沿海软土路基处理技术

沿海软土路基处理技术
沿海软土路基处理技术

——沿海软土地基处理

(一)海相软土的工程性质

海相黏土(Marine Clay)是软土沉积物的一个种类,是区域软土的重要类型,通常以淤泥、淤泥质黏土、淤泥质亚黏土的方式出现,在全世界范围内分布广泛。大多数海相黏土具有高含水率、大孔隙化、高压缩性、低渗透性、低强度、高灵敏度的特点,并表现出显著的流变性、触变性。

一)我国海相软土分布

1、区域分布

在我国沿海地区浅部土层中,分布有数米至数十米不等的灰色淤泥质土和淤泥,它是在静水缓流环境中沉积,并经生物化学作用而形成的海相饱和软黏土。我国沿海地区广泛分布着这样的海相沉积的软弱黏土层。而这其中又以天津、江苏、浙江、广东等地软土更具有特点和区域代表性。从天津—连云港—上海—杭州—宁波—温州—福州—厦门—湛江,软黏土的含水率逐渐增大,压缩性逐渐提高,强度逐渐变低,在力学强度和变的特点。图1是我国东部沿海地区海相软土分布图。由图中可见,环渤海湾地区、江苏、上海、浙江的沿海地区是我国海相软土的主要分布区,其分布面积十分广,因此,这些地区海相软土的研究对我国沿海地区的工程建设具有非常重要的意义。

我国沿海地区海相软土大多数是第四系晚更新世以来的沉积物,受多次海侵、海退的影响,形成滨海相沉积为主的淤泥,淤泥质软土地层。软土层厚度变化范围大,天然含水主率高、孔隙比大、压缩性高、渗透性、强度低、并具有触变性、流变性等特点。

图1 中国东部沿海地区海相软土分布图

2、基本特性

海相沉积的软土层,由于受潮汐水流等因素的影响,其上部往往形成厚度1~2m的所谓“硬壳层”下部则为夹粉细砂透镜体的淤泥体的淤泥质土或夹粉砂的层状淤泥质土,有时局部有薄的泥炭层。海相软黏土除了共同具有的高孔隙化、高压缩性、高含水率、低渗透性、低承载力特性外,其沉积化学特点、土的结构性与流变性也是其明显的特征。

(1)海相软土沉积化学特点

黏土矿物成分是海相软土沉积化学特点的重要反映,直接影响甚至决定上着土的液限、渗透性、压缩性、抗剪强度等物理指标和工程性抽。高岭石、蒙脱石和伊利石是三种最常见的黏土矿物,除部分海相黏土只含单一黏土矿物外,其他大多数往往含有多种黏土矿物。通常,在同一海相软土中,即使不同黏土矿物的含量相当,黏土矿物也不会平均地表现对土性质的影响,能够决定海相软土分为三种主要类型:高岭石型、蒙脱石型、混合矿物型。黏矿物类型直接影响土的液限值,并直接或间接地关系到土的压缩性,渗透性和抗剪强度等工程特性。由于高岭石和蒙脱石控制黏土液限的机理不同,所以决定性矿物不同的海相软土性质现表现会有明显的差异。

在世界各地的海相黏土中,蒙脱石型黏土占绝大部分。而我国沿海各地的海相软土中,伊利石或伊—蒙混层矿物是其主要的黏土矿物组分,这也直接导致了我国的海相软土在诸多性质表现上显著不同于国外其他地区软土。由于在海水中沉积,其沉积环境也使得少缃软土的空隙液体离子化学特性与海水的含盐组分之间有着密切的联系。有研究显示,孔隙水离子化学特征能够直接影响黏性土的物理指标,并对土的工程性质产生不可忽略的影响。

(2)结构性

形成结构性强弱的物理化学过程十分复杂,与土体本身的赋存规律密切相关。作为土的一种固有特性,结构性通过自身的强弱变化,隐性地影响着土的诸多工程特性。

海性软黏土通常在静水或非常缓慢的流水环境中沉积,物质组成以极细的黏土胶状物

质为主,并伴有微生物的作用,是典型的结构性土。

土体的结构包括组构(组成颗粒的排列方式)和胶结(颗粒间的相互作用力)Cotecchia 等根据沉积历史将土体的结构分为沉积结构和后沉积结构,并给出了土体结构性类型的基本框架。沉积结构是指天然土或重塑土在沉积过程中的沉积完成后由于一维固结形成的结构。这种结构只在正常固结过程中产生,主要为土体沉积过程中形成的各种颗粒组构和颗粒间胶对号,见图2

图2 沉积结构的一维压缩曲线

图中:VY表示土体的结构屈服应力; VC表示土体在历史上曾受到的最大应力;为土体的上覆压力。后沉积结构是指在正常固结完成之后由于地质作用而形成的结构,同时原沉积结构也发生改变。主要包含由于卸载、蠕变、触变、后沉积胶结和成岩作用形成的土体结构,而在沉积过程中的黏结、风化和构造剪切作用形成的土体结构暂时不在考虑范围之内。(3)流变性

黏性土在固结过程中,超静孔隙水压力消散为零后,主固结变形完成,但总变形并未停止。由于土骨架的流变使变形继续延续,具有黏滞性的土骨架在应力作用下出现的蠕变变形称为次固结变形。海相软黏土的次固结变形是其流变性的重要表现。

海相软土由于其特殊的特质组成和结构特性,决定了软土在外部荷载的作用下表现出特殊的响应,软土在荷载作用下能产生较大的变形,而且在荷载不变的的前提下,其变形也能随时间而增长,即软土的蠕变特性。

(4)硬壳层

海相沉积的淤泥质土或淤泥长期暴露于较易氧化的气候和较丰富的大气降水的陆环境中,经过水解作用和氧化作用形成很多氧化铁沉积、土的颜色变成褐黄色,伴随着排水固结作用使含水率不断减少、孔隙比不断减小,土的强度也不断得到增加,这便是广泛覆盖于海相软土之的“硬壳层“硬壳层覆盖海相软土是沿海地区软土地层结构的典型特征。

二)天津海相软土工程特性

1.天津软土

天津软土以塘沽新港海积软土为代表。天津沿海一带,从10万年前至今的期间内,曾有三次海进和海退,即由海洋变陆地和由陆地变海洋曾反复六次。距今约5000年左右,天津还处于最后一次海进期间。其后开始了最后一次海退。在漫长的海退岁月中,逐渐沉积形成了天津以东的滨海平原。越近海岸,成陆时间越短,土质越软。

全新世以来沉积的地层分布有海相沉积层和陆相的河口三角洲相冲积层两种类型土层。地表分布厚度为2m左右的人工填土,其下为海相沉积为主的土层,同时受到海河等流域的冲积物沉积的影响,一般称为海相层,属于全新世软土层,分布范围很广,厚度13~17m。海相层可分为两个亚层,上部的灰褐色淤泥质亚黏土、淤泥~,为潜水区沉积,具有黏土夹薄砂层的层状构造特点,沉积年代距今只有数百年;下部灰褐色淤泥质黏土层厚度为7~8m,为深水沉积物,具有薄层状构造特征,夹砂层由上而下由厚(1~2cm)变薄(小于),薄层理为深水风暴砂的构造特征,土体处于可塑—软塑状态,具有明显的结构性,沉积年代距今约有2000年。该两层海相土层的指标特性见表2-1。

天津海相软土属于欠固结土,但与一般的欠固结土不同,在其沉积的过程中形成较强的结构联结,使其表现出较强的结构性。天津地区软土的原状土的原状土微观结构属于絮凝结构,以片状伊—蒙混层矿物为主,在沉积过程中随着颗粒表面及接触处由于胶结物、固化等作用,使得原不稳定的絮凝结构强度提高,产生强的胶结强度,阻止土体的压密,使其保持大孔隙状态。

塑性参数(包括液限、塑限、塑性指数等)能综合反映土的矿物成分、孔隙水中离子性质和土的粒径大小,是用以估计细粒土的物理状态,活动性和力学性质的重要参数,也是细粒土分类的主要依据,钱征等统计了天津新港软土的塑性指数与液限之间的关系式为:

I p=(w l-10)

根据其在塑性图中的分布位置可知该土为高、中塑性无机黏土。

天津新港软土是历经若干次海侵、海退留下的海相沉积物,综合特征表现为欠固结—正常固结土,孔隙比大,含水率高,多呈软塑状态,强度较低,承载力为10~60KPa。这类软土力学性质虽因海域及沉积相的不同而有一定的差别,但却有一个共同的特征,即结构效应明显,属于结构性软土。

(二)高速公路软基实用监控技术

软基监控工作的主要内容和目的是指通过一定的测试手段了解软土地基的应力变形,从而主动控制路堤施工期的变形与稳定,以及控制并预测运营期软基的工后沉降。软基监控的理论和实践发展很快,已经从早先的监控若干个典型断面的路段扩展到所有软土路段;监测的目的从以控制软基施工期的稳定为主发展到建立信息化施工控制系统全面掌握施工、运营期的应力应变情况;参与监测工作的单位从仅仅是监测单位发展到业主、监理、监测、施工、科研等单位的共同参与;监测期限从施工期的观测发展到施工准备期、施工期、预压期、运营期的连续监测,已发展成为软基监控系统,并成为广大技术和管理人员解决软土地基技术问题的最有效手段,同时也是软基处理理论研究和取得进步的基础。

