软土路基加固Word文件下载.docx

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抛投的片石大小视泥炭或淤泥的稠度而定，对于容易流动的泥炭或淤泥，片石可稍小些，但一般不宜小于30cm。

抛投的顺序，应先从路堤中部开始，向前突进后再逐渐向两侧扩展，使淤泥向两侧挤出。

当软土或泥沼底面有较大的横坡时，抛石应从高的一侧向低的一侧扩展，并在低的一侧多抛填一些，片石填出水面后，用重型压路机震动碾压密实，然后在起其上铺设反滤层，再填土。

（三）爆破挤淤

将炸药放在软土或泥沼中爆炸，利用爆炸时的张力作用，将淤泥或泥炭扬弃，然后回填强度较高的渗水性土。

其特点是换填深度大、工效高，软土、泥沼均可采用。

但爆破对周围环境影响很大，一般只限于爆破对周围构造物或设施没有不良影响地区，且淤泥或泥炭层较厚、稠度大、路堤较高和施工工期紧时采用。

爆破挤淤法根据爆破与填土的相对关系分为两种。

一是先在原地面填筑低于极限高度的路堤，再在基底爆破。

该法适用于稠度较大的软土或泥沼，先填的路堤随爆随沉，避免了回淤。

但要严格控制炸药，既要炸开淤泥或泥炭，又不至于扬弃已填路堤是比较困难的。

另一种是先爆后填，适用于稠度较小、回淤较慢的软土。

采用此法时，先准备好充足的回填材料，爆破后立即回填，以免回淤。

三．反压护道及侧向约束法

（一）反压护道

这种方法是在路堤两侧填筑一定宽度的护道，使路堤下的淤泥或泥炭向两侧隆起的趋势得到平衡，以提高路堤在施工中的滑动破坏安全系数，达到稳定路堤的目的。

其特点是不需要特殊的机具设备和材料，施工简单，但占地较多、用土量较大，后期沉降量也大，增加养护工作。

一般适用于非耕作区、取土方便的地区和路堤高度不大于（1.7~2）倍极限高度路段的软土处理，对泥沼不宜采用。

反压护道在设计和施工中应注意以下几点：

1．反压护道一般采用单级形式，因为多级式护道的稳定力矩增加值较小，作用不大。

2．反压护道高度一般为路堤高度的1/3~1/2。

为保证护道本身稳定，其高度不得超过天然地基所容许的极限高度。

3．反压护道宽度一般用圆弧稳定分析法通过稳定性验算确定。

4．施工时，先填包括反压护道在内的砂垫层和路堤，然后在已填主路堤之上继续填筑主路堤。

填筑中分层铺筑，充分压实，并留有一定横坡利于排水。

两侧反压护道与主路堤同时填筑，其填筑速度不得低于主路堤。

（二）侧向约束

这种方法是在路堤两侧坡脚附近打入钢筋混凝土桩（也有采用木桩）或者设置片石齿墙等，可限制基底软土的挤动，从而保持基底的稳定。

地基在施行侧向约束后，路堤的填筑速度可不加控制，较反压护道节省土方、少占耕地，但需耗费一定数量的钢筋、水泥或木材，成本较高。

适用于软土层较薄、底部有坚硬土层和施工工期紧迫的情况。

下卧层面具有横向坡度时尤其适用。

四．排水固结法

排水固结法是在天然软土地基表层设置砂垫层等水平向排水体，在地基中设置砂井等竖向排水体，然后加载预压，使土体的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。

排水固结法具有节省土方、少占农田、经济有效等特点，可用于加固软弱地基，包括天然沉积层和人工冲填的土层，如沼泽土、淤泥及淤泥质土、冲积土等。

特别适用于路堤高度大于极限高度或农田地段和填料来源困难的情况。

在天然土层的水平排水性能较垂直向为好。

（一）水平向排水垫层

排水垫层的作用是使预压过程中从土体进入垫层的渗透水迅速排出，使土层的固结能正常进行。

其施工质量将直接影响加固效果和预压时间的长短。

1．排水垫层材料

排水垫层材料一般采用透水性好的材料，其渗透系数一般不低于10-3cm/s，同时能起到一定的反滤作用，避免土颗粒渗入垫层的孔隙中阻塞排水通道。

为保证垫层本身的渗透性，一般采用级配良好的中粗砂为宜，并要求含泥量不超过3%，无杂物和有机质混入。

若理想的砂料来源困难时，也可以采用连通的砂沟来代替整片砂垫层。

但粉细砂一般不宜采用。

2．排水垫层厚度

排水垫层厚度首先要满足上土层的渗透水能及时排出去，另一方面能起到持力层的作用。

根据需要和工程实践，一般有以下三种形式：

（1）满足设计要求的排水垫层厚度一般为30~50cm。

（2）由于施工机械需要及水下施工特殊条件，需铺设超厚砂垫层，其厚度根据承载力计算或有关规定确定。

3．排水垫层施工方法

排水垫层目前有下列几种施工方法：

（1）当地基表层具有一定厚度的硬壳层，承载力较好，能行驶一般运输机械时，一般采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊平。

