常見軟基處理方法及軟基處理的工程實例

1、常見軟基處理方法及軟基處理的工程實例時間:2009-05-30來源:本站整理作者:未知點擊:1316次本文介紹了福鼎至寧德高速公路（灣塢漳灣段）A23合同段漳灣互通和徐宿淮鹽公路淮安段凌橋互通軟基的處置設計，為深厚層軟土的地基處理設計及方案比選提供了可供參考的工程實例，并分析其處治比選要點。1概述軟土是指以水下沉積的軟弱粘性土或淤泥為主的地層,有時也夾有少量的腐泥或泥炭層。軟土在我國沿海、沿湖、沿河地帶有廣泛分布。近年來，隨著改革開放的逐步深化和社會主義市場經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,我國公路建設的規(guī)模日益擴大,難度不斷提高,公路建設對軟土處治提出了更高的要求。為了滿足公路工程建設的需要,我國引進、發(fā)展了

2、多種軟土處理技術,積累了一定的經(jīng)驗,同時也還存在一些問題,尤其是深厚層軟土的處置,成為軟土地基處理的一大難點。以下結合福寧高速公路A23合同段漳灣互通和徐宿淮鹽公路淮安段凌橋互通軟基的處置設計,對深厚層軟土的地基處理設計及比選做一淺顯的探討,僅供同類工程設計和施工時參考。工程實例2.1福寧高速公路A23合同段漳灣互通工程簡介福鼎至寧德高速公路（灣塢漳灣段）是同江至三亞國道主干線的一段,是我國沿海大通道的重要組成部分,建設該項目,對促進海峽兩岸直接三通、以及增強國防交通保障能力具有重要意義,該項目由我中交第一公路勘察設計研究院負責設計。處于A23合同段的漳灣互通式立交區(qū)位于平坦開闊的海積平原上,

3、現(xiàn)多為水稻田和魚塘。該海積平原系近代圍海造地而成，軟土在主線及各匝道位置均有分布。軟土層底最大深度8.2m（AB匝道范圍）。軟土基本分上下兩層,中間夾有一層低液限粘土。軟土的天然含水量在60%以上,天然孔隙比為1.32.2,室內(nèi)快剪試驗的粘聚力520kPa，內(nèi)摩擦角110。比選該立交范圍內(nèi)高路堤有兩處，一是CR被交路跨線橋頭，二是AB匝道橋頭。兩段橋頭路堤原設計軟基分別采用擠密砂樁和擠密碎石樁處理，根據(jù)計算，兩段橋頭路堤需要很長的施工預壓期：CR跨線橋頭約590天，AB匝道跨線橋頭約360天。此外，采用擠密砂樁和擠密碎石樁處理的地基一般還需要對橋頭路基采用預壓反開槽施工，以消除軟土層壓縮的側向

4、推移力對橋臺基礎的不利影響。該路段計劃的通車時間在2002年7月1日，在現(xiàn)有的工期內(nèi)完成如此巨大的工作量幾乎是不可能的，所以需要從改變處理方法上想辦法，這里最直接的方法是延長橋的長度，將橋頭路堤降低。經(jīng)過變更，CR跨線橋橋頭設計填土高度降低約1.5m，工期與填土的矛盾得到了一定的緩和。AB匝道橋由于受相鄰匝道的影響，橋長不宜再延長。填土高度的降低可以縮短路堤填筑的時間，但預壓的時間縮短不了，要縮短預壓的時間，需要靠超載來解決；顯然，此處不宜再將路堤土填高作為超載，從目前地基處理領域的一些措施來看，適宜的方法是采用真空聯(lián)合堆載預壓技術。設計1）處理范圍的確定對填高在5m以上，橋臺前20m的地段、

5、收費站以及幾條匝道的交匯處均進行了處理。2）堆載高度將路槽底面高度作為真空聯(lián)合堆載預壓的控制計算高度，即在真空負壓和填土荷載的聯(lián)合作用下，預壓期末路堤頂面正好下沉到路槽底面的高度。3）施工和預壓期（真空預壓施工圖見圖1）根據(jù)預壓設計計算結果，采用真空聯(lián)合堆載預壓處理區(qū)的預壓填土高度為5.08.9m,該填土荷載可分兩級施加（見表1），第一級在真空度穩(wěn)定到80kPa后施加，該級堆載高度3m?？紤]到對塑料膜的保護需要人工鋪設其上砂墊層，該級填土速率按10cm/d考慮，填筑時間控制在30天以內(nèi)。剩余的第二級荷載按30cm/d的填土速率快速施加，填筑時間控制在30天以內(nèi)，最后留30天滿載預壓。表1加載計