一)软基监控的目的

1、路坦安全填筑的需要

高速公路对线路纵断面的线形有严格的要求,同时,由于受到桥梁、涵洞、通道等结构物净空要求的限制,软基路坦设计高度不可能过低。特别是对于人口密集地区,平均每100~200m就有1个结构物。因此路堤的设计高度一般都在4~6m之间,个别桥头位置达到7~8m。

软土的含水量高,抗剪强度低。天然地基一次性填筑路堤的极限高度一般在~之间。超过天然地基极限填土高度以上的填土需要通过近代制路坦填筑速度,逐步提高地基土的强度来完成。如果填筑的速度快于地基上强度的增长,就可能造成地基失稳。当然也可采取某种复合地基处理该法提高地基的强度,增加地基极限填土高度,加快路堤填筑速度。

受理论分析和技术条件的限制,目前要准确计算和测量地基土的强度增长在着一定的困兽难,而且工作量大、成本高,所以需要通过测试地基土的应力变形情况进行间接分析,来达到控制地基稳定的目的。

2、检验地基处理效果

高速公路目前较为常用的软基处理方法不下十余种。在选择和使用软基处理方法时,各地经常根据工程实际和现场情况对施工工艺、材料、设备进行一些改进,或者将几种方法联合起来使用。日渐丰富的软基处理方法,需要行之有效的、全面的效果评价。一般的评价方法是通过原位测试手段(静力触探、动力触探、载荷试验等)比较处理前后地基土性质的变化;或钻取处理前后地基土样进行室内物理学试验,然后进行比较评价。这些评价方法有其优点,但也存在着局限性。对于高速公路建设,人们更为关心的问题是施工期地基的稳定与变形、运营期地基的长期变形情况,以及工后沉降的大小。因此,通过获取大量的软基监控资料,对软基处和果进行全面的分析和评价,总结经验为类似工程提供借鉴,实现地基稳定与变形的早期预测。

3、提供科学数据指导施工与运营

软基监控所得数据,除及时监控软基稳定外,对路堤和路面的施工计划、路面形式的

选择、运营期路面的维护方案等也都有着重要的指导意义。

目前高速公路软基路段何时进行路面施工主要是通过软基沉降速率来控制,一般要求在路面荷载作用下,月沉降速率不大于5~6mm。如果根据观测资料分析,在原计划工期内沉降速率达不到要求,就可采取增加超载重量等措施来加快地基固结速度,以减小工后沉降。若采取上述措施后在计划的工期内仍然不能满足沉降速率的要求,往往就只能采用过渡路面。另外,通过延长预压的时间,也可以达到月沉降速率不大于5~6mm的要求。

在高速公路建设中,受地质资料不完整、征地拆迁等因素的影响,不可避免地会出现局部路段的工后沉降不能满足要求,这将给路面的维护保养带来困难。通过软基监控可根沉降观测资料来分析工后沉降的规律,相应地制定路面维护的方案和计划,往往能够起到事半功倍的效果。

软基监控的观测资料与分析成果也是不可多得的第一手工程资料,对软基变形特性的理论研究、软基处理的效果评价等都具有重要的参考和检验作用,对今后类似工程的建设有较强的指导意义。

各条高速公路都有自己的特点和具体要求,在制定软基监控目的时,可根据实际情况,确定监控内容、监控时间、监控力度等,最终高质量的完成软基路段的建设任务。

二)软基监控的方法

软土地基线斗争在路堤等外部荷载作用下会产生一系列应力应变的变化,从而引起稳定、变形等问题。软基监控就是通过仪器来观测和预测土体的这些变化,达到控制软基稳定、减少工后沉降及差异沉降的目的。软基监控的效果除了受监控方案影响外,还受到仪器的测试精度的影响,也受到仪器埋设、测试频率、数据处理等人为因素的影响。事实上由于土体的应力应变变化都是通过仪器间接测出的,因此观测仪器的优劣和精度对监控的质量有着决定性的影响。

软基监控的仪器按照工作内容划分,可以分为应力观测仪器、变形观测仪器及与之配套的数据显示和采集系统。

1、应力观测仪器

软基监控时应用的应力观测仪器主要有孔隙水压力计(孔压计)、土压力盒两种。

(1)孔隙水压力计

孔隙水压力计是测量土体中孔隙水压力变化的仪器。路堤填筑中施工荷载随时间变化的过程是已知的,同步观测地基中孔隙水压力变化,可以得到地基中有效应力的增长情况,从而可以推求地基土的强度增长和固结情况,据此判断稳定性。钢弦式孔隙水压力计由传感器、电缆、频率仪三部分组成。孔隙水压力值是通过频率仪测得的频率值换算而成。

每个测试断面布设的孔隙水压力计数量以4~6只为宜,主要埋设于路坦中心位置下的地基中,必要时也可在路肩位置下埋设1~2个;孔压计一般埋设于软基20m深度范围以内,沿深度方向间距大致为2~5m。必须注意的是,布设的孔压计测点位置应能测试、监控各主要软土层。

孔压计采用钻也埋设,埋设前要对孔压计进行标定,并将透水石煮沸后浸泡于水中,以消除透水石中的气泡;一个断面埋设多只孔压计时,最好采用单孔单只埋设,各孔之间间距不得小于3m,避免相互间串孔;埋设完毕后必须认真封孔,做好考证表并记录孔压初读数。

在实际观测过程中观测到每一级荷载下的峰值非常重要,对后面的数据处理及分析都有很大影响。因此,在路堤填筑期间,孔压计的观测频率应不低于4次/天,有条件的情况下应连续观测,直到测得该级荷载下的峰值。其余阶段的观测频率可以参照沉降观测频率。

(2)土压力盒

土压力盒大体上可分为土中式和界面式两大类。工程中常用的为钢弦式土中土压力盒,主要由膜盒、接管、传感器、电缆和频率仪组成。

土压力盒一般直接埋设于待测量位置,埋设时必须处理好仪器基底面和仪器表面,确保平整接触,以尽量降埋设固素对观测精度的影响。由于土介质的各向异性、土层的拱效应及

土压力盒的应力集中等因素对测试结果都有很大的影响,因此,土压力盒观测结果有一定的误差,常作为定性分析之用。

2变形观测仪器

变形观测仪器种类较多,总体上可分为竖向变形观测仪和水平向变形观测仪。竖向变形观测仪主要有表面沉降板、分层沉降仪、深层沉降标;水平向变形观测仪器主要有测斜管仪、位移边桩。

(1)表面沉降板

表面沉降板主要用来观测地基在外部荷载作用下的总沉降量和沉降速率,沉降板由底板、金属测杆、保护套管三部分组成。底板埋设于路坦底面位置处,金属测杆和保护套管随着填土高度的增加而逐步提高。标准的表面沉降板尺寸为50cm×50cm×2cm,测杆直径为4cm,保护套管直径为8cm。

沉降观测采用水准观测,观测精度一般采用三等不准观测。相邻两次观测的高程差即为观测时段内的沉降量。

沉降观测中应当注意以下两点:

①基准水准点应设置于不沉降位置上并定期复测校核;

②每次接管前后均应观测沉降管的高程,以保持数据的连续性

(2)分层沉降仪(管)

分层沉降观测是通过分层沉降装置观测地基深部不同位置的沉降量,计算各土层的压缩量。以了解沉降的组成及地基土的变形特性和地基处理效果。具体实施应随同路堤施工情况而定,一般路堤填筑期观测频率为每天观测一次,路堤填筑完成后可适当延长观测周期,但不应少于2~7天观测1次。

(3)深层沉降标

深层沉降标的观测目的与分层沉降观测仪基本相同,不同的是每个深层沉降标只能观测土体内某一点的沉降。

深层沉降标埋设位置较浅时,可以采用人工埋设;埋设位置较深时,应采用钻孔埋设。深层沉降标相对于分层沉降仪而言,观测准确性较高,但效率较低。一个深层沉降标只能观测地基某一层位的沉降,如埋设过多又会对施工干扰较大,因此,深层沉降标一般适宜少量埋设,与分层沉降观测结合使用,主要作为对分层沉降观测的校核。

深层沉降标采用水准仪测量主杆顶端高程的方法进行观测,观测频率与分层沉降相同。

(4)土体深层水平位移观测

土体内部深层水平位移观测,采用测斜观测设备进行。地基土在受到路堤荷载作用后,在产生竖向压缩变形的同时,也会产生水平向的挤出变形。根据一些现有观测资料的分析,水平向挤出土体的体积可以占到竖向压缩体积的5%~15%。当水平向位移发展到一定速率,地基土的侧向约束减小,地基就可能发生滑动。理论计算和实测结果都表明:土体内部最大水平位移一般发生在地面以下6~10m处,因此,测斜观测是监控地基稳定的最有效手段之一,同时,观测数据也有利于对地基土的变形进行分析。

测斜管一般埋设于路堤坡脚位置处,其底部作为测量基点。埋设时测斜管底部必须进入相对不变形的土层,若底部土层有变形则需利用观测结果推求底部的水平位移量,以保证观测的准确性。测斜管采用钻孔埋设,埋设时要注意及时回填膨润土,并要求其中一对导槽方向严格正交于路轴线,否则需进行一系列的换算工作,影响测试精度、增加麻烦。

5、位移边桩观测

位移边桩主要用于测试路堤坡脚表面位置的水平位移。位移边桩一般采用圆木或混凝土制作而成,其截面为方形或圆形,边长或直径不小于10cm,长度为100~150cm,顶面位置设有测点。位移边桩埋设采用埋置法,从坡脚开始沿横断面方向,每隔100~200cm埋置1个,路堤每侧埋设4~5个。基准桩埋设于不受沉降和侧向变形影响的较远处,一般距路堤坡脚不少于25m。位移边桩的观测采用铟钢尺(预加固定拉力)或经纬仪(单三角前方交会法)进

