沉降量的轻型填筑方法最近备受注目木。轻质填方施工法是利用大型泡沫苯乙烯块修筑轻型填方。该泡沫苯乙烯块的单位体积重量为0.02-0.04g/3,由于重量轻,便于运输,容易施工。泡沫苯乙烯块的抗压强度为10MPa以上，耐久性良好，可作为道路填方材料和路基材料使用。在挪威道路使用后的年内，没有发现强度出现问题。用泡沫苯乙烯作填方和桥台背填料

29、使用，可以大幅度减少地基下沉和变形，防止出现与构筑物连接处的纵向高度差，还可以减少对周围地基的影响。作为轻型填方施工法，以往采取连续箱涵施工法，但最近采取瓦楞管施工法。瓦楞管施工法适用于防治滑塌，瓦楞管之间用加气砂浆连接，其上浇注轻型混凝土，从而将轻型填方的平均容重控制在0.10.3kN/3以下。当泡沫苯乙烯块或瓦楞管等轻型填方材料用于施工现场时，对地下水位高的地方要充分考虑上浮作用，并一定要使作用荷载控制在材料的容许应力范围之内。此外，由于轻型地基对填方对地基变形的随动性，因此要充分注意地基和边坡等因其上施加的荷载而造成的不均匀沉降。由于泡沫苯乙烯块的抗压强度相对较低，在施工过程中特别是适用

30、传统的压实设备必须谨慎作业，以防止损伤材料，泡沫苯乙烯块的不足是其吸水性增加了单位容重，并且一些穴居动物在其打洞筑巢，所以必须做好封裹隔水工作。 使用土工织物处理软土地基土工织物由合成高分子材料制成，从其结构和功能方面可分为纺织物、无纺物、树脂网类、聚合物网类、不透水的土工薄膜等。土工织物一般比较轻，抗拉性强，具有柔性并根据需要可具有透水性。由于土工织物具有这些良好的特征，因此将它敷设在软土地基上或插入土中可提高地基的承载力，确保施工机械的同行并促进地基密实。土工织物用于处理软土地基的方法主要有浅层处理法和深层处理法。浅层处理法是把土工织物敷设在超软地基上，用以确保施工机械的可行驶性，同时通过

31、均等承受填方荷载，减少地基的局部下沉和侧向位移，进而提高地基的承载力。具体方法是敷设织物片法、敷设网格法、绳网法、竹框架垫层法等。采用垫层施工法时，对土工织物的强度和对地基的粘聚力要求有很多。如果地基属于用疏浚粘土填筑的超软土地基，则一般采用绳网施工法；对于潮湿地带，一般采用荷载分散效果好的竹框架网格法。对于深层处理施工法而言，为促使软土地基密实并增加地基强度，最近采用塑料排水或袋装塑料代替纸板排水。作为排水材料，使用多孔材料和无纺布与芯材聚合带状材料。这些材料与以往的纸板相比，耐久性好，而且不容易堵塞。此外，在超软土地基上，用钢筋将打在地基中的顶部连成网格状，在其上敷设土工织物并进行填方。由

32、于填方荷载的大部分由桩群承载，而且土工织物能防止填方材料压入地基中，因而减少了填方的滑塌破坏和沉降量。 深层拌和处理施工法该施工法是将石灰或水泥等固化材料拌入软土地基中，是其形成加固的柱体。对于深层拌和处理方法，由于拌和方法和处理方式的不同可分为机械搅拌方式泥浆拌和方式、粉状拌和方式、高压喷射机械搅拌方式、高压喷射搅拌方式水泥砂浆喷射方式、水泥砂浆空气喷射方式等。机械搅拌方式是将旋转的搅拌叶片贯入所规定的加固深度，然后再抽提贯入杆时从其喷嘴注入固化材料，并用搅拌叶片于土拌和，形成直径m左右的加固柱体。固化材料有呈泥浆状的和粉末状的两种。一般来讲，机械搅拌方式的加固深度为m左右，今后通过改变机械

