【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為了達(dá)到上述目的，通常有二類方法：一類是對(duì)天然地基土進(jìn)行 土質(zhì)改良；另一類是在天然地基中插入﹝也包括置換﹞采性較好的材料，如砂石、土工合成材料、混凝土、鋼管等。土質(zhì)改良的方法又可以分為下述幾類：預(yù)壓使軟粘土產(chǎn)生排水固結(jié)；振密、擠密松散土體；灌入固化物使之與天然地基土體形成復(fù)合土體，如水泥；凍結(jié)或燒結(jié)天然地基土體以改善其物理力學(xué)性質(zhì)。 由各種地基處理方法獲得的人工地基可以分為兩類：一類是對(duì)天然地基土體全部驚醒改良，如預(yù)壓﹝排水固結(jié)﹞法、強(qiáng)夯法、原位壓實(shí)法、換填法。另一類是形成復(fù)合地基。它可以可以由復(fù)合土與天然地基土形成，如低強(qiáng)度樁復(fù)合地基法，樹根樁復(fù)合地基；也可以由 插入的塑料與得到改良﹝如擠密﹞的天然土體形成，如振沖擠密碎石樁復(fù)合地基。軟土地基加固方法主要有換填土法、排水固結(jié)預(yù)壓法、強(qiáng)夯法、砂石樁法和攪拌樁法等。 二、軟土地基處理的心技術(shù)： ⑴高壓水切割消瘀 水渠、水塘、河道的底部大多都有一定厚度的浮泥，如不清除會(huì)使路堤處產(chǎn)生滲透差別，而嚴(yán)重阻止空隙水排出，延長(zhǎng)固結(jié)時(shí)間；并對(duì)周圍地基抗滑穩(wěn)定性起到破壞作用，況且淤泥中的有機(jī)質(zhì)經(jīng)分解后，部分產(chǎn)物以沼氣形式泄出會(huì)使路堤下沉，加大工后沉降，因此，這些浮泥必須清除干凈。高壓水切割清淤法是用高壓噴射水槍沿水平方向切割浮泥，形成泥 漿后，再用泥漿泵抽到堆放的低洼處。此種方法質(zhì)量可靠，施工簡(jiǎn)單、效率高，易于推廣。 ⑵薄層輪加法填筑路堤 薄層輪加法不是采用把預(yù)壓劃分為幾級(jí)的方法，而是充分利用每次填土后地基強(qiáng)度的增長(zhǎng)，根據(jù)沉降、位移等觀測(cè)數(shù)據(jù)確定填土速率和停歇時(shí)間。時(shí)間證明，該方法一方面增加了路堤施工的穩(wěn)定性，同時(shí)也爭(zhēng)取了更多的預(yù)壓時(shí)間，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、合理的科學(xué)施工方法。 該方法首先要確定路基的極限填土高度。在極限填土高度以下可以采取較快的填土速度；在極限填土高度以上，為了確保路堤的穩(wěn)定，應(yīng)適當(dāng)放慢加載速度。在施工中著重控制側(cè)向位移速率 ，使側(cè)向位移速率基本在允許范圍內(nèi)變化。該施工法的關(guān)鍵是要保證準(zhǔn)確連續(xù)的動(dòng)態(tài)觀測(cè)，通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析，掌握路堤在施工中的變動(dòng)態(tài)，確定合理的控制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制填土速度，以保證是施工的安全穩(wěn)定。 ⑶ CFG 樁 近年來(lái)，復(fù)合地基理論的研究和發(fā)展較快，一些新的樁型、施工設(shè)備和施工工藝應(yīng)運(yùn)而生。復(fù)合地基可分為兩大類：一類是由散體材料﹝如砂、碎石、土、鋼渣等﹞組成的樁與天然地基復(fù)合；另一類是由水泥與土結(jié)合而成的樁與天然地基復(fù)合 。 CFG樁按其性質(zhì)屬于后者，適用于軟土處理且是一種較為經(jīng)濟(jì)合理的地基處理方法。 ⑷砂石樁與低強(qiáng)度混凝土 組合型復(fù)合地基 散體樁主要靠樁間土的被動(dòng)約束，特別是樁頂 2～ 4 倍樁徑范圍內(nèi)，樁間土將承受很大的徑向應(yīng)力，容易使樁體產(chǎn)生膨脹破壞，因而在軟弱粘性土中的砂石樁復(fù)合地基承載力難以有效提高。為了改變這種狀態(tài)，對(duì)散體樁復(fù)合地基中的部分砂石進(jìn)行樁體增強(qiáng)，在砂石樁中增加一定量的Ⅰ、Ⅱ及粉煤灰與少量水泥，使其成為一種粘結(jié)強(qiáng)度較高的半剛性體，由此構(gòu)成部分散體砂石樁與部分低強(qiáng)度混凝土組和型復(fù)合地基。 組和型復(fù)合地基特點(diǎn)是既能發(fā)揮砂石樁的優(yōu)點(diǎn)，又由于低強(qiáng)度混凝土樁的插入而使砂石樁的側(cè)向約束作用得到加強(qiáng)，從而減少散體樁頂部分的壓脹 變形。同時(shí)發(fā)揮半剛性樁能向深部傳遞荷載的作用，使復(fù)合地基的承載力大幅增加，提高了復(fù)合地基的整體穩(wěn)定性。為使兩種不同剛度樁體的作用、變形協(xié)調(diào)一致，需在樁頂設(shè)置一定厚度的砂石料墊層，以保證不同剛度樁體與土共同承擔(dān)荷載。 第二章 軟土地基 軟土地基的物理力學(xué)特性 高含水量和高孔隙性 軟土的天然含水量一般為 50%～ 70%，最大甚至超過(guò) 200%。液限一般為 40%～ 60%，天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在 1～ 2之間，最大達(dá) 3～ 4。其飽和度一般大于 95%，因 而天然含水量與其天然孔隙比呈直線變化關(guān)系。軟土的如此高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性和抗剪強(qiáng)度的重要因素。 滲透性弱 軟土的滲透系數(shù)一般在 i10 4～ i10 8cm/s 之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于該土層中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細(xì)砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。 由于該類土滲透系數(shù)小、含水量大且飽和狀態(tài)，這不但延緩其土體的固結(jié)過(guò)程，而且在加荷初期，常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，對(duì)地基強(qiáng)度有顯著影響。 壓縮性高 軟土均屬高壓縮性土，其壓縮系數(shù) ～ 一般為 ～ ,最大達(dá)－ 1(例如渤海海淤 )，它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土質(zhì)本身的因素而言，該類土的建筑荷載作用下的變形有如下特征： (1)變形大而不均勻 (2)變形穩(wěn)定歷時(shí)長(zhǎng) 抗剪強(qiáng)度低 軟土的抗剪強(qiáng)度小且與加荷速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān)，不排水三軸快剪所得抗剪強(qiáng)度值很小，且與其側(cè)壓力大小無(wú)關(guān)。排水條件下的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增大。 較顯著的觸變性和蠕變形。 軟土處理的目的和意義 自 20 世紀(jì) 30 年代美國(guó)及德國(guó)開始興建， 至 50 年代世界各國(guó) 大力發(fā)展高速公路以來(lái)，目前，在全世界 60多個(gè)國(guó)家共修建高速公 路 14㎞，公路客貨運(yùn)速比例大大增加，甚至超過(guò)了鐵路。