行。

地基在路堤荷载作用下,最大水平位移一般发生在地面下6~10m深度,因此,坡脚外侧表面的水平位移观测数据价值不大,很难根据观测数据来指导实际施工。

3、地下水位监测

除以上主要监测手段外,还有一些监测手段属于辅助监测手段,如地下水位观测,可得到地基不同深度的静孔隙水压力值。该值主要用来校验孔隙水压力观测值,从而得到地基不同位置超静孔隙水压力值,同时校验孔压初测值。

路堤荷载对路堤以外一定范围的土层也有影响,因此,在埋设水位观测孔时,宜布置在坡脚外侧25m以外的地点。水位观测应与孔隙水压力计同步进行。

软基监控方案的制定

软基监控方案应依据地基特征、地形地貌、施工方案等制定。一个好的监控方案应建立在充分了解工程特点、沿线地质情况的基础之上。监控方案应明确监控断面的设置、监控项目的选取、监控频率、监控控制标准、监控资料的整理方法等内容。

1、相关资料准备

制定监控方案前应充分收集与本工程相关的各项基础资料,通过对这些资料的整理分析,总结本工程软基施工和路堤填筑的特点及重点、难点,然后,才能有针对性地制定出监控方案。应收集的资料一般包括:

(1)设计文件:主要是设计标准、使用年限、工期要求、软基处理方法、路堤纵横断面设计、结构物位置与处理形式、路基填筑材料、填筑要求等。

(2)地质资料:沿线软土层的分布、软土层的主要物理力学性质指标。

(3)气候水文资料:沿线地区的气候水文资料。

(4)类似工程经验:应对本工程所在区域的类似工程(高速公路、公路、大型场地处理)进行走访,了解本地区类似工程的经验和教训。

2、软基补充勘探

根据有关资料统计,高速公路软基滑坍段的长度一般在80~150m之间,因此软基监控的断面间距一般选择100~200m。高速公路为条带状,线路长,跨越区域多,沿线地质情况可能差异较大,根据高速公路详勘的要求,地质勘察孔的间距为500~700m,远不能满足软基路段的勘察要求。对软土层的分布及变化了解不详细,在处理中就容易造成缺漏,高速公路建设中因此出现软基失稳的现象屡见不鲜。另外,详勘阶段一般以钻探、取土样室内试验为主,获得的地基土的力学性质指标存在一定程度的误差。因此,在制定监控方案前,应对软土路段进行专项的软土地质补充勘探,以详细探明软土路段的地层分布及其物理力学性质指标,并作为优化设计、施工、监控的指导。这种补充勘探可结合观测仪器埋设所确定的钻孔位置进行,以减少工作量和投资。

软土补充勘察应以静力触探、十字板剪切试验等原位测试手段为主,钻探取样、室内试验为辅,重点是查清软土层的空间分布特点及其力学指标。原位测试具有如下优点:(1)连贯、快速、效率高、功能多,并兼有勘探和测试的双重作用;

(2)野外原位测试,土体不受扰动,测试数据精度高,再现性好,重复性误差小;

(3)电测技术,自动化处理,成果整理周期短。

3、监测项目的选取

高速公路软基稳定与变形的监测项目较多,因此必须在保证获得足够必要数据的前提下,根据工程特点合理选取监测断面、监测项目及仪器数量,以尽可能降低监测费用,减少不必要的工作。如对以控制软基稳定为主的工程,就应该以表面沉降、侧向位移为主,并辅以少量的孔隙水压力计;对以控制软基沉降为主的工程,就应该以表面沉降、孔隙水压力计为主,并辅以少量的侧向位移观测;对地层变化较大的路段,应加密沉降观测。高速公路监测的主要项目及其目的可见下表

主要监测项目及目的

二、软基处理工程的管理组织机构

4、监控断面的布设

选择合适的监控项目后,就要根据线路情况布设监控断面。监控断面布设一般要遵循以下原则:

(1)控制性原则:监控断面应选择各监控路段内地质条件较差、填土高度较大或存在其他地质病害的位置,以达到控制整个监控路段的目的。监控断面的间距以100~200m为宜。(2)重点与一般相结合原则:对于软基较长的路段,应采用重点与一般监控断面相结合的方式,每隔1~2km选择一个断面作为重点监控断面,埋设表面沉降板、孔压计、分层沉降仪、测斜仪等仪器,一般监控断面埋设表面沉降板即可,以重点断面的数据指导一般断面的观测,以一般断面的观测数据指导全线的施工,以降低监控费用、减少监控工作量。(3)灵活性原则:由于施工的情况随时在变化,应根据施工条件的变化和需要动态地调整监控断面或调整监控断面的观测频率,达到为工程服务的目的。

每一监控断面的仪器应尽可能埋设于同一条轴线上,以便各种仪器的观测结果对比分析。典型的仪器布设可参考下图:

说明:

1、图中尺寸以厘米计。

2、本图适用主监控断面,图中d为袋装砂井间距;s为孔压仪深度方向间距(根据实际地质情况调整)。

3、测斜管埋设宜同取土同步进行,测斜管深度应穿透淤泥层达到硬持力层。

4、仪器埋设应在袋装砂井施工完成后开始进行。

监控断面仪器布设情况例图

5、监控频率的确定

各种监控仪器的观测目的不同,监控频率也相应不同。另外,对就于不同的施工阶段,监控频率也应该相应进行调整,以满足工程需要。但在同一观测断面各项观测项目应该同步迈行,如此才能便于比较和资料整理。各主要监控仪器在各主要施工阶段的观测频率可参考下表

观测频率参考

注:实际监测时,还应根据工程的具体情况灵活地对频率进行适当调整。

6、监控控制标准

各类监控测试仪器的观测数值只能间接地反映土体的应力应变状况,由于地基土的复杂特性,理论上还无法确定一个准确数值作为控制标准,规范也只是根据各地的工程经验总结出的经验数值,并以此作为稳定和变形的控制标准。由于各地土质条件的不同,在应用规范标准时也应灵活运用,避免造成危险或浪费。下表是广东省珠江三角洲地区结合自身特点和规范要求而制订出的常用控制标准。

应力变形常用控制标准

注:①孔压比指本级荷载下孔压最大增量与本级荷载的比值;

②消散度指本级荷载下孔压的消散量与最大增量的比值。

7、监测资料整理

所有观测资料均应当天整理,以便能发现问题及时处理。与此同时,监测单位还应该将现测资料和意见及时通报给监理、业主、施工单位等相关部门。

对于一般高速公路的软基监控,需提供如下的有关资料和报告:

(1)监测资料及监控评价意见每3天向业主、监理部门提交1份,特殊情况下的局部路段应每天提交1次。

(2)每月提交1份监控工作分期报告,对各监测路段进行分析,并提出必要的合理化建议。

(3)在软基预压三个月后和卸载前均应分别提交监测分析报告,对软基路段的后期沉降进行分析、预测,对不能达到卸载要求的路段提出处理意见。

(4)监控工作全部结束后1个月内提交总结报告。

四)软基监控的组织和工作程序

1、软基监控的组织

为了加强对监控工作的领导和协调,保证监控工作顺利开展,“软基工作组”应由业主、总承包、监理、监测单位、设计单位、研究单位和施工单位组成,在业主直接领导下,专门负责全线软基监控相关事宜。组长和副组长分别由业主和总承包单位派人担任,由监理负责现场的监督指导和协调工作,施工单位及监测单位分别负责施工和监控。

2、软基监控工作程序

(三)软土地基常用处理方法

软土地基处治的方法很多,各种方法都有它的适用范围。具体工程的地质条件千变万化,对地基处理的要求不尽一致,而且施工部门采用的机具、当地的材料都会不同,因此必须具体分析,从地基条件、处理要求、处理范围、工程进度、材料机具等方面进行综合考虑,以确定合适的处治方法。

高等级公路软土地基常用地基处理方法、加固原理和使用范围如下:

1、排水固结法(预压法)

原理:在软土地基中设置竖向排水系统(如插置塑料排水板、袋装砂井、或设置普通砂井)和水平向排水系统(砂垫层),在逐级填筑路堤荷载作用下使地基土体排水固结,产生固结沉降使土体强度增长,地基承载力提高,有效减小工后沉降。若采用大于路堤及工作荷载的预压荷载则称为超载预压。超载预压可进一步减少工后沉降,并可减小次固结沉降。真空预压法是排水固结法的一种,真空预压的荷载可一次加之设计荷载,不需分级加载。

适用范围:软粘土、淤泥和淤泥质土地基。

2、强夯法

原理:采用质量为10~40t的夯锤从高处自由落下,地基土在强夯的冲击力和振动力作用下振实和挤密,可提高地基承载力,减少沉降。

适用范围:碎石土、砂土、低饱和度的粉土、粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土地基。

3、深层搅拌法

原理:利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙水泥土增强体,形成水泥土桩复合地基,以提高地基承载力,减小沉降。深层搅拌法分喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种,又称粉喷法和粉搅拌法。

适用范围:淤泥、淤泥质土和含水量较高的地基容许承载力不大于120kpa 的粘性土、粉土等软土地基,用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,宜通过试验确定其适用性。

4、振冲置换法

原理:利用振冲器在高压水流作用下在地基中振冲成孔,在孔内填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石桩。碎石桩与桩间土形成复合地基,以提高地基承载力,减小沉降。

