第二节 地基加固及检测

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1、第二节 地基加固及检测1一、 浅层处理11、 换填法12、 砂垫层法13、 土工合成材料加固法24、 强夯抛填片石法3二、 排水固结法81、 塑料排水板82、 袋 装 砂 井15三、 复合地基法221、 粉 喷 桩222、 旋 喷 桩273、 水 泥 搅 拌 桩314、 挤密砂桩37第二节、地基加固及检测一、 浅层处理秦沈客运专线A10-A21标采用的浅层处理方法，主要有换填法、砂垫层法、土工合成材料加固法、强夯抛填片石法。1、 换填法采用换填法处理时，应符合下列要求：1）、一般用于处理暗沟、暗塘等局部范围的浅层软土地基。2）、先将软土挖除干净，并将底部平整。若软土底部起伏较大，可设置台阶或缓

2、坡。软土底部的开挖宽度不得小于路堤宽度加放坡宽度。3）、换填所用的填料及压实要求根据所处路堤的部位，分层碾压达到相应的标准。2、 砂垫层法当路堤高度大于设计临界高度不多时，如本标软土层及其硬壳均较薄，也采用砂垫层。砂垫层也与排水固结法联合应用做排水层，根据需要也在砂垫层中加一层和数层土工合成材料，以增加地基的抗剪强度。1）、砂垫层施工前应将基底清理、平整，并按设计要求做好基底碾压和土路拱。有边坡时应先将边坡做好，防止坍土混入砂垫层中。经检验合格后方可填砂垫层。2）、砂垫层应采用级配良好的中、粗砾砂，其含泥量不大于5%，且不含有机质，垃圾等杂质。3）、砂垫层应采用分层压实法施工，可适当加水。分层

3、厚度、压实遍数应通过试压确定，一般情况下，砂垫层的松砂厚可取20-35cm，压实机具为60KN-100KN压路机宜静压。分层施工时，下层密度经检验合格后，方可填筑上层。4）、砂垫层压实至相对密度不小于0.67，应防止压实的砂垫层被扰动破坏或不连续。5）、在砂垫层填筑或填筑完后必须将路堤两侧的干砌片石垛或护坡脚完成，并同时做好反滤层，以免砂子向二侧流失和保持路堤坡脚整齐完好，保证排水畅通。6）、为了确保砂垫层的质量，必须进行下表实测项目：项次检查项目规定或允许偏差检查方法和频率1砂垫层厚度不小于设计每200m检查4处2砂垫层宽度不小于设计每200m检查4处3反滤层设置符合设计每200m检查4处3

4、、 土工合成材料加固法土工合成材料加固主要与砂垫层联合使用。施工要点如下：1）、在土工合成材料铺设前，先要查对所选用的材料是否符合设计规定，包括纤维材料的成分和制造方法、单位面积质量、厚度、孔隙尺寸、成卷特征、拉伸强度、拉伸模量、延伸率、撕破强度、蠕变性、垂直和水平向的渗透系数以及耐久性和老化特性等。2）、加筋补强用土工合成材料应符合设计要求。3）、土工织物在铺设时，幅与幅之间纵向连接采用搭接法，其搭接宽度宜为0.3m。土工合成材料受力方向采用可靠的连接措施，连接强度不低于设计允许强度。4）、铺设多层土工合成材料时，其上、下层接缝应交替错开，错开距离不应小于0.5m，两层之间往往以砂层间隔，砂

5、层厚度不小于10cm。5）、铺设土工合成材料前应整平砂垫层，填料不得有刺破土工织物的尖石、树根等物，铺设时应绷紧、拉挺不得褶皱和破坏。铺好后应及时用砂覆盖。6）、土工织物铺好后，应按设计要求铺回拆段砂，用刮板整平，逐幅回折迭头，并用砂压住。7）、土工合成材料上的砂垫层，应采用人工或轻型机械运砂进场，散铺整平。且不宜直接压实，待上覆填土后再行压实。第一层填料压实应从两边开始循序向中间进行，只有当土工合成材料上的填料和垫层厚度大于0.6m后才能采用重型压实机械。8）、当深部软基采用袋装砂井或塑料排水板，上部采用砂垫层土工织物时，应先施工袋装砂井或塑料排水板，然后在上面铺设砂垫层土工织物。9）、土工

