软基处理Word格式文档下载.docx
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3.1、软土工程设计的特点
⑴对自然条件的一耐性；
⑵软土性质的不确定性；
⑶注重经验特别是地方经验；
⑷原位测试、实体测试、原型观测的特殊地位；
⑸含水量高、空隙比大。
4、软土地基承载力计算
4．1极限荷载法
⑴条形基础
Pu=5.14c+rd
⑵方形基础
Pu=5.17c+rd
⑶矩形基础
当b/a<
0.53时，Pu=（5.14+0.66b/a）c+rd
当b/a>
0.53时，Pu=（5.14+0.47b/a）c+rd
Pu为极限荷载；
c为土的内聚力，由不排水剪切实验求得，KPa；
r为基地以上土的重度，KN/m3
d为基础埋深，m；
b为基础短边，m；
a为基础长边，m；
4．2临塑荷载法
P=π·
c+rd
r为基地以上土的加权平均重度，KN/m3
p为软土地基承载力；
4．3原位测试法
几种常见的原位测试法有荷载试验，十字板试验，静力触探试验，旁压试验。
4．4经验法
根据对本地区土层分布和性质的了解，参照已有建筑物的经验，辅以简单的勘察确定地基的承载力。
二、软土地基的处理方法与原理
1、动力固结法
动力固结法早期的概念对应与我国的强夯法，其后在工程实践中得到发展。
它采用动力动荷载对地基进行加固处理，这种方法一般较静载预压法经济、省时。
它一般包括强夯法、强夯置换法、浅层振动法等。
研究表明，一个单位的重量，设法变成荷载后，可以产生上千倍的当量静载效应，因此采用动荷载加固软土地基已成为世界上软土地基加固技术发展中的重要方向。
1．1动力密实法
本法包括重锤夯实法，振动压实法，机械压实法。
1．1．1重锤夯实法
利用重锤（>
2t）从高空（>
4m）自由下落时产生的冲击能，使地面下一定深度内土层达到密实状态的地基处理方法。
有效夯实深度取决于锤重、锤底直径、落距和土类。
重锤夯实法可以提高地基承载力、消除湿陷性地基的湿陷现象。
重锤夯实法可分为表层夯实法和强力夯实。
1.1.1.1表层夯实法又称重锤表面夯实法。
锤重一般为20～40kN，落距3～5m。
锤重与锤底面积的关系应符合锤底面上的静压力为15～20kPa的要求。
适用于夯实厚度小于3m、地下水位以上0．8m左右的稍湿杂填土、粘性土、砂性土、湿陷性黄土地基。
由于锤体较轻、锤底直径和落距较小，产生的冲击能也较小，故有效夯实深度不大，一般为锤底直径的一倍左右。
①夯实机具主要有起重机和夯锤。
起重机使用带有摩擦式卷筒的起重机或其他起重设备将锤吊起。
锤的形状为截头圆锥体，使用钢筋混凝土制作，其底部为钢板，锤体内充填废铁以使重心降低；
②夯实宽度基坑夯实宽度应大于基础底面尺寸。
基坑每边应比设计宽度加宽不小于0．3m进行夯实；
③预留土层厚度夯实前，基坑底面标高应高出设计标高（预留夯实土层）。
预留夯实土层厚度等于试夯时的总下沉量加5～10cm。
④最佳含水量夯实应在最佳含水量条件下进行，最佳含水量由室内击实试验求得。
当土的天然含水量小于最佳含水量的2％以上时，应向基坑加水至最佳含水量，基坑浸水一昼夜后方可夯实。
当土石含水量过大时，可在其上铺设顺水材料如干土、生石灰、碎砖等或换土；
⑤夯实标准通过试夯确定夯击遍数。
当最后两遍的平均夯沉量不超过以下数值时停夯：
粘性土和湿陷性黄土1．0～2．0cm；
砂性土0．5～1．0cm。
分层夯实填土时，每层虚铺土厚度应通过试夯确定，一般相当于锤底直径；
⑥夯实顺序在条形基坑和大面积基坑内夯击时，按一夯挨一夯顺序进行。
在独立柱基基坑内夯实时，一般采用先周边后中间或先外后里的顺序进行。
1.1.1.2强力夯实法当锤重为80～300kN，落距为6～25m，单次夯击能量大于800kN•m，用于处理杂填土、碎石土、砂性土和稍湿的粘性土时称为“强力夯实法”，简称“强夯法”；
用于处理饱和粘性土时称为“动力固结法”。
强力夯实法可大幅度提高地基强度，降低地基可压缩性，改善地基抵抗振动液化的能力和消除湿陷性地基的湿陷现象。
由于锤重和落距较大，产生的冲击能也较大，故有效夯实深度亦大，最大已达10余米。
1夯击参数包括单点夯击能和最佳夯击能。
（1）单点夯击能。
等于锤重×
落距。
按公式H=α（Qh/10）1/2计算。
