公路软土地基处理的探讨.docx

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公路软土地基处理的探讨

摘要

本论题主要对广东省内公路软基处理常用的方法及施工要点的探讨。

广东省位于我国的南部，大部分地区多为平原、低丘，河流多，流域广，流量大，尤其是珠江三角洲最为典型，广泛分布着第四纪更新统和全新统的软件，其厚度、类型均有所不同。

因而公路软土地基在广东地区较为常见，故公路的施工不可避免地进行软基处理。

若软土地基处理比好，新建成的公路就会出现不均匀的沉降，破坏了路面的纵横起伏、凹凸不平，行车颠倒，还会出现桥头“跳车”的现象，给行车安全带来严重的隐患。

因此，公路软基处理密切关系到路面的质量、行车的安全甚关系到交通事业的发展。

既然软土地基的处理对公路质量如此重要，必须根据实际情况对软土地基采取相应有效的措施，减少因软土地基处理不当而给公路带来的危害。

现就公路软土地基处理与大家一起探讨。

关键词：

公路；软基处理机；方法；施工要点

目录

1排水固结处理软基3

1.1袋装砂井3

1.2塑料排水板3

2复合地基处理软基4

2.1泥搅拌桩处理5

2.2桩处理5

2.2.1施工前准备5

2.2.2施工工艺操作步骤6

2.2.3施工应注意的事项6

3真空联合堆载预压处理7

4真空联合堆载预压的施工工艺7

4.1真空联合堆载预压的特点8

4.2真空预压质量检验的项目8

5预应力管桩处理8

结束语10

致谢11

参考文献12

我们研究的公路软土地基处理常用有:

排水固结处理、复合地基处理、真空联合堆栽预压处理及预应力管桩处理等。

1排水固结处理软基

排水固结处理软基是目前公路软基处理主要考虑经济适用、稳妥可行、施工简便的方法，是通过在软土地基设置的竖向排水体，改变原有地基的边界条件，增加孔隙水的排除途径，缩短固结时间，一般采用袋装砂井和塑料排水板配合砂垫层达到上述的目的

1.1袋装砂井

袋装砂井是以聚丙烯、聚乙烯等链聚合物编织而成，由于具有足够的抗拉强度，且耐腐蚀、便于制作、对人体无害、价格较低等特点，故应用比较广泛，其渗透系数不应小于之渗透系数，一般大于5*10^3cm/s.所用的傻应为中粗砂，大于0.5mm颗粒粒径含量宜占总含量50%以上，含泥量不应大于3%袋装砂井的直径一般采用7cm，按梅花形排列。

其施工要点按下面几个方面进行：

定位，将打孔机按设计要求及施工顺序定位。

成孔，采用门架式打孔机，套管·89mm0*4.5mm的无缝钢管，将套管打入地基土内，达到设计标高。

下砂袋，砂袋中砂采用干燥的中粗砂，要达到要求的密实程度，在成孔后将砂袋放入孔中，砂袋露出地面30mm，放完后如砂袋上面缺砂需不足。

拔出套套管。

埋好砂袋头，将砂袋头埋入设计的砂垫层中。

砂垫层分二次铺设，既方便工作有避免粘土等杂物堆着砂袋头，砂袋头要垂直不卧倒。

1.2塑料排水板

塑料排水板一般是由芯板和滤套板共同组成坌体，芯板是由聚乙烯或聚丙烯加工而成的多孔管道，应有足够的抗拉强度且不小于130N/CM.当周围土压力在15m深度范围内不大于250cm3/s.并有足够的柔性和抗腐性，这样才能保证排水板在地下的耐久性。