6、劃表填土高度累計高度時間第一級（3.0m）3.0m抽真空30天第二級（25.9m）58.9m抽真空60天滿載58.9m抽真空90天根據(jù)孔隙水壓力觀測結果，當?shù)鼗探Y度達到95%以上時停止抽真空，但沉降觀測仍需繼續(xù)進行；當連續(xù)觀測2個月的地基沉降量均不超過每月5mm時，可以進行路面的施工。壓力豎向林體深度封閉膜砂墊層真空泵粘土層與由的右皴應尤圖1真空預壓施工圖4）鉆孔灌注樁位移控制軟土地基橋臺的鉆孔灌注樁應按預壓反開挖方法施工，其目的是為了避免因地基沉降產(chǎn)生的側向壓力使樁產(chǎn)生位移,目前的橋梁設計中沒有對該位移制訂容許的量值，實際上是不容許有位移。但是，目前的實踐工程中樁產(chǎn)生側向位移很普遍，原因主

7、要是地基未先預壓就施工，或地基采用粉噴樁處理后達不到預期的加固效果。對這一情況的處理一般是梁能夠吊裝上去，且伸縮縫能正常工作即認為正常。目前AB匝道橋已經(jīng)施工的橋臺鉆孔灌注樁均在真空預壓區(qū)內(nèi)，抽真空時由于是等向固結理論上能夠保證鉆孔灌注樁不偏移。此外，臺前20m路段的預壓填土和臺后的填土也基本能平衡，所以鉆孔灌注樁的位移在聯(lián)合堆載預壓過程中應該很小。為了解鉆孔灌注樁的位移情況，做到心中有數(shù)和采取必要的措施，可在真空預壓前后觀測樁的位置坐標，同時建議在真空堆載預壓期間用固定在樁上的測斜儀觀測。5）施工程序（1）塑料排水板施工（2）鋪設真空濾管（3）鋪膜和壓膜（4）路堤填筑徐宿淮鹽公路淮安段凌橋互

8、通深厚層軟土處理2.2.1工程簡介徐宿淮鹽公路是江蘇省干線公路網(wǎng)規(guī)劃布局“四縱四橫四聯(lián)”主骨架中的“橫二”（徐州鹽城）公路，是聯(lián)結通過蘇北地區(qū)的四條國道主干線（同三、京滬、京福、連霍）以及省干線寧宿徐公路的區(qū)域聯(lián)絡線。徐宿淮鹽公路的建設對溝通南北，連貫東西，構筑全省公路主骨架,促進蘇北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展具有極其重要的意義。徐宿淮鹽公路淮安段（以下簡稱宿淮公路淮安段），是徐宿淮鹽公路的一部分，全長55.1km。處于淮安1合同段的淮陰凌橋互通位于位于黃泛沖積平原區(qū)，表層為12m的液化土層（基本為中等嚴重液化土），其下沉積了厚約414m的1層2層淤泥或淤泥質(zhì)低液限粘土，軟土層底最大深度18m，天然含水量3

9、5.060.0%，天然孔隙比1.01.6,壓縮系數(shù)0.51.05Mpa-1，室內(nèi)快剪試驗的粘聚力911kPa，內(nèi)摩擦角1.15.6。比選軟土處理比選表處理方案方案比選采用預壓無法完全解決穩(wěn)定問題和第二層軟土的固結問題不推薦采用預壓+塑料排水板同上不推薦采用真空預壓無法解決第二層軟土的固結問題不推薦采用真空聯(lián)合堆載預壓同上不推薦采用碎石樁本路段軟土的側向約束小，碎石樁很難成樁（一般要求不排水抗剪強度三19.6Kpa）不推薦采用水泥粉煤灰（CFG）碎石樁是這幾項中造價最高的，而且在側向約束較小的情況下也較難成樁。不推薦采用噴粉水泥攪拌樁10m以下成樁質(zhì)量難以保證，而且無法解決表層液化土的液化問題不

10、推薦采用噴漿水泥攪拌樁15m以下成樁質(zhì)量難以保證，而且無法解決表層液化土的液化問題不推薦采用砂樁可以同時處理液化土和軟土，同時解決穩(wěn)定和沉降問題，并且在京津塘、福寧等多條高速公路上有成功經(jīng)驗推薦采用設計擠密砂樁的設計考慮了路堤荷載的大小、樁的承載力、可液化土層的層位及施工工藝等。砂樁計算長度均穿透液化土層，一般為4.520.0m,設計樁徑0.5m，樁間距1.11.5m，在平面上呈梅花形布置（布置區(qū)域邊線與構造物基礎輪廓線平行）。加固寬度至坡腳外3m（不少于1排樁），設計的單樁承載力不小于300kPa，復合地基承載力不小于130kPa。擠密砂樁頂面砂墊層厚50cm。常見深厚層軟土處治的比選要點深

11、厚層軟土處理設計是地基處理設計中的難點和整個工程地基處理是否成功的關鍵。目前國內(nèi)主要在江蘇、浙江等沿海地區(qū)較為多見，其常用的處治措施有砂樁、碎石樁、水泥攪拌樁、CFG樁、真空預壓、預應力砼管樁和EPS輕質(zhì)路基等，各種處理方式的取舍主要取決于路線所處地區(qū)、處治路段的地質(zhì)水文情況、當?shù)氐某晒?jīng)驗以及處理方案的經(jīng)濟性等，現(xiàn)就各種常見的深厚軟土的處治比選如下：水泥攪拌樁加固原理水泥攪拌樁是用特制的機械設備把水泥漿送入地下，通過和原位地基土強制攪拌混合，使地基土和加固料之間很快發(fā)生一系列物理-化學反應，在短期內(nèi)，使原來流塑狀態(tài)的軟土變成半固態(tài)到固態(tài)的樁體，使原來的軟土地基變成具有整體性和一定強度的加固土

