《软基地基设计细则2013》软土地基处理方法解读

《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》JTG/TD31-02-2013一、复合地基处理方法1、复合地基定义与分类2、粒料桩的设计与施工要点3、加固土桩的设计与施工要点4、刚性桩的设计与施工要点二、轻质路堤1、土工泡沫塑料路堤2、现浇泡沫轻质土路堤一、复合地基处理方法复合地基定义：部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。复合地基分类：柔性桩复合地基（粒料桩等）半刚性桩复合地基（加固土桩等）刚性桩复合地基（预应力管桩等）按施工方法分类：振冲置换法

沉管置换法适用范围：振冲置换法：地基土的十字板抗剪强度不宜小于15kPa沉管法：地基土的十字板抗剪强度不宜小于20kPa1、粒料桩的设计与施工要点振冲置换法：1、粒料桩的设计与施工要点振冲挤密法振冲置换法沉管法：振动沉管法冲击沉管法单管法双管法振冲置换法振冲置换法振冲置换法沉管法沉管法沉管法沉管法活瓣桩靴预制混凝土桩靴沉管碎石桩施工工艺沉管碎石桩强夯碎石桩强夯碎石桩设计要点桩长：不宜小于5m，但也不宜大于20m；一般在相对硬层埋深不大时，桩长应达到相对硬层桩径：沉管法施工的桩径一般为50cm，振冲法施工的桩径一般为0.8～1.2m。桩距：沉管法桩距不宜大于1.8m，振冲法桩距不宜大于3.0m；相邻桩净距不应大于4.0倍桩径。设计要点稳定性计算：采用复合地基抗剪强度沉降计算：设计要点承载力计算：1、应通过现场复合地基载荷试验确定2、初步设计时估算：施工要点材料要求各类材料含泥量均不得大于5%。粒料最大粒径一般为50mm，最大不超过100mm。施工机械要求

1、一般采用振冲器、吊机或施工专用平车和水泵。

2、振冲器功率应与设计桩间距一致。

3、吊机起吊能力宜为10~20t；自行井架式专用平车最大加固深度不宜超过15m；抗扭胶管式专用汽车最大加固深度一般不超过12m。施工要点施工前应进行成桩工艺和成桩挤密试验处理软粘土地基时宜从中间向外围或间隔跳打。在临近既有建筑物施工时，应背离建筑物方向进行。施工要点振冲法施工1、水的控制控制水的压力和水量，一般使用流量为200～400L/min，水压为200～600kPa。2、电的控制：控制振冲过程中的电压和电流。3、料的控制根据试桩试验的成果控制每次往孔内加料的数量及每根桩的总量。施工要点沉管法施工1、分一次拔管成桩、逐步拔管成桩、重复压管成桩三种方法。2、打桩机机架应稳固可靠，套管上下移动的导轨应垂直。3、留振时间宜为10~20s。4、拔管速度宜为1.5~3.0m/min。质量检验2、加固土桩的设计与施工要点按施工方法分类：拌和桩法

浆喷桩法（湿喷法）粉喷桩法（干喷法）适用范围：软土地基的十字板抗剪强度不宜小于10kPa；有机质含量不宜大于10%加固土桩水泥搅拌桩一般处理软基深度不宜超过10m，采用双向搅拌头时可适当增加深度。。加固土桩在国外，水泥搅拌桩处理深度最深可达30多米，直径达到1.6m。双向搅拌头双向搅拌头现场双向搅拌设备处理深度超过10～12m时，可选用双向搅拌工艺

加固土桩水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）适用范围：处理十字板剪切强度不小于20kPa的软土地基。CFG桩的桩体强度宜为5～20MPa，设计强度应满足路堤沉降与稳定的要求。桩料的配合比应根据成桩要求的混合料坍落度和桩体设计强度确定：坍落度宜为30～50mm；桩体的设计强度应取28d无侧限抗压强度。桩端应落在强度相对较高的土层上，最大桩长不宜大于30m.桩径宜为0.35～0.6m。水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）的粗集料可采用碎石或砾石，泵送