式中H为夯击土层厚度，m；
Q为锤重，kN；
h为落距，m；
α为修正系数，一般取0．5～0．6。
（2）最佳夯击能。
在夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力时为最佳夯击能。
最佳夯击能的确定，对于粘性土，根据孔隙水压力的叠加值确定；
对于砂性土，根据最大孔隙水压力增量与夯击能的关系曲线确定（孔隙水压力增量随夯击能增加而逐渐趋于定值时）。
2夯实机具主要包括夯锤、起重机和脱钩装置。
（1）夯锤。
锤重根据处理土层的厚度、锤底面积和落距确定。
夯锤可用铸钢制成，也可用钢壳内填混凝土作成，形状为方形或圆形，底面尺寸根据土类确定：
砂性土和碎石土采用2～4m2；
粘性土采用3～4m2。
（2）起重机。
使用履带式的。
国外制作出专用的三角架和轮胎式强夯机，可吊400kN夯锤，落距可达40m。
当锤重不超过起重机的卷扬机起吊能力时，夯击工艺可采用单缆锤击法。
（3）脱钩装置。
当锤重超过起重机的卷扬机起吊能力时，不能采用单缆锤击法施工，这时可利用滑轮组和借助脱钩装置来起落夯锤。
将夯锤挂在脱钩装置上，起重机将夯锤吊到规定高度，利用脱钩器使夯锤自由下落。
3夯击施工主要包括夯击范围、夯点布置、夯击遍数和间歇时间。
（1）夯击范围。
一般略大于建筑物的范围，通常宽出尺寸为（0．5～1．0）H（H为所需夯实土层的厚度）。
（2）夯点布置。
夯点之间必须保持一定距离。
饱和软粘土必须多遍夯击，前几遍是间隔夯，最后一遍是低能量满夯，其落距为2～4m。
（3）夯击遍数。
一般为1～8遍。
粗颗粒土夯击遍数可少些，细颗粒土夯击遍数可多些。
国内常用2～3遍。
（4）间歇时间。
强夯饱和粘性土时必须等待孔隙水压力消散后，方可进行下一遍夯击作业。
由于饱和粘性土中孔隙水压力消散需要时间比较长，故间歇时间不能小于4周。
（5）夯击效果检验。
可采用旁压试验、静力触探、标准贯入试验等原位测试方法检验夯实效果。
1．1．3振动压实法
振动压实法是将振动压实机放在土层表面，在压实机振动作用下，土颗粒发生相对位移而达到紧密状态。
该法用于处理无粘性土地基或粘性土含量较少的地基、透水性较好的松散杂填土地基。
通过实践证明，用振动机处理由炉灰、炉渣、碎石砖和瓦块等组成的杂填路基，一般效果较好。
1施工机械有专用的压实机械，也有在振动沉桩机的底部安装一钢板作为振动压实机使用。
目前我国研制和采用的振动压实机有好几种，一般工作原理由电动机带动两个偏心块转动，偏心块以相同的速度反向转动而产生很大的垂直振动力。
频率为1160～1180r/min，振幅为3.5mm，自重为2000kg，振动力为50～100KN;
2振动效果效果与填土成分、振动时间等因素有关。
振动越长，效果越好，但当压实达到一定程度，也就没有ule效果;
3施工方法施工前，计算出稳定下沉和振动的关系。
对主要由炉渣，碎砖，瓦块组成的建造垃圾，振动时间在1min以上；
对含炉灰等细颗粒的填土，振动时间约为3～5min，有效振实深度为1.2～1.5m。
振实范围，应从基础边缘放出0.6m左右，先振基槽两边，在振中间。
不在下沉为合格。
1.2强夯置换法
工程实践证明，强夯法加密软土地基效果不明显甚至越夯越差，施工困难，夯击2～3锤，夯坑就达到1～2m，夯锤往往拔不出来，甚至找不到。
强夯置换法利用强夯排开软土，夯入块石，碎石，沙或者其他粗颗粒材料，最终形成块（碎）石蹲，块（碎）石墩与周围混有沙石的夯间土形成复合地基。
目前在以下情况下运用此方法。
1当地基表层为具有适当厚度的沙垫沉、下卧沉为高压缩性的淤泥质软土时，采用低能夯，通过强夯将表层砂挤入软土层中，形成一根根置换砂桩，下卧的软土也可以通过置换砂桩加速固结，提高强度;
2软土地基的表面也常常堆填一定厚度碎石料，利用夯锤冲击成孔，再次回填碎石料，夯成碎石桩;
3在厚3～5m的淤泥软土层上面抛填石块，利用抛石自重和夯锤冲击了使十块座到硬土层上，淤泥大部分被挤走，少量留在石缝中，形成强夯置换的块石层。
1.2.1方法应同时满足下列条件：
①墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；
②累计夯沉量为设计墩长的1.5～2.0倍；
③最后两击的平均夯沉量不大于本规范第6.2.2条的规定值;