33、还可增加加固深度。高压喷射搅拌方式是将泥浆状固化材料从螺旋杆横向喷射，与土进行拌和。该施工法由于采用了钻孔机，因此适用于狭窄的作业空间和中间夹有坚硬土层的地基加固。一般情况，该方法比机械搅拌的方式造价偏高。深层搅拌处理施工法由于利用了固化材料的化学固结作用加固地基，因而可以早期获得较高的强度。该施工法抗地基下沉和变形能力大，所以不仅可以提高构筑物的稳定性和减少沉降，还可用于特殊地基条件下和有各种制约条件的软土地基。 冻结施工法和注入化学药剂施工法冻结施工法是在土中设置称作冻结管的钢管,将地基中的孔隙水进行人工冻结。该方法适用于开挖软土地基，为稳定开挖面阻止渗流水而实施的工程。冷却方法有用冷冻机

34、冷却却不冻液并使其循环将水冻结的载冷剂方式和将液态氮流入冻结管中的低温液化气方式。一般来讲,对于冻土量为150m3 以下的小工程或短期工程，可采用低温液化方式或采用载冷剂方式。冻结施工法几乎适用于所有的土质，但是造价高，而且需要注意冻结造成的地基膨胀和解冻引起的地基沉降。注入化学药剂施工法是把化学药剂或水泥乳浆等注入土中，使其形成固结土，从而降低地基土的透水性并增加地基的强度。与冻结施工法一样，该施工法主要用于阻止渗透水和稳定开挖面。至于注入方法有单管钻杆方式、单管筛网方式、套管单相方式、多层管双相方式、套管双套筒方式等。药剂仅限于水玻璃系药剂，通过与酸性材料硅胶合用，使固结物呈中性。该方法最

35、近得到了广泛的应用。此外还研究出了以无公害和经济性为目标的二氧化碳气体，以及利用水玻璃的气液反应砂浆等。利用电渗析注入药剂的方法也有所进展。对于注入化学试剂施工法而言，今后可通过改善压力注入施工技术，实现水泥系材料的渗透注入效果。因此，注入化学药剂施工法可作为永久的软土地基加固措施得以广泛使用。3.2 排水固结法 塑料排水板塑料排水板法是Kjellmna于1934年发明的纸板上发展而来的。我国1980年河海大学研制出我国第一块塑料排水板，1981年天津港湾工程研究所研制成功第一台塑料排水板插板机，并于1982年第一次在天津塘沽新港码头堆场软基加固工程中开始使用。由于塑料排水板具有性能好、质量可

36、靠、施工方便、工效高、工程费用低、对土体的扰动小、可用轻型机械在超软土上施工等优点，迅速在国内得到推广，大有代替砂井、袋装砂井作为排水固结法垂直排水体的趋势。随着塑料排水板在我国的推广应用，国家相应制定了塑料排水板施工规程(JTJT/256-96)及塑料排水板质量检验标准(JTJT/257-96) ， 对塑料排水板材料及施工作出了严格的要求。对塑料排水板材料及施工作出了严格的要求。(1)塑料排水板材料塑料排水板由板芯与滤膜组成，板芯多用聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯制成，滤膜一般由土工布制成。在国内，塑料排水板通常使用的是滤套缝合式和滤套粘合式，断面形状多为口琴式，仅有个别厂家生产城墙式。最近国内开

37、始有滤膜与板芯粘连为一体的塑料排水板，该产品克服了滤套式排水板包裹不紧、有连续针眼(缝合式)或滤套断裂后滤膜与板芯脱离现象(粘合式)。在塑料排水板试验前对塑料排水板的类型进行了调研，通过对省内及临近省市几家塑料排水板厂家调查，生产的塑料排水板规格主要有SPB-IA(>3.5mm)、SPB-IB(>4.5mm)、SPB-IC(>4.5mm)、SPB-ID(6mm)等四种。原设计要求的7厚排水板，目前在建筑市场很少有厂家直接销售，根据厂家反馈，7mm厚排水板可以定做，但难以保证其产品部分指标及性能符合设计要求。另中铁四局一公司在上海国际赛车场真空联合堆载预压施工中使用的塑料排水板

