淺談軟土地基與地基處理本科畢業(yè)論文

1、 網(wǎng)絡(luò)高等教育本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目：淺談軟土地基與地基處理學(xué)習(xí)中心：奧鵬遠(yuǎn)程教育哈爾濱學(xué)習(xí)中心（直屬）2vip 層 次： 專科起點(diǎn)本科 專 業(yè)：土木工程（道橋方向） 年 級： 秋 季 學(xué) 號： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 楊穎 完成日期： 201 年 08 月 20 日 內(nèi)容摘要所謂軟土,是指強(qiáng)度低，壓縮性較高的軟弱土層。多數(shù)含有一定的有機(jī)物質(zhì)。由于軟土強(qiáng)度低，沉隱量大，往往給道路工程帶來很大的危害，如處理不當(dāng)，會給公路的施工和使用造成很大影響。軟土根據(jù)特征，可劃分為：軟粘性土、淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土及泥炭五種類型。路基中常見的軟土，一般是指處于軟朔或者流朔狀態(tài)下的粘性土。

2、其特點(diǎn)是天然含水量大、孔隙比大、壓縮系數(shù)高、強(qiáng)度低，并具有蠕變性、觸變性等特殊的工程地質(zhì)性質(zhì)，工程地質(zhì)條件較差。選用軟土作為路基應(yīng)用，必須提采取出切實(shí)可行的技術(shù)措施。 這種土質(zhì)如果在施工中出現(xiàn)在路基填土或橋涵構(gòu)造物基礎(chǔ)中，最佳含水量不易把握，極難達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度值，滿足不了相應(yīng)的密實(shí)度要求，在通車后，往往會發(fā)生路基失穩(wěn)或過量沉陷。其危害性顯而易見,故禁止采用。 在軟土地基上修筑路堤，特別是橋頭引道，如不采取有效的加固措施，就會產(chǎn)生不同程度的坍滑或沉陷，導(dǎo)致公路破壞或不能正常使用。 軟土地基下沉的一個(gè)主要原因是軟土地基的沉降，包括瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分。根據(jù)沉降標(biāo)準(zhǔn)，按我國現(xiàn)行的有

3、關(guān)規(guī)定，用容許工后沉降路面設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的剩余沉降來控制(其值見有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn))。 一般地，除要確保新填筑路基的密實(shí)度以減少沉降外，包括原地面的地基總沉降必須達(dá)到基本穩(wěn)定，沉降量大致達(dá)到總沉降量的80%以上時(shí)，才容許鋪路面。軟土地基沉降嚴(yán)重時(shí)，不僅增加填方數(shù)量，而且沉降或水平位移對臨近填土的橋臺、擋土墻、涵洞，甚至對附近的住宅、農(nóng)田以及路線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都會產(chǎn)生很大的影響。 為此，首先應(yīng)做好深入細(xì)致的工程地質(zhì)勘探工作，充分研究已有地質(zhì)資料，采取調(diào)繪、鉆探、原位測試及物探等綜合勘測手段。查明路段所處的地形、地質(zhì)、水文、氣候、徑流條件等自然環(huán)境條件和路基排水條件，明確松軟土層的成因、類型、分布范圍及其在

4、路線通過地帶分布的具體情況，確定軟土層在縱向、橫向的分布厚度、層次、各層土的土質(zhì)及物理力學(xué)性質(zhì)(如天然容重量、天然含水量、塑限、液限、孔隙比、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角、承載力及滲透系數(shù)等)。根據(jù)路基土的工程特性，選用適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?。關(guān)鍵詞：軟土定義，軟土下沉，軟土危害，軟土勘察目 錄第一章 引言1第二章 軟土地基的成因22.1 軟土沉積的地質(zhì)環(huán)境2第三章 軟土地基的特性43.1 軟土地基的特殊性質(zhì)4第四章 軟土地基的勘察64.1 軟基工程勘察64.2 勘察的方法與要求7第五章 軟土地基的危害9第六章 軟土地基的處理106.1 反壓法106.2 換土墊層法126.3 粉體攪拌法126.4 軟土地基處理的

5、其他措施14第七章 結(jié)論17參考文獻(xiàn)18第一章 引言軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的地基。其承載能力很低，一般不超過50kn/m2。在軟土地基修筑堤防工程，必須解決好四個(gè)方面的問題：地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性問題。地基的變形問題。地基的滲漏和溶蝕問題。地基的振動(dòng)液化與振沉問題。因此，研究堤防工程軟土地基的特征，提出相應(yīng)的處理措施就十分重要了 。第二章 軟土地基的成因軟土是第四紀(jì)全新世形成的近代沉積物，其地質(zhì)年齡一般為10000-15000年，按其中有機(jī)質(zhì)含量，可分為兩大類：第一類是不含或很少含有機(jī)質(zhì)的軟粘土和粉質(zhì)軟粘土；第二類是含大量有機(jī)質(zhì)的泥炭土。 所有的軟土都是在淡水或