④强夯置换墩的深度由土质条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上，深度不宜超过7m;
⑤强夯置换法的单击夯击能应根据现场试验确定;
⑥确定软粘性土中强夯置换墩地基承载力特征值时，可只考虑墩体，不考虑墩间土的作用，其承载力应通过现场单墩载荷试验确定，对饱和粉土地基可按复合地基考虑，其承载力可通过现场单墩复合地基载荷试验确定。
1.2.2施工
①强夯锤质量可取10～40t，其底面形式宜采用圆形或多边形，锤底面积宜按土的性质确定，锤底静接地压力值可取25～40KP，对于细颗粒土锤底静接地压力宜取较小值。
锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250～300mm；
②施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。
采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆；
③当场地表土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料，使地下水位低于坑底面以下２ｍ。
坑内或场地积水应及时排除；
④施工前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因施工而造成损坏；
⑤当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害的影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振或防振措；
1.3强夯法
实践证明，用强夯法加固软土地基，一定要根据现场的地址条件和工程的使用要求，正确选定各强夯参数，才能达到经济和有效的目的。
强夯法可适用于加固粗粒土、细粒土、饱和土、非饱和土，甚至港口、河道水下土层。
对渗透系数小于10-5cm/s的饱和粘性土应慎用。
2、静力排水法固结法
我国沿海和内陆广泛分布着海相、湖相以及河相沉积的软弱粘性土层。
在建筑物的荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，而且沉降的时间很长，会影响建筑物的正常使用。
这种地基地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求。
静力排水固结法是对天然地基，或者先在地基中设置砂井等竖向排水体，然后利用建筑物自身的重量分级逐渐加载，或是在建筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水排出来，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。
适用于：
①解决沉降问题。
使地基的沉降在加载预压期间大部分或者基本完成，使建筑物在使用期间不产生不利沉降和沉降差。
②稳定问题。
加速地基土的抗剪强度的增长，从而提高地基承载力和稳定性。
对沉降要求较高的建筑物，如冷藏库、机场跑道等，常采用预压法处理地基，待预压期间达到设计要求后，在移除预压荷载建造建筑物。
对于主要应用静力排水固结法来加速地基抗剪强度增长、缩短工期的工程，如路堤、土坝等，则可以利用其本身重量分级逐渐施压，最后到达设计荷载。
其方法包括：
堆载预压法，真空预压法，真空—堆载联合预压法。
2.1堆载预压法
堆载一般采用填土、沙石等散粒材料。
油罐通常采用充水对地基进行预压。
对堤坝等以稳定为控制的工程，则用本身的重量，分级逐渐加载，直至设计标高。
2.1.1地基条件
软土地基预压处理的效果完全取决于在预压荷载作用下超孔隙水应力的消散和土层的固结。
当预压荷载确定后，预压预压时间完全取决于软土层的厚度和排水条件。
⑴当软土层厚度小于4.0m时，可采用天然地基堆载预压法处理；
软土层超过4m时，预压时间可能会很长，为加速预压过程，应采用塑料排水带、砂井等改善土层的排水条件，或增设降水措施，提高孔隙水的流动速度；
⑵当软土层中中央有薄层粉细砂时具有良好的水平渗透性时，可以不设置砂井等排水措施；