（2）当硬壳层承载力不够时，一般采取顺序推进摊铺法。

（3）当软土地基表面很软，首先要改善地基表面的持力条件，使其能供施工人员和轻型运输工具行走。

常采用如下措施：

①地基表面铺荆芭，搭接处用铅丝绑扎，以承受垫层等荷载引起的拉力，搭接长度取决于地基土的性质，一般搭接长20cm。

②表面铺设塑料编制网或尼龙编制网，编制网上再铺砂垫层。

③表面铺设土工聚合物，土工聚合物上再铺排水垫层。

（二）竖向排水体施工

竖向排水体在工程上的应用一般有三种：

30~50cm直径的砂井；

7~12cm直径的袋装砂井和塑料排水板。

1．砂井

（1）砂井的布置

用钻孔机械在地基中钻取一定直径的孔眼，灌以中、粗砂，即为砂井。

它是排水固结法竖向排水体的一种主要形式。

砂井布置的主要内容是：

根据对地基的固结速率和固结度的要求，确定砂井的直径、间距、深度、并布置砂沟或砂垫层。

砂井的直径按排水固结的要求，普通砂井一般采用20~50cm，袋装砂井采用7~12cm，视施工机具的条件而定。

砂井的间距，是影响固结速率最主要的因素之一，井距愈小，固结愈快，反之则愈慢。

因此，当填土高度、地基土的固结系数小施工期短时，采用较小的井距，反之则采用较大的井距。

普通砂井井距一般为井径的（8~10）倍，常用的范围为2~4m；

袋装砂井井距一般为1~2m，相当于井径的（15~30）倍。

砂井在平面上可布置成三角（梅花）形或正方形，以三角形排列较为紧凑、有效。

砂井的深度，视软土层的情况而定，当软土层较薄或底层为透水层时，砂井应贯穿整个层厚。

当软土层较厚时，砂井不必贯穿整个软土层，路堤高，采用较深的砂井；

路堤低，采用较浅的砂井。

（2）砂井的施工

砂井施工，国内外主要采用套管法、水冲成孔法和爆破法。

①套管法

在履带起重机的吊臂上安装一个供穿心锤用的导向架，以锤击钢管；

或用一个振动锤夹住钢管施加振动力。

前者称为冲击式，后者称为振动式。

钢管比砂井长0.5~1.0m以利提管，管的底部有混凝土桩尖或活瓣桩尖。

施工步骤如下：

A．恢复中线，放出路段的边线桩，清理平整作业现场。

做好排水系统，保证路基内的水被挤出后能迅速的排出路基；

B．测绘布设桩位平面图，准确放出桩位并编号；

C．将装有振动器的多功能打桩架就位，将装有桩尖的钢管对准孔位定位；

D．起动振动器，使钢管下沉到要求深度后上拔0.5—1.0m，清除桩尖真空吸力，并张开活瓣；

E．提起振动器和桩帽，从钢管上口交替灌入水、砂，同时以4~6m/min的速度提管，并不断敲击钢管，使砂加速下落，钢管上口连续投料使之形成桩柱。

灌砂数量和提管速度要紧密配合，通过计算确定每分钟灌砂数量和提管高度，保证砂桩连续、密实。

②水冲成孔法

该法是通过专用喷头用压力水冲孔，成孔后清孔，再向孔内灌砂成形。

所需设备比较简单，对土的扰动较小，但需大量水和方便的排水条件。

A．将套管安置在砂井位置上；

B．将射水管放进套管内射水，套管慢慢下沉，如果遇到较坚实土层，可用锤轻轻敲击顶部使套管下沉；

C．套管达到要求深度后，上下移动射水管，使套管中的土充分流出（清孔）；

D．灌砂、拔起导管。

③爆破法

对于10m以内的浅砂井，用螺纹钻钻孔，在钻孔内放置条形药包，爆炸扩孔，孔内灌砂。

A．用螺纹钻钻垂直孔，孔深比砂井深度大0.5m，以便放置药包；

B．用管子钳卡住铁管，用人力将药包压入孔内，压入深度比砂井深度大0.2~0.3m以防孔底回淤；

C．将传爆线一端连在雷管和导火索上，点爆；

D．成孔后即灌水使孔壁不坍，经检查后将砂和水交替灌入直到灌满为止。

