软土地基加固处理技术

软土地基加固处理技术前提：地基处理的目的、加固原理、施工程序、技术要求、质量标准和检测方法软土地基加固处理技术铁路系统常用的地基处理方法浅层处理：换填法，砂垫层法、土工合成材料（土工格栅、土工格室）垫层法。排水固结法：袋装砂井、砂井、塑料排水板堆载预压、真空预压、井点降水复合地基：水泥搅拌桩、粉喷桩、旋喷桩、砂桩、碎石桩强夯：强夯置换软土地基加固处理技术铁路路基的地基条件不允许发生发生基底破坏，也不允许发生过大的工后沉降和沉降速率。以往只对基底强度作要求，不允许地基破坏，对地基变形未重视。提速后的铁路路基病害，大部分为地基变形所致。客运专线铁路路基的设计理念正由强度设计向变形控制设计转变客运专线铁路路基地基，强度和刚度要求并重。软土地基加固处理技术地基处理方法的选择软土层厚度小于3米时，浅层处理。一般路基，软土层较厚，排水固结法。路桥过渡段：复合地基松软地基、液化地基：软土地基厚，施工受地域影响，采用粉喷桩。软土地基加固处理技术浅层处理法：1、换填法（1）加固原理：根据土中附加应力的分布规律、让垫层承受上部较大的应力，软弱土层承受较小的应力。（2）作用：提高持力层承载力；减少沉降量；加速软土层的排水固结；防止冻胀；消除膨胀土的胀缩作用。软土地基加固处理技术（3）要求宽度；填料与压实标准（4）检验方法：压实系数、地基系数。2、抛石挤淤法3、砂垫层法（含反滤层）4、土工合成材料垫层*搭接问题；多层铺设；砂垫层要求；压实问题软土地基加固处理技术排水固结法：原理：孔隙水排出，孔隙体积减小，地基产生固结变形。目的：解决沉降与稳定问题组成：排水系统：水平排水体：砂垫层竖向排水体：砂井、袋装砂井、塑料排水板加压系统：堆载法、真空预压法、降水法、电渗法、联合法软土地基加固处理技术设计方法堆载预压设计分级加载：当前期荷载增加到足以承受下级荷载时。利用天然地基土抗剪强度计算第一级允许荷载P1计算第一级荷载下地基强度增长值Cu1计算P1作用下达到所需固结度所需时间t1根据Cu1计算施加的第二级荷载P2=5.52Cu1/K依此类推计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量，确定预压时间。软土地基加固处理技术砂井排水固结设计砂井设计直径和间距；深度；排列方式；布置范围；砂料砂井地基固结度设计太沙基一维固结理论地基稳定分析：瑞典条分法沉降计算：分层总和法软土地基加固处理技术施工方法袋装砂井：设备：履带式双管砂井机；门架式袋装砂井机；井架式袋装砂井机材料：砂袋—聚乙烯、聚丙烯、聚酯施工顺序：清理场地：开挖排水沟，清表填筑土拱坡：设计路幅宽度范围内回填至高出原地面20cm，以4%横坡形成拱，碾压密实。填筑砂垫层：均匀、等厚软土地基加固处理技术机具定位打设套管孔口检查起吊，下砂袋坝套管检查砂井入土深度质量控制：砂料质量及含泥量套管长度与直径，桩尖活门开启情况灌砂的饱满度垂直度砂袋的外露长度2)操作要点(1)排水坡及排水砂垫层的设置①首先清除加固范围内地表的草皮及其它杂物，再将地表构筑成坡度不少于3%的路拱，并满足密实度要求。②严格把握砂子进料关，按设计要求铺设均匀等厚的排水砂垫层。(2)主要材料选定①砂袋:采用透水性、耐水性、韧性强的聚丙烯编织布制作，长度比设计井深长200cm。②砂料:选用渗水率高的干燥中粗砂，含泥量3%.(3)机具定位根据袋装砂井布置范围及间距，用竹板桩准确定位每个砂井位置，机具定位时保证桩锤中心与地面定位在同一个点上，并用经纬仪控制桩锤导向架垂直度。(4)安设套管及桩尖①套管选用根据砂井直径而定，不可太小，也不可太大，并在套管上刻画出控制标高的刻度线。②活瓣式桩尖固定在套管上作为一个整体，套管定位利用起吊设备将其吊起，上端送入桩帽内，下端用人扶住准确安插在定位点上。5)套管打入当套管吊起定位后即可开锤施打，开始时落锤要轻缓，防止套管突然倾斜，套管入土深度距设计深度2m时，控制锤击频率，防止超深。