适用范围:不排水抗剪强度不小于20kpa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土地基。

5、沉管碎石桩法

原理:采用沉管法在地基中成孔,在孔内填入碎石、卵石等粗粒料形成碎石桩。碎石桩与桩间土形成复合地基,以提高地基承载力,减小沉降。

适用范围:不排水抗剪强度不小于20kpa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土地基。

6、强夯置换法

原理:边填碎石边强夯,在地基中形成碎石墩体,由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基,以提高地基承载力,减小沉降。

适用范围:人工填土、砂土、粘性土、黄土、淤泥和淤泥质土地基。

7、石灰桩法

原理:通过机械或人工成孔,在软弱地基中填入生石灰块或生石灰掺合料,

通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩周土的物理力学性质,并形成石灰桩复合地基,可提高地基承载力,减小沉降。

适用范围:杂填土、软粘土地基。

8、低强度混凝土桩复合地基法

原理:在地基中设置低强度混凝土桩,与桩间土形成复合地基。

适用范围:各类深厚软弱地基。

9、EPS超轻质料填土法

原理:聚苯乙烯板块(EPS)容重只有土的1/50~1/100,并具有较好的强度和压缩性能,用于填土料可有效地减小作用在地基上的荷载,需要时也可置换部分地基土,以达到更好效果。

适用范围:软弱地基。

10、加筋土法

原理:在土体中埋置土工合成材料(土工织物、土工格栅等)、土工格室、塑料排水板等形成加筋土垫层,增大压力扩散角,提高地基承载力,减小沉降。

适用范围:各种软弱地基。

浅议公路软土路基处理技术

浅议公路软土路基处理技术 介绍了软土路基的性质及类型,对其施工过程中的要求以及处理方法进行了论述,总结软土路基几种处理方法的优点,以解决软土路基施工困难的问题,提高软土地基的质量。 关键词:公路,软土地基;处理技术;质量控制 我国幅员辽阔,从南到北,由东向西,地质构造复杂多变,加之受到所处自然地理环境和气候多变等因素及人类活动的影响,更加剧了工程地质的复杂性。因此在公路工程建设中,会遇到各种类型的地质地基情况,在此地质地区路基工程会出现很多问题,软土路基只是其中一种情况,给公路工程建设带来很大困难,为了解决软土路基对施工的影响,必须对软土路基性质、处理方法加以了解。 软土地基的处理是道路设计经常遇到的情况。软土是指湖沼、滨海、谷地、湿地、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。具有孔隙比大、含水量高、压缩性强、固结系数小、固结时间长、抗剪强度弱、灵敏性强、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。主要包括冲填土,杂填土,淤泥质土以及其他高压缩性土等。 一、软土路基浅层处理方法 软土地基浅层处理的方法主要包括加筋土法,强夯法,换填法和抛石挤淤法等(浅层处理是指对路床处理深度不超过5米)。 (一)加筋土法

加筋土法是将土工织物或是土工栅格等植入地基土中,两者形成一个整体,增大压力扩散角,从而提高地基的承载能力,减少其沉降。加筋土法一般适用于由回填土形成的路堤,适用于软土,沙土和粘性土等。 (二)强夯法 强夯法是利用重物对软弱地基进行强夯,增加其密实度,从而提高路基地基承载能力和减少沉降,一般适用于地基处理深度不超过3米的低饱和度粉土,粘性土,湿陷性黄土,素填土和杂填土等。 施工前,对重夯地段测量放样,确定夯点位置及间距。夯击遍数为3遍,从两侧开始向中部一排接一排进行,每夯点连续夯击4次。夯击过程中随时测量夯沉量,当后两击平均夯沉量为1~2cm 时,即可终止夯击。 (三)换填法 换填法是将软弱土层清除并清底,然后回填砂碎石并压实。一般适用于淤泥质土和黄土和人工回填土,适用深度不超过5米。 测量放样,挖除路基坡脚全部软弱土、冻胀土。对材料的配合比进行标准试验,确定适合施工需要的各项参数,以便合理指导施工。 备料、摊铺及拌和,自卸车按规定计量将砂砾运至施工路段,确保配料的均匀性及准确性,然后用平地机摊铺,直到达到设计要求的深度和 碾压养生,现场取样成型试件,满足要求后,立即进行稳压,然后平地机初平一次,用振动压路机振压4~6遍直到达到要求的标准。碾压成型后的第2天,洒水养生,并控制车辆运行。

软土地基处理方案

软土地基处理方案 本合同段软土地基处理包括以下几种方法:换填砂垫层、干砌片石、碎石垫层、预压与超载预压、土工布、单向土工格栅、双向土工格栅、土工格室、搅拌桩。施工时间安排在2002年11月11日至2003年8月31日。 软土路基处理时遵循的施工原则 施工季节:优先安排在非雨季节施工,根据气象预报资料选取在连续降雨量少时间施工。 工序安排:采用机械化快速施工,开挖、换填、防护加固、防排水各项设施等工序一气完成,尽量缩短工作面暴露时间。严格按照各种不同处理方法的工艺要求进行施工。软基段的涵洞工程,在路基预压期满,沉降基本完成后在开槽施工。 4.4.1.一般路堤浅层处理施工 采用排水砂垫层,土工格栅设置在排水垫层顶部,坡角采用干砌片石护坡,护坡背后设置土工布反滤层。 4.4.1.1.换填砾类土垫层 施工工艺??见表5 施工工艺框图砂垫层施工工艺框图。 砂选用中粗砂,在开工前对砂场进行调查,并及时取样进行分析,主要测定细度模数、含泥量、有害物含量,选择符合设计标准的砂方可使用。 施工时首先清除加固范围内地面上的草皮及杂物,用土质相同的土填成坡度为3~4%的横坡,并碾压密实。 分层填筑:砂垫层分两层填筑,每层压实厚度25cm,按照经过试验确定的合格填料和经过试验确定的工艺参数,进行分层填筑压实。 摊铺整平:为了保证路堤压实均匀和填层厚度符合规定,填料采用推土机初平,刮平机进行二次平整,使填料摊铺表面平整度符合要求。 洒水或晾晒:砂的含水量直接影响压实密度。在相同的碾压条件下,当达到最佳含水量时密实度最大,填料含水量波动范围控制在最佳含水量的+2%~-3%范围内,超出最佳含水量2%时进行晾晒,含水量低于最佳含水量进行洒水。洒水采用洒水车喷洒,晾晒采取自然晾晒,必要时旋耕机翻晒。 机械碾压:碾压是保证砂垫层达到密实度要求的关键工序。碾压按照“先静压,后振动碾压”;“先轻,后重”;“先慢,后快”;“先两侧,后中间”的原则。 检验签证:砂垫层的检测采用K30荷载仪进行检测地基系数,核子密度仪检测压实系数。 施工防排水:砂垫层施工完成后,在两侧挖临时排水沟,使排到砂垫层里面的水能及时排出。严格管理施工用水与生活用水,以免冲刷路基各部与取土处。 4.4.1.2.单向单层土工格栅处理软土地基施工 施工工艺??见表5 施工工艺框图铺设单层单向土工格栅施工工艺框图。 施工时首先清除加固范围内地面上的草皮及杂物,用土质相同的土填成坡度为3~4%的横坡,并碾压密实。 在上面填厚30cm的中粗砂,压实到符合设计要求后,将表面进行整平,去除表面石块,并将去除石块后形成的凹坑补平,然后在上面满铺一层单向土工格栅。 土工格栅铺设要求幅与幅之间纵向采取密贴排放,横向采用连接棒连接或搭接法连接,连接强度不低于设计强度,横向接缝错开不小于1m。铺设时使格栅与土层密贴,每隔一定距离用U型钉将格栅固定在土层上。 格栅铺设后及时用砂或其他渗水材料覆盖20cm厚,并按设计要求铺回折段砂,外边逐幅回折2m,用砂压住。然后进行整平、压实达到设计要求后进行路基填筑。

软土地基工程中存在的问题及处理方法概要

浅析软土地基工程中存在的问题及处理方法 摘要:软土在荷载作用下,极易产生工程问题,在勘察过程中切不可马虎松懈,本文从软土特性出发,分析了软土工程地基中存在的问题及处理措施,并作出了勘察方法探讨。 关键词:软土地基工程问题勘察方法 中图分类号:tu4文献标识码:a 文章编号: 在公路铁路的修建施工过程中,经常会遇到物理力学性质差且分布面积较大的第四系软土类区域,软土体是自然界的历史产物,它有独特的地域特征,地基条件差别巨大,根据相邻建筑物或相邻地域的地质资料来设计,一点微小的差异就可能给影响工程质量,给工程造成巨大的经济损失,所以应引起重视,我们施工中充分利用信息,及时调整设计参数和工艺,避免了施工期间可能引起的附加沉降,体现了当今勘察设计施工监测为一体的全过程综合岩土工程实践理念。 一、软土的特征及其危害性 软土指的是所含水量大于液限天然孔隙比大于或等于1.0的细粒土,处于软朔或流朔状态。我国的软土主要分布在东南沿海及各大江大河的入海三角洲冲击平原地区。内陆主要是湖泊或山谷冲击而成,有机质含量较高,分布范围比较小。主要包含饱和软粘土包括泥炭、泥炭质土,淤泥、淤泥质土等,软土一般具触变性、流变性、高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性等特征,在工程应用上的

