2015年巖土工程師考試復(fù)習(xí)指導(dǎo)軟土地基處理方法

   【摘要】環(huán)球網(wǎng)校提醒：2015年巖土工程師考試已進(jìn)入備考階段。根據(jù)學(xué)員對(duì)軟土地基處理方法難點(diǎn)的反饋，同時(shí)為進(jìn)一步加深大家對(duì)軟土地基處理方法相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的了解，環(huán)球網(wǎng)校老師為大家整理了“2015年巖土工程師考試復(fù)習(xí)指導(dǎo)軟土地基處理方法”，希望對(duì)大家有所幫助。

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　　軟土地基常用的處理方法

　　軟土由于具有含水量高、壓縮性大、透水性差、強(qiáng)度低和變形穩(wěn)定所需時(shí)間長等工程特性，一般不能直接作為天然地基使用，需經(jīng)過加固處理以減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降。路基沉降是導(dǎo)致路基變形、破壞的主要原因，因此對(duì)軟土地基處理恰當(dāng)與否，不僅影響工程的投資，而且將直接影響道路的使用性能和工程質(zhì)量。對(duì)軟土地基的處理對(duì)策很多，但不管采用何種方法，處理后的地基必須滿足強(qiáng)度、變形、動(dòng)力穩(wěn)定性和透水性要求，從而達(dá)到減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降的目的[6]。軟土路基處理方法較多，分類也各有不同，常用的處理方法主要如下描述：

　　1.砂墊層法

　　砂墊層法是在軟土地基頂面鋪設(shè)厚度為0.6-1.0m的砂墊層(具體厚度視路堤高度、軟土層厚度及壓縮性而定，太厚施工困難，太薄效果差)作為軟土層固結(jié)所需要的上部排水層，以加速沉降的發(fā)展，縮短固結(jié)過程的方法。砂墊層可作為路堤內(nèi)的地下排水層，以降低堤內(nèi)水位，改善施工時(shí)重型機(jī)械的作業(yè)條件。

　　砂墊層法具有施工簡單，不需要特殊機(jī)具設(shè)備等特點(diǎn)。主要適用于以下情況：路堤高度小于2倍極限高度;軟土表面無透水性低的硬殼;軟土層不很厚、或具有雙面排水條件的情況;當(dāng)?shù)赜猩?，且運(yùn)距不太遠(yuǎn)，施工期限不甚緊迫的工程。

　　采用砂墊層，砂宜采用中砂及粗砂，要求級(jí)配良好。顆粒的不均勻系數(shù)不大于5，且含量不宜超過3%-5%。砂墊層一般用自卸汽車及推土機(jī)配合攤鋪，攤鋪應(yīng)均勻，注意不要有很大的集中載荷作用。當(dāng)路堤為粉土類土，透水性不好時(shí)，路堤坡腳附近砂墊層被路堤覆蓋，可能會(huì)阻礙側(cè)向排水，必須注意做好砂墊層端部的處理。

　　在路堤的填筑過程中，填筑的速度要合理安排，使加載的速率與地基承載力增加的速率相適應(yīng)，以保證地基在路堤填筑過程中不發(fā)生破壞。通?？衫寐裨O(shè)在路堤中線的地面沉降板以及布置在路堤坡腳的位移邊樁進(jìn)行施工觀測，隨時(shí)掌握地基在路堤填筑過程中的變形情況和發(fā)展趨勢，借以判斷地基是否穩(wěn)定，控制填土的速度。

　　2.強(qiáng)夯法

　　強(qiáng)夯法處理軟土地基是利用重錘自山落下產(chǎn)生的沖擊波使地基密實(shí)，這種沖擊引起的振動(dòng)在土中是以波的形式向地下傳播的。對(duì)于飽和無粘性土，夯擊過程中，土體可能會(huì)產(chǎn)生液化，其致密過程與爆破和振動(dòng)壓密過程相似;對(duì)于飽和細(xì)粒粘土的效果尚不明確，成功和失敗的例子均有報(bào)道，對(duì)于這類飽和的細(xì)顆粒土，要求破壞土的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生超孔隙水壓力、山裂隙形成排水通道。

　　如果將地基視為彈性板空間體，則夯錘自由下落過程也就是勢能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的過程，即隨著夯錘下落勢能越來越小，動(dòng)能越來越大，在落到地面以前的瞬間，勢能的極大部分都轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，夯錘夯擊地面時(shí)，這部分動(