6、合成材料铺设检验项目如下表：项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1上承层平整度拱度符合设计施工要求每200m检查4处2土工合成材料搭接密实（mm）300抽查2%3按搭缝错开距离（mm）500抽查2%4、 强夯抛填片石法 1）抛填片石与强夯的加固机理 抛填片石的加固机理抛石挤淤法是软土浅层处理的一种方法，它是利用抛填片石将淤泥挤出，达到加固地基、支承上部荷载的目的。在抛填片石时，片石必须采用不易风化的石料，并且采用重型振动机械碾压或是强夯。抛填片石的作用：提高持力层的强度，并将上部荷载扩散到石层以下的软弱地基，使软弱地基中承受应力减小到该软弱地基土的允许承载力范围内；挤出淤泥，从而减小地基

7、的变形量；调整不均匀地基的刚度。强夯的加固机理强夯法是处理松软地基土的一种有效的加固方法，它是在过去“重锤夯实法”的基础上发展起来而又与该法截然不同的一种软土地基加固方法。强夯法加固多空隙、粗颗粒、非饱和土时，是基于动力压密的概念即以很大的冲击能量作用于地基上，使土体产主较大的瞬时沉降。这样夯坑深度可达lm左右，土体中孔隙可减少60，土体强度可提高23倍。而强夯法处理细粒饱和土是借助于动力固结理论，以巨大的冲击能在土中产生应力波，破坏土体原状结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利流出。待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。强夯的力学模型分

8、析强夯的力学模型可以按照Menard的动力固结理论模型来理解，这个理论可以从四个方面来解释：液体可压缩问题：由于土中有机物的分解，土中总存在一些微小气泡，其体积占整个体积的13%，最多可达4%。这是土体经强夯后产生瞬间变形的条件。变孔径问题：夯击能主要转换成波的形式往土中传递，使土中的应力场重新分布。当土中某点的拉应力大于土体的抗拉能力时，该点出现裂隙。由于强夯的冲击能量大，致使土体内部形成树枝状排水网络，孔隙水得以顺利流出。这就是变孔径的理论基础。弹簧常数问题：众所周知，土颗粒周围的结合水具有部分固体的性质，由于振动或温度上升，而使部分弱结合水变成自由水，因而使土的强度降低，这说明弹簧强度是

9、可变的。有磨擦活塞问题：在冲击能作用下，含有空气的孔隙水具有滞后现象，气相体积不能立即膨胀，这就是活塞与筒体之间存在磨擦的佐证。由于强夯法可以使土体受夯击后产生很大的超孔隙压力，孔隙水可以由夯击而产生的裂隙流出，从而改变饱和土和非饱和土的结构。经实践证明强夯适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土和粘性土、湿陷性黄土、素填土及杂填土等地基的加固，因其加固效果显著，所以在工程中被广泛采用。强夯中土强度的增长机理和能量传递地基土强度增长规律与土体中孔隙水压力的状态有关。在液化阶段时，土的强度降到0；而孔隙水压力消散阶段即为土的强度增长阶段，在土的触变恢复阶段，根据有关资料统计，把孔隙水压力消散后测得的数

10、值作为新的基值，半年后其强度平均增长1.5倍左右，而竖向夯击能传给的能量是由压缩波，剪切波和瑞利波联合传递的，其中压缩波的质点运动是属于平行波阵面方向的一种推拉运动，这种波使孔隙水压力增大，同时使土粒错位；而剪切波和瑞利波的水平分量使土颗粒间受剪，致使土得到密实。2）填片石与强夯设计 工程概况秦沈客运专线路堤通过鱼、水塘时，设计采用抛填片石挤淤和强夯，对路基及基底进行处理。首先通过抛填片石将基底淤泥挤出，再通过强夯对底层的软土进行加固，同时对所抛片石进行挤压密实。 强夯的深度检算根据夯锤重10t，落距15m计算，加固深度达到8.5m，其加固深度按照以下公式计算，能满足对下部土层的加固作用。式中