6、鹽水中沉積的，由于沉積的地質(zhì)環(huán)境(如海灘、三角洲、河口灣、瀉湖、湖泊、沼澤等)的不同，其空間范圍和天然性狀也因其沉積環(huán)境及其水動(dòng)力條件的變化而異。 我國工程界有的把松軟的吹填土和雜填土等也列入軟土，謂之廣義軟土軟土的來源主要是巖石的風(fēng)化產(chǎn)物，因此其成分直接取決于母巖。而軟土的沉積類型，以及它們沉積后的物理化學(xué)演化，則與下述的沉積環(huán)境有著密切的關(guān)系。2.1 軟土沉積的地質(zhì)環(huán)境 第四紀(jì)全新世是以北半球大陸的冰川融化和由此導(dǎo)致的全球普遍性的海浸為特征的。由于海平面的大幅度上升，致使原來陸地上的大量細(xì)粒物質(zhì)或者在海中和沿海沉積，或者在內(nèi)陸湖泊、河谷及海水漫及的盆地中發(fā)生沉積。這個(gè)時(shí)期沉積的大部分軟土厚

7、度不超過20m，且通常位于透水性較好的粗粒沉積物之上，但在局部地區(qū)，軟土厚度很大，例如在突尼斯，有的軟土厚度達(dá)120m。軟土的來源主要是巖石的風(fēng)化產(chǎn)物，因此其成分直接取決于母巖。而軟土的沉積類型，以及它們沉積后的物理化學(xué)演化，則與下述的沉積環(huán)境有著密切的關(guān)系。1.河流相沉積環(huán)境通過河流的搬運(yùn)作用和沉積作用形成的沉積物稱為沖積物。kukal(1971年)將河流沉積環(huán)境分為：(1)河床，它包括鄰近流線的區(qū)域、河床邊緣的淺灘和沙嘴。(2)天然沖積堤(河岸沉積物)，它由河床側(cè)向泛濫形成的全部沉積物組成。(3)泛濫平原(漫灘沉積物)，它包括溢出河床的泛濫期沉積物和河岸沉積物。在河流下游靠近河口處，沖積物

8、可具有很大的厚度和范圍，因而常被稱為沖積平原。這類沖積平原的大部分沉積物由高洪水位期間的泛濫平原堆積物組成，并逐漸過渡到河流三角洲，往往不容易分辨出陸上的和水下的環(huán)境。大部分河流沉積物由粗粒土所構(gòu)成，但在泛濫平原巾則有細(xì)顆粒沉積物堆積，已報(bào)道過的其典型的粒徑分布為：砂粒510，粉粒20-40，粘粒3560。泛濫平原沉積物的中間粒徑材d在0005006mm之間，有機(jī)質(zhì)含量為1-10。它們多為含粘粒的懸液搬運(yùn)，在適宜條件下凝聚沉積。泛濫平原沉積物都具有層理和紋理特性，有時(shí)夾細(xì)砂層，因此不會遇到很厚的均勻粘土沉積。例如在密西西比河沖積平原上就有大范圍的泛濫平原沉積物。這類粘土一般經(jīng)受過干濕周期變化，

9、這種干濕變化引起了諸如干燥、風(fēng)化、收縮裂縫等沉積后的變化。因此，當(dāng)泛濫平原沉積物在每一薄層形成后的幾個(gè)月內(nèi)遇到連續(xù)于燥時(shí)，它們就并不保持“軟”的特性。與泛濫平原粘土不一樣，在牛軛湖中沉積的粘土則是一種河道淤塞沉積物，通常處于正常固結(jié)狀態(tài)，液性指數(shù)接近1，0。牛軛湖沉積物只是在表面變干，硬殼下的粘土依然很軟。以后，硬殼又可被泛濫平原沉積物所覆蓋，軟土層僅在重力作用下固結(jié)。因此，牛軛湖沉積物是埋在硬粘土和粉土下的高壓縮性土。2.湖相和冰湖相環(huán)境湖相沉積物不僅含有碎屑物質(zhì)，而且在很多情況中還含有大量的化學(xué)成因物質(zhì)(碳酸鹽、蒸發(fā)鹽)和生物成因物質(zhì)(淤泥、腐殂泥等)。湖通常按照其中存在的氧氣和養(yǎng)料的數(shù)量

10、分為三類：(1)微營養(yǎng)的湖；(2)營養(yǎng)豐富的湖；(3)缺乏營養(yǎng)的湖。在微營養(yǎng)的湖(即含氧很多但含養(yǎng)料很少的湖)中碎屑物質(zhì)占絕大多數(shù)，其粒徑分布很大程度上由湖水動(dòng)力條件、湖底的形狀和深度，以及外界地形的起伏和支流對沉積物質(zhì)的輸送等決定。在湖相沉積物中通常含有相當(dāng)多的粘土，不過湖邊緣處的沉積物質(zhì)般是較粗的粒料。冰湖相沉積物常常主要由含粉粒的淺色土層和含粘土的深色土層交替組成，具有這種層理的粘土沉積物稱為紋泥。一層紋泥相當(dāng)于一年的沉積，即由夏季沉積的粉土和冬季沉積的粘土組成。夏季沉積的上層平均約有80的粒徑大于2um，而冬季沉積的含粘土很多的土層平均有80左右的粒徑j(luò)xt 2gm。在不再與冰川沿接觸