混合料时砾石最大粒径不宜大于25mm，碎石粒径不宜大于20mm，振动沉管灌注混合料时粗集料最大粒径不宜大于50mm。CFG桩宜采用振动沉管灌注法成桩。施工要求：搅拌均匀，搅拌时间不得少于1分钟；

拔管过程中及时补充投料；

拔管速度为1.2～1.5m/min；

设计桩距较小时，宜按隔桩跳打的顺序施工，间隔时间不宜小于7d水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）CFG桩设备设计要点加固土桩的直径与长度、间距应经沉降和稳定验算确定。桩长：竖向承载桩宜穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层；为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧以下2m。粉喷施工加固深度不宜大于12m，浆喷法施工加固土柱加固深度不宜大于20m。设计要点桩距：不应大于4倍桩径。桩径：桩径不应小于50cm。整体稳定性验算-圆弧滑动法τps—复合地基抗剪强度，可取加固土桩龄期为90d的原状试件无侧限抗压强度的一半计算；也可按设计配合比由室内制备的加固土试件（直径50mm，高度100m的圆柱体）测得的90d的无侧限抗压强度乘以0.30的折减系数求得设计要点沉降计算——采用复合地基的理论进行计算包含加固区的沉降量S1和下卧层的沉降量S2S1采用复合压缩模量计算S2可按《建筑地基基础设计规范》（GB50007）中相关规定进行计算设计要点承载力计算：1、应通过现场复合地基载荷试验确定2、初步设计时估算：Ra取较小值施工要点材料要求固化剂宜采用水泥或石灰，也可采用多种固化材料的混合物。

1、水泥：强度等级为32.5级的普通硅酸盐水泥，掺量宜为被加固土质量的12%-20%；浆喷法水灰比可为0.45-0.55。

2、石灰：磨细I级生石灰，最大粒径应小于2mm。施工前应进行成桩工艺和成桩强度试验施工要点粉喷桩施工1、在钻进时需保持连续喷射压缩空气，以保证喷灰口不被堵塞，钻杆内不进水。钻进速度宜为0.8—1.5m/min。2、按0.5～0.8m/min速度提升，当提升至距离地面0.3～0.5m时发送器停止喷粉。3、在地面以下1/2～1/3桩长并不小于5m的范围内或桩身全长进行复搅，速度控制在0.5～0.8m/min。施工要点浆喷桩施工2、提升喷浆搅拌，钻头反向旋转提升，同时喷浆，提升速度控制范围0.5～0.8m/min。1、按设计要求的配比制备水泥浆，并存放在集料斗中。3、在地面以下一定范围内进行复搅，速度控制在0.5～0.8m/min。质量检验3、刚性桩的设计与施工要点桩型：预应力混凝土薄壁管桩(PTC)、预应力高强混凝土管桩(PHC)、预制混凝土方桩、钻孔灌注桩、现浇薄壁筒桩。适用范围：深厚软土地基上荷载较大、变形要求较严格的高路堤段；桥头或通道与路堤的衔接部位；拓宽路堤刚性桩预制方桩预制管桩现浇混凝土大直径管桩充分发挥单位混凝土的效能，大量节省混凝土并能有效提高桩基承载力。现浇混凝土大直径管桩现浇混凝土大直径管桩设计要点设计内容桩的布置(桩型、桩径、桩长、间距、桩帽)及受力计算；垫层的设计；桩体的承载力验算；地基沉降计算和稳定验算垫层：级配良好的砂砾、碎石、中粗砂、含泥量较小（不大于15%）的土石混合料（宕渣），厚度不宜小于0.3m水平加筋体材料：一般采用土工格栅、高强土工布、土工格室等桩帽：圆形或方形，材料宜采用C30混凝土，厚度宜为0.3-0.4m，桩帽直径或边长宜为1.0-1.5m。