我國(guó)在 80 年代中期確立了發(fā)展高速公路的方針， 1984 年開工建設(shè)大陸第一條高速公路 — 滬嘉高速公路并于 1988 年建成通車，之后，沈大、京津唐、滬寧高速公路相繼建成投入使用，至 1999 年底，全國(guó)通車?yán)锍踢_(dá)到 11605 ㎞，在世界高速公路排行榜列第三位，但絕大部分建于東部沿海諸省。 我國(guó)沿海諸省，除山東部分地段以外，大部分為泥質(zhì)海岸，土層多為淤泥、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)亞粘土及泥混砂層，屬于飽和的正常壓密軟粘土 。這種土類壓縮性高（沉降量大），排水固結(jié)慢，地基穩(wěn)定性差。 在我國(guó)長(zhǎng)江、淮河流域，還經(jīng)常分布有膨脹土、液化地基等，這些軟弱地基、特殊地基的存在常導(dǎo)致高速公路的質(zhì)量問(wèn)題，往往是高等級(jí)公路設(shè)計(jì)、施工的關(guān)鍵問(wèn)題。 公路工程的地基問(wèn)題該快起來(lái)有下列三個(gè)方面： (1)強(qiáng)度及穩(wěn)定性問(wèn)題。當(dāng)?shù)鼗目辜魪?qiáng)度不足以承受路基及路面外荷載時(shí)，敵機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生局部或整體剪切破壞，造成路堤塌方、失穩(wěn)，橋臺(tái)破壞。 (2)沉降變形問(wèn)題。當(dāng)?shù)鼗谏喜亢奢d及在外荷載作用下產(chǎn)生過(guò)大的沉降變形時(shí)，會(huì)影響道路的正常使用。特別是產(chǎn)生過(guò)大的不均勻沉降時(shí) ，路面會(huì)開裂破壞，構(gòu)筑物與路堤銜接處差異沉降，會(huì)引起橋頭跳車；涵身、通道凹陷、沉降縫拉寬而漏水；路面橫坡變緩、積水。 (3)地震、車輛震動(dòng)等動(dòng)力荷載可能引起地基土特別是飽和無(wú)粘性土的液化、失穩(wěn)及震陷等。另外，由于外界水循環(huán)變化、溫度變化等引起的管涌、凍融等也可能引起地基強(qiáng)度和變形的顯著變化，從而影響道路的正常使用。 當(dāng)公路工程特別是高等級(jí)公路工程中遇到上列問(wèn)題之一是，必須采取地基處理措施，否則會(huì)引起質(zhì)量問(wèn)題。如日本常磐高速公路神田橋從 1986 年 9月 20 日通車后，19 個(gè)月中平均每月修補(bǔ)一次錯(cuò)臺(tái)，嚴(yán)重影響了路面 質(zhì)量和通行能力；我國(guó)滬嘉高速公路通車 4～ 5 月后橋頭錯(cuò)臺(tái)大者至 7～ 8 ㎝，使行車速度大為下降；江蘇寧連一級(jí)公路，由于軟基沉降等問(wèn)題，使路面開裂、橋頭錯(cuò)臺(tái)，通車幾年來(lái)一直小修不斷。 地基處理的目的是利用夯實(shí)、置換、排水固結(jié)、加筋和熱力學(xué)等方法對(duì)地基土進(jìn)行加固，以改善地基土的剪切性、壓縮性、振動(dòng)性和特殊地基的特性，使之滿足道路工程的要求。顯然，對(duì)于交通量大、養(yǎng)護(hù)時(shí)間難的高等級(jí)公路，地基處理的恰當(dāng)與否直接關(guān)系到工程質(zhì)量、投資和進(jìn)度。因此，地基處理對(duì)節(jié)約基本建設(shè)投資，保證公路正常運(yùn)營(yíng)具有重要意義。 軟土地基 的危害 軟土路基可能導(dǎo)致出現(xiàn)一些的問(wèn)題 ， 當(dāng)路基的抗剪強(qiáng)度不足以支承上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載時(shí)，地基就會(huì)產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。