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1、公路软基鉴别处治及检测方法一、概述软土主要是由天然含水量大、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。对淤泥的解释是， 在静水或缓慢的流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时称为淤泥质土。对于泥碳的解释是，喜 水植物遗体在缺氧条件下，经缓慢分解而形成的泥沼覆盖 层。其特点是持水性大，密度较小。二、软土的组成和状态特征软土泛指淤泥及淤泥质土，是第四纪后期于沿海地区 的滨海相、泻湖相、三角洲相和溺谷相，内陆平原或山区的 湖相和冲击洪积沼泽相等静水或非常缓慢的流水环境中沉 积，并经生物化学作用形成的饱和软
2、粘性土。软土的组成和 状态特征是由其生成环境决定的。由于它形成于上述水流不 通畅、饱和缺氧的静水盆地，这类土主要由粘粒和粉粒等细 小颗粒组成。淤泥的粘粒含量较高，一般达30 %60 %。粘 粒的粘土矿物成分以水云母和蒙德石为主，含大量的有机 质。有机质含量一般达5%15%，最大达17%25%。这 些粘土矿物和有机质颗粒表面带有大量负电荷，与水分子作 用非常强烈，因而在其颗粒外围形成很厚的结合水膜，且在 沉积过程中由于粒间静电荷引力和分子引力作用，形成絮状 和蜂窝状结构。所以，软土含大量的结合水，并由于存在一 定强度的粒间连结而具有显著的结构性。由于软土的生成环境及粒度、矿物组成和结构特征， 结
3、构性显著且处于形成初期，呈饱和状态，这都使软土在其 自重作用下难于压密，而且来不及压密。因此，不仅使之必 然具有高孔隙性和高含水量，而且使淤泥一般呈欠压密状 态，以致其孔隙比和天然含水量随埋藏深度很小变化，因而 土质特别松软。淤泥质土一般则呈稍欠压密或正常压密状 态，其强度有所增大。淤泥和淤泥质土一般呈软塑状态，但当其结构一经扰 动破坏，就会使其强度剧烈降低甚至呈流动状态。因此，淤 泥和淤泥质土的稠度实际上通常处于潜流状态。三、软土的物理力学特性1、高含水量和高孔隙性软土的天然含水量一般为50%70%，最大甚至超过 200%。液限一般为40%60%，天然含水量随液限的增大 成正比增加。天然孔隙
4、比在12之间，最大达34。其饱 和度一般大于95%，因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线 变化关系。软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压 缩性和抗剪强度的重要因素。2、渗透性弱软土的渗透系数一般在iX 10-4iX 10-8cm/s之间，而 大部分滨海相和三角洲相软土地区，由于该土层中夹有数量 不等的薄层或极薄层粉、细砂、粉土等，故在水平方向的渗 透性较垂直方向要大得多。由于该类土渗透系数小、含水量大且饱和状态，这不 但延缓其土体的固结过程，而且在加荷初期，常易出现较高 的孔隙水压力，对地基强度有显著影响。3、压缩性高软土均属高压缩性土，其压缩系数a0.10.2 一般为 0.71.5MPa
5、-1,最大达4.5MPa1(例如渤海海淤)，它随着土 的液限和天然含水量的增大而增高。由于土质本身的因素而 言，该类土的建筑荷载作用下的变形有如下特征：(1) 变形大而不均匀(2) 变形稳定历时长4、抗剪强度低软土的抗剪强度小且与加荷速度及排水固结条件密切 相关，不排水三轴快剪所得抗剪强度值很小，且与其侧压力 大小无关。排水条件下的抗剪强度随固结程度的增加而增 大。5、较显著的触变性和蠕变形。四、软土的鉴别1、建设部标准软土地区工程地质勘 查规范(JGJ83-91 )规定凡符合以下三项特征即为软土：(1) 外观以灰色为主的细粒土；(2) 天然含水量大于或等于液限；(3) 天然孔隙比大于或等于1