11、的冰后期冰湖中，懸浮的沉積物質(zhì)大大減少(一般少于o1gl)。quigley(1979年)指出在這種情況下，水流作為溢流和混合流進(jìn)入冰湖，而高密度的底流僅作為水下崩塌的產(chǎn)物或在洪水沖刷期間發(fā)生。這種沉積物的沉積作用是全年發(fā)生的，粉土和細(xì)砂在夏季沉積，粘土則在冬季沉積。第三章 軟土地基的特性3.1 軟土地基的特殊性質(zhì)軟弱土包括淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土及飽和松散粉細(xì)砂與粉土。堤防工程中主要是指天然孔隙比大于或等于15的亞粘土、粘土組成的淤泥和天然孔隙比大于10小于15的粘土組成的淤泥質(zhì)粘土。1.孔隙比和天然含水量大 我國軟土的天然孔隙比e一般在12之間，淤泥和淤泥質(zhì)土的天然含水量w5070%，高的可達(dá)

12、200%，普遍大于液限。2.壓縮性高 我國淤泥和淤泥質(zhì)土的壓縮系數(shù)一般a12都大于05mpa-1,建造在這種軟土上的建筑物將發(fā)生較大的沉降，尤其是沉降的不均勻性，會造成建筑物的開裂和損壞。3.透水性弱 軟弱土盡管其含水量大，透水性卻很小，滲透系數(shù)k1（mm/d）。因此，土體受到荷載作用后，呈現(xiàn)很高的孔隙水壓，影響地基的壓密固結(jié)。4.抗剪強(qiáng)度低 軟土通常呈軟塑流塑狀態(tài)，在外部荷載作用下，抗剪性能極差，我國軟土無側(cè)限抗剪強(qiáng)度一般小于30kn/m2（相當(dāng)于03kn/m2）。不排水剪時(shí)，其內(nèi)摩擦角幾乎為零，抗剪強(qiáng)度僅取決于凝聚力c，一般c30kn/m2；固結(jié)快剪時(shí)，內(nèi)摩擦角515。5.靈敏度高 軟粘土

13、上尤其是海相沉積的軟粘土，在結(jié)構(gòu)未被破壞時(shí)具有一定的抗剪強(qiáng)度，但一經(jīng)擾動(dòng)，抗剪強(qiáng)度將顯著降低。其靈敏度（含水量不變時(shí)原狀土與重塑土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比）一般在34之間，有的甚至更高。 軟土地基失穩(wěn)的機(jī)理:起軟土地基上堤防滑動(dòng)破壞的原因，在于軟弱地基中某一面上的剪應(yīng)力大于等于它的極限抗剪強(qiáng)度。究其原因主要有兩個(gè)方面：一是由于剪應(yīng)力的增加。例如：堤防加高加寬引起堤身重量加大、降雨使土體容重增加、水位降落產(chǎn)生滲透壓力，地震和打樁引發(fā)動(dòng)荷載等。二是由于軟土地基本身抗剪強(qiáng)度的減小。例如：孔隙水壓力的升高、氣候變化旌干裂和凍融、粘土夾層因浸水而軟化以及粘性土的蠕變等。 根據(jù)堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范gb5028698

14、規(guī)定，假定滑動(dòng)面以上土體為剛體，并以它為脫離體，分析在極限平衡條件下其上的全部作用力，并以整個(gè)滑動(dòng)面上的平均滑動(dòng)力與平均阻滑力之比來定義它的安全系數(shù)，即： kfz/fh 式中：k堤防穩(wěn)定安全系數(shù)；k1時(shí)土體處于穩(wěn)定狀態(tài)，k1時(shí)土體處于滑動(dòng)狀態(tài)或有滑動(dòng)的趨勢，k1時(shí)土體處于臨界狀態(tài)。k值一般取105130； fz作用于滑動(dòng)面處的平均阻滑力，kn； fh滑動(dòng)面處土體的平均滑動(dòng)力，kn。第四章 軟土地基的勘察4.1 軟基工程勘察1.勘察的目的與步驟軟土地基工程地質(zhì)勘察是針對不同環(huán)境所沉積的軟土地基，通過多種勘察手段，如地表地質(zhì)調(diào)查、物探、鉆探、現(xiàn)場原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)、開挖試坑等，得到能反映所研究的軟

15、土地基最基本的物理及力學(xué)特性的各種參數(shù)，為工程建設(shè)項(xiàng)目的可行性研究、規(guī)劃選址、地基處理方案設(shè)計(jì)以及施工監(jiān)測等服務(wù)。從工程地質(zhì)角度看，地基是建筑場地的一部分，而建筑場地又屬于某一個(gè)工程地質(zhì)單元。因此，軟土工程地基勘察的目的有二：一是要查明公路路堤下面的地層情況，提供地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)資料；二是要對整體工程的地質(zhì)條件作出評價(jià)，以便在確保建筑場地地質(zhì)穩(wěn)定的前提下，促使地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、合理。軟土工程地質(zhì)勘察按設(shè)計(jì)階段劃分為初步勘察和詳細(xì)勘察兩個(gè)階段。初步勘察工作為工程初步設(shè)計(jì)服務(wù)，是在可行性勘察的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，為工程的規(guī)模、造價(jià)提供依據(jù)。本階段應(yīng)初步查明場地的地層、軟土成因、層理特征

