软土地基处理常用施工方法.ppt
《软土地基处理常用施工方法.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《软土地基处理常用施工方法.ppt(141页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、,软土地基处理常用施工方法,一、主要内容,1、软土地基的危害和后果2、软土地基介绍3、地基处理的解决问题4、地基处理目的5、地基处理原理和分类 表层处理法 置换法 排水固结法 灌入固化物 加筋法 冷、热处理法 托换法 纠偏法 6、我国地基处理技术现状 7、软土路基的施工要求 8、软土路基的几个概念区分 9、生物处理的简介,软土地基的危害后果,软土地基的性质因地而异,因层而异,不可预见性大。在设计、施工过程中,稍有疏忽就会出现质量事故,对路基产生极大的危害,造成代价极大的后果:(1)勘察设计不详细或不准确,导致对应该作软基处理的地段未作处理设计,此类工例不少。本身就是软基地段,施工平台没有处理,
2、勘察机械就进不去,造成地质资料不详细或频率不足,造成软基地质触探不明。,软土地基危害及后果,(2)已知是软土地基,但是未做好软土地基处理,造成路堤失稳或危及线外建筑物。譬如:汕头磊口大桥引道,由于高填土引起线外土地隆起,民房受损,路基难以稳定,只好增加桥梁长度,建成后一段时间,仍然出现锥坡不均匀下沉,又做了处理,现已改建新桥。中山县附近的狮窖口桥,原设计是拱式桥跨,台背填土较高。由于高填土的推力作用和地基严重下沉,使桥台被推坏,拱体损伤,新路旁的老公路被挤移,将一条近10m宽的水沟填塞,路外厂房和民房受损,迫不得已改变桥型(原拱桥拆掉重建梁桥),增大桥长,降低路堤。福建省沈海高速公路福州连接线
3、段每年由于沉降要处理,现在打桩基,估计也是在增加桥梁。,软土地基危害及后果,(3)虽然作了软土地基处理,但是措施不力,施工不当造成路堤失稳。珠海南屏桥引道,虽然软土采用砂井结合分级加裁预压处理,路堤填土高度7m,南岸砂井施工完成后,仅填土到2.5m高(第一级加载)时就发生破坏,北岸在第三级填土完成时发生破坏。填土完成也发生破坏。经开挖分析,原因是地质资料不准确,填土速度过快,后加的反压护道又阻塞了砂垫层的排水通道。最后采取了挖深边沟排水(挖边沟时,原路堤底有大量的水流出),用袋装砂井(原先的砂并是无袋砂井)和铺土工布进行修复。,软土地基危害及后果,(4)堆料不当,未按规定分层填筑,填土过快,碾
4、压不当,造成路堤失稳。新会虎坑大洞桥的引道,原设计对软基都作了袋装砂井结合砂垫层加固处理,由于投资限制,大部分路段的处理被取消。在施工过程中,有几处路堤发生滑塌现象,通车后整个路段不均匀沉降明显。主要原因是堆料不当,未按规定分层填筑,也未作施工观测,填土过快,碾压不当。其填料采用开山石渣土,其中含有大块石,运料没有做到均匀卸土,合理分层,而是堆成厚层用强振碾压,使强度很低、灵敏度很高的软土地基受到破坏。但未按规定作加固处理施工的路段,虽然后来沉降较大,但没有发生破坏。,软土地基危害及后果,(5)扰动“硬壳层”或填筑不当,使“硬壳层”遭受破坏,导致路堤失稳。软土地基上往往有一层强度比软土高的土层
5、,被称为“硬壳层”。“硬壳层”可以起到承重和扩散应力作用,利用好“硬壳层”对于减少工程投资是有意义的。有的地区甚至认为,有“硬壳层”存在的软土地基,宁可不作软土地基特殊处理,充分利用“硬壳层”的扩散应力作用,采取预压措施,以保持填筑路堤的稳定。但若对“硬壳层”的勘察、利用工作做得不好,则达不到预想的效果。,软土地基危害及后果,(6)由于台背填土使地基对结构物产生负摩阻力和纵向推挤作用,引起桥台发生变位以至损坏。在软土地基上的桥台,基础不论是用支承桩或是摩擦桩,由于台背填土引起软土层发生较大的沉降,对桥台及桩基础产生纵向推挤向河中方向和负摩擦力作用,轻则使桥台发生位移或下沉,重则损坏桥台危及桥墩