并在土体固结变形时不致于折断或破裂，而滤套一般是有无纺织布制成并具有隔离土粒渗透的能力，应等效于0。

025mm孔隙，其最小自由透水表面积宜为150cm/m2，渗透系数不应小于5*10·3cm/s。

塑料板排水桩具有排水固结效果好，质量稳定，施工快，成本低等优点。

标准塑料排水板尺寸为宽100cm。

厚3~4cm。

上述的两种排水固结的方法设置间距一般以1。

2~1。

5cm为宜，当然也有间距用到0。

8~1。

0cm。

但过密是由于地基已加固，施工不易，加之过多地破坏原有地层强度反而降低，尤其是初期更是如此。

而加固长度考虑压缩层深度问题，一般软土层较浅可穿过此层达到硬层，当软土过厚时一般时一般采用15~20m长。

此外如果在含水量较高的超软弱的软土地区，还应加铺预应力土工布。

它能增加地基稳定性，减少沉降量，且其施工方便，增加造价不高，效果好，必要是还可以铺土工格柵，提高路堤抗剪能力，减少滑移机会，可增强土基整体承载能力。

因为采用的是

排水固结的方法，软基施工完后的填筑路基土方时软基排水工作也应重视，软基排水工作的好坏直接影响到排水固洁的效果和工后沉降。

2复合地基处理软基

复合地基处理软基是用专门机械固化剂、水泥、石灰或趁加粉煤灰单一的或混合物喷出后，在地基深处就地与软土强制搅拌，利用固化剂、水泥、石灰等和软土间发生一系列物理化学作用，在原地基中形成强度、刚度较大的加固桩体，同时也是周边土体性质得到改善，是桩体与间土体形成复合地基共同承担外部荷载，这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理年后很快投入使用。

这些加固土桩，仅考虑的置换作用、应力集效应，进而减少总沉降量，但不考虑加固土桩回家快地基的排水洁速度和对地基的挤密作用，加固土桩按施工划分有拌和法和粉喷发。

加固土桩普通采用的直径为50cm,相邻桩的净距的不应大于桩径的4倍，但实际上净距多用1。

0~1。

2m，相当于桩径的2~2。

4倍。

桩的深度如软土层厚不可穿透软土层，如软土层厚，也可采用悬挂式的。

因目前限于工机械，最大深度一般只可达到15~18m深层拌和桩仅适合用于地基十字板抗剪强度不大于45Kpa的土层，严格来说，桩的直径、间距、深度均应经稳定验算确定，并满足于工后沉降的要求，而加固宽度至少应为路基底宽。

对于悬挂桩因复合地基承载力与加固长度有关，即桩越长地基承载力越高，为了保证有足够承载力，所以必需有足够的桩长。

加固土桩所使用的固化材料可以用浆壮的如石灰浆、水泥浆、二灰浆等，也可以用粉壮的如生石灰、干水泥、干NCS固化剂。

虽然粉状较浆状效果好，但其机械设置复杂些，粉尘污染也大，以水泥搅拌桩为例。

2.1泥搅拌桩处理

水泥搅拌桩适用于处理淤泥、淤泥质土，泥炭土和粉土。

当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过实验确定其使用性。

冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。

水泥用量与软土天然重之宜大于7%~15%，一般为10%~15%。

拌合桩时的水灰比宜选用0.4~0.5.而先应在实验室进行配合试验,再以技术\经济比较论证后加以优选。

施工前必须要进行试桩,因为水泥搅拌桩施工是藉搅拌头将水泥浆和软土强制拌和,搅拌辞书越多,拌和越均匀水泥土的强度也会超高.但是搅拌次数越多,施工时间也越长,工效也越低。

试状的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、时间、压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

试桩不少于5根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。

实验检验可采取7天直接开挖取出，或至少14天后去芯，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度。

2.2桩处理

粉喷桩是“粉体喷射搅拌桩”的简称，就是利用专用粉喷搅拌钻机将水泥等粉体固化剂喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。

粉喷桩于20世纪70年代首先由日本和瑞典分别提出、推广和应用。

我国于80年代初引入此项技术。

由于粉喷桩具有能有效减少总沉降量、承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力强、可大大缩短施工期等优点，目前在高速公路建设领域应用得较为广泛。

粉喷桩的施工流程：

2.2.1施工前准备

粉喷桩施工前应准备的施工技术资料包括：

施工场地的工程地质报告，土工试验报告。

加固深度与停灰面高程以及测量资料等。

场地平整、清楚障碍。

如场地低洼，应回填粘性土；施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设砂土或碎石蛰层。

若地表过软，则应采取防止机械试稳措施。

施工机具准备，进行机械组装和试运转。

粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。

通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。

粉喷桩所用的水泥（425#普通硅酸盐水泥）应符合设计要求，并有产品合格证，并经室内检验合格才能使用，严禁使用受潮、结块变质的加固料。

2.2.2施工工艺操作步骤

深层搅拌机械就位。

预搅下沉（至设计标高）

搅拌提升，同时喷干水泥粉至地面以下0。

5M处（设计桩顶）。

在桩上部的5M长范围内重复搅拌一次（1/3~1/2）桩长、桩上部强度要求较高。

重复搅拌提升，直到离地面下0。

5m，上部回镇5%灰土（或水泥土）并压实。

关闭搅拌机械移位至下一桩位。

2.2.3施工应注意的事项

控制钻机深度、喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩长度。

粉机投入使用。

成桩速度采用0。

45m/min最大压力宜0。

25~0。

3mpa.送风量宜用50~70·3/h。

并定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。

使用的钻头定期复核检查，其直径磨耗量不大于2cm..