16、及其物理力學(xué)性質(zhì)，地表硬殼層的分布及下臥層和基巖的埋藏條件與起伏；初步查明場地微地貌的形態(tài)、堆填土的分布和埋深；初步查明場地水文地質(zhì)條件及凍結(jié)深度；初步查明軟土地基的分布范圍、對場地穩(wěn)定性的影響情況及其發(fā)展趨勢；初步查明環(huán)境地質(zhì)對建筑場地的影響。通過初步勘察應(yīng)提交軟土地基工程地質(zhì)初步勘察報(bào)告，“報(bào)告”應(yīng)包括文字部分和圖表部分。文字部分應(yīng)全面闡明沿線軟土地基段的軟土成因類型和分布規(guī)律、軟土的物理力學(xué)指標(biāo)特點(diǎn)，并針對各類工程項(xiàng)目的特點(diǎn)與該地段地質(zhì)環(huán)境、指標(biāo)特性，作出工程地質(zhì)評價(jià)與預(yù)測，對軟土地基提出相應(yīng)的治理措施。圖表資料包括：道路全線工程地質(zhì)總平面圖、縱斷面圖，各比較方案的軟基路段工程地質(zhì)平面圖

17、、縱斷面圖，鉆孔地質(zhì)柱狀圖，十字板剪切圖，靜力觸探圖，標(biāo)準(zhǔn)貫入圖，土的e-p曲線圖或e-lgp曲線圖，固結(jié)系數(shù)與荷載關(guān)系圖，無側(cè)限抗壓應(yīng)力與應(yīng)變圖等相關(guān)圖件。詳細(xì)勘察為施工圖設(shè)計(jì)服務(wù)，應(yīng)根據(jù)初步設(shè)計(jì)確定的線路位置和設(shè)計(jì)方案和初勘所劃定的范圍，進(jìn)行地質(zhì)鉆探、原位測試和取原狀試樣。其目的是要查明地層結(jié)構(gòu)及其物理力學(xué)性質(zhì)、軟土的固結(jié)歷史、強(qiáng)度和變形特性，并對地基的穩(wěn)定性及其承載能力作出評價(jià)；查明地下水的埋藏條件、地層的滲透性；對取得的軟土地基技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析提供地墓變形穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)，分段提出地基處理建議；編制軟基設(shè)計(jì)及其路堤施工圖設(shè)計(jì)所需的工程地質(zhì)勘察資料與報(bào)告。詳勘報(bào)告的文字部分應(yīng)提供區(qū)域地質(zhì)

18、、地震地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣象、地形、地貌的有關(guān)料，著重闡明已定路線軟弱地基形成特點(diǎn)與分布規(guī)律，針對各類工程項(xiàng)目與地質(zhì)環(huán)境的相互作用，結(jié)合試驗(yàn)與測試指標(biāo)作出工程地質(zhì)評價(jià)與預(yù)測，提供有效的工程地質(zhì)處理措施。提供圖件的形式和初勘報(bào)告類似。4.2 勘察的方法與要求 軟土地基工程地質(zhì)勘察力法在初步勘察階段主要有工程地質(zhì)調(diào)查與測繪、工程地質(zhì)勘探、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)等，在詳細(xì)勘察階段主要以鉆探、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)為主。工程地質(zhì)調(diào)查勺測繪是一項(xiàng)以工程觀點(diǎn)對一個(gè)特定地區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步地質(zhì)研究的工作類型。工程地質(zhì)調(diào)查測繪的最終成果是編制工程地質(zhì)圖件，論述和評價(jià)丁作區(qū)的工程地質(zhì)條件，其成果對于之后的勘探、原位測試等地質(zhì)丁

19、作的布點(diǎn)來說是必不可少的。多年來的勘察經(jīng)驗(yàn)表明，未進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查測繪就開始勘探工作會“欲速則不達(dá)”，往往要返工。所以，工程地質(zhì)調(diào)查測繪足不可逾越的勘察階段。鉆探是上程地質(zhì)勘察的主要手段，它能直接觀察鑒別巖性和劃分地層，并町沿孔深進(jìn)行原位測試和取原狀土樣，是獲得地質(zhì)資料的主要渠道。初勘和詳勘階段勘探線和勘探點(diǎn)的間距按公路軟上地基路堤設(shè)計(jì)與施上技術(shù)規(guī)范(jtj 017 96)規(guī)定實(shí)施，軟土地基勘察鉆孔宜采用干鉆法，對于多年處寸：最低地下水位以下的飽和粘土，也可采用泥漿鉆探的方法，但必須采取措施，防止軟土地基結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而改變土樣的原始物理、力學(xué)性質(zhì)。事實(shí)上，軟土發(fā)育地區(qū)的地下水位均較高，軟土地層