38、(该施工地点离试验段二十公里左右)为SPB-IC>(4.smm)型，根据其施工效果显示，其性能指标完全能保证真空预压施工工艺要求。(2)施工机械塑料排水板需要用专门的机械插设，目前国内很少有定型产品，大部分是施工单位自行制造或改装而成的。从机械外型上主要可分三大类:第一种是履带式单管或双管插板机。该机大都产于连云港地区，打设深度最大可达30m，有振动式和静压式的。第二种是门架式插板机，行走靠铺设的轨道，有单管和双管之分。天津、江苏、浙江等地施工单位都有生产，最大打设深度25m左右。这种机械大都是振动式的，激振力在1kN2kN。第三种是由挖掘机或吊机改装而成，一般每次只能施打一根，行走靠履

39、带，施打范围是以机身为中心，以机臂为半径的区域，施打方式为静压式或振动式。这种机械打设速度快、方便灵活、效率高，同时无需供电，而前两种一般需工地供电或自备发电机，发电功率在30-45kw。这种机械接地压力小，打设深度为2025m。(3)施工方法塑料排水板打设时，必须使用套管，套管的驱动方式有静压和振动两 种，因此其施工方法也就分为静压式与振动式两种。静压式施工是靠液压力将套管压入土中，其拔出利用链条拉力;振动式施工是靠振动锤的激振力将套管打入土中，其拔出套管一般利用卷扬机及振动力。施工工艺及工艺流程：塑料排水板的施工方法经过20年的发展己逐步走向成熟，其施工工艺基本如下:施工准备:熟悉相关施工

40、规范、图纸和要求等，查勘现场，了解施工环境。在施工区附近搭建工地临时仓库，贮放排水板等材料。插板机进场并调试，保证其性能状况良好。先铺30厚的砂垫层，人工整平后插板机械即可开始施工。在已放样确定的加固区内，用经纬仪和钢尺按正三角形布置塑料排水板打设板位，并用竹签或排水板芯等插入砂垫层作标记。插板机移动定位，安装排水板桩靴。施打作业时，插板机操作人员控制好插板机桩靴的落地定位，其误差控制在±50范围内。垂直下插套管至设计标高。施工操作人员根据安装在插板机上的吊垂针和刻度盘，控制桩管下插时的垂直度偏差不得大于1.5%。拔套管至套管下端高出砂垫层面50cm。切割排水板，控制排水板在砂垫层顶

41、面以上的外露长度为20 30 。移机进行下一根排水板施工。塑料排水板施工完成后，应先进行自检，待自检合格后再由监理工程师验收。塑料排水板验收合格后，及时清除套管附带上来的淤泥，用砂料回填打设在排水板周围形成的孔洞，并将排水板埋置于砂垫层中。塑料排水板施工质量控制塑料排水板施工是一项隐蔽工程，根据施工技术规程，主要应从排水板的打设垂直度、平面位置误差和打设深度三个方面来控制每根排水板的施工质量。具体施工时的质量控制主要有以下几个方面。(1)板材控制严禁使用存在板体断裂和滤膜撕破等现象的排水板，排水板不允许接长使用。遇到一卷中间板体断裂和滤膜撕破的排水板施工时将损坏部分割除，再将剩余两端头连接进行

42、施工，计算结头位置，当其进入导管时，将接头拔出割去，避免打入地基中。(2)深度控制 控制深度方法有两种:对于静压式插板机，当导管底与砂面接触时，在链条上做一标记并在插板机架上用红漆或点焊做好相应的明显打设深度标记，当链条上的标记与机架上的标记重合时便是设计深度;对于振动式插板机或当打设深度过大时现场施工员无法看清机架标记时，可等导管打设达到设计深度时，在导管露出砂面部分与机架上同一高度处做红漆标一记，其位置应在操作手视野内。在链条或导管上作好深度标识既方便现场施工员控制深度，也方便操作手操作。(3)垂直度控制打设垂直度主要依赖导管机架在打设过程中始终与水平面保持垂直来实现。在试验中，我们通过在