6、,这种现象尤以轻型桥台为甚。此类现象出现不少给工程的进展和完工后的使用带来不利影响。主要问题是:台背填土引起桥台向桥跨方向发生水平变位;先做桥台,后做锥坡及台背填土;锥坡没有按设计图纸做足,台背填土时把轻型桥台推坏;由于负摩擦力作用,引起桥台下沉。,软土地基介绍,1、软土地基定义 由软弱土层构成的地基就是软土地基。软弱土:(1)从性质上理解: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。(2)从具体土层上理解:由淤泥、淤泥质土、松软冲填土与杂填土,或其他高压缩性软弱土层。,软土地基介绍,1、软土地基定义我国公路行业规范是指强度低,压缩量较高的软弱土层,多数含
7、有一定的有机物质。日本高等级公路设计规范将其定义为:主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。,软土地基介绍,1、软土地基定义有的还提出了类型概略判断标准。软土地基不能简单地只按地基条件确定,因填方形状及施工状况而异,有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上,判断是否应按软土地基处理。,软土地基介绍,2、软土地基的基本特点(1)、高压缩性:软土由于孔隙比大于1,含水量大,容重较小,且土中含大量微生物、腐植质和可燃气体,故压缩性高,且长期不易达到固结稳定。(2)、抗剪强度低
8、:一般由淤泥、泥炭、有机质组成,因此,抗剪强度低。所以软土的抗剪强度最好在现场作原位试验。(3)、透水性小:软土的透水性能很低,垂直层面几乎是不透水的,对排水固结不利,反映在建筑物沉降延续时间长。同时,在加荷初期,常出现较高的孔隙水压力,影响地基的强度。,软土地基介绍,2、软土地基的基本特点(4)、触变性:软土是絮凝状的结构性沉积物,当原状土未受破坏时常具一定的结构强度,但一经扰动,结构破坏,强度迅速降低或很快变成稀释状态。软土的这一性质称触变性。所以软土地基受振动荷载后,易产生侧向滑动、沉降及其底面两侧挤出等现象。(5)、流变性:是指在一定的荷载持续作用下,土的变形随时间而增长的特性。使其长
9、期强度远小于瞬时强度。这对边坡、堤岸、码头等稳定性很不利。因此,用一般剪切试验求得抗剪强度值,应加适当的安全系数。(6)、不均匀性:软土层中因夹粉细砂透镜体,在平面及垂直方向上呈明显差异性,易产生建筑物地基的不均匀沉降。,软土地基解决的问题,软土地基能引起的不良的后果,但我们需要解决的主要有三方面问题:(1)强度和稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时,地基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。当地基产生过大的沉降变形,特别是不均匀变形时,路面会开裂、引起桥头跳车,引起涵洞漏水,路面积水等。(3)在外来(地震、车辆振动)动力荷载作用下
10、,可引起地基土特别是饱和无粘性土的液化、失稳及震陷。,地基处理的目的,软土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,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)、改善特殊土的不良地质特性最终目的:提高地基的稳定性和承载能力。,1、地基处理分类 针对软土地基的特点进行相应的处理:浅层承载力不足,可进行置换法处理;针对软土透水性差,采用增加排水途径、缩短排水距离等方法处理,增加承载力;通过加入其他物质,改善土质性能,提高承载力等等。根据不同的原理,地基处理的方法可大致分为:表层处理法、开挖置换法、