20、基本處于地下水位以下且為飽和狀態(tài)；對于淤泥或淤泥質(zhì)粘土，因其滲透性較差，泥漿對其含水量的影響并不明顯。因此現(xiàn)在勘察設(shè)計(jì)單位對于軟土地層基本采用泥漿鉆進(jìn)方法。1.工程地質(zhì)鉆孔是獲取勘探成果資料的主要途徑，它直接關(guān)系到地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性、可靠性，影響到工程建設(shè)的質(zhì)量和造價(jià)。上程地質(zhì)鉆孔有如下幾點(diǎn)要求(1)鉆進(jìn)深度、巖土分層深度的量測誤差范圍在o05m以內(nèi)。(2)非連續(xù)取芯鉆進(jìn)的回次進(jìn)尺，對于螺旋鉆在1om以內(nèi)，對于巖芯鉆探應(yīng)在2om以內(nèi)，取芯鉆進(jìn)時(shí)軟土層每回次進(jìn)尺不宜大于2om，粉土每回次進(jìn)尺不大十15m。每一個(gè)回次完成后，根據(jù)所采取巖芯的性狀，確定是否進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和采取原狀試樣。一般是一個(gè)回次

21、完成后進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和取一個(gè)原狀上樣。當(dāng)土層中夾有大量粉質(zhì)土或者砂土?xí)r，應(yīng)用標(biāo)貫器采取土樣，用于土層鑒別。(3)對鑒別地層天然濕度的鉆孔，在地f水位以上應(yīng)進(jìn)行干鉆。(4)巖芯鉆探的巖芯采取率，對于一般巖石、軟十應(yīng)不低于80，對于軟質(zhì)、破碎巖石應(yīng)不低于65。(5)施工過程中巖芯應(yīng)按次序排放，每一回次應(yīng)插放巖芯牌，注明起止深度、取樣或標(biāo)貫位置、編號、擊數(shù)等，根據(jù)需要決定是否應(yīng)裝箱保存。2.取土器的技術(shù)參數(shù)(1)取土器直徑。正確選擇取土器直徑，對取土質(zhì)量是很重要的。直徑過小不能保證取土質(zhì)量，而過大又增加鉆探費(fèi)用。所以，選擇取土器直徑時(shí)應(yīng)注意考慮如下兩點(diǎn)：一是土樣擾動(dòng)帶的寬度，對于一般軟粘土，擾

22、動(dòng)帶的寬度不超過20mm，一般為lomm；二是土工試驗(yàn)環(huán)刀直徑，常用的有62mm和80rmn，相對應(yīng)的取土器內(nèi)徑一般采用75mm和100mm。(2)取土器長度。當(dāng)取土器貫人土中的深度與實(shí)際進(jìn)入取土器中的上樣長度l的比值等于或略低于10時(shí)，表明十樣未遭到壓縮擾動(dòng)。當(dāng)貫入深度逐漸增大，達(dá)到某極限貫人深度hs后，土樣由于壓縮量變大，土樣質(zhì)量下降。對于無粘性土hs=510倍取土直徑；對于粘性土hs=1020倍取土直徑。關(guān)于取土器長度與直徑，我國過去一直沿用前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，采用短而粗的設(shè)計(jì)原則；而國際上比較通用的是采用k而細(xì)的設(shè)計(jì)原則第五章 軟土地基的危害軟土路基可能導(dǎo)致出現(xiàn)一些的問題 ，當(dāng)路基的抗剪強(qiáng)度不

23、足以支承上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載時(shí)，地基就會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。當(dāng)路基 在上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載作用下，產(chǎn)生過大的沉降和 不均勻沉降變形時(shí)，會影響結(jié)構(gòu)物的正常使用，特別是超過結(jié)構(gòu)物所能容許的不均勻沉降時(shí)，結(jié)構(gòu)可能開裂破壞。路基的滲漏量超過容許值時(shí)，會發(fā)生水量損失導(dǎo)致事故發(fā)生。軟土地基在公路工程中造成的危害(1)勘察設(shè)計(jì)不詳細(xì)或不準(zhǔn)確，導(dǎo)致對應(yīng)該做軟基處理的地段未做處理設(shè)計(jì)。 (2)已知是軟土地基，但是未做好軟土地基處理，造成路堤失穩(wěn)或危及線外建筑物。(3)雖然做了軟土地基處理，但是措施不力，施工不當(dāng)造成路堤失穩(wěn)。(4)堆料不當(dāng)，未按規(guī)定分層填筑，填土過快，碾壓不當(dāng)，造成路堤失穩(wěn)。(5)擾動(dòng)“

24、硬殼層”或填筑不當(dāng)，使“硬殼層”遭受破壞，導(dǎo)致路堤失穩(wěn)。第六章 軟土地基的處理6.1 反壓法1.概述反壓法是一種傳統(tǒng)的軟土地基處理方法，很早就使用在堤壩兩側(cè)(或一側(cè))填土或堆石(稱為反壓平臺)，以防止基土被擠出，保證堤壩的穩(wěn)定。使用反壓法來處理地基，可以就地取材，施工簡便，不需特殊材料，適用于對變形要求不高的道路工程、水利工程等。但是反壓平臺占地面積大，在農(nóng)耕區(qū)、用地受限制地區(qū)不宜采用。這種方法除了可以穩(wěn)定地基外，反壓平臺還可以起防浪防滲的作用，又常有可能在防汛期間利用堤背反壓平臺作為防護(hù)搶險(xiǎn)的工作場地。我國在軟弱粘土地區(qū)進(jìn)行了關(guān)于采用反壓法來穩(wěn)定地基的試驗(yàn)研究工作，為使用反壓法處理軟土地基提