6、.01。2、交通部标准公路软土地基路堤设计与施工技术规 范(JTJ017-96)中规定软土鉴别：(1)天然含水量的测定天然含水量是土的基本物理性指标之一，它反映的土 的状态，含水量的变化将使得土的稠度、饱和程度、结构强 度随之而变化，其测定可采用公路土工试验规程规定试验方 法测定，并将试验数据与35%、液限进行比较。(2) 天然孔隙比孔隙比，是土中孔隙体积与土粒体积之比，天然状态 下土的孔隙比称之为天然孔隙比，是一个重要的物理性指 标，可用来评价天然土层的密实程度。其测定方法可测定土 粒比重、土的干密度、土的天然密度、土的含水量等指标通 过计算而得。(3) 十字板剪切强度十字板剪切试验是原位测
7、试技术中一种发展较早、技 术比较成熟得方法。试验时将十字板头插入土中，以规定的 旋转速率对侧头施加扭力，直到将土剪损，测出十字板旋转 时所形成的圆柱体表面处土的抵抗扭矩，从而可算出土对十 字板的不排水抗剪强度。五、软基处理的常用材料质量要求1、砂砾料用作垫层的砂砾料应具有良好的透水性，不含有机质、粘土块和其它有害物质。砂砾的最大粒径不得大于53mm， 含泥量不得大于5%。2、砂及砂袋袋装砂井所用砂，应采用渗水率较高的中、粗砂、大 于0.5mm的砂料含量应占总重量的50%以上，含泥量应小 于3%，渗透系数应大于5X10 2mm/s，砂袋采用聚丙烯、 聚乙烯、聚酯等编制布制作，应具有足够的抗拉强度
8、，使能 够承受袋内砂自重及弯曲所产生的拉力，具有较好的抗老化 性能和耐环境水腐蚀性能，其抗渗系数应不小于所用砂的渗 透系数。3、碎石碎石由岩石和砾石轧制而成，应洁净、干燥，并具有 足够的强度和耐磨耗性，其颗粒形状应具有棱角，不得掺有 软质石和其它杂质，粒径宜为2050mm，含泥量不应大于 10%。4、土工合成材料土工合成材料的选用应符合公路土工合成材料应用 技术规范的规定。应具有足够的抗拉强度，对土工织物， 还应具有较高的刺破强度和握持强度等。土工合成材料试验 项目和试验方法应符合公路软土地基路堤设计与施工技术 规范和公路土工合成试验规程的规定。5、塑料排水板塑料排水板是由芯体和包围芯体的合成
9、纤维透水膜构成的复合体，应具有较好的耐腐蚀性和足够的柔度，其性能 指标应符合塑料排水板施工规程的规定。6、片石抛石挤淤应采用不易风化的片石，其尺寸应小于300mm o7、水泥水泥各项性能指标应符合图纸要求，严禁使用过期、 受潮、结块、变质的劣质水泥。所用水泥指标还应符合水泥 相应标准的规定。8、石灰石灰应符合公路路面基层施工技术规范表4.2.2所 规定的III级以上的要求。按公路工程无机结合稳定材料试 验规程规定的试验方法进行检验。9、粉煤灰粉煤灰应符合公路路面基层施工技术规范有关规 定。六、公路软基处理常用方法1、浅层软基处理技术(1) 垫层法通常用于路基填方较低的地段，要求在使用中软基的
10、沉降值不影响设计预期目的。设置垫层时，可以根据具体情 况采用不同的材料，常用的材料有砂或砂砾及灰土，也可用 土工格栅、片石挤淤、砂砾垫层综合使用处理。（2）换填法在公路施工中遇到含水量较高，软弱层较浅，且易于 挖除不适宜材料时，一般采取挖除换填法，包括受压沉降较 大，甚至出现变形的软基和泥沼地带。处理这种地基，开挖 前要做好排水防护工作，将开挖出的不适宜材料运走或做处 理，然后按要求分层回填，回填材料可视具体情况用砂、砂 砾、灰土或其他适宜材料。（3）排挤法当公路经过水溏、鱼池和较深的流动性强的淤泥地 段时，常遇到含水量高、淤泥压缩性大、淤泥质粘土软基以 及水下软基等，对这类软基可采用排挤法来
11、处理。排挤法又 可分为两种：一种是抛石排挤，另一种是爆炸排挤。（4）表层排水法对土质较好因含水量过大而导致的软土地基，在填土 之前，地表面开挖沟槽，排除地表水，同时降低地基表层部 分的含水率，以保障施工机械通行。为了发挥开挖出的沟槽 在施工中达到盲沟的效果，应回填透水性好的砂砾或碎石。（5）添加剂法对于表层为粘性土时，在表层粘性土内掺人添加剂， 改善地基的压缩性能和强度特性，以保施工机械的行驶。同 时也可达到提高填土稳定及固结的效果。添加材料通常使用 的是生石灰、熟石灰和水泥。石灰类添加材料通过现场拌和 或厂拌，除了降低土壤含水量、产生团粒效果外，对被固结 的土随着时间的推移会发生化学性固结，