材料设计要点稳定性要求—圆弧滑动法沉降要求—进行沉降计算进行控制

桩长由以下条件控制：设计要点桩帽的设计设计要点桩帽可采用圆柱体、台体或倒锥台体，桩帽直径或边长宜为1.0～1.5m，厚度宜为0.3～0.4m，宜采用C30砼现浇。Terzaghi（1943）提出土拱效应理论英国规范BS8006根据Hewlett的土拱理论，提出“临界高度”的概念及计算方法陈云敏、贾宁等（2004）对Hewlett计算方法进行改进徐立新（2007）对路堤系统进行了整体分析，建立了平衡方程组

桩顶荷载的计算理论设计要点考虑土拱效应，桩顶上的荷载压力计算如下：桩顶荷载

设计要点桩体荷载分担比：桩体荷载分担比为Ф、b/S、S/H的函数，计算结果列成表格如下（部分）：桩顶荷载

设计要点为确保土拱效应的形成，避免桩土间的沉降差异反射到路面而出现蘑菇状高低起伏，要求：

临界高度

设计要点α<1，土拱还未进入塑性状态，α≥1,土拱已进入塑性状态，当α=1，正好处于临界状态土工合成材料拉力：

加筋体的设计满足:设计要点承载力验算

设计要点R-单桩竖向承载力设计值根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），采用mindlin公式计算桩端平面以下的附加应力，按单向压缩分层总和法计算沉降。

沉降计算设计要点施工要点桩型要求预应力管桩：符合现行标准《先张法预应力混凝土薄壁管桩》（JC888）的规定。现浇砼大直径管桩：粗骨料可用砾石或碎石，最大粒径不宜大于25mm，细骨料应选用干净的中、粗砂。施工前应进行成桩工艺试验，预应力砼薄壁管桩试桩数量不得少于2根。施工要点预应力管桩沉桩过程严格控制桩身的垂直度。每根桩应一次性连续沉至控制标高，停歇时间不宜过长焊缝应满足三级焊缝的要求，接桩时上、下节桩的中心线偏差不得大于5mm，节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。沉桩过程中遇有较难穿透的土层时，接桩宜在桩尖穿过该层土后进行施工要点现浇砼大直径管桩按现行《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50)的要求拌制砼。打桩机机架应稳固可靠.严格控制成桩深度。预先灌注约1米高度混凝土在壁腔内，防止地下水渗入壁腔中充盈系数不小于1.1，桩顶超灌高度不小于0.5m灌满砼后，先振动10秒，再边振边拔，拔管速度应为0.6~0.8米／min

质量检验预应力管桩

质量检验现浇砼大直径管桩载荷试验现场

其它桩型-Y形沉管灌注桩首次在申苏浙皖高速公路中大面积使用Y形沉管灌注桩Y性桩Y型桩沉管Y型桩成桩Y性桩Y性桩

其它桩型-塑料套管混凝土桩（TC桩）

塑料套管混凝土桩（TC桩）塑料套管混凝土桩2004年成功应用于申嘉湖杭高速公路练杭段软基处理工程。二、轻质路堤现浇泡沫轻质土EPS颗粒混合土应用形式土工泡沫塑料（EPS）现浇泡沫轻质土EPS颗粒混合土空箱结构…轻质路堤的主要应用如下：桥台台背回填；道路拼宽；山区路段填筑；工程抢险；高压线等特殊路段的填筑；空洞、管线的回填；隧道口的填筑；土工泡沫塑料路堤即EPS填筑的路堤。它是由粒状聚苯乙烯发泡制成，通常称为聚苯乙烯发泡塑料。1、土工泡沫塑料路堤超轻质性：密度为15～30kg/m3，仅约为土石填料的1／100；强度高，耐压缩：在弹性范围内的压缩强度达100kN/m2以上；自立性好：侧向变形很小；耐久性好：密水性好，低温和冻融循环影响很小；施工方便快捷：从施工到通车仅需3个月时间。环保性好；工程特性确定合理的路堤断面形式及构造形式验算作用于EPS结构块体的竖向应力值验算EPS基底的抗滑稳定性和路堤的稳定性地基沉降计算EPS块体铺设在地下水位以下或受洪水淹没时，进行抗浮验算设计要点设计内容EPS块体与路面之间设置现浇钢筋砼板多层块体之间，每隔2～3m或4～6层增设一厚度为0.1～0.15m的现浇钢筋混凝土两侧设包边土护坡，厚度不小于1m基地设置厚度0.2~0.3m砂砾垫层EPS块体之间采用专用