43、插板机导管机架两侧挂线锤来控制打设垂直度。吊线长大于2m，在吊锤线下端机架处固定标识牌，标识牌上刻划有垂直线及两侧允许偏差1.5%的控制线。现场打设前，如两个方向的吊锤线均控制在允许偏差线内即可进行插板作业。(4)板位控制首先根据中桩放出塑料排水板所要布置区域的大框架，放好纵向线，然后在施工时根据导管到履带的距离确定所要放桩的排数，按设计间距沿横向线放出各桩位，以1.2×1.2桩为例，静压式一次可放四排，而振动式只可放一排，如果一次放桩过多，被履带压乱，常会造成点位偏差。试验段塑料排水板桩位偏差按铁路路基工程质量检验评定标准(TB10414-98)的士5cm进行控制，其实按高速铁路路

44、基工程施工及验收暂行规定桩位允许偏差为士15cm较为合理，因为从施工角度来讲，塑料排水板宽有10cm，施工中士5cm的偏差不易做到。(5)回带控制上拔插板套管时，施工人员仔细观察排水板有无回带现象，若回带长度超过50cm，则在板位近旁补打一根。回带长度大于50cm的排水板根数不超过打设总根数的5%。塑料排水板回带与排水板下端土质情况有很大关系，土质较弱时，回带容易出现，施工时静压式插板机板头反向扭结，中间横插一根20cm插塑板(横向对折)简称“插鞘”，振动式插板机下端为一钢筋做插鞘，按设计要求塑料排水板必须伸入硬塑层0.5-1m，无论是静压还是振动式施工时其深度必须达到硬塑层且深入，方可避免回

45、带(否则其上一层为软塑层难以将塑料排水板固定在预定深度)，施工时，回带有很大一部分原因 是因为达到设计深度后但还没有进入硬塑层，碰到这种情况当时采取导管继续深入直至导管伸入困难，或履带整体抬起。另一方面，回带常因导管中进入淤泥，塑料排水板被卡在导管内，振动式塑料排水板机经常清除淤泥和向导管中灌水，也可避免回带。(6)板头污染处理塑料排水板在施工过程中不可避免的存在板头污染的情况，尤其是振动式对板头污染较大，无论是板芯还是滤膜被污染都会对下一步工作中的坚向排水起较大的影响，目前的处理方法只有人工处理，将滤膜清洗，并将沟槽中的淤泥掏出。(7)施工后场地处理静压式插板机打设完后约留下直径15cm的孔

46、洞，并且附带上来的软塑层泥土较少，且不会聚集在孔周围，且对砂垫层破坏较少，2人可及时清除场地泥土及弃物，劳动强度较小并可及时用砂回填孔洞。振动式插板机施工时形成孔洞较大(直径有20-25cm)，同时带出软塑层泥土较多聚集孔周，若不及时清除，机子移位时履带将带上的泥巴与周围砂子混合一起，污染了砂垫层，减弱砂垫层起横向排水通道的作用。振动式插板机施工后场地清理需工人3名，2人清泥，用铁锹背向塑料排水板小心将孔周泥土清除(防止铁锹极损伤塑料排水板滤膜)，后用中砂回填孔洞达到密实(浪费砂量较大)，1人将清除的泥土运出砂垫层外。(8)施工过程现场管理插塑板机现场管理采用“一机一人”制管理，插板机工作全过

47、程均有经过培训合格的施工人员现场旁站兼记录。另外分管插塑板机的技术员现场全过程巡视，巡视的技术员主要工作为:检查旁站人员是否在场，随时检查记录是否完善，并解决当场出现的技术问题及质量问题。旁站施工员主要监督工艺、参数及控制方法的落实情况，派专人做好施工原始记录，详细记载塑料排水板打设深度、板位误差、垂直度、外露长度、回带及补打、机械状态等情况，以备抽查。塑料排水板施工工艺流程图见图2一1 真空预压法(1)施工准备 为满足试验工程的需要，施工前应充分作好各项准备工作，包括物资、材料、机械、仪器设备及施工技术人员等，并对施工人员进行必要的技术培训。真空管网、密封膜等按照规定的材质和尺寸要求，由指定