(6)运、下砂袋①砂袋运输采用特制车辆，严禁在地上拖拉。②下砂袋将整个砂袋吊起，从端部放入套管口，缓慢顺直放入，防止砂袋扭曲和砂袋破损。(7)拔出套管拔管时应先启动激振器，后提升套管，要连续缓慢进行，中途不得放松吊绳，防止因套管下坠损坏砂袋，当带出长度大于0.5m时重新补打。(8)袋头处理套管拔出后，砂袋应露出孔口50cm以上，并将其垂直埋入砂垫层中，若砂袋不满，及时向袋内灌砂补到足够为止。5、施工中常见故障处理1)在打入套管成孔过程中，如连续出现打入深度超过设计深度时，要更换较轻振动锤。2)下砂袋时，必须保证砂袋到达套管底部，如出现砂袋下不去的情况，可能是管内进入杂物，要拔出套管，检查桩尖活门，排除管内杂物。软土地基加固处理技术塑料排水板施工顺序：装靴——定位——插设——上拔——切断——移位复合地基1、定义由两种刚度（模量）不同的材料（桩体与桩间土）所组成，在相对刚性基础上两者共同分担上部荷载，并协调变形的地基。2、分类桩体按成桩采用的材料分为：散体土类桩：碎石桩、砂桩；水泥土类桩：水泥搅拌桩、粉喷桩、旋喷桩混凝土类桩：CFG桩复合地基按成桩后桩体的强度分：柔性桩：散体土类桩半刚性桩：水泥土类桩刚性桩：混凝土类桩3、复合地基的作用机理桩体作用垫层作用：桩土复合地基垫层加速固结作用碎石桩，砂桩具有良好的透水性，加速地基固结。水泥土类桩与混凝土类桩也可加速地基固结。挤密作用砂桩、碎石桩施工过程中由于振动，挤压，排土作用等原因，使桩间土起到一定的密实作用。复合地基加筋作用复合地基提高土体的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。4、复合地基的破坏模式刺入破坏——混凝土类桩鼓胀破坏——碎石桩整体剪切破坏滑动破坏5、应力特性、承载力与变形特性桩土应力比复合地基承载力复合地基复合地基6、粉喷桩6.1特点通过特殊装置将压缩空气和粉体固化材料，经过高压软管和搅拌轴送到搅拌叶片的喷嘴喷出。借助叶片的旋转，在叶片的背后产生孔隙，安装在叶片背后的喷嘴将压缩空气连同粉体固化材料一起喷出，混合气体在孔隙中压力急剧降低，使固化材料黏附在旋转产生孔隙的土中，转到半周另一叶片将土和粉体固化材料搅拌混合在一起。复合地基6.2施工工具搅拌主机，粉体固化材料供给机，空气压缩机，搅拌翼，动力部分。6.3施工工序开工钻孔对位钻孔至设计深度打开送料阀门，关闭送气阀门，喷粉。确认粉到达桩底，提升钻头，继续喷粉。提升至设计标高，停止喷粉。打开送气阀，关闭送料阀，空压机不停，搅拌钻头升至桩顶，停止提升，转2min。在钻至复搅深度，反钻提升，复搅。提升至地面，停主电机，空压机复合地基6.4操作要点试桩不少于2根，确定施工参数：钻进速度，提升速度，搅拌速度，其流量，空气压力。必须钻到设计深度。复搅时（停止喷粉），重叠长度不小于1米。复合地基7、水泥搅拌桩7.1施工程序钻机就位预搅下沉按设计确定的配合比，制备水泥浆提升、喷浆、搅拌重复上、下搅拌清洗移位复合地基7.2施工注意事项在顶端0.3～0.5m时，上覆压力较小，搅拌质量较差，场地整平标高应比设计标高高出0.3～0.5m。制桩到地面，然后将上部0.3～0.5m差的桩段挖去。垂直度偏差1%，桩径不小于设计值。试桩，确定施工参数。浆液不得离析，泵送应连续。搅拌下沉不易水冲。因故停浆，搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，恢复后喷浆提升。复合地基8、挤密砂桩将砂桩打入软土地基，使密实的砂柱体挤密软弱土层，形成复合地基。有外荷载作用时，应力向砂桩集中，使桩周围土层承受的压力减小，沉降也相应减小。根据我国在淤泥质粘土上打桩前后的荷载试验，其沉降量可比天然地基减小20％～30％，因而适用于对沉降要求较严的工程。同时，砂桩与砂井一样，在土中形成排水通路，能加速地基土固结沉降的速率，改善地基的整体稳定性，提高地基的承载力。复合地基挤密砂桩采用中、粗混合砂料，含泥量不得大于5％，也可用砂与角砾的混合料。