12、樁復合地基，從而提高地基承載力，減小地基的沉降。3.1.2適用范圍適用于淤泥質(zhì)土及含水量3075%的軟弱土，加固深度在一般在18米以內(nèi)。3.1.3優(yōu)缺點施工速度相對較快，工藝相對簡單，處理效果好，但是，該法工程費用較高,施工質(zhì)量不易控制，15m以下質(zhì)量難以保證。CFG樁加固原理用振動沉管打樁機將樁管打入地下，投入碎石（摻石屑）、粉煤灰和水泥的混合料，邊振動邊起拔樁管，結合反插，達到擠密壓實樁體的作用。這種樁骨干材料為碎石，摻入石屑可使級配良好，粉煤灰增加混合料的和易性，并有低標號水泥增加樁體后期強度。這種復合地基稱為高粘結強度樁復合地基，樁體模量較大，承載力高。適用范圍適用于橋頭路基。優(yōu)缺點施

13、工質(zhì)量容易控制，處理效果好。施工工藝相對復雜，單樁工程費用較高,由于其現(xiàn)澆施工，所以，成樁質(zhì)量不如預應力管樁。預應力混凝土管樁加固原理預先在工廠制備好一定規(guī)格的預應力管樁，用壓樁機在工地采用靜壓的方法把樁壓入地基，形成復合地基，以達到加固地基的目的。預應力管樁復合地基具有較大的承載力。適用范圍適用于橋頭路基，特別適用于處理深厚軟土地基。優(yōu)缺點施工質(zhì)量容易控制，處理效果好。但是單樁工程費用較高。真空預壓加固原理真空預壓技術是用專門的設備，通過抽真空在地基中產(chǎn)生負壓，使土體孔隙中的水分排出，從有效應力原理可知，孔隙水排出，孔隙水壓力減小后，有效應力就相應增加，在壓力差作用下，土體中的水分被排出，抽

14、氣過程中，土體得到固結，土體強度得到提高。這種通過抽真空而達到預壓效果的方法稱為真空預壓。適用范圍加速地基固結沉降，可用于預壓路段或橋頭處理。優(yōu)缺點工期短，效益好，但施工工藝復雜，成本略高。EPS路堤加固原理EPS路堤是輕質(zhì)路堤的一種。EPS材料為硬質(zhì)、閉孔的泡沫塑料，是一種新的建筑材料，EPS材料具有重量輕、抗壓性能好、耐熱、抗凍性能均較佳、吸水率低、化學穩(wěn)定性高且易于加工等優(yōu)點。EPS材料密度約為土的1/501/100,用EPS材料修筑的路堤稱為EPS路堤。適用范圍適用于橋頭路基，特別適用于處理深厚軟土地基。優(yōu)缺點工期短，效益好，但成本高，施工經(jīng)驗相對不足。擠密碎石樁3.6.1加固原理擠密

15、碎石樁一方面通過強力振動使砂土層液化，砂粒重新排列，孔隙減小，另一方面通過回填料使砂層擠壓加密。地基的強度由碎石樁本身強度和原地基由于被擠壓提高的強度形成。比之水泥攪拌樁在處理液化土夾軟土方面，技術上更具優(yōu)越性。3.6.2適用范圍處理不排水抗剪強度較高（一般要求三19.6KPa）的液化土及液化土夾軟土地基時，推薦采用。3.6.3優(yōu)缺點該受材料和施工經(jīng)驗的影響較大。3.7擠密砂樁加固原理砂樁對砂性土的作用：采用振動法往砂性土中下沉樁管和逐步拔出樁管成樁時，對周圍土層產(chǎn)生擠密和振密作用。砂樁對軟土的作用：砂樁一方面通過在軟土中取代同體積的軟土（置換作用），形成復合地基，使地基承載力提高，沉降量減小

16、；另一方面，在軟土地基中，砂樁可以起到排水作用，從而加快地基的固結沉降速率。適用范圍處理地基側向約束較差、含水量較高，碎石樁成樁困難而水泥攪拌樁處理深度不足的液化土或液化土夾軟土地基時，推薦采用。3.7.3優(yōu)缺點比之碎石樁具有適用性廣，造價低，排水效果明顯的優(yōu)越性，但處理后的地基，承載力和抗剪強度低于碎石樁處理地基。從經(jīng)濟性方面來講一般情況下,其工程費用從高到低依次為EPS輕質(zhì)路基一預應力砼管樁一CFG樁一真空預壓一擠密砂樁（碎石樁）一水泥攪拌樁，當然，經(jīng)濟性要與的技術合理性、地方的施工經(jīng)驗等多種因素綜合考慮。4.結束語由于我國相應的成功經(jīng)驗并不多，在此方面還需要廣大設計人員繼續(xù)研究和探索，撰此