联结件联结设计要点路堤构造自重上覆路基路面荷载土压力及水压力地震力冲击力制动力等设计要点荷载设计要点EPS块体上的竖向应力满足:设计要点抗滑稳定性验算抗浮验算W≥1.2F浮

施工要点材料要求EPS块密度不宜低于0.02t/m3。抗压强度不宜小于100kPa。离火后3秒自灭。基础处理按设计高程和尺寸开挖基底，清理、整平。地基土按公路压实标准压实。设置排水沟或其他排水措施，排除基底积水及地表水。施工要点施工方法采用人工或轻型机具把EPS块体从基底面开始，逐步向上分层纵横交错铺设，每层应由中间向两边铺设。EPS块体之间裂隙宽度小于20mm，块体间高差小于5mm路堤两侧包边土应分层碾压密实。施工要点采用在砂等原料土中按照一定比例添加固化剂、水和气泡，经现场混合后形成的轻质材料填筑的路堤。也叫泡沫砼轻质路堤、气泡混合轻质土路堤。2、现浇泡沫轻质土路堤施工设备现浇泡沫轻质土的特点诸永高速公路应用现浇泡沫轻质土的自立性泡沫轻质土浇筑现场现浇泡沫轻质土的高流动性路堤断面的形状设计及构造设计路堤的附属构造设计，包括：挡板设计，交通工程预埋件设计，现浇泡沫轻质土内部局部加筋设计，沉降缝设计等。轻质土重度、无侧限抗压强度和配合比。稳定性验算沉降验算抗浮稳定性验算。设计要点设计内容设计要点现浇泡沫轻质土底宽不小于浇注体高度的0.2倍，且不得小于2m。在地下水位以下使用时，重度不宜小于10kN/m3无侧限抗压强度不宜小于300kPa泡沫轻质土在某一方向长度较大或地面形态有突变时，宜设置变形缝，间距宜为10~20m配合比根据设计强度、湿重度及流动值要求等进行设计设计要点无侧限抗压强度与CBR值对照设计要点底面抗滑稳定性验算施工要点材料要求原料土宜采用细砂、粉煤灰，也可采用砂性土或粘性土，最大粒径不宜大于5mm。宜采用水泥作为固化剂，也可采用石膏粉或硅粉。拌和水不得含有影响泡沫稳定性、强度及耐久性的有机物和杂质发泡剂的密度宜为0.04-0.06t/m3,受温度及存放时间影响小，气泡稳定性及流动性好、气泡尺寸小且分布均匀。施工要点施工要求施工前应按设计高程和尺寸进行开挖，清理、整平，设置排水沟或其他排水措施，排除基底积水及地表水。基底先铺设一层透水土工布，并安装模板泡沫宜采用压缩空气与发泡剂水溶液混合的方式生产泡沫轻质土在储料装置中停滞时间不宜超过2h宜采用泵送浇筑施工要点施工要求应在出料软管前端直接浇筑，且出料口要埋入气泡混合轻质土中或尽量靠近气泡混合轻质土的表面。避免雨天施工。质量检验现浇泡沫轻质土在固化28天后进行无侧限抗压强度和密度检测，抽检频率按不小于1组/400m3控制。诸永高速公路台州段，桥头采用气泡轻质混合土换填工程实例桥头采用气泡轻质混合土换填，通车2年，桥台无沉降，路面无明显开裂。工程实例北京奥运项目地下通道结构顶采用气泡轻质土减荷工程实例工程实例工程实例EPS颗粒混合轻质土，是将