表现为地基沉降量大,可以达到数十厘米甚至到数百厘米;地基沉降时间长,达数十年甚至到数百年,特别严重的是沿海地带的软土地基,因为厚度过大,所以固结速度比较慢;地基不均匀沉降,大多是由上部结构的特性和荷载差异所引起;地基抗剪强度低。软土上述的特点,容易影响公路铁路工程质量,引发一些地质灾害,其危害性主要表现为:软土地基不均匀和过大沉降将严重影响路面的平整度,牵制了道路通行能力和安全度;路基路堤还可能会随着软土地基一起产生滑动现象,从而导致路面的整体遭到破坏,鉴于软土地基潜在的种种危害性,各部对于软基的处理标准要求高,也更高地要求了地质勘察在软土地基工程的深度和广度。 二、软土地基工程中存在的问题 由上所述出的软土地基固有的特性以及工程在勘察、设计、施工、管理使用各程序阶段的失误,造成了所建造在软土地基上建筑物的结构损伤工程倒塌等一系列工程事故,大致可分为以下几种情况: (一在地质勘测时深度不够,没有查清楚软土土层的分布、厚度以及一些暗沟暗塘的具体情况,造成建筑物产生严重不均匀沉降,结构构件开裂,甚至工程不负荷载倒塌的事故。 (二由于地质勘察不深入,不细致,未取得的地质资料不具可靠性,以致错误的将软土判断为好的地基土,使设计也随之错误,产生的不均匀沉降使建造物受力结构变化,裂缝倒塌,引起工程事故。 (三软土的承载力比较低,地基无法承受,发生剪切的破坏,基础失去稳定性,带来较大沉降和不均匀沉降,使上部建造物结构受损,造成工程事故。 (四对软土地基未作出处理,或者处理方法不正确,施工质量不过关,使建筑物产生过大的沉降和不均匀沉降,开裂,不得不二次或多次进行加固和处理。 四、软土地基处理措施

我国公路施工中软土路基处理技术的现状

第三章我国公路施工中软土路基处理技术的现状 3.1 软土地基概述 在各专业技术部门软土的定义是不同的,在国内外还没有统一的结论。公路行业在交通部《公路工程名词术语》中定义是软土含水量大,压缩性高,低土承载力和腐殖质淤泥。并解释淤泥为“在静水或缓水环境中沉积并含有机质的细粒土,其天然含水量大于液限,天然孔隙比大于 1.5;当天然孔隙比小于 1.5 而大于 1.0 时成为淤泥质土”。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中定义软土是滨海、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。《铁路工程设计技术手册》中,对软土的解释为:“软土是指在静水或缓流水环境中沉积,经生物化学作用形成的饱和软弱粘性土。”中国建筑工业出版社《工程地质手册》(第三版)对软土的解释为:“软土是指天然含水量大、压缩性高、承载能力低的一种软塑到流塑状态的粘性土,如淤泥、淤泥质土以及其它高压缩性饱和粘性土、粉土等”。我国《岩土工程勘察规范》中规定:天然孔隙比大于或等于 1.0,且天然含水量大于液限的细粒土应判定为软土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭土等,其压缩系数大于0.5MPa-1,不排水抗剪强度小于 30kPa。 尽管软土的行业的定义各不相同,但都反映了软土的共同特点:软土,土壤应该是高孔隙比与含水量大,低强度,高压缩性作品的性质和软土的低渗透的粘土为主的统称。 3.1.1 软土地基的鉴别与类型 3.1.1.1 软土地基的鉴别 该行业在国内外的鉴定是根据软土特性,以软土的几个指标,采用具体不同的标准。中国铁路部门建议采用以下指标作为区分软土的界限:天然含水率接近或高于液限;空隙率大于1;小于4000kPa的压缩弹性模量;标准贯入击数小于2;小于700kPa静力触探贯入阻力;不排水强度小于25kPa。 中国建筑部《软土地区工程地质勘察规范》规定满足以下三个条件的是为软土:

铁路工程软土路基处理方法及施工技术

铁路工程软土路基处理方法及施工技术 发表时间:2019-01-04T09:54:31.803Z 来源:《基层建设》2018年第32期作者:兰纯钰 [导读] 摘要:软基通常指具有一定湿度的粘土,而且粘土层的强度较低,无法满足路基的要求。 中铁七局集团第一工程有限公司河南洛阳 摘要:软基通常指具有一定湿度的粘土,而且粘土层的强度较低,无法满足路基的要求。含水量是衡量软基干湿程度的重要标准,在路基内部,会受到水的作用而发生不同形式的反应,含水量在一定程度上也会对这种反应造成影响。软土分布因而也相当广泛,在建或拟建的多条铁路中,有相当一部分路段位于软土地区,增加了工程的难度和造价。本文主要介绍了在工程中常用的软土地基处理方法和施工技术。 关键词:铁路工程;软土路基;处理方法 软土在我国各地分布广泛,而对于铁路软土地基如果未作处理或处理不当,将会给工程施工及铁路运营带来巨大隐患。通常情况下,软基路基的强度并不满足规范的要求,所以需要在了解施工实际的前提下,采取有效的措施对软基路基进行针对性的处理,如果软基路基处理的不够完善轻则会对铁路工程的总体质量造成一定影响,严重时可能会造成安全事故,危害到人们的生命财产安全,因此软基路基的处理技术对于铁路施工而言具有十分重要的作用。 一、铁路工程软土路基的简要概述 铁路工程的施工过程中,由于路基的高度存在一定差异,所以水分会在路基上大量存留,并逐渐渗透到路基的内部,在进行一定反应后导致路基软化。软土地基主要由淤泥或高压缩性泥土形成,以为属于软土地质,承重力薄弱无法迅速适应成为地基所需硬质承重力佳的土壤。软土含水量过高,孔隙大,因为其淤泥性质及高压缩性质使地面建筑物极易沉降,造成铁路地基不稳塌陷等问题。软土的固结性小,不易透水,固结时间缓慢灵敏度高易压缩,给软土地质的铁路施工带来很大难度。 与一般的路基相比,软基更容易出现变形,在对其进行施工处理时,通常需要较长的碾压时间,才能达到预期的效果。由于软基路基内部中的自由水含量较大,这些自由水即便是在强压的作用下,也难以进行流动,从而无法排出。因素软基路基的处理不妨从排水和加固两方面入手,进而保障铁路工程施工的质量。 二、软土路基处理常用方法和技术 1、高压喷射注浆技术 高压喷射注浆技术是20世纪70年代从日本引进的一种加固松软土体的应用技术,是在化学注浆技术结合高压射流切割技术基础上发展起来的,其实质是采用钻机先钻进至预定深度后,由钻杆一端安装的特别喷嘴把水泥浆液高压喷出,以喷射流切割搅动土体,同时钻杆边旋转边提升,使土粒与水泥浆混合凝固.从而造成一个均匀的圆柱状水泥土固结体,以达到加固地基和止水防渗的目的。高压喷射注浆技术主要应用在N值(土壤标准贯入值)为0-30的淤泥、粘性土、砂土、砂砾及含部分卵石层的地基中,也可用于铁路、公路和建筑物基础加固防止下沉、坝基防渗帷幕以及施工中的临时支护等。 3、压密注浆碎石桩技术 通过在被加固场地的桩位成孔、投碎石,然后通过桩中的碎石桩体进行低压注浆,等水泥浆液初凝后,通过预埋的注浆管向碎石桩体及桩周土体进行中高压注浆,使桩体及桩周土体进一步密实,由此形成以注浆碎石桩、改性的桩周土体及桩间土构成的复合地基。这样的地基不仅可满足铁路安全的要求,也不会对原路堤造成任何形式的破坏。 4、复合地基处理方法 这种方法主要有粉喷桩、旋喷桩和碎石桩等,软基处理单价较高,特别是对软土层厚的高填土路堤,如采用粉喷桩设计,对软土层厚度大于10.0m,填土设计标高8.0m以上的路堤,粉喷桩间距取1.0m,喷粉量50kg/m,其每平方米的单价是压密注浆方法的2-3倍;若采用旋喷桩处理单价更高,大约是压密注浆处理的3-4倍。另一方面成桩的质量难以控制,如粉喷桩,理论上讲成桩有效长度可达25m以上,但大量的工程实例反映,粉喷桩桩长过大,其质量难以保证;在成桩过程还存在喷粉量不足、搅拌不均匀、胶接不好等先天质量问题。在施工条件良好的情况下,复合地基处理方法有自己的优势,如在结构物反开挖过程中,它可以起到支护作用;在桥头附近路基处理中,它可以提高桥背土体填筑速度、减小工后沉降等。 三、铁路工程软土路基施工过程的技术分析 1、精心筹划,做好施工前的准备工作 施工前的准备工作对于铁路的顺利施工具有非常重要的作用,平整工作是其中最需要注意的环节,机械的进入和正常施工都要以此为保障。第一,当施工现场存在一些障碍物的话,必须及时进行清除;如果施工地点是低洼,应该选用合适的土质,对凹陷的地方进行填补,使场地能够平整均匀;第二,对水泥进行严格的挑选,一般情况下,采用的是42.5 级的硅酸盐水泥;第三,在施工过程中,选择适宜的机械,保证机械的性能良好,促进施工的顺利进行。 2、及时试桩,获取必要的参数 在施工以前,一定要进行试桩,其主要目的是了解施工地点的具体地质情况,获取施工过程中用以参考的必要参数。试桩施工的过程中,可以了解到泵送速度、时间以及水泥的配比、搅拌的程度等方面具体的数据,可以为接下来的施工提供必要的依据。 3、做好深层水泥搅拌桩的施工工艺控制,主要表现在以下几个方面: (1)检验堵塞: 在水泥搅拌桩开钻前期,施工人员需要对整个管道用水清洗.检查管道中有无堵塞现象,待确定水排尽后继续下钻。 (2)悬挂吊锤 为了使水泥搅拌桩桩体的垂直度能够达到施工的要求,可将吊锤悬挂在主机上,按照吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等这一原则实施控制。 (3)质量检查 这主要是针对成型的搅拌桩而言,质量检查的主要方面是水泥用量、水泥浆罐数、断浆现象、喷浆搅拌上升时间、及复搅次数等等。(4)搅拌配合比