⑶对于超固结土，预压荷载的大小还应考虑前期固结压力的影响，只有当土层的有效上覆压力与预压荷载所产生的应力水平明显大雨土的前期固结压力时，才会产生收缩；
⑷对于泥炭土、有机质土和其他次固结变形占很大比例的土，设置砂井等排水措施，效果较差；
⑸对于采用降水或者真空预压时，应查明处理范围内有无透水层（或透气层）及水源的补给情况，否则会影响预压的效果。
2.2真空预压
真空预压法，通常是在需要加固的软土层内，设置砂井或者塑料排水带等竖向排水系统，然后在地面铺设砂垫层横向排水层，再在砂垫层顶部覆盖一层不透气的密封薄膜，使之与大气隔离，通过埋设在砂垫层中的排水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生一个气压差，成为作用于土基上的荷载，软土层随着等向应力的增加而固结。
由于这一应力的性质不会产生剪应力，故地基不会产生破坏，对加固土壤有利。
2.2.1真空预压法适用条件
一般用来加固软土地基，当加固区周围的土体渗透系数低的情况下，真空预压取得较好的效果。
天然地基一般需要认为的干预，在加固区内设置良好的排水排气通道，在加固区形成较好的密封。
2.3真空—堆载联合预压法
术法由堆载预压与真空预压联合使用形成。
先按真空预压工艺要求，铺膜、埋管、挖沟、，然后进行抽气。
当膜下真空稳定后，即可按堆载预压方法工艺进行施工。
但在膜上做好防护措施。
2.3.1场地条件
岩土名称
厚度
描述
建议地基容许承载值f/kpa
范围值/m
平均值/m
冲填土
0～3.80
1.40
灰黑色，松软，地表分布有大小泥潭，面积超过4万,m³
50
淤泥
3.50～18.70
9.84
灰黑色，饱和，呈呈流塑状态，粘性较强，污手，含量少量生物贝壳。
本层遍布整个场地。
液性指数=24.40～61.40,平均44.87;
空隙比=1.17～2.60，平均2.05；
45
粉质粘土
0.70～9.50
4.30
黄褐色为主，可塑。
液性指数=0.17～1.25,平均0.75;
空隙比=0.68～1.15,平均0.91；
120
粉砂
1.00～18.10
7.55
呈灰黑色，灰白色，饱和，松散，局部稍密。
N=2.0～20.0击，标准差=5.170,变异系数=0.577，统计修正击数标准值=7.6击
140
2.3.2处理要求
⑴按工后变形要求进行控制，所有处理后的地基形变要求：
使用期内，最大工后沉降<
300mm，差异沉降<
3%；
⑵处理后地基承载力满足以下要求：
fak>
120KP;
3、静动力排水固结法
它利用动力固结法的夯击机具与排水固结法中排水体系进行软粘土地基处理，该法叫做静动力排水固结法。
此法，工期短。
造价低，弥补了传统的强夯法不适合的加固饱和软粘土地基的不足，克服了其他不能有效排除软土中高压孔隙水的缺点，加速了孔隙水的消散，改变了软土的渗透性；
同时与静力排水固结法相比又简化了排水固结法中繁杂的加压系统，并在施工时间内大部分或者基本完成主固结沉降，大大减小了次固结沉降，缩短工期，有效提高地基承载力，节省投资。
3.1适用范围
适用于粘性土，杂填土等软土地基，特别是淤泥和淤泥质土地基。
4、碎石桩和沙石桩
4.1碎石桩
碎石桩是以碎石（卵石）为主要材料制成的复合地基加固桩。
它是散体桩的一种，按制桩工艺，分为振冲碎石桩和干法碎石桩。
4.1.1适用地层
砂土、粉土、粘性土、淤泥质土、有机质土、填土、黄土均适用；
厚层淤泥中慎用，因其范围限力过低而难以成桩，且强度时效不利。
4.1.2工程应用
⑴软弱地基加固，多层建筑最适用，高层建筑可在一定条件下适用；
⑵堤坝边坡加固；
⑶消除可液化土的液化性；
⑷消除湿陷性黄土的湿陷性
4.2砂石桩法
利用振动或者冲击方式，在软地基中成孔后，填入砂、砾石、卵石、碎石等材料并将其挤入土中，形成较大直径的密实砂石桩的地基处理方法。
对粘性土地基，沙石桩的不是使地基挤密，而是置换用，
5、水泥搅拌桩与灌浆发
5.1水泥搅拌桩
是用于加固饱和粘性土的一种新方法。
利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土之间产生的一系列物理—化学反应，使土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土。