11、排水固结法、灌入固化物、加筋法、冷热处理法、托换法、纠偏(倾)法。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类,地基处理原理和分类,1.1 按加固原理分为以下几种类型:(1)表层处理法 在原软土层顶面通过铺筑一层能改善剪切特性、压缩特性或透水特性的其他材料或土工材料,来提高地基承载力或稳定性的处理方法。主要有砂垫层法、反压护道法、土工合成材料法。,1、地基处理分类(2)开挖置换法利用物理力学性质较好的岩土材料,置换天然地基中部分(或全部)软弱土或不良土,形成双层地基或改良地基,以达到提高地基承载力、减小沉降的目的。置换法包括:换土垫层法、抛石挤淤强夯置换法、振冲置换法(振冲碎石桩法)、沉管碎石桩法、
12、砂桩法、石灰桩法以及超轻质料填土法(轻质混凝土)等。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类(3)排水固结法对天然地基或先在地基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水板)等竖向排水体,然后利用路基本身重量分级逐渐加载;或在建筑物建造前在场地上先行加载预压,使土体中的空隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。排水固结法包括:加载预压法、超载预压法、砂井法(普通砂井、袋装砂井和塑料排水带法)、真空预压与堆载预压联合作用降低地下水位法。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类(3)排水固结法,地基处理原理和分类,排水系统:主要在于改变地基原有的排水边界条件,增加孔隙水排出的途径,缩短排水距离。
13、,加压系统:通过对地基施加预压荷载,使地基土的固结压力增加而产生固结。,1、地基处理分类(4)灌入固化物向土体中灌入或拌入水泥、石灰或其他化学固化浆材(水玻璃+氯化钙浆液、纸浆液如重铬酸盐类),在地基中形成增强体,以达到地基处理的目的。灌入固化物法包括:深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、电动化学注浆法。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类(5)加筋法 在地基土中设置强度高、模量大的筋材(钢筋混凝土、土工格栅、土工织物等),以达到提高地基承载力,减少工后沉降的目的。本法包括:加筋土法、土钉墙法、锚固法、树根桩法、低强度混凝土桩复合地基法、钢筋混凝土桩复合地基法等。(6)冷、
14、热处理法 冷热处理是指通过冻结土体,或焙烧、加热地基土以改变土体物理力学性质以达到地基处理的目的。它主要包括冻结法和烧结法两种。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类(7)托换托换是指对原有建筑物地基和基础所进行的处理和加固。它主要包括:基础加宽法、墩式托换法、桩式托换法、地基加固法、综合加固法。(8)纠偏(倾)法 纠偏是指对由于沉降不均匀造成倾斜的建筑物进行矫正的手段。主要包括:加载纠偏法、掏土纠偏法、顶升纠偏法和综合纠偏法等。,地基处理原理和分类,1、地基处理分类 1.2 按化学作用可分为以下三种:(1)物理处理(2)化学处理(3)生物处理 1.3 按处理位置可分为以下三种类型:(1)浅层
15、处理(2)深层处理(3)斜坡面土层处理 1.4 按有效期可分为以下二种类型:(1)临时性处理(冻结法)(2)永久性处理,地基处理原理和分类,1、强夯法,地基处理方法和工艺,强夯发是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法。它一般通过8t30t的重锤(最重可200t)和8m20m的落距(最高可达40m),对地基土施加很大的冲击能,一般能量为5008000KNm。利用地基图土中出现的冲击波和动应力,提高地基土的强度、降低土的压缩性、提高土层的均匀程度,减少可能出现的差异沉降。(1)强夯法施工范围当前,应用强夯法处理的工程范围极为广泛,有工业与民用建筑、仓库、油罐、储仓、公路和铁路