高速公路软土路基处理技术研究

高速公路软土路基处理技术研究 摘要:高速公路软基处理历来是工程技术界的一个比较棘手的问题。一旦处理失误或达不到预期的处理效果,将会给工程造成质量隐患和经济损失,根据不同软土地基情况和不同结构对承载力的要求,处理方法多种多样。本文针对CFG 桩在软土路基的应用探讨,以提高软土处理工程质量。 关键词:复合地基;软土路基;CFG桩 随着高速公路建设的飞速发展,道路的建设需求也不断地扩大。但由于道路地质形成的特殊性,沿线路基下经常存在深厚不同的软土层,在该软土地基上修建道路时,若对地基处理不当,有可能因地基沉降或差异沉降过大而影响道路的正常使用功能。软土地基的处理质量直接影响到路基的基础承载力,也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。所以选择合理的软基处理方案及技术快速准确实施,从而取得预期的经济和社会效益,具有重大的实际意义。 一、工程实例 某高速公路根据地质调查及钻探勘察结果,该路段呈层状连续分布冲洪积层淤泥或淤泥质土,揭露层厚4.0~4.7m,加上已换填土,层厚达6.2~7.4m,向三侧山脚变薄,往中间及向东变厚,最大厚度达10m,沿路基分布长170m ,最大宽度90m,分布面积约12,5 62m2。呈流塑状,含水丰富,含水量大于液限,孔隙比大于1,具有易触变性、高压缩性和易剪切滑动等不良地质特征,其透水性差,固结时间长,抗滑稳定性差,地基承载力低,不能直接作为地基基础持力层。 二、软土路基特点 软土由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土,主要有淤泥质土及泥炭。软土按沉积环境分为以下四类:滨海沉积、湖泊沉积、河滩沉积和沼泽沉积。软土在我国沿海地区和内陆平原或山间盆地都有比较广泛的分布,它们的成因、结构和形态虽然不同,但都有含水量大、压缩性高、强度低和透水性差的特点。我国沿海各地主要是海岸沉积的软土,长江、黄河、珠江、淮河、等各大河流下游为陆相的河滩沉积和海相的三角洲沉积,洞庭湖、洪泽湖、太湖等各大湖泊周围广泛分布有湖泊沉积的软土。软土地基极易变形,在高速公路建设过程中,有些软土地基填筑过程中就因路基变形,无法定型铺筑路面;有的即使勉强铺筑了路面,但由于软基变形,未待交工验收,路面就开始失去稳定和平整,有的在运营中变形,不但要年年整治,耗用大量人力、物力和财力,而且影响行车安全,或者中端交通。在软土地基上修建高速公路,首先要进行加固处理。因此,加强对软基处理效果的研究,科学地选择经济、有效的软基处理方案,对于确保高速公路的工程质量具有很重要的意义。 三、软土地基处理方法

软土地基处理方法(精)

软土地基处理方法 1 前言 地基与建筑物的关系非常密切。地基虽不是建筑物本身的一部分,但它在建筑中占有十分重要的地位。地基问题的处理恰当与否,不仅直接影响建筑物的造价,而且直接影响建筑物的安危,即它关系到整个工程的质量、投资和进度,因此其重要性已愈来愈多地被人们所认识。 2 地基处理的目的 地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固,用以改良地基土的工程特性。 (1)提高地基的抗剪强度 (2)降低地基的压缩性 (3)改善地基的透水特性 (4)改善地基的动力特性 (5)改善特殊土的不良地质特性地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。 3 地基处理方法 地基处理方法,可以按地基处理原理、地基处理的目的、处理地基的性质、地基处理的时效、动机等不同角度进行分类。 4 某高速公路软土地基处理设计方案 4.1 处理方法该高速公路是河北省内陆连接港口的重要通道,对河北经济的发展具有重要的意义。全线经详细勘察试验。查明了路线穿越区的特殊土(包括:盐渍土、软土、软弱土)的分布规律t查明了路线穿越区的不良地质(砂土液化)的分布特点和液化等级类型。 通过勘察、土工试验成果、标准贯人试验经综合分析整理井结合静力触探,统计显示路线穿越区的软土,软弱土呈两种类型分布。一类是连续区段分布,另一类是呈透镜体状的不连续区段分布。对于该软土、软弱土,总的指导思想是:首先分析各区段的硬壳层的厚度、地层岩性,软土、软弱土的厚度、特性之后,根据硬壳层,软土,软弱土的地层特点,进行地基沉降、稳定验

算;根据验算结果以及《软土地基路堤设计规范》的沉降容许值,对沉降超限区段可依次采取以下处理措施: (1)、砂垫层+土工格棚(土工格室)+堆载预压(超载预压)的处理方式(主要针对一般控制段)。砂垫层+土工格栅(土工格室)+超载预压主要针对低路基(填方小于2.5米)段。若表层出露即为软土、软弱土则设砂垫层(对于填方2.5米以下低路基段采用土工格室)。硬壳层在1.5米以上则不设砂垫层。 (2)、砂垫层+土工格栅+竖向排水体(袋装砂井)+堆载预压的处理方式(主要针对一般控制段)。 (3)、土工格栅+深层水泥土搅拌桩的处理方式(主要针对桩基础两侧及箱形基础下部及两侧沉降主控制段及次控制段)。 (4)、强夯置换法的处理方式(主要针对非饱和状态软弱土段桩基础两侧及箱形基础下部及两侧沉降主控制段及次控制段)。 4.2 设计标准根据全线软土、软弱土分布区段桥涵构造物基础类型不同,将其划分为以控制工后沉降为目的的3个类型控制区段。 桩基础构造物桥台两侧各3O米区段作为沉降主控制段箱型通道及涵洞两侧20米区段作为沉降的次控制段其它作为一般控制段: (1)控制段的工后沉降容许值不大干10cm (2)次控制段的工后沉降容许值不大于20cm (3)一般控制段的工后沉降容许值不大于30cm 4.3软基处治方案 4.3.1 砂垫层的设计标准对于前述各地质单元模型中砂垫层的设计标准是:砂垫层的材料为中砂及粗砂,含泥量不大干3%,砂垫层的宽度要适当大干路堤底宽,以防止在施工过程中由于施工机械的破坏影响垫层的有效作用(两侧各宽出0.5米左右);砂垫层厚度0.5米,同时,为了增加地基土的抗剪强度,提高路堤的整体稳定性,达到排水及隔离的作用,通常尚需在砂垫层中铺设土工格栅。 4.3.2 袋装砂井的设计标准根据工作区软土,软弱土分布区段的地层结构特点,配合堆载预压的竖向排水体以采用袋装砂井为宜。袋装砂井按等边三角形布置。袋装砂井的直径为7cm.砂袋材料采用透水性能良好的土工织物(聚丙烯纺织物)。砂井的井间距为1.2米,砂井的深度一般应穿透软土、软弱土层,有条件时,砂井底部应至透水层为宜。 4.3.3深层水泥土搅拌桩的设计标准:

软土地基常见五种处理方法

鉴于淤泥软土地基承载力低,压缩性大,透水性差,不易满足水工建筑物地基设计要求,故需进行处理,下面介绍淤泥软土地基五种处理方法。 1、桩基法 当淤土层较厚,难以大面积进行深处理,可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样,早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩,目前很少使用,一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全,设备陈旧,技术落后,存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题;二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基,由于存在工期长,工后变形大等问题,已不再用作对变形有要求的建筑地基处理;三是民用建筑已禁用木桩基础。 钢筋混凝土预制桩(钢筋混凝土桩和预应力管桩)目前由于具有较强承载力,投资省,质量有保证,施工速度快等特点,得到普遍运用,如本人设计龙海市角美镇金山水闸,其地质条件覆盖一层10m以上厚的淤泥土层,地基处理采用边长为250mm钢筋混凝土预制方桩,挤密淤土层并靠摩擦承载,钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载,达到水平稳定作用。 淤土层较厚地基处理还可以采用灌注桩,打灌注桩至硬土层,作承载台,灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩,但两种方法灌注桩还存在一些技术难题,一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题;

二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题,桩身混凝土灌注质量,桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。福建省龙海市发生几起灌注桩基础民用建筑不均匀沉陷,导致墙体裂缝事件,是由于施工中存在上述技术问题造成。 2、换土法 当淤土层厚度较簿时,也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理,鉴于换砂不利于防渗,且工程造价较高,一般应就地取材,以换填泥土为宜。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基承载力特性,提高抗变形和稳定能力,施工时应注意坑边稳定,保证填料质量,填料应分层夯实。 3、灌浆法 是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果,如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基不均匀,沉陷闸基沉降最大达到0.63m,加固时采用单管高压旋喷灌浆处理,每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔,沿闸墩轴线两侧布孔,灌注水泥浆,成桩直径0.5m,伸