48、专业厂家预制加工，现场验收。在正式进行地基处理前，挖沟疏导施工范围内的地表水，清除征地范围内地面以上的树木、桩撅、块石、垃圾、建筑物基础等，排除可能影响工程质量、安全和试验结果的隐患或障碍物。试验场地整平后，为便于机械进场和后续工程的施工，在试验段内施作8%的石灰土起拱层，厚度30cm。石灰土采用场拌法，经整平碾压，做到中间稍高、两边稍低，形成4%的横坡。水塘分层回填石灰改良土。(2)砂垫层施工施工准备:施工前人员、机械设备、材料的配置或订购齐全，完成地表换填起拱层的验收报验。测量放线:按试验段的几何尺寸，由专业测量工程师用经纬仪和水准仪进行填砂范围的测放，沿加固区中轴方向每20m用木桩钉设标

49、志并标示高程。膜下砂垫层摊铺:分两层填筑，用推土机按一定方向将堆砂向前平推，人工配合将砂料摊铺平整，最后人工修整作业面，并用轻型压实机静压，使砂垫层平整度、铺筑厚度、密实度均达到要求(下层30cm的砂垫层平整度可不作很高要求)。膜上砂垫层摊铺:膜上砂垫层中部设一层土工格珊，用小型机具倒运，人工摊铺。砂垫层应严格按设计及规范要求施工，保证个检测项目满足设计要求。铺设砂垫层时，合理选用施工机具，及时清除砂垫层中混入的淤泥、尖刺物等杂物。砂垫层铺设时特别要注意已埋设测试元器件的保护，尽量使用人工。(3)真空预压施工真空预压加固软基施工主要包括真空管网埋设、土工布和密封膜铺设、密封沟开挖及回填、真空泵

50、安装、抽真空等工序。施工工艺流程图见图2一2。1)施工准备真空预压施工准备包括前道工序的验收、搭设工地临时仓库面积约50m2、工棚引接供电线路、测量放线并标识出真空预压区的边线范围、安排真空预压设备和材料进场、砂垫层及塑料排水板施工验收等。2)埋设真空管当第二层砂垫层施工完毕后，即可布设真空管。进行此道工序的同时，应将露出砂垫层表面的塑料排水板埋入砂垫层中，并清除砂垫层表面的贝壳等尖利杂物。真空管网系统采用主管沿加固区环形布置、支滤管利用三通或四通接头垂直主管向两侧伸出的形式，埋入砂层25cm深。3)铺设第一层土工布根据场地情况，按一定方向将土工布展开并铺设平整。土工布采用手提缝纫机进行缝接。

51、铺设范围略大于加固区范围。4)铺设密封膜铺膜前应检查土工布的平顺性，然后将两层密封膜依次铺放覆盖整个预压区。5)开挖及回填密封沟密封沟布置在加固区的周围，在真空预压施工中它主要起周边密封的作用。密封沟采用人工配合挖土机开挖，将膜体四周沿密封沟内壁埋入密封沟底泥内，用粘土回填密实，并覆水。密封沟开挖深度视土层性质而定，一般不小于1.5m。在加固区K0+276.51附近有几栋民房和鱼塘，必须把加固区内民房的基础清理干净，鱼塘回填时，先抽干堰内水塘积水，用吸泥机(或挖掘机)清除淤泥至原状土，并将坡面挖成宽3060cm，厚度30cm，坡度不陡于1:1.5的台阶。鱼塘回填材料采用细粒土石灰改良后分层填筑