16、路基、飞机场跑道及码头等。根据工程经验,对于含水量大于60%、空隙比大于1.5、粒径大于0.005mm的粘粒占30%以上的饱和软粘土不宜采用强夯法。,1、强夯法,地基处理方法和工艺,(2)强夯法施工特点工程实践表明,强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点,因而被世界各国工程界所重视。对各类土强夯处理都取得了十分良好的技术经济效果。但对饱和软土的加固效果,必须给予排水的出路。为此,强夯法加袋装砂井(或塑料排水带)是一个在软粘土地基上进行综合处理的加固途径。,1、强夯法,地基处理方法和工艺,(3)强夯法加固机理强夯加固地基有三种不同的加固机理:动力密实、动力固结和动力置换。采用强夯加固多孔
17、隙、粗颗粒、非饱和土石基于动力密实的机理,即用冲击型动荷载,使土体中的空隙减小,土体变得密实,从而提高地基土强度。用强夯法处理细颗粒饱和土时,借助于动力固结的理论,即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波,使土体产生许多裂隙,增加排水通道,使空隙水顺利逸出,土体固结。动力置换分为整式置换和桩式置换,整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中,作用机理类似换土垫层,桩式置换是通过强夯将碎石填筑于土体中,部分碎石桩间隔地夯入软土中,形成桩式的碎石墩,作用机理类似于振冲法形成的碎石桩。,2、表层处理法,地基处理方法和工艺,(1)砂垫层 在软土层顶面铺砂垫层,主要起浅层水平排水作用。适用条件:用于路堤高度小
18、于2倍极限高度(在天然软土地基上,基底不作特殊加固处理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度)软土层及其硬壳较薄,或软土表面渗透性低的硬壳等情况。亦可用于软土层稍厚但具有双面排水条件的地基。有排水砂垫层、换土砂垫层、砂垫层和土工布混合使用等形式。,2、表层处理法,地基处理方法和工艺,(2)反压护道作用机理:在道路主路堤两侧,填筑一定宽度和高度的护道,以期达到路堤稳定的一种方法,它主要是起抗滑的平衡作用,使得抗滑力矩能克服滑动力矩。,2、表层处理法,地基处理方法和工艺,(2)反压护道适用条件:用于路堤高度不大于1.52倍的极限高度,非耕作区和取土不太困难的地区。特点:不需特殊的机具设备和材料,施
19、工简易方便,但占地多,土用量大,后期沉降大,以后的养护工作量也大。反压护道应与路堤本身同时填筑,如分开填筑时,必须在路堤达到临界高度前筑好。反压护道高度一般为路堤填土高度的1/31/2。,2、表层处理法,地基处理方法和工艺,(3)土工聚合物处治土工布土工布在软土地基加固中的作用包括排水、隔离、应力分散和加筋补强。土工布连接一般采用搭接法或缝接法。缝接法有一般缝法、丁缝法和蝶形法。土工布一般分一层或多层铺设。当铺设两层以上时,层与层之间要夹10-20cm的砂或砂砾垫层,以提高基底透水性。,2、表层处理法,地基处理方法和工艺,(3)土工聚合物处治土工格栅 作用机理:格栅表面与土的摩擦作用、格栅孔眼
20、对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用。三种作用均能充分约束土的颗粒侧向位移,从而大大地增加了土体的自身稳定性,对土的加固效果,明显高于其他土工织物。,3、换填垫层处理 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(通常是渗水性好的砾料)称为换填或垫层法。换填材料:海砂(河沙)、碎石、石渣(宕碴)、煤灰、矿渣等。(1)适用条件:处理的经济实用高度一般为0.33m,特别对于软基较浅(12m)的泥沼地特别有效。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。,地基处理方法和工艺,3、换填垫层处理(