2．袋装砂井

（1）袋子的材料

袋装砂井的编制袋应具有良好的透水性，袋内砂不易漏失；

袋子的材料应具有足够的抗拉强度，能承受袋内砂的自重和弯曲所产生的拉力；

还要有一定的抗老化和耐腐蚀的性能；

同时又要便于加工制作、价格低廉。

目前常用的袋子材料为聚丙烯编制布。

（2）袋装砂井施工

由于袋装砂井断面小、质量轻、设备简单、施工方便，造价比一般砂井低，且不会因施工操作上的误差或地基发生水平和垂直变形而丧失其连续性。

故在公路工程中应用比较广泛。

袋装砂井一般采用导管式的振动打设机械施工，其施工步骤为：

①将内径为12cm的套管打入土中预定深度；

②将预先准备好的比砂井长2m左右的聚丙烯编制袋底部装入约一满锹重的砂，将底部扎紧，然后放入孔内；

③将袋的上端固定在装砂漏斗上，从漏斗口将干砂边振动边流入砂袋。

直到装满密实为止；

④慢慢拔出导管。

3．塑料板排水法

塑料排水板是带有孔道的板状物体。

具有单孔过水面积大、排水畅通、质量轻、强度高、耐久性好等特点，是一种较理想的竖向排水体，目前在国内得到广泛的应用。

（1）排水板材料

排水板按其结构形式可分为多孔单一结构型和复合结构型两大类。

多孔单一结构型是一种经过特殊加工的两块聚氯乙烯树脂透水板，两板之间仅有若干个点以凸缘相接触，而其间流有许多孔隙，故透水性好。

复合结构型内为用聚氯乙烯或聚丙烯作成的芯板，外面套以用涤纶类或丙烯类合成纤维制成的滤膜。

板宽一般为100mm，厚3~4mm。

（2）塑料排水板施工

塑料排水板施工通常用专用的套管式插板机作业，其施工步骤如下：

①恢复中线，放出作业路段边桩，清理平整原地基。

做好排水系统应保证排水通道畅通以利软土排水固结。

②将质量合格的砂运至施工现场，按计算用量卸料，用人工配合推土机按设计厚度铺设砂垫层并压实。

③绘制方格网图并现场院放样，用方格网控制，标示插板位置，使板距误差控制在允许范围内。

④选择插板机（有轮胎式，链条式，轨道式），机上应刻用明显的井尺标志。

如选用轨道式插板机时，要事先铺设与路基中线垂直的轨道。

⑤就位插板机，调好机架的平整度和套管的垂直度，使排水板的垂直度偏差控制在允许范围内。

⑥将排水板插入套管，起动振动锤，将套管和排水板压入土中。

⑦排水板进尺长度要定够，不允许使用搭接延续的排水板。

排水板的入土深度不得小于设计深度。

⑧输送滚轴反转，松开排水板，套管上提，排水板留在土中满足设计深度，套管上提时，跟带排水板的长度不大于50cm。

⑨在地面以上20cm处切断排水板，移向下一孔位施工。

一个作业段插板完成后移走插板机，整平砂垫层，埋住板头，尽快转入下一工序的施工。

⑩工艺流程框图

（三）预压

排水固结法加固软土地基是在软土地基内设置竖向排水体、铺设水平排水垫层和对地基施加固结压力来实现的。

产生固结压力的荷载有三类：

一是路堤填料本身的重力；

二是外加预压荷载；

三是通过减小地基土的孔隙水压力而增加固结压力的方法，即真空预压法。

1．自重预压法

在软土地基上修筑路堤，如果工期不紧，可以先填筑一部分或全部，通过填料自重压力使地基经过一段时间固结沉降，然后再填筑和铺筑路面。

这是一种常用的、经济而有效的方法。

由于路堤填土高、荷载大，地基的强度不能满足快速填筑的要求，应采用严格控制加荷速率，逐层填筑的方法以确保地基的稳定性。

2．超载预压法

在修筑路堤时，预先把土填得比设计高度高一些，或加宽填土宽度，靠堆载压力加速地基固结下沉，以后再挖除超填部分，这种方法与自重预压法相似，预压期一般较长，需半年至一年。