52、，以防止真空预压加固区与外界连通，保证加固区的密封效果。填筑的厚度与压实遍数通过现场试验确定，一般每层厚度不大于30cm。压实度达到85%后方可填筑上一层。6)出膜连接与真空泵系统安装真空主管出膜后与真空泵连接。出膜连接必须牢固，密封可靠。7)试抽真空各项抽真空设备安置就位，进行试抽，检验机械性能及膜的密封性，发现问题及时处理。8)铺设第二层土工布及膜上砂垫层试抽真空正常后，在膜上铺设第二层土工布，铺设要求同第一层，并开始上层砂垫层的铺设。9)堆载预压 真空度满足设计要求后，可进行上层的路堤填筑作业。(4)真空预压施工质量控制1)真空滤管网质量控制材料:管材选用符合要求的加筋PVC塑料管确保其

53、能承受足够的径向压力。滤管外包土工布滤膜，渗透系数要与塑料排水板的滤膜渗透系数相当。管网的埋设：主管与支滤管长度和间距应按规定布设，埋在砂垫层中，覆砂厚度不小于25cm。管网连接要牢固，滤水孔要通畅。2)密封性质量控制密封膜材料：:使用密封性好、抗老化能力强、韧性好、抗穿刺能力强的专用真空膜，真空膜的材料参数符合材料检测要求。密封膜铺设:密封膜分二层，按由下到上的顺序依次铺设，逐层检查，确保膜无破损。膜周边密封：:密封沟开挖必须符合盖膜闭气要求，并将膜边沿密封沟内壁插入软土中，密封沟内必须用粘土回填密实，并在沟内覆水，以确保膜周边的密封。为保护真空膜，在真空膜上下各铺设一层土工布。见图2一3。

54、分层沉降管从密封膜穿出时，在沉降管外套一段PVC管，PVC 外管与已铺设的薄膜平顺粘接;为防止漏气，在沉降管与PVC管之间设密封胶圈并用粘土塞填封闭。加固区四周随抽真空进行会产生环向裂缝，为保证密封性可将淤泥浆灌入，将裂缝填实。3)其它施工质量控制土工布缝接必须保证搭接宽度不得少于30mm。现场粘贴密封膜，应保持粘结部位的清洁，上胶后要用力压紧;刚粘接的部位不能马上受力。搭接宽度不少于50mm。排水管与真空泵的连接要保证其通水、通气的要求。及时检查真空泵运转情况。电缆通过地带开挖一条小沟使电缆线通过，并需作蛇形弯曲布设，预留变形长度，为防止重物压断电缆，将若干电缆并成一股，加塑料套管保护。电缆

55、线从密封沟底穿过时须分散通过，周围用粘土保护，防止漏气。按要求在加固区内设置真空度测头，以检测膜下、淤泥中及排水板内不同深度处的真空度。3.3 挤密砂桩法砂桩施工工砂桩施工机械目前砂桩施工中常用的沉拔桩机的生产厂家主要分布在江浙一带，其中具有代表性的有两家分别是江阴振冲器厂和浙江瑞安燎原建筑工程机械有限公司。江阴振冲器厂目前主要生产ZCQ系列振冲器同时也生产LJD18简易履带式桩架和与之相匹配的DZ系列振动桩锤。DZ系列振动打桩锤可以和简易履带式桩架配套使用，该套装置的最大不足在于激振力偏小，不能满足深度大于15m、桩径大于400mm的施工要求。瑞安燎原建筑工程机械有限公司是大型沉拔桩机主要生产厂家，目前主要产品有ZJ40150桩机和DZKS45150系列桩锤。ZJ40150系列振动桩机具有结构简单、坚固可靠、操作灵活的特点。其立柱采用多节组成，可自行起架和实现前后左右移动。DZKS系列中空双电机振动打桩锤是集中了DZ系列振动桩锤的优点而研制成功的一种多用途新型振动锤。DZKS系桩锤另配一只自由落锤(1.5t3.0)t与桩架配套施工。DZKS系列中空双电机振动打桩锤的应用提高了桩机的穿透能力，在沉桩施工中 若遇到较硬土层时，可以利用自落锤