高速公路软土路基处理

第一节高速公路软土路基处理 一、软土路基分布范围及特性 软土是指天然含水量高、压缩性大、孔隙比高、抗剪强度低的细粒软弱土层。软土的分布受地貌及地质条件控制,主要分布于地形低洼的河谷冲洪积平原及丘间积水洼地区。其地貌特征是地势相对低洼、水网发育、稻田分布于地区。分布区地面标高变化较大,即可形成于地面标高52.0~80.0米的构造剥蚀岗丘地貌区,也可发育于地面标高122.0~126.0米构造剥蚀丘陵区。 形成原因多为局部低洼区地表、地下水发育,地表常年渗水及局部人工鱼塘、水田等。软土分布广,范围小,厚度变化大,埋藏浅,岩性以含有机质的砂土、粉质粘土为主,局部为有机质粘土。 各种天然地基土壤都由三相体结构比例关系决定其强度和变形特征的。季节性冻土因负温度的影响,下层水分向上集聚,形成冰晶。融化时,上层土壤含水量大增,单位体积内上颗粒所占比例相对减少,土壤强度大大下降。多年冻土在热力作用下,上层土壤中的冰晶融化,含水量大增,地基强度严重衰减,热融引起路基下沉。湿陷性黄土,因孔隙率大,外界水文条件变化,遇湿沉陷。盐渍土上层所含盐份因地下水位升降,雨水渗入,干旱季节盐份向地基上层集聚,使得土壤三相体结构比例发生变化,造成土体强度变化。 二、软土地基处理办法 自然界中的软土地基本来自处于天然平衡状态的,因路基填土荷载破坏了原来的天然平衡状态,水份部分释出,土壤孔隙率变小;地基因而沉降。也可由于自然界水文情况发生变化,譬如:天然或人为引起的地下水位降落,使土壤三相体比例发生变化,产生沉降。和其他地基土处理一样,软土地基处理的办法可分为两大类: (1)改善土壤三相体结构比例关系,使得经过处理的地基能够尽可能与新的外界环境条件(附加荷载和水文变化)相适应。土壤压实,土壤置换(静力),强夯(动力置换),堆载预压,各种排水措施(包括截水沟,纵横向盲沟,塑料排水板,砂桩,砂井,井点降水,真空降水等)都是为了调整土壤三相体的比例关系,减少土壤中的空气和水份所占体积,增加土壤颗粒成份。 (2)采取固化措施,增强地基抗变形能力。用水泥、石灰之类的材料,改善土壤三相体自身的结构强度和变形特征。水泥搅拌桩,水泥粉喷桩,石灰桩等,均属此类。 应该注意到上述各种措施都没有能改善环境水文条件。软土地基处理应采用措施防止环境水条件变化而引发的地基下沉。例如,地下水位剧升剧降。单纯采用轻质材料替代路基填土往往会因环境水条件变化而引起沉降。因为这种处理方案没有改善或固化地基土三相体结构。

软土路基处理方案

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 2)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

软基处理造价及工期比较

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

市政道路设计中软土路基处理方法

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/4418964535.html, 市政道路设计中软土路基处理方法 作者:田丽君 来源:《名城绘》2018年第02期 摘要:在道路工程中,对于路基的处理是十分重要的,即使是在符合标准的地段进行路基处理也要重视路基的稳定性,而软土地段的地基处理则提出了更高的要求。为了保证市政道路的施工质量,一定要采取必要的技术对软土地基进行处理。 关键词:市政工程;软基处理设计;处理 一、软土路基 (一)软土的概念及软土路基的成因 软土指的是存在于河滩、谷地、海滨等地域的天然含水量较高、压缩性高、抗剪强度低、天然孔隙比大的黏性土。在道路建设施工过程中,路基强度及其稳定性和路基的干湿情况紧密相关,而路基的干湿状态主要受土中含水量高低的影响,而含水量主要受路基附近湿源的影响。在路基设计建设时,当路面较宽、路基较低、排水设施不完善的情况下,雨水等会向路基渗透,使路基的含水量增高,同时由于土本身的固水性差,从而导致路基软化,形成软土路基。 (二)软土路基处理过程中存在的技术难题 (1)软土本身强度过低。在要求高标准工程质量的市政道路建设中,由于软土本身的轻度过低,天然状态下难以达到相应的路堤的载荷的要求,不能保证路基强度和使用寿命。本身强度低的软土在受到外界压迫时很容易发生沉降和变形,因此,在处理软土路基时如何根据软土本身的情况制定能保证其强度的技术措施,是软土地基满足市政对路堤施工与荷载要求的关键。 (2)软土路基边坡稳定性较差。相较于软土路基整体来说,处于边坡的软体路基因为长期受到雨水冲刷,稳定性较差,在路基处理过程中在整体加固的基础上,如何保证边坡位置地基的稳定性,让其尽量避免雨水冲刷的影响,是保证道路施工的整体质量的技术关键。 (3)在载荷作用下易产生沉降或变形。软土路基的沉降或变形在施工过程中较为常见,在整个施工计划中虽然尽量避免土质较软的路段,但是因为实际情况存在必须在一些土质较为松软的路段进行施工,所以,如何利用填土技术保证地基强度,避免软土路基沉降或变形现象的发生时路基施工中关注的重点。 二、市政道路软土路段设计中的处理方法

软土地基处理方法

软土地基处理方法 换填垫层法 当软弱土层厚度不很大时,可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2~3m,如果软弱土层厚度过大,则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。 通过换填具有较高抗剪强度的地基土,从而达到增强地基承载力的目的,满足构筑物对地基的要求。 主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。 砂砾垫层:当路堤高度小于极限高度的2倍,软土层较薄,填筑材料比较困难,或雨季施工时,采用砂砾(砂)垫层,在填土与基底之间设一排水面,从而使地基在受到填土荷载后,迅速地将地基土中的孔隙水排出,加快固结速度,提高地基的承载力,减少沉降,防止地基局部剪切变形。要注意控制填土速度,所用的材料为含泥量不大于5%的洁净中粗砂,或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。 换填法:在软土厚度不大于2m 时,利用渗水性材料(砂砾或碎石)进行置换填土,可以降低压缩性,提高承载力,提高抗剪强度,减少沉降量,改善动力特性,加速土层的排水固结。它的特点是施工工艺简单,但费用比较高。

抛石挤淤:当软土或沼泽土位于水下,更换土施工困难,且厚度小于3m,表层无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上,排水比较困难时,采用抛片石(直径一般不小于30cm)挤淤的方法。从中部开始抛石,逐渐向两边延伸,挤出淤泥,提高路基强度。 2 深层密实法 采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法,对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法。适用于软土厚度3m的中厚软土的加固,分布面积广的软基加固处理,其加固深度可达到30m。 通过振动、挤压使地基中土体密实、固结,并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相(气相、液相与固相)部分,形成复合地基,达到提高抗剪强度的目的。 主要加固方法:强夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法、砂桩法、爆破法、碎石桩法(振冲置换法)、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩法)、粉喷桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法。 强夯法:对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基,可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是:土层在巨大的冲击能作用下,土中产生很大的压力和冲击波,致使土体局部压缩,夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道,使土中的孔隙水(气)顺利排出,土体迅速固结。强夯后地基承载力可提高3~4倍,压缩性可降低200%~1000%。挤密砂桩、碎石桩加固法:属于复合地基的一种,当软土层较厚,换填

高速公路软土路基处理技术及应用

高速公路软土路基处理技术及应用 1、工程概况 本文选取某高速公路标段线路长 5.04km,经过勘察设计:第一层,耕殖土层,厚0.5-1.5m灰黄或灰褐色,由淤泥质土及亚粘土组成,湿、可塑;第二层,淤泥层.厚1.3-4.8m,灰黑色,粘性好,饱水、流塑,局部夹薄层细砂;第三层,淤泥质细砂层,厚3.2-8.1m,灰或灰黑色,粉细砂含量占总重的80%,饱水、松散,含少量贝壳;第四层,淤泥层,在地质勘探报告上未见底,灰黑色,粘性好,饱水、流塑状态,局部夹薄层细砂。 由于全线软土路基较多,在设计中对软土小于4.5m地段采用换填处理,对于软土大于4.5m地段采用搅拌桩复合地基处理,搅拌桩复合地基设计主要可以分为6个路段:k1+105~k1+328段,设计桩长8.5m,2800余根;k1+861~k2+428段,设计桩长7.9m,1500余根;k2+640~k2+980段,设计桩长 6.4m,1800余根;k3+206~k3+600段,设计桩长6.0m,1040余根;K3+880~k4+300段,设计桩长6.5m,1600余根;k4+420~k4+960段,设计桩长6.5m,2600余根;设计桩长总数20余万米。 2、搅拌桩加固软土路基特点 (1)应用的土质条件范围广,水泥土搅拌桩技术可以应用于淤泥质土、淤泥、粘性土、人工填土或杂填土等地基的加固,

该法比其它方法在各种土质条件下的适用性及加固效果具有更大的优越性; (2)水泥土搅拌桩技术应用的工程范围广,目前已应用的领域有铁路、高速公路、市政工程、工业厂房、民用住宅的软土加固和基坑开挖的围护工程等; (3)水泥土搅拌桩技术应用的基础类型多,目前应用的基础类型有条形基础、片筏基础、杯形基础(独立基础)等; (4)水泥土搅拌桩技术施工机械设备轻巧、灵活,施工作业简便,且低压操作,安全可靠,无污染,无振动,无噪声,无环境污染,且对地基及周围建筑物扰动小; (5)水泥土搅拌桩技术以粉体作为加固料,可以充分地吸取地下水,有利于软土的固结; (6)水泥土搅拌桩技术将固化剂和原位软土就地搅拌混合,因而最大限度地利用了原土,无须开采原材料,大量节约资源; (7)水泥土搅拌桩技术对土体加固后重度基本不变,对软弱下卧层不致产生附加沉降。 3、水泥土搅拌桩施工工艺探讨 (1)室配试验 应在加固的软弱地基,采用钻探等方法采集必要数量的代表性土样,试料土含水量应根据同一地压至少3处取样试验结果确定,试料土制备应满足下列要求;除去土中所夹有的贝壳,树枝,