当路堤高时，可采用分级加载，第一级加载尽量大一些，并保持合适的加载速率，以保证地基只产生沉降而不致丧失稳定。

加载速率由沉降和水平位移观测结果控制。

①施工期沉降观测

软基处理前，按设计要求加工地面沉降仪和连续沉降仪等观测仪器，要求刻度清晰，便于观测。

利用打桩机或地质钻机将连续沉降仪打入地基持力层，地面沉降仪在砂垫层施工时直接埋在层内，随着路堤分层填高，沉降杆也一节节接长，并做好保护。

沉降仪设置后，按设计要求定期观测，在整个施工期掌握路堤填筑：

埋设沉降板，每1~2d观测一次，要求中线表面日沉降量不大于15mm；

日水平位移量不超过5mm。

②预压沉降期观测

路堤填筑完成至路面施工之日，中间的间隔时间为路堤的预压沉降期，为观测路堤的沉降，在不小于1000m的路堤顶部每100m，在路中心的两侧路肩内缘各设一固定木桩，埋深50cm，在接近桥台处，桩距可适当加密，按设计要求定时用水准仪观测水平标高，掌握沉降情况。

一般开始时每周观测一次，中间半月观测一次，最后每月观测一次，最后每月观测一次，规定连续两个月观测沉降速率小于5mm/月，认为路堤稳定，可进行路面基层施工；

连续两个月观测沉降速率小于3mm/月，认为基层施工加载后是稳定的，方可进行面层施工。

为观测水平位移，另在以上间隔的二侧路堤坡脚5m外设立砼标桩，埋深2m。

选择三个不同的固定点，每日定时用经纬仪分别观测各标桩的位移变化，通过以上观测记录的分析，确定沉降完成的日期。

3．真空预压法

真空预压法适用于渗透性比较小的饱和软粘土地基，特别是超软地基，不适用于在加固区范围内有较厚透水层并有充足水源补给的地基。

其特点是：

①不需堆载，省略了加载和卸载的工序，缩短了预压时间，省去了大量的堆载材料。

②其产生的负压使地基土的孔隙水加速排出，缩短了固结时间，同时由于孔隙水排出过程中，渗流速度的增大，由渗流力引起的附加应力也随之增大，提高了加固效果。

③孔隙渗流水的流向及渗流力引起的附加应力均指向被加固土体，土体在加固过程中的侧向变形很小，固结压力可一次加足，地基不会发生剪切破坏，缩短了总的加固时间。

④所需设备和施工工艺均比较简单，无需大量的大型设备，便于大面积施工。

真空预压法施工流程为：

水平向及竖向排水→观测设备埋设→埋设真空分布管→铺设密封膜→真空泵安装管路连接→抽真空→观测→效果检验。

五．挤密法

在地基中钻孔，成孔后灌砂、石、土、灰土或石灰等材料，捣实而成为直径较大的桩体，利用横向挤压作用，使地基土粒靠紧、孔隙减少，而桩孔被填满和压紧后具有较高的承载力，群桩的面积约占加固面积的20%以致桩和原土组成复合地基，达到加固的目的。

目前公路施工常用砂（碎石）桩和生石灰桩两种。

（一）砂（碎石）桩

用冲击或振动的方法成孔，在孔中灌砂（碎石），形成砂（碎石）桩。

与砂井相比，形式相仿，但作用不同。

砂井的作用是排水固结，井径较小而间距较大；

砂（碎石）桩的作用是将地基土挤紧，井径较大（60~80cm）而间距较小。

冲击法施工步骤为：

套管就位→提起芯管、灌砂→锤击下沉至设计深度→提起芯管、灌砂→锤击套管和芯管→将砂挤出套管→提起套管和芯管→灌砂→锤击芯管，使砂密实。

工艺流程框图：

振动法施工步骤为：

将装有垂直振动器的套管就位→振动下沉→将砂灌入套管中→边振动边使套管上下运动→套管逐步上提→最后形成密实的砂桩。

（二）生石灰桩

用生石灰碎块置于桩孔中形成桩体，成为生石灰桩。

生石灰桩的主要作用是挤密，而生石灰的吸水、膨胀、发热及离子交换作用，使桩体硬化，改善地基土的性质，此外还可以减小因周围土的蠕变所引起的侧向位移。

生石灰桩孔径多为20~30cm，桩长多在10m以内。

生石灰桩孔可以掺入一定数量的粉煤灰或砂，有时还掺入少量石膏，以利触发反应，提高强度。

六．化学加固法

化学加固法，是利用化学溶液或胶结剂，采用压力灌注或搅拌混合等措施，使土颗粒胶结，达到对地基加固的目的。

其施工工艺主要有高压喷射注浆法和深层搅拌法两种。

（一）高压喷射注浆法

所谓高压喷射注浆，就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20Mpa左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体。

