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1、中国矿业大学徐海学院毕业论文软土地基处理的方法摘 要41软土及软土地基41.2软土地基51.3软土地基处理方法选择52软土地基造成的危害53软土地基处理的方法63.1袋装砂井法63.1.1袋装砂井简介63.1.2袋装砂井的优点63.2袋装砂井的选用73.3砂井布置73.4袋装砂井的施工工艺73.4.1施工工序83.5质量控制84 干振碎石桩法处理软土地基84.1干振碎石桩的应用原理84.2干振碎石桩设计94.2.1设计几何参数94.2.2复合地基抗剪强度94.2.3复合地基沉降104.2.4施工工艺104.2.5材料要求104.2.6质量检测105强夯法处理软土地基105.1强夯法原理105.
2、2设计115.2.1有效加固深度H，单位夯击能E、夯击次数n115.2.2夯点布置及间距，夯击遍数115.3施工115.4强夯法施工管理126 CFG桩在处理软土地基中的应用136.1 CFG桩的定义136.2 CFG桩的施工136.2.1施工现场。136.2.2 CFG桩混合料的配比136.2.3成桩试验136.3施工管理控制146.3.1 CFG桩施工工序146.3.2CFG桩施工注意事项147 喷粉桩法在软土路基施工中的应用147.1粉喷桩定义147.2粉喷桩的设计157.2.1确定粉喷桩处理软土路基方案应考虑的情况157.2.2粉喷桩布桩范围、桩长、桩径及桩距的设计157.2.3 配合
3、比设计应考虑的因素157.2.4强调综合治理方案的应用167.3粉喷桩的施工167.3.1人员素质教育167.3.2设备性能控制177.3.3工艺流程控制177.3.4施工准备177.3.5施工放样187.3.6工艺性试桩187.3.7钻机就位187.3.8钻进下沉187.3.9反转提升187.3.10复搅187.4施工中应注意的几个问题187.5宏观质量管理198同步爆扩法处理208.1作用机理208.2工程实例208.3 爆扩参数设计208.4 爆扩施工211）爆扩孔装填结构212）爆扩施工223）特征228.5质量检测228.6 同步爆扩法主要结论229几种处理方法的对比2310结语23
4、软土地基处理的方法摘 要本文阐述了软土的概念,总结了软土地基的特性,并结合相关技术规范及文献,介绍了干振法、强夯法、CFG桩，粉喷桩，同步爆破法等处理软土地基方面的应用。对软土地基处理施工有一定的参考性。关键词 软土处理 方法 施工 应用0前言在我国沿江、沿湖、沿海等处广泛分布着软土，而这些地区一般又是经济发达地区，对公路交通需要迫切，尤其要发展高速公路。因而在高路堤、大型桥梁，大量的涵洞、通道处软土都给它们带来不同程度的危害。如路基的滑移，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸而使这些地区的公路建设者感到非常棘手，要花大量人力、物力、财力和时间，去进行勘察、测试、设计、科研和施
5、工。若处理不好将会带来极大的资源浪费。1软土及软土地基1.1软土的定义与参数指标公路行业在交通部公路工程名词术语(JTJ00287)中定义软土主要是由含水最大、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。一般判断软土有如下指标：天然含水量高（一般天然含水量在34一72之间)。天然孔隙比大（孔隙比在0.91.0之间,部分地区达12）。无侧限抗压强度小于50kpa含水量大于50的黏性土和含水量大于30的砂性土。一般正常固结的软土层的压缩系数为05-15MPa-1，最大可以达到45 MPa-1，压缩指数C约为0.350.75抗剪强度低(不排水抗剪强度一般小于20kPa其变化范围约在5-2
6、5kPa)。有效内摩擦角约为2035，固结不排水剪内摩擦角为1217渗透系数一般约为ixlO-6一ixlO-8cm/s,固结速率很慢。1.2软土地基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。规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出：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。2软土地基造成的危害 软土地基的性质因地而异，因层
7、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，常见的事故有:(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。 (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。(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。 (4)堆料不当，未按规定分层填筑，填土过快，碾压不当，造成路堤失稳。(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，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”
8、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，则达不到顶预想的效果。(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，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