当钻头提升至地面以下0。

5m时，喷粉机应停止喷粉。

当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉，在第二次喷粉接桩时，其喷粉重叠长度不得大于1m。

粉喷桩施工时，送水泥必须连续，固化材料的用量以及送固化材料的时间应有专人记录，其用量误差不得大于+-1%。

为保证搅拌的垂直度。

应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，每工作班检查不少于2次，使垂直度偏差不超过1%。

搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工要求，搅拌机每次沉或提升的时间用有人记录，深度应达到设计要求，时间误差不得5秒，施工前应丈量钻杆长度，并标上明显标志，以便掌握钻入深度，复搅深度。

施工中出现问题应及时处理、做好记录。

储灰罐容量应不小于一跟桩的用灰量加50kg，如储量不足时，不得对下一根桩开钻施工。

粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工，操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等，监理人员应随时检查记录情况。

粉喷桩的质量检验在粉喷成桩28d以后进行。

目前粉喷的成桩的成桩质量检验方法有：

静荷载试验、n10轻便触探试验、n63.5标准贯入试验、弹性拨动测试及桩身抽芯检查等。

各种方法各有其特点。

静荷载试验的特点：

静荷试验是最为可靠、直接的方法，但对施工过程，缺乏及时的指导、监督作用，试验时间长、操作繁琐、费用较大，不宜大量采用。

n10轻便触探试验的特点：

操作简单、数据直接，可以及时地指导方式的过程，便于大量采用，但通常只能作桩顶以下5m以内的检验桩造成破坏，不宜广泛采用。

N63.5标准贯入试验的特点：

数据直接，但操作繁琐，检验桩造成破坏，不宜广泛采用。

。

弹性拨动测试的特点方法简便快速，但目前还不太成熟。

桩身抽芯检验的特点：

较为直观、可靠，但操作繁琐，费用较大。

开挖检查，也只能在一定深度进行。

3真空联合堆载预压处理

真空预压的基本原理，虽在20世纪50年代初瑞典教授W.Kgellman已有闻名，但因受抽气设备和密封工艺方面苦难的影响，至70年代世界各地才缓慢发展。

我国在80年代由航空部门首先应用才获得进展，开始推广，由于各种原因目前采用的范围并不广泛。

4真空联合堆载预压的施工工艺

（1）先在加固软基上铺设水平排水垫层，用砂、矿渣、碎石渣均可。

（2）在此垫层下施打袋砂井或塑料排水板。

（3）将不透气的封密薄膜铺盖在垫层上。

（4）借助在垫层上埋设的钢管或塑料管道，通过在地面上安装的谢流真空，将薄膜下土体中的空气和水抽出，由于形成真空而产生的负压，使土体得以排水固结，从而达到加固地基的目的。

值得注意的是：

真空预压一般用于无透水土层中和均质型粘性土及仅夹薄砂层的粘土地基中。

当处理地层中有充足水源补给的透水层时，要采用封闭式板柱墙，封闭式板柱墙加沟内覆水或其它密封措施来隔断透水层。

每块预压区真空台数至少不应小于2台，密封膜采用抗老化性能和韧性好，抗穿刺能力强的不透气材料。

密封膜热合时宜用两条热合缝平搭接，搭接长度应大于15cm，密封膜宜铺周边可采用挖沟折铺。

平铺并用粘土压边，围墙沟内覆水及膜水全面覆水等方法进行密封。

4.1真空联合堆载预压的特点

真空联合堆载预压是真空与堆载预压两种软基加固方法同时实施的联合施工法。

它的特点是真空一开始，土体固洁加快，在其强度提高的时候，可加快填土的速度，宿短工期，而不致在施工时发生滑移。

同时因填土速度加快，加上相当于4~5m超载土方的真空预压荷载，可使施工期的沉降速度加快，又减少次固结沉降，最后可使完工沉降更少。

4.2真空预压质量检验的项目

（1）真空度测试，通过埋没在垫层中的真空度仪测定，一般设计要求标准为60～70Kpa。

（2）孔隙水压测试，通过埋没在土体内不同深度的孔隙水压力仪来测定，每天测2～3次，以全面测试抽填过程中土体内孔隙水压力的变化。

（3）表面沉降观测，在袋装沙井施工时和真空预压后都要进行表面沉降的观测，以了解沉降的速度、总沉降两和地基平固结度。

（4）侧向位移观测，由于真空预压使路面基中心形成负压区，即相当于土体上施加了围压，此时似侧向位移可能指向路基外，但其位移量少，不会危机路基的安全，故可以说，在整个施工过程中路基不会发生滑移。