当喷射流的超压超过土体结构强度时，土粒便从土中剥落下来，一部分细小的土粒随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律地重新排列。

浆液凝固后，便在土中形成一个团结体。

其施工步骤如下：

1．钻机定位：

旋喷注浆施工的第一道工序就是将使用的钻机安装在设计的孔位上，使钻杆头对准孔位中心，并保证钻孔达到设计要求的垂直度（倾斜度不大于1.5%）

2．钻孔：

钻孔的目的是为了将旋喷注浆管插入预定的地层中。

钻孔方法很多，主要视地质情况、加固深度、机具设备等条件而定。

可采用70型或76型旋转震动钻机，也可采用地质钻机。

3．插管：

插管是将旋喷注浆管插入地层预定的深度，采用70型或76型旋转震动钻机钻孔时，插管和钻孔两道工序合二为一，钻孔完成，插管即完成。

而使用地质钻机钻孔完毕后必须拔出芯管，换上旋喷管插入预定深度。

在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1Mpa。

4．旋喷作业：

当喷管插入预定深度后，由下而上进行旋喷作业。

操作时要注意以下事项：

（1）旋喷前检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足设计要求。

注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，注浆管接头的密封圈必须良好。

（2）喷射过程中，要注意防止喷嘴被堵，水、气、浆的压力和流量必须符合设计值。

（3）喷射时，要作好压力、流量、冒浆量的量测工作，并按要求逐项记录。

钻杆的旋转和提升必须连续、拆卸钻杆继续施喷时注意保持钻杆有0.1m的搭接长度，不得使喷射固结体脱节。

（4）深层旋喷时，应先喷浆，后旋转和提升，以防注浆管扭断。

搅拌水泥时，水灰比要符合设计要求，不得随意更改。

在旋喷过程中应防止水泥浆沉淀，使浓度降低。

禁止使用受潮或过期的水泥。

5．冲洗：

当喷射提升到设计标高后，旋喷即告结束。

施工完毕应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内、机内不得残存水泥浆。

6．移动机具：

把钻机等设备移到新孔位上。

（二）深层搅拌法

深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理和化学反应，使软土凝结成具有整体性、水稳定性和一定强度的复合地基。

其加固深度通常大于5m，最深可达60m。

由于目前对深层搅拌法加固的质量检验尚缺少简便可靠的方法，因此严格按照深层搅拌法施工工艺操作尤其重要。

现以粉体搅拌桩为例，介绍其施工步骤如下：

1．恢复中线，放出施工路段边线桩，清除，平整原地基使之满足粉喷搅拌桩现场施工要求。

2．测量绘制方格网图，准确定出桩位，其偏差不应超过设计规定。

3．标定输灰泵的输灰量，灰粉到达喷灰口的时间，预搅下沉速度，喷灰搅拌提升速度，重复搅拌下沉速度，重搅拌提升速度等施工参数，并进行试桩，使其强度达到设计要求。

4．设备安装就位，调好平整度及导向架的垂直度，使粉体喷射搅拌桩的垂直度符合设计要求。

5．搅拌机预搅下沉，下沉过程中一般不冲水，如遇坚硬土层必须适量冲水时，要报经监理工程师批准，并考虑冲水对桩身强度的影响。

6．预搅下沉至设计深度后，起动输灰泵，将符合质量要求的固化材料（水泥或石灰），按设计用量、次数、速度，在规定深度，经喷灰口边续喷射，搅拌机械连续搅拌，并提升至距地面0.5m处。

7．重复搅拌下沉至桩底，再重复搅拌提升至距地面0.5m，最后用水泥土回填桩头，并压实养护。

8．关闭搅拌机械，移向下一桩位。

施工同时设专人记录泵送固化材料的时间，用量以及搅拌机每次下沉或提升所需的时间，如不符合预定的工艺规定，应采取措施，重新进行搅拌施工，以确保成桩质量。

施工工艺流程图：