25、供了依據(jù)。如我國連云港利用拋石反壓護(hù)坡處理地基，大大降低了工程造價(jià)；鐵路和公路交通部門用反壓法改善路堤的穩(wěn)定性；另外還有港口護(hù)岸、平衡圍堤等都積累了許多成功的經(jīng)驗(yàn)。在飽和軟粘土地基上造堤時(shí)，起初在剛受到填土(或拋石)荷載作用時(shí)，飽和軟土地基來不及固結(jié)，此時(shí)地基土的抗剪強(qiáng)度最小，地基破壞現(xiàn)象多出現(xiàn)在堤未建成或剛建成初期階段，這是最不利的情況，因此反壓平臺的設(shè)計(jì)根據(jù)這一情況來進(jìn)行，也就是設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮使外加荷載在地基中產(chǎn)生的剪應(yīng)力始終小于土的抗剪強(qiáng)度。一般路堤施工速度較快，而且路堤底部又不便設(shè)置透水層，因此設(shè)計(jì)時(shí)地墓土抗剪強(qiáng)度采用快剪試驗(yàn)的結(jié)果。反壓護(hù)道的適用范圍，是非耕作區(qū)和取土不困難的軟土地區(qū)

26、，同時(shí)路堤的設(shè)計(jì)高度不大于532倍極限高度。2.加固原理反壓平臺的設(shè)計(jì)根據(jù)控制極限平衡區(qū)發(fā)展范圍的原理來進(jìn)行。雖然這個(gè)方法在理論上還不完善，但實(shí)際工程說明它與其他方法相比更符合實(shí)際，現(xiàn)也常采用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行計(jì)算。在路堤的兩側(cè)(或一側(cè))填筑適當(dāng)高度(一般低于極限高度)與適當(dāng)寬度的反壓平臺(護(hù)道)，在護(hù)道荷重的作用下，形成反向力矩來平衡路堤填土的滑動(dòng)力矩，從而保證路堤的穩(wěn)定。反壓法處理的基本原理是以反壓土體重量改變地基的應(yīng)力狀態(tài)和變形條件，它可以壓制地基因加荷的不均勻而出現(xiàn)的塑性擠出和地面隆起的趨勢，還能使軟土地基得到部分固結(jié)，從而提高了反壓平臺下面地基的強(qiáng)度，特別是對排水條件比較好的薄層軟土，效

27、果尤為顯著。 反壓平臺的尺寸可參照當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)選定，如無經(jīng)驗(yàn)參考時(shí)，則叫通過試算法假定多個(gè)反壓平臺尺寸h和l，用圓弧滑動(dòng)法找出路堤邊坡最小安全系數(shù)，并使最小安全系數(shù)滿足沒計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，也可根據(jù)在路堤自重作用下發(fā)生的極限平衡區(qū)和極限平衡發(fā)展的寬度l，來確定，如圖61所示。3.設(shè)計(jì)計(jì)算為了利于地墓受力平衡，反壓護(hù)道通常在路堤兩側(cè)對稱布置。當(dāng)軟土層較薄且下臥層有橫向坡度時(shí)，可在路堤兩側(cè)采用不等寬的反壓護(hù)道，在橫坡下方(軟土層較厚的一方)的護(hù)道應(yīng)寬寸：橫坡上方的護(hù)道。反壓護(hù)道有單級、多級形式，這與軟土分布范圍有關(guān)，一般采用單級，但在軟土分布范圍較狹窄的地方也可采用多級形式。 反壓護(hù)道的高度往往憑經(jīng)驗(yàn)擬定。單級護(hù)

28、道首先要保證穩(wěn)定，故其高度必須低于極限高度，但也不宜太低，以免被滑弧所切穿，一般為路堤高度的1312，且不超過地基穩(wěn)定性所要求的極限高度。反壓護(hù)道的寬度應(yīng)通過圓弧法或塑性區(qū)開展法進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，一般可采用(051)l，l為路肩至坡趾的水平距離。采用反壓護(hù)道后，路堤填土高度仍有限制，有文獻(xiàn)指出不能超過極限高度的32-53。 反壓護(hù)道的實(shí)質(zhì)是加寬荷重分布的寬度，減小水平方向的應(yīng)力梯度。就這個(gè)意義來說，放緩邊坡與反壓護(hù)道的作用完全一致，但一般認(rèn)為反壓護(hù)道比放緩邊坡經(jīng)濟(jì)。 路堤標(biāo)高一般是定值，反壓護(hù)道的尺寸可根據(jù)滿足路堤穩(wěn)定性要求的條件，用宮川法來決定。通常是先假定反壓護(hù)道尺寸，然后用宮川法進(jìn)行穩(wěn)定性