21、2)作用机理提高地基承载力。一般来说地基中的剪切破坏是从路基底面开始的,并随着应力的增加逐渐向纵深发展。因此,若以强度较大的土代替可能产生剪切破坏的软弱土,就可避免地基的破坏。减少沉降量。一般情况下,基础下浅层地基的沉降量在总沉降量中所占比例是比较大的。若以密实的土代浅层软弱土,那么就可以减少大部分沉降量。加速软弱土层的排水固结。路堤直接与软弱土层接触时,在荷载作用下软弱土层中的水易侵入路堤因而使基底下的软弱土不易固结,甚至导致地基土强度降低而产生破坏。,地基处理方法和工艺,3、换填垫层处理(2)作用机理防止冻胀。因为粗颗粒的垫层材料孔隙大,不易产生毛细现象,因此可以防止寒冷地区土中水的迁移和
22、积聚所造成的冻胀。调整不均地基的刚度。(3)开挖方式基底开挖深度在2m以内可用推土机、挖掘机或人工直接清除至路基范围以外堆放或运至取土坑还填;深度超过2m时,要由端部向中央分层挖除,并修筑临时运输便道,由汽车运载出坑。,地基处理方法和工艺,3、换填垫层处理(4)填筑、压实要求a、在铺筑前,对软基表面进行修整,或填筑渗水性较好的土,并在砂垫层底面形成2%4%的横坡。b、捣实砂(石)垫层时,不要破坏基坑底面和侧面土的强度,对基坑下灵敏度大的地基土,在垫层最下一层宜先铺设一层1520cm松砂,只用小功率振捣器振捣。,地基处理方法和工艺,4、抛石挤淤处理 通过向流塑状、高灵敏度的淤泥表面大量集中抛填石
23、料,依靠填筑体的自重或利用其他外力,如振动、强夯或卸载等,使淤泥的结构遭到破坏后挤开淤泥,强制置换饱和软土的地基处理方法。从路基的中部或一角向两侧或淤泥出口抛投合格的石料,将淤泥挤出路基范围,以提高路基强度,至石料高出水面后,采用冲击式压路机机械进行冲击夯实。,地基处理方法和工艺,4、抛石挤淤处理 填料要求:石料(不局限于石块)强度强度不应小于MU20,石料粒径不小于30cm,且不宜大于80cm,抛石粒径大于50cm的石料抛于底部。抛石后路基压实度检测采用沉降观测法(检测两次压实后高程差和标准差)。,地基处理方法和工艺,4、抛石挤淤处理,地基处理方法和工艺,(1)适用条件:常年积水的洼地,排水
24、困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄(厚度不超过4.0m),表层无硬壳,片石能沉达底部的泥沼或厚度为34m的软土。但对于低路堤及高等级的公路不宜采用(空隙大,清淤不彻底)。,4、抛石挤淤处理(2)处理机理a、提高地基承载力,经强夯密实的填石能够大幅提高地基的承载力。b、减少沉降量。(3)施工顺序 抛投石块先从路堤中部开始,中部向前突进后再渐次向两侧扩展,以使淤泥向两旁挤出。当软土或泥沼底面有较大的横坡时,抛石应从高的一侧向低的一侧扩展,并在低的一侧多抛填一些。将大粒的石料分层抛掷,当石料露出水面后,用重型压路机(冲击式压路机)反复碾压,然后在其上面铺反滤层,再行填土。,地基处理方法和工艺,5、爆破排
25、淤法将炸药放在软土或泥沼中爆炸,利用爆炸时的张力作用,把淤泥或泥沼扬弃,然后回填强度较高的渗水性土壤,如砂砾、碎石等。爆破排淤较一般方法换填深度大、工效较高,软土、泥沼均可采用。爆破排淤法用于当淤泥(泥炭)层较厚,稠度大,路堤较高和施工期紧迫时;路段内没有桥涵等构造物,路基承载力均衡一致,因整体沉降对道路不会产生破坏,也可考虑换填。但对桥涵构造物及两侧引道等,应考虑采用其他方法。,地基处理方法和工艺,6、碎石桩处理 碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔后,再将碎石挤入土中形成大直径的由碎石所构成的密实桩体。按其制桩工艺分为振冲(湿法)碎石桩和干法碎石 桩两大类。采用振动水冲法施工
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土地 处理 常用 施工 方法
链接地址:https://www.desk33.com/p-1274259.html