9、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。工程实例：（1） 沿海高速江苏境内部分路段软土处理不当造成路面沉降。（2） 204国道某桥头段软土地基处理不到位，跳车现象严重，现已重新处理。（3） 京珠高速公路某标段采用复合地基，但由于填土太高地基承载力不足，竣工后路面开裂及局部滑坡，二次处理的费用高昂。（4） 建在江汉平原上的武汉至宜昌高速公路因软基处理不好，造成柔性路面开裂并形成积水坑，当车速达到70-80kmh时，汽车严重颠簸。（5） 东部沿海高速公路部分路段施工期沉降达2m以上，竣工后一年内沉降仍有90cm。3软土地基处理的方法3.1常见
10、软土地基处理方法袋装砂井法：适合桥梁工程软土地基处理以保证持力层有足够的强度，确保桥梁不发生因不均匀沉降而倾斜损毁。干振碎石桩法：适用于砂类土、粉土、淤泥质土、黄土、素填土、杂填土等地层。强夯法：适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。CFG桩：适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。喷粉桩法：适用于淤泥质土，杂填土，软粘土等地基。同步爆扩法：砂类土、粉土、淤泥质土、软粘土等软土地基。3.2袋装砂井法3.2.1袋装砂井简介袋装砂井的作用原理与一般砂井完全相同。它的作用原理是：袋装砂井加载预压使空隙水能就近流入砂井，并通过砂井作为排水通道
11、而排出地瓜缩短排水固结时间，增强处理效果。3.2.2袋装砂井的优点袋装砂井与普通砂井相比具有显著的优点。袋装砂井能适应软土固结产生的地基变位，在受力时能与地基变形相协调，故砂井的连续性不会受到砂井错位、断颈等影响，袋装砂井直径大为缩小。目前我国采用直径多为7cm，加固同样面积的土，袋装砂井的用砂量要比普通砂井少得多，能节省费用近半。袋装砂井施工机具轻便简单、效率高，一般每台班(8h)可打设100根左右。袋装砂井打设时，排泥量较普通砂井要少，对土体扰动也小，施工比较便捷，对周围影响也小。3.2.3袋装砂井的选用袋装砂井适用于软土地基处理，特别是用于软土地基中存在连续薄砂层时更为有效；但对于渗透性
12、好的以及含有大量腐殖物的土效果不显著，不宜采用。在选择袋装砂井排水法加固地基时，需要注意原地基的固结状态。如在先期固结压力(原已压密稳定的最大压力)已超过设计堆载压力值时，加载就不可能产生超静水压。砂井即无排水效果；如先期固结压力值达到加载的一部分时，则堆载在该部分作用下砂井亦无排水效果。对于灵敏度高的软土采用砂井法时，要注意其融变性，特别是采用封底钢管冲击法(或振动法)施工时，土体结构受机械扰动而破坏，打井后短期内反会使强度降低。3.3砂井布置普通砂井直径一般为30-40era，护管砂井直径可小到15cm，袋装砂井直径可小到712cm。砂井间距是指相邻砂井中心之间的距离，是影响同结速率的主要
13、原因之一。砂井间距一般为砂井直径的610倍，常用24m。砂井平面布置形式有正方形和正三角形两种。正方形排列时，每个砂井的影响范围为一个正方形；正三角形排列时，每个砂井影响范围为一个正六边形。砂井长度一般为1020cm。具体应用时，需根据软土层的厚度、荷载大小和工程要求而定。一般来说，砂井不一定都要穿过整个软土层，当软土层不厚、底部有透水层时，砂井应尽可能穿透软土层；如软土层较厚或土中夹有砂层时，有否必要将砂井穿透软土层应按工程要求和土质条件等情况而定。在砂井顶部应铺设砂垫层，可作为良好的排水通道，并与各砂井连通，从而将水排至场地以外。砂垫层的宽度应大于堆荷载或建筑物的底宽，并伸出砂井区外边线2
14、倍砂井的直径；施工过程中应保持垫层不受扰动，铺设平整，垫层用砂要求与砂井相同，垫层铺设厚度一般为50cm左右。3.4袋装砂井的施工工艺袋装砂片与普通砂井的施工工艺基本相同，如砂井的成孔方法、使用的机械设备以及堆载预压等。3.4.1施工工序袋装砂井施工工序分为两种，即现场灌砂成井和预制砂袋直接投放孔内成井。现场灌砂成井工序为：将钢套管(下端用可开闭的底盖或预制桩靴)打人土中要求的深度(管径较砂袋直径大，一般袋装砂井直径为7cm，导管采用89x4.5mm无缝钢管)：将准备好的砂袋，长比砂井长2m，扎好下口后向袋内灌人洁净的粗砂约20cm上下(高度)作为重压，放到套管沉到要求深度；在将砂井放入套管内
15、不能达到要求深度，会有一部分拖留在地面，此时需机械排泥处理，继续下沉达到规定深度；将袋口固定于装砂漏斗，通过振动装砂入袋。砂装满后，卸下砂袋，拧紧套管上盖，然后一般把压缩空气送进套管，一边提升套管直至地面。预制砂袋直接投放孔内成井工序：预先在砂袋里装满砂料，并将上口扎结牢靠，运送到现场，弯成圆形堆放；套管成孔后，随即将预制砂袋投放孔内，拔管成井。3.5质量控制每根砂井的长度均须露出地面50-lOOcm，伸入砂垫排水层以利于排水通道流畅，如果长度所留很少或多余过多(可能砂袋被拔套管时部分带出)皆应重新施工，以保证成井质量。采用袋装砂井时，砂袋必须选用透水性和耐水性好以及韧性较强的麻布、再生布或聚丙烯编织布制作。灌入砂袋的砂，应捣固密实；砂井位置的允许偏差为该砂井的直径；垂直度的允许偏差为1.5。4 干振碎石桩法处理软土地基4.1干振碎石桩的应用原理碎石桩是以无黏结强度的碎石或卵石为主要材料与桩间土共