设计规则规定，灌砂要密实，灌砂率不应小于90％．砂桩直径根据置换率要求以及施工机械、成桩方法等综合因素考虑，宜用较大直径。我国目前常用30cm，最大50～70cm，国外多用60～80cm，最大可达150～200cm。桩在平面上布置成三角形或正方形；桩长不应小于危险滑弧的深度；对于厚度不大的软土，桩长应穿透软弱层。砂桩顶面应铺以砂垫层以利排水。砂桩适用于松散砂土、人工填土、粉土或杂填土等地基，可以提高地基的强度，减少地基的压缩性，或提高地基的抗震能力，防止饱和软弱土地基液化。砂桩适用于松散砂土、人工填土、粉土或杂填土等地基，可以提高地基的强度，减少地基的压缩性，或提高地基的抗震能力，防止饱和软弱土地基液化。成桩方法有振动沉管法和锤击成桩法。振动沉管法是使用振动打桩机将桩管沉人土层中，并振动挤密砂填料。锤击成桩法是使用蒸汽或柴油打桩机将桩管引入土层中，并用内管夯击密实砂填料，实际上这也就是碎石桩的沉管法。(1)材料选择砂桩的填料宜用级配较好的中粗砂，也可用砾砂。对于饱和软粘土，因为原地基较软弱，侧限不大，为了利于成桩应选用级配好、强度高的砂砾混合料；填料中最大颗粒尺寸由桩管直径和桩尖的构造决定，以能顺利出料为宜，但最大不应超过50cm。关于材料的含水量：在饱和土中施工时，砂的含水量宜采用饱和状态；在非饱和且能形成直立桩孔孔壁的土层中用捣实法施工时，含水量采用7％~9％。(2)施工顺序施工时应注意打桩先后位置次序：为使砂桩进展顺利，挤密砂桩宜从路之一侧向另一侧施打，或由中心向两边施打。从道路纵向而言，宜从道路一端向另一端施打，避免由两端向中间施打，以减少挤密砂桩施工的困难。(3)施工机械砂桩机械通常包括桩机架、桩管及桩尖、提升装置、挤密装置(振动锤或冲击锤)、上料设备及检测装置等。高能量的振动砂石桩机配有高压空气或水的喷射装置，同时还配有自动记录桩管贯人深度、提升量、压人量、管内砂石位置及变化以及电机电流变化等的检测装置。一次拔管法施工工艺首先，用振动沉桩机将安有活瓣式或脱离式管靴的导管，在规定的桩孔位置垂直就位；然后，将桩管沉入软土层中，并达到设计高程(略深一个桩靴的深度)；之后，用装砂漏斗或采用空压机将砂灌入导管；灌满之后，封闭管口，通入压缩空气或者加入水，缓慢提起导管直到地面，再拔管的同时边振动边输入压缩空气(或水)使活动瓣门开启(或脱离式桩靴离开导管)，桩管中的砂通过压缩空气的力量或水的作用落人孔中，形成砂桩。逐次拔管法Ⅰ、施工工艺首先，将带有桩靴的导管在规定的位置垂直就位；然后，将桩管沉入软土到设计高程；之后，用料斗向导管内灌装砂子；灌满之后，在振动以及向导管输送压缩空气的条件下，边振动边将导管拔起一定高度，停止拔管继续振动若干秒，使落入孔中的砂密实；之后再拔起一定高度又继续振动，如此反复进行，直到导管拔出地面。Ⅱ、质量控制根据工地试验，每次拔起桩管0.5m，停拔继振20s，可使砂桩的桩身相对密度达到0.8以上，桩间土相对密度达到0.7以上。重复压拔管法首先，将桩管在设计位置垂直就位；然后，将桩管沉入土层中达到设计高程，如果桩管下沉速度很慢，可以利用桩管下端喷嘴射水口加快下沉速度；之后，用装砂料斗向导管内灌砂；灌满之后，在振动的条件下，将导管拔起到规定高度，同时向桩管内送入压缩空气使砂容易排出落入桩孔，桩管拔起后核定砂的排出情况；之后，用振动机将管按规定深度往已灌砂的孔中压下，使桩径扩大并振实；如此反复进行，直到导管拔出地面。对于桩管每次拔起和压下的高度，应根据砂桩直径要求通过试验确定。碎石桩碎石桩的结构与砂桩相同，桩身由碎石充填，其加固机理与砂桩不同的是它不是挤密而是置换。由于碎石桩的刚度大于地基中的软粘土，地基应力重分布，荷载大部分由碎石桩承担，桩土应力比值一般为3～5。碎石桩受荷后，产生径向变形，且引起周围土体产生被动抗力。如粘土强度过低，碎石桩得不到所需的径向支持力，就不能达到加固的目的。因此天然地基的强度大小是形成复合地基的重要条件。根据经验，天然地基的