（5）其它检验项目：

预压的地基应进行十字板抗强度实验及室内土工实验，以检验地基强度，了解处理效果。

5预应力管桩处理

近年来，有不少地方采用预应力管桩处理软基方法。

预样力管桩的处理方法工程造价很高，但工期短，效果好，可以大大减少堆载预压的时间，在工期紧迫，没有正常的堆载预压时间，又要求保证路基质量的情况下采用此方法十分有效。

预应力管桩的施工要点：

（1）管桩进场的检查及堆放。

管桩进场时应检查出厂合格证和检验报告，并对桩身的外观质量进行全面检查。

管桩堆放不得超过4层，应堆放在坚实、平整的场地上，并采取可靠的防滚、防滑措施。

（2）压桩前的准备工作。

首先要复核桩位的轴线、标高准确性；检查压桩机的型号、压力表、配重；检查机械操作的工作环境、供电情况等，根据地质情况和桩尖深度至桩顶标高确定桩长。

施工准备工作完成就绪，正式打桩前，应组织施工、监理、设计、业主等单位在施工现场共同进行工艺试桩，确定贯入度、持力层的强度、桩的承载力、收锤标准等中央参数。

（3）确定压桩顺序。

严格按图施工，考虑压桩时的挤土效应，不听深度的桩基应先深后浅、先大后小，先长后短。

（4）垂直度的质量控制。

当管桩插入地面和接桩时施工人员要用2台经纬仪或线锤，在两个成90度的侧面观察，调整好桩的垂直度，然后开始压桩，垂直度偏差偏差不宜大于0。

5%。

在施工过程中，决不允许用桩机拖桩，以免桩倾斜而影响桩的质量。

（5）接桩的质量控制。

管桩对接前应检查上下端板是否清理干净。

焊接时最好两个焊工同时进行，先在坡口圆周上对称点焊4～6处，焊接层保证焊缝质量，应冷却8分钟后方施压，严禁用水冷却或焊好后立即施压。

焊接接桩应做好隐蔽工程验收。

（6）压桩的质量控制。

根据地质资料控制压桩，沉桩速度不能过快，一般控制在每分钟1米左右为宜。

当遇到压力值突然下降，沉降量突然增大；桩身突然倾斜，跑位；桩身混凝土出现裂缝；地面隆起，邻桩上浮；按设计桩长压桩但未达到设计值，或单桩承载力已达设计值但压桩长度不能满足设计要求等情况时，应立即停止压桩，及时与设计、监理等有关人员研究处理，分析原因采取相应措施处理后方可继续沉桩。

压桩时应合理调配管桩长度。

（7）终止压桩过程的质量控制。

终止值由设计确定，位于一般土层时间，以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考；当桩端达到以坚硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土，砂土、碎石类土、风化岩时，以贯入度控制为主，桩端标高可做参考。

（8）压桩过程的资料控制。

认真观察压力表的读数并做好记录，以判断桩的质量和承载力。

桩位要边打边记录，预防错打、漏打、，同时应对周围建筑物，地下管线等进行观测、监护，并及时做好记录。

要认真做好原始的资料的汇总工作，遇到异常现象及时通知有关方面人员共同解决现场问题。

预应力管桩施工完毕后，还要在桩顶做一定尺寸的托板。

以加大桩顶的受力面积，把路基联成一片。

预应立管桩与排水固结的原理不一样，它是以高强预应立管桩直接承受路基的荷载，从而达到软基处理的效果。

结束语

以上陈述的只是几种常用的处理软基的方法，处理软土地基的方法还有限多，而且方法多样，采取何种的软基处理方法应根据现场的软土层情况、施工环境而顶而定，合理选择一种或多种最合适该工程特点的处理方法。

致谢

经过几年的学习，在导师们的指导下，经过自身的努力，顺利地完成了土木工程专业（专科）计划规定的全部课程，从而使自己的专业技术水平有了明显的提高，为不断地丰富工作经验、提升自我打下结实的基础。

在这里，对导师们给我的帮助，致以衷心的感谢！

参考文献

[1]地基处理手册，北京，中国建筑工业出版社，1993

[2]张诚厚，高速公路软基处理，中国建筑工业出版社，1998

[3]刘玉卓，公路工程软基处理，人民交通出版社，2002