11、：H加固深度（m）；M锤重（KN）；h落距（m）；修正系数（0.35-0.7）。夯击遍数及间歇时间夯击遍数根据底层土质情况，采用点夯两遍，满夯一遍。根据底层土为砂粘土，介于砂性土和粘土之间，砂性土孔隙水压力消散时间一般只有34min，而粘土一般为24周，两遍点夯之间间歇时间确定为15d。片石选用、加固范围及夯点布置：片石选用直径大于0.3m，厚度大于0.15cm，且不易风化石料。本段抛填片石采自新民凉山和法库两石场，该石场片石贮量丰富，材质良好，经局指中心试验室检验，符合要求。加固范围为包括护道宽度在内的全部路基范围，考虑线路左侧为水面，为防止强夯时夯锤倾斜落入水中，布点时向内侧回收0.5m，

12、夯点布置采用正方形布点，间距3.5m，两遍之间夯点交替错开。3）抛填片石与强夯施工机具及设备选用夯实机采用两台50t履带吊车改装而成，使用自动脱钩装置，锤提高15m后，形成自由落体，提升高度由拉动脱钩器的钢丝绳控制。夯锤自制，采用钢板外壳，内灌混凝土，夯锤底面做成22m正方形，对称设置20cm20cm的排气孔4个，锤厚1.1m左右，保证10t重量。 施工方法抛填片石为了确保线路的准确，在抛填片石前，技术人员应准确放线，控制线路坡角边坡，作为抛填控制线。施工时充分利用便道以及地势情况，进行抛填。最佳夯击次数的确定夯击次数视现场地质条件和工程要求而定，由于秦沈客运专线标准高，在确定最佳夯击次数时，

13、用水准仪测量初始高程，以及每一次夯击的高程，当前后两次夯击的平均沉降量不大于50mm时，该夯击次数即为最佳夯击次数。按照以上夯击次数，对现场试夯时第一遍为七击，由于第一遍夯击后的挤密作用，第二遍夯击五次即能达到设计要求。夯击施工在片石填至设计高程以上0.5m后，用小块石找平，然后进行强夯。根据现场条件，在片石面上用红油漆标明夯点位置，即可按照已确定的击数进行夯实，现场分左右两半幅进行施工，当左半幅夯完后，接着进行右半幅强夯，当右半幅夯完后，正好与左半幅开始夯击时相差15天左右，孔隙水压力消散完成，片石补充平整完，即可接着进行左半幅第二遍的夯击，全部夯完后，再补充片石至设计高程，平整后以6m落距

14、满夯一遍，强夯结束。 4）、质量检验为了证实抛填片石强夯法对地基的加固效果，按照常规要求，分别选用原状土试验，标准贯入试验或现场静荷载试验，以检验强夯加固地基的承载力及强夯处理的实际深度，由于受水位及片石影响，仅在表面进行了K30试验，经试验K30值均达到170MPa/m以上，超过了设计要求值。5）、 小结强夯不仅适用于碎石土、砂土、低饱和的粉土和粘性土，对高填石方片石的挤密效果也十分明显。强夯施工方法简单易行，效果明显，是较好的软土地基处理方法。 现场施工中，落距和击数是控制强夯质量的关键，施工中必须严格执行，在试夯已确定击数的情况下，每天进行抽查，根据下沉量对击数作不同的调整，以满足设计要

15、求。夯锤使用钢板外壳，内灌C30混凝土，在使用中由于直接落在片石上，棱角部分混凝土损坏近20cm厚，表层钢板被砸坏，后又重新帮焊钢板，使用52.5#普通硅酸盐水泥加固处理，刚好夯完时，已基本不能使用，因此夯锤在以后的施工中应尽量作成圆形，底部作成弧形。这样，将更加牢固，但对夯填素土类可不受此限制。使用吊机作起重设备，在落锤时，振动较大，存在安全隐患，在以后的施工中最好在吊臂上加两根支柱，这样，既保证了吊机的安全，减小振动，又可以适当减小吊机吨位，降低成本。二、 排水固结法1、 塑料排水板1） 、工程概况秦沈客运专线A10-A21标段部分为冲洪积平原，砂粘土、中砂、圆砾土松软路基，路基设计为塑料排水板加固，塑料排水板设计深度为4.5m11m不等，间距1.2m，正三角形布置，塑料排水板由芯板和滤膜组成。其特点是单孔过水断面大，排水畅通、质量轻、强度高，耐久性好。