當(dāng)路基 在上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載作用下，產(chǎn)生過(guò)大的沉降和 不均勻沉降變形時(shí)，會(huì)影響結(jié)構(gòu)物的正常使用，特別是超過(guò)結(jié)構(gòu)物所能容許的不均勻沉降時(shí)，結(jié)構(gòu)可能開裂破壞。路基的滲漏量超過(guò)容許值時(shí)，會(huì)發(fā)生水量損失導(dǎo)致事故發(fā)生。 軟土地基在公路工程中造成的危害 1)勘察設(shè)計(jì)不詳細(xì)或不準(zhǔn)確，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)該做軟基處理的地段未做處理設(shè)計(jì)。 2)已知是軟土地基，但是未做好軟土地基處理，造成路堤失穩(wěn)或危及 線外建筑物。 3)雖然做了軟土地基處理，但是措施不力，施工不當(dāng)造成路堤失穩(wěn)。 4)堆料不當(dāng)，未按規(guī)定分層填筑，填土過(guò)快，碾壓不當(dāng)，造成路堤失穩(wěn)。 5)擾動(dòng) “ 硬殼層 ” 或填筑不當(dāng)，使 “ 硬殼層 ” 遭受破壞，導(dǎo)致路堤失穩(wěn)。 軟土處理的一般原則 ㈠ 對(duì)于新建工程，原則上首先應(yīng)考慮利用天然地基，對(duì)于淤泥和淤泥質(zhì)土利用其上覆較好土層作為地基持力層，當(dāng)上覆土層較薄，應(yīng)注意避免施工時(shí)對(duì)淤泥和淤泥質(zhì)土的擾動(dòng) 。對(duì)于沖填、雜填建筑垃圾和性能穩(wěn)定的工業(yè)廢科，當(dāng)均勻性和密實(shí)度較好時(shí)，均可利用作為地基、持力層 。對(duì)于有 機(jī)質(zhì)含量較多的生活垃圾和對(duì)基礎(chǔ)有腐蝕性的工業(yè)廢料等雜填土，未經(jīng)處理不宜作為地基持力層。若地基軟弱不能滿足要求，則需進(jìn)行處理，根據(jù) 工程情況及地土質(zhì)條件或組成的不同，處理的目的可以是 : (1)提高土的抗剪強(qiáng)度，使地基保持穩(wěn)定 。 (2)降低土的壓縮性，使地基的沉降和不均勻沉降低至允許范圍內(nèi) 。 (3)降低土的滲透性或滲流的水力梯度 .防止或減少水的滲漏，避 免滲流造成地基破壞 。 (4)改善土的動(dòng)力性能、防止地基產(chǎn)生震陷變形或因土的震動(dòng)液化 而喪失穩(wěn)定性 。 (5)消除或減少土的沉陷性或脹縮性引起的地基變形，避免建筑 物 破壞或影響其正常使用。 對(duì)單一工程來(lái)講，處理目的可能是單一的，也可能需同時(shí)在幾個(gè)方面達(dá)到一定要求 :地基處理除用于新建工程的軟弱和特殊土地基外，也作為事后補(bǔ)救措施用于已建工程地基加固。 ㈡ 對(duì)于泥沼地區(qū)的選線原則： ⑴ 盡量選擇泥沼窄、淺及沼地橫坡平緩的地段通過(guò)； ⑵ 盡可能繞避陡坡上的泥沼、古湖盆的泥沼以及中間聚水地帶的泥沼； ⑶ 應(yīng)利用隆起的微地貌，以縮短通過(guò)泥沼積水和軟弱地段的長(zhǎng)度； ⑷ 對(duì)于縱斷面設(shè)計(jì)要考慮泥沼土層的性質(zhì)和厚度、泥沼的地下水位和地面上的積水水位，使路堤高出水位一定高度并有一定的填土 高度。 第三章 軟土地基加固方法 軟土地基加固方法 a、 砂墊層法：砂墊層設(shè)置于路堤填土與軟土地基之間的透水性墊層，可起排水的作用，從而保證了填土荷載作用下地基中孔隙水的順利排出，既加快了地基的固結(jié)，還可以保護(hù)路堤免受孔隙水浸泡。設(shè)置砂墊層要注意防止被細(xì)粒污染而造成排水孔隙堵塞，在砂墊層的上下應(yīng)設(shè)反濾層。