软土路基处理方法概述

软土路基处理方法概述 (2008-02-25 20:15:49) 转载▼ 摘要:软土路基的加固有很多种方法,本文对常用的几种方法从加以解释对其加固机理,作用,作用范围以及个别的工程实例的阐述.新型的加固材料以及新工艺的开发和利用对提高软土路基的加固技术 水平所起的重要作用等做以简单的阐述. 在道路工程中经常会遇到软土路基,由于高速公路、高速铁路的发展,对地基的承载能力要求越来越高,天然的软土地基远远不能满足这些高档次的构造物对地基承载力的要求。20世纪80~90年代,由于人口膨胀土地资源日益紧张,同时软土路基加固的技术也有了长足的发展,经济条件有所改善,各种软土加固理论得到了充分的应用与验证,软基加固技术也得到长足发展,在不同的领域里均有涉猎;到20世纪90年代以后,各种各样的软基处理技术已广泛地应用在各种道路工程中。 地基中常见的软土,一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低,并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质,工程地质条件较差。选用软土作为路基应用,必须提出切实可行的技术措施。 这种土质如在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基础中,最佳含水量不易把握,极难达到规定的压实度值,满足不了相应的密实度要求,

在通车后,往往会发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见,故禁止采用。 在软土地基上修筑路堤,特别是桥头引道,如不采取有效的加固措施,就会产生不同程度的坍滑或沉陷,导致公路破坏或不能正常使用即所说的桥头跳车。一般地,除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外,包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定,沉降量大致达到总沉降量的80%以上时,才容许铺路面。软土地基沉降严重时,不仅增加填方数量,而且沉降或水平位移对临近填土的桥台、挡土墙、涵洞,甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都会产生很大的影响。 为此,根据地基土的工程特性,选用适当的处理措施。经过长期的实践,在公路、铁路中形成了多种形式的软土地基处理方法,结合很多的施工企业多年施工经验及有关专家学者的论述进行总结归纳如下:1 换填垫层法 当软弱土层厚度不很大时,可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2~3m,如果软弱土层厚度过大,则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。 通过换填具有较高抗剪强度的地基土,从而达到增强地基承载力的目的,满足构筑物对地基的要求。

常用软土路基处理方法_secret

常用软土路基处理方法 引言 随着沿海城市经济的快速发展,对公路的建设需求也不断地扩大。由于沿海道路地质形成的特殊性和复杂性,沿线路基下经常存在深厚的海滨软土层,若处理不当,在道路的运营过程中将出现不可估量的沉降量,极大地影响着道路的长期稳定性和安全使用。文中结合软土的工程特性,探讨了适合软土路基处理的几种新方法。 1、软土特性 软土是指滨海、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。软土的成分变化很大,它们不仅含有碎屑物质,而且还含有大量的化学成因物质(碳酸盐、蒸发盐等)和生物成因物质(腐殖泥等),其物质来源与周围岩性基本一致,在静水或缓慢的流水环境中沉积面成,沉积物常带有粉砂颗粒,呈现明显的层理。因此,软土的地区差异性很大。大量的研究和实践表明,软土具有以下共性: (1)含水量较高、孔隙比较大。其原因是软土的成分主要由粘土粒组和粉土粒组组成,并含少量的有机质。粘粒的矿物成分主要为蒙脱石、高岭石和伊利石。这些矿物晶粒很细,呈薄片状,表面带负电荷,它与周围介质的水和阳离子相互作用,形成偶极水分子,并吸附于表面形成水膜,在不同的地质环境中沉积形成各种絮状结构。 (2)具有触变特征。当原状软土受到扰动(搅拌、挤压等)以后,结构连接受到破坏,土的强度显著降低。其灵敏度一般在3-4之间,个别高达8-9。 (3)具有明显的流变性。在荷载的作用下,软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减,并在主固结沉降完毕之后还可能产生可观的次固结沉降。 (4)高压缩性。软土的压缩模量Es<4MPa,大部分压缩变形发生在垂直压力为100kPa左右,作为地基时的沉降量很大。 (5)低强度。软土多属近代水下细颗粒沉积土,其天然排水抗剪强度一般小于20kPa,有效内摩擦角仅为几度甚至接近于零。软土抗剪强度试验值与试验方法、排水条件等密切相关,如采用固结快剪,则粘聚力和内摩擦角将比快剪指标大。在荷载作用下,如果软土能够充分排水固结,则其强度将得到明显的改善。 (6)渗透性小.一般竖向渗透系数在(10-6~10-8 cm/s)之间,但其水平向的渗透系数较大,特别当含有水平夹砂层时更为显著。 (7)不均匀性。由于沉积环境的变化,粘性上层中常局部夹有厚薄不等的粉土(砂),使水平和竖向分布有所差异,作为地基则易产生不容许的差异沉降. 近些年来,基建规模不断扩大,在建筑、水利、交通和铁道等土木工程建设中,人们愈来愈多地遇到不良地基问题,特别是高等级公路,通过水网地区时不可避免地会遇到过湿土和软弱地基。软弱

沿海软土路基处理技术

——沿海软土地基处理 (一)海相软土的工程性质 海相黏土(Marine Clay)是软土沉积物的一个种类,是区域软土的重要类型,通常以淤泥、淤泥质黏土、淤泥质亚黏土的方式出现,在全世界范围内分布广泛。大多数海相黏土具有高含水率、大孔隙化、高压缩性、低渗透性、低强度、高灵敏度的特点,并表现出显著的流变性、触变性。 一)我国海相软土分布 1、区域分布 在我国沿海地区浅部土层中,分布有数米至数十米不等的灰色淤泥质土和淤泥,它是在静水缓流环境中沉积,并经生物化学作用而形成的海相饱和软黏土。我国沿海地区广泛分布着这样的海相沉积的软弱黏土层。而这其中又以天津、江苏、浙江、广东等地软土更具有特点和区域代表性。从天津—连云港—上海—杭州—宁波—温州—福州—厦门—湛江,软黏土的含水率逐渐增大,压缩性逐渐提高,强度逐渐变低,在力学强度和变的特点。图1是我国东部沿海地区海相软土分布图。由图中可见,环渤海湾地区、江苏、上海、浙江的沿海地区是我国海相软土的主要分布区,其分布面积十分广,因此,这些地区海相软土的研究对我国沿海地区的工程建设具有非常重要的意义。 我国沿海地区海相软土大多数是第四系晚更新世以来的沉积物,受多次海侵、海退的影响,形成滨海相沉积为主的淤泥,淤泥质软土地层。软土层厚度变化范围大,天然含水主率高、孔隙比大、压缩性高、渗透性、强度低、并具有触变性、流变性等特点。 图1 中国东部沿海地区海相软土分布图 2、基本特性 海相沉积的软土层,由于受潮汐水流等因素的影响,其上部往往形成厚度1~2m的所谓“硬壳层”下部则为夹粉细砂透镜体的淤泥体的淤泥质土或夹粉砂的层状淤泥质土,有时局部有薄的泥炭层。海相软黏土除了共同具有的高孔隙化、高压缩性、高含水率、低渗透性、低承载力特性外,其沉积化学特点、土的结构性与流变性也是其明显的特征。 (1)海相软土沉积化学特点 黏土矿物成分是海相软土沉积化学特点的重要反映,直接影响甚至决定上着土的液限、渗透性、压缩性、抗剪强度等物理指标和工程性抽。高岭石、蒙脱石和伊利石是三种最常见的黏土矿物,除部分海相黏土只含单一黏土矿物外,其他大多数往往含有多种黏土矿物。通常,在同一海相软土中,即使不同黏土矿物的含量相当,黏土矿物也不会平均地表现对土性质的影响,能够决定海相软土分为三种主要类型:高岭石型、蒙脱石型、混合矿物型。黏矿物类型直接影响土的液限值,并直接或间接地关系到土的压缩性,渗透性和抗剪强度等工程特性。由于高岭石和蒙脱石控制黏土液限的机理不同,所以决定性矿物不同的海相软土性质现表现会有明显的差异。 在世界各地的海相黏土中,蒙脱石型黏土占绝大部分。而我国沿海各地的海相软土中,伊利石或伊—蒙混层矿物是其主要的黏土矿物组分,这也直接导致了我国的海相软土在诸多性质表现上显著不同于国外其他地区软土。由于在海水中沉积,其沉积环境也使得少缃软土的空隙液体离子化学特性与海水的含盐组分之间有着密切的联系。有研究显示,孔隙水离子化学特征能够直接影响黏性土的物理指标,并对土的工程性质产生不可忽略的影响。 (2)结构性 形成结构性强弱的物理化学过程十分复杂,与土体本身的赋存规律密切相关。作为土的一种固有特性,结构性通过自身的强弱变化,隐性地影响着土的诸多工程特性。 海性软黏土通常在静水或非常缓慢的流水环境中沉积,物质组成以极细的黏土胶状物

相关文档
最新文档