29、驗(yàn)算。若計(jì)算出的穩(wěn)定性系數(shù)小于允許值時(shí)，應(yīng)重新假定反壓護(hù)道尺寸，直到算出的穩(wěn)定性系數(shù)滿足要求為止。官川法是一個(gè)簡易的圓弧滑動(dòng)法，它不需分條，不需試算，就可計(jì)算出穩(wěn)定性系數(shù)。但對重點(diǎn)工程用宮川法確定出反壓護(hù)道尺寸后，可再用圓弧滑動(dòng)的條分法進(jìn)行驗(yàn)算。 宮川法的計(jì)算圖，如圖62所示。假定任意形狀的填土荷載作用在均勻的飽和軟土地基上，軟土產(chǎn)生圓弧滑動(dòng)面ab。a點(diǎn)位于路堤d點(diǎn)的下方，填土內(nèi)滑動(dòng)面(圖6-2中虛線右側(cè))上的滑動(dòng)力及抗滑力均忽略不計(jì)。 w代表da線以左地面以上的填土重，它作用在填土幾何中心位置處；離da線的水平距離為fo當(dāng)土體與地基對轉(zhuǎn)動(dòng)中心。發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)靜力平衡條件，m=0：有：6

30、.2 換土墊層法1.墊層法其基本原理是挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實(shí)土，按回填的材料可分為砂(或砂石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等。干渣分為分級干渣、混合干渣和原狀干渣;粉煤灰分為濕排灰和調(diào)濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力，減少沉降量;常用機(jī)械碾壓、平板振動(dòng)和重錘夯實(shí)進(jìn)行施工。該法常用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程，一般適用于處理淺層軟弱土層(淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結(jié)的沖填土等)與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為2m3m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。2.強(qiáng)夯擠淤法采用邊強(qiáng)夯、邊填碎石、邊擠

31、淤的方法，在地基中形成碎石墩體;可提高地基承載力和減小變形。適用于厚度較小的淤泥和淤泥質(zhì)土地基，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)才能確定其適應(yīng)性。3.振密、擠密法 振密、擠密法的原理是采用一定的手段，通過振動(dòng)、擠壓使地基土體孔隙比減小，強(qiáng)度提高，達(dá)到地基處理的目的。6.3 粉體攪拌法 粉體攪拌法(簡稱粉噴法)，是用特制的設(shè)備和機(jī)具，將加固劑粉體材料(水泥或石灰)通過壓縮空氣的傳送，與地基土強(qiáng)行拌和，使之產(chǎn)生充分的物理、化學(xué)反應(yīng)后，形成一定強(qiáng)度的樁體(簡稱粉噴樁)。這是一種改善土質(zhì)，提高地基強(qiáng)度的軟土地基加固方法，可以廣泛地適用于淤泥質(zhì)土，雜填土，軟粘土等地基加固。1.粉噴法加固軟土地基的特點(diǎn) 粉噴法加固軟土地基

32、，是一項(xiàng)新的工藝，與其他軟土加固方法相比，具有較多突出之處;原理科學(xué)、費(fèi)用低廉、加固成本低。由于采用地基土自身作為樁料，摻入少量固化劑，一般摻入15%左右的水泥，平均每米不超過50kg水泥，每米材料成本費(fèi)僅10元左右，比其他地基加固方法成本均低;樁身質(zhì)量好。由于成樁粉體與土拌和，化學(xué)反應(yīng)充分，樁身強(qiáng)度相對較大;地基加固后無附加荷載，因?yàn)閾饺氲墓袒瘎┖枯^少，加固土的容重略大于地基土的容重，可將地基土的附加荷載忽略不計(jì)。干法施工。施工不需要水源，不需要排污，場地干凈;樁體強(qiáng)度高，與深層攪拌法相比較，在條件相同的情況下，粉噴樁施工效果較好，因?yàn)樯顚訑嚢璺ㄊ菨穹ㄊ┕?，而粉噴樁是干法施工，是從地基土?/p>

33、吸取一定的水量，從而提高了地基的加固效果;無側(cè)向擠土問題。該工藝與打入樁或壓入樁相比，由于成樁是將原土作為主要樁料，在地基中幾乎不增加體積，故不產(chǎn)生側(cè)向擠土，所以粉噴樁施工對臨近環(huán)境無其他影響，甚至可以緊貼相臨基礎(chǔ)施工，該工藝可根據(jù)工程需要及地質(zhì)條件，以不同的摻灰量控制不同的樁身強(qiáng)度，也可以在同一地基中不同層位控制不同樁身強(qiáng)度，以滿足工程上的需要;該工藝平面樁位布置靈活，可以組成各種幾何形狀的樁體，如單樁分開的樁式，樁體相切或搭接的墻壁式，以及樁體構(gòu)成網(wǎng)格狀的塊體式，并適用于各種工程，如建筑物地基加固，邊坡抗滑加固等，還可以加固地基中的某個(gè)部分，應(yīng)用廣泛:粉噴樁施工專用機(jī)械主要由成樁鉆機(jī)，空壓