砂墊層適于施工期限不緊、路堤高度為極限高度的二倍以內(nèi)，砂源豐富、軟土地基表面無(wú)隔水層的情況。當(dāng)軟土層較薄，或軟土墊層底層又有透水層時(shí)，效果更好。 輕質(zhì)路堤及加筋路堤，達(dá)到減輕路堤自重，以減少路堤 沉降及提高路堤穩(wěn)定安全系數(shù)的目的。加筋路堤指用變形小、老化慢的土工格柵、土工織物等抗拉的柔性材料作為路堤的加筋體，可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降，又可以提高地基承載能力，同時(shí)也不影響排水，大大增強(qiáng)路堤的整體性和穩(wěn)定性。 b、 淺層處治：表層分布厚度小于 3m 的軟土?xí)r，可采用淺層拌和、換填、拋石等方法進(jìn)行處治。淺層拌和添料可用石灰等無(wú)機(jī)結(jié)合料，換填材料宜用水穩(wěn)性好的材料。換土能根本改善地基，不留后患，效果較好，適用于軟土層不厚且易于排水的情況。但因軟土地區(qū)地下水位較高，挖掘困難，換土深度一般不宜超過(guò) 2m。拋石 擠淤是強(qiáng)迫換土的一種形式，它不必抽水挖淤，施工簡(jiǎn)便。爆破擠淤也是一種淺層處治的換土方式。利用炸藥爆破時(shí)的能量將軟土揚(yáng)棄或壓縮，然后填以強(qiáng)度較高的滲水土或一般粘性土，達(dá)到換土的目的。爆破擠淤法的換填深度較深，工效較高，適用于軟土層相對(duì)較厚、稠度大、路堤較高、施工期緊迫的情況 c、 豎向排水體：軟土地基中設(shè)置豎向排水體，可大幅度縮短排水距離，再配合預(yù)壓，可加速地基的固結(jié)，明顯地提高預(yù)壓效果，所以當(dāng)超載預(yù)壓高度受到穩(wěn)定性制約時(shí)，多應(yīng)用豎向排水體與預(yù)壓結(jié)合的處治措施。常用的地下排水體有砂井、袋裝砂井、塑料排水板等。排 水體深度依土層厚度而定，對(duì)軟薄軟土層宜貫通，對(duì)較厚軟土層，排水體深度據(jù)計(jì)算確定。 d、 加固土樁：用某種深層拌和的專用機(jī)械，將軟土地基的局部范圍用固化材料以改善、加固，形成加固樁，使加固樁與樁間土形成復(fù)合地基。設(shè)計(jì)加固土樁只考慮其置換與應(yīng)力集中效應(yīng)，不考慮其固結(jié)排水與擠密作用。加固土樁的深度、直徑、間距應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定性計(jì)算，并應(yīng)滿足工后沉降的要求。樁的直徑與深度除受地址條件的制約，還受機(jī)械設(shè)備能力的限制。 e、 粒料樁 ： 粒料樁是為提高軟土低級(jí)的承載力，在需要進(jìn)行地基處理的范圍內(nèi)，由碎石、沙礫、礦渣、砂等松散粒料做樁料 ，采用專用機(jī)械設(shè)置成交大直徑的樁體。專用機(jī)械一般為振動(dòng)沉管機(jī)、水振沖器等。設(shè)置粒料樁后樁與樁間土形成復(fù)合地基。粒料樁是通過(guò)置換軟土、加速地基排水固結(jié)作用、樁的應(yīng)力集中作用共同來(lái)提高穩(wěn)定系數(shù)的，通常不考慮它對(duì)地基土的擠密作用。 ⑴粒料樁復(fù)合地基的穩(wěn)定計(jì)算 ①設(shè)有粒料樁的復(fù)合地基的路堤整體抗剪穩(wěn)定系數(shù)按有關(guān)公式計(jì)算，且當(dāng)?shù)?i土條的滑裂面處于地面線以下復(fù)合地基區(qū)域深度內(nèi)時(shí)，應(yīng)考慮樁體對(duì)土的置換率、樁土應(yīng)力比。復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度按以下公式計(jì)算： ? ?? ? ? ? ciwwicciiiiciiiisuii hhhumhuc ??????????? t a nc o s1 1111 ?????? 式中：