一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘性矿物质的土矿物质的软土加固效果较好。
5.2灌浆法
指利用液压以填充气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀的注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒或岩石缝隙内的水分和空气后占据其位置，经人工控制一段时间后，浆液将原来松散的土粒或者裂隙结成一个整体，结石体。
5.2.1加固情况
⑴增加地基土的不透水性。
防止流砂、钢板桩渗水、坝基漏水和隧道开挖时涌水，以及改善地下工程的开挖条件；
⑵防止桥墩和边坡护案的冲刷；
⑶整治塌方滑坡，处理路基病害；
⑷提高地基承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降；
⑸进行托换技术，对古建筑的地基加固；
⑸在我国，每个水电站建设的坝址都要进行大规模防渗透和加固灌浆，在其他土木工程建设中如铁道、矿井、市政和地下工程等此法运用广泛。
6、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）
水泥粉煤灰碎石桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基，属于地基范畴。
由于在水泥粉煤灰碎石桩和基础之间设置了褥垫层，在垂直荷载作用下，他们的受力状况明显不同。
6.1CFG桩的适用性
它适用于条形基础、独立基础和筏基础、箱型基础。
就土性而言，适用于处理粘性土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基。
对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
7、其他方法
7.1加筋地基
它是将基础下一定范围内的软土层挖去，然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层来做地基持力层。
当筋材埋设的方式和数量得当时，就可以极大的改善地基承载力。
7.1.1应用实践
⑴土堤的地基加筋，例如堤防工程、公路和铁路路堤下的加筋地基；
⑵潜基础地基的加筋，如油罐或筏班基础下的加筋地基，特别是条形基础下的加筋地基；
⑶公路地面层下基层的加筋，用于提高承载力、减小车辙深度和延长使用寿命。
此外也可以和其他各种桩基础结合形成复合地基。
7.2换填法
此法为，当软土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而弱土层厚度不是很大时，将基础底面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、高炉干渣等性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的压实密度。
7.2.1适用
⑴提高地基承载力；
⑵减少沉降；
⑶加速软弱土层的排水固结；
⑷防止冻涨；
⑸消除膨胀土的缩涨。
三、处理软土路基的新工艺
1、单液硅化液和碱液法
将硅酸钠溶液或者碱液灌入土中，当溶液与土中含有大量水溶性盐类物质相互作用时，产生硅胶将土颗粒胶结。
1.1适用
适用与处理地下水位以上8渗透系数为0.10～2.00m/d的湿陷性黄土等地基。
沉降不均匀的既有建造和设备基础；
地基受水侵蚀引起的湿陷，需立即处理湿陷继续的建筑；
拟建的设备基础和构筑物；
2、应用高强度预应力刚性疏桩处理深厚软基技术
选择高强度的预应力薄壁管桩作为增强材料，采用桩帽和垫层与刚性疏桩组合处理的控沉疏桩处理方法。
2.1应用技术指导
⑴桩长：
原则上桩体应穿过软弱土层达到强度较高的土层；
⑵垫层：
当路堤95区以下至原地面的厚度大于1.5m的情况，可选择碎石排水加8%灰土垫层；
当小于1.5m时，选择碎石加筋垫层；
⑶桩和桩帽的间距在满足复合地基允许的变形量和桩帽之间的距离不大于1.5m时，按正方形部桩；
⑷在施工图阶段应通过试桩进一步优化桩长和桩距。
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