34、機(jī)，供料機(jī)三大件組成。設(shè)備簡單，機(jī)身體積小，步履移動(dòng)方便。2.施工工藝 (1)施工程序。放樁位鉆機(jī)就位調(diào)平送風(fēng)鉆至設(shè)計(jì)深度送粉提升攪拌提升至地平停粉復(fù)攪1/3樁長提升至地平停風(fēng)鉆機(jī)移動(dòng)重復(fù)循環(huán)。 (2)施工中注意事項(xiàng): a.明確設(shè)計(jì)要求，了解地基的地質(zhì)情況。b.開工前先打試驗(yàn)樁，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，合理選擇鉆機(jī)的檔位，確定噴粉機(jī)壓力和噴粉量。c.嚴(yán)格控制鉆孔深度，噴灰時(shí)間及?；視r(shí)間，確保粉噴樁樁長，成樁應(yīng)打入持力層50cm嚴(yán)禁在未鉆至設(shè)計(jì)深度及未噴灰的情況下鉆機(jī)提升作業(yè)。d.定時(shí)檢查粉噴樁的成樁直徑及攪拌均勻程度，對使用的鉆頭必須隨時(shí)檢查，其鉆頭磨損量不得大于1cm。e.噴灰機(jī)必須配有水泥計(jì)量

35、裝置，施工中及時(shí)記錄水泥的瞬時(shí)噴入量和累計(jì)噴入量。若發(fā)現(xiàn)噴灰量不足應(yīng)進(jìn)行整樁復(fù)打，復(fù)打的噴灰量仍不小于設(shè)計(jì)用量。若遇停電，機(jī)械故障等原因中斷噴粉，在恢復(fù)噴粉時(shí)，其重疊孔段長度應(yīng)大于1m。f.樁身上部1/3樁長范圍內(nèi)，施工中應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行重復(fù)攪拌，使水泥和土充分拌和，提高上部樁身強(qiáng)度，使之符合荷載的傳遞規(guī)律。g.為防止水泥飛揚(yáng)造成污染，當(dāng)鉆頭提升到地面以下0.5m時(shí)，噴灰機(jī)應(yīng)停止噴灰，并使鉆機(jī)迅速換檔下鉆，上部0.5m范圍內(nèi)用人工回填粘土并壓實(shí)。h.施工中應(yīng)認(rèn)真填寫原始記錄。為保證機(jī)械設(shè)備完好及人身安全，嚴(yán)禁違章操作。6.4 軟土地基處理的其他措施1.堤身自重?cái)D淤法該方法就是通過逐步加高的堤身自重將

36、處于流塑態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土外擠，并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥質(zhì)土中的孔隙水壓力充分消散而增加有效應(yīng)力，從而提高地基的抗剪強(qiáng)度能力。在擠淤過程中為了不致產(chǎn)生不均勻沉陷，施工時(shí)應(yīng)放緩堤坡、減慢堤身填筑速度，分期加高。該方法具有節(jié)約投資的優(yōu)點(diǎn)和施工期長的缺點(diǎn)。適用于地基呈流塑態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土，且工期不太緊的情況。2.拋石擠淤法該方法就是把一定量和粒徑的塊石拋在需要進(jìn)行處理的淤泥或淤泥質(zhì)土地基中，將原基礎(chǔ)處的淤泥或淤泥質(zhì)土擠走，從而達(dá)到加固地基的目的。通常將不易風(fēng)化的石料（尺寸一般不宜小于30cm）拋填于被處理堤基中，拋填方向根據(jù)軟土下臥地層橫坡而定。最后在上面鋪設(shè)反濾層。這種方法施工技術(shù)簡單、投

37、資較省，常用于處理流塑態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土地基。3墊層法墊層法就是把靠近堤防基底的不能滿足設(shè)計(jì)要求的軟土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等強(qiáng)度高、壓縮性低、透水性好、易壓實(shí)的材料作為持力層。其優(yōu)點(diǎn)是可以就地取材、價(jià)格便宜、施工工藝比較簡單。適用于軟土埋深較淺、開挖方量不太大的場地。4.預(yù)壓砂井法 預(yù)壓法是在排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出，有效應(yīng)力增加達(dá)到硬化固結(jié)的目的。其基本做法如下：先將加固范圍內(nèi)的植被和表土清除，上鋪砂墊層；然后垂直下插塑料排水板，砂墊層中橫向布置排水管，用以改善加固地基的排水條件；再在砂墊層上鋪設(shè)密封膜，用真空泵將密封膜以內(nèi)的地基氣壓抽至80kpa以上。該方法加固時(shí)間長，抽真空處理范圍有限，適用于工期要求較寬的淤泥或淤泥質(zhì)土地基處理。流變特性很強(qiáng)的軟粘土、泥炭土不宜采用此法。5.振動(dòng)水沖法 振沖法是利用一根類似插入式混凝土振搗器的機(jī)具振沖器（有上、下兩個(gè)噴水口），在振動(dòng)和沖擊荷載作用下，先在地基中成孔，再在孔內(nèi)分別填入砂、碎石等材料，并分層振實(shí)或夯實(shí)，使地基得以加固。用砂樁、碎石加固初始強(qiáng)度不能太低（初始不排水抗剪強(qiáng)度一般要求大于20kpa），對太軟的淤泥或淤泥質(zhì)土不宜采用。 石灰樁、二灰樁是在樁孔中灌入新鮮生石灰或在生石灰中摻入適量粉煤灰、火山灰（常稱二灰），并分層擊實(shí)而成樁。它通過生石灰的高吸水性，膨脹后對樁周土的擠