12、使粘土成分发生质 的变化，从而促进土体稳定。2、深层软基处理技术（1）袋装砂井法袋装砂井排水固结措施，其施工简便，费用较低，加 固效果较好。施工时将袋装砂放入套管井内，填塞密实，逐 节拔出套管，顶面铺设水平砂垫层或排水砂沟。软基中的水 分在上部路基填土载荷的作用下，通过砂与水平砂垫层或纵 横相连通的排水砂沟相通，形成排水通道，使软基中的水分 排走，从而达到排水固结软基的目的。（2）挤密砂桩法采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲击和振动， 把砂挤入土中而形成的。挤密砂桩的主要作用是将地基挤实 排水固结，从而提高地基的整体抗剪强度与承载力，减少地 基的沉降量和不均匀沉降。这种方法一般能较好地适用
13、于砂 性土，不适用于饱和的软粘土地基处理。挤密砂桩用砂标准 要求与袋装砂井的砂基本相同，不同的是挤密砂桩也可使用 砂和角砾的混合料，含泥量不得大于5%。（3）振冲碎石桩法碎石桩是一种与周围土共同组成复合地基的桩体。碎 石桩处理软基过程就是用振冲器产生水平向振动，在高压水 流作用下边振边冲，在软弱地基中成孔，再在孔内分批填入 碎石料，这时振冲器边振动边上拔，使得碎石料振挤密实。 碎石桩桩体是一种散粒体的粗颗粒料，它具有良好的排水通 道，有利于地基土的排水固结。在软基处理中，特别是具有 高填土桥头等过渡路段，为了减少地基土的变形，提高地基 土的承载力，增强地基土的抗滑稳定能力，采用碎石桩加固 处理
14、是较理想的方法之一。（4）粉喷桩粉喷桩是利用粉体喷射搅拌机械在钻成孔后，借助压 缩空气，将水泥粉等固体材料以雾状喷入需加固的软土中， 经原位搅拌、压缩并吸收水分，产生一系列物理化学反应， 使软土硬结，形成整体性强、水稳定性好、强度较高的桩体， 与桩间土一起形成复合地基，从而提高路基强度。其特点是 强度形成快、预压时间短、地基沉降量小。粉喷桩加固软基 主要适用于高含水量、高压缩性的淤泥、淤泥质粘土及桥头 软基的处理。有关试验表明，一般含水量大于35%的软基 宜选用粉喷桩。（5）塑料排水板塑料排水板是一种能够加速软土地基排水固结的垂直 排水材料。当它在机械力作用下被插入软土地基后，能以较 低的进水
15、阻力聚集从周围土体中排出的孔隙水，并沿垂直排 水通道排出，使土体固结，从而提高地基的承载力。塑料排 水板具有良好的力学性能、足够的纵向通水能力、较强的滤 膜渗透性和隔土性。（6）加筋土工布加筋土工布一般被铺设在路堤底部，以调整上部荷载 对地基的应力分布。通过加筋土工布的纵横向抗拉力，来提 高地基的局部抗剪强度和整体抗滑稳定性，并减少地基的侧 向挤出量，一般适用于强度不均匀的软基地段、路基高填土、 填挖结合处或桥头填土的软基处理。加筋土工布的材料不仅 强度要符合设计要求，而且断裂时的应变，在填料为砂砾、 土石混合料时还须满足一定的顶破强度，施工中加筋土工布 应拉平紧贴下承层，其重叠、缝合和锚固应符合设计要求。（7）钢渣桩法钢渣桩法处理软基是利用工业废料的转炉钢渣作为加 固材料，灌入事先形成的桩孔中，经振动密实、吸水固结而 形成的桩体，加固机理是转炉钢渣吸收软基中的水分，桩体 膨胀形成与周围土体挤密的主体，与地基形成整体受力结 构。转炉钢渣氧化钙含量40%以上，其主要成分与水泥接近， 具有高碱性和高活性，筛分后可作低标号水泥使用，因此钢 渣桩具有较高的桩体强度。(8) 混凝土桩低强度混凝土桩是近年来发展起来的一种新型桩，以 低强度混凝土桩为竖向增强体所形成的复合地基一般称为 低强度混凝土桩复合地基。由于采用低强度混凝土桩复合地 基方法可有效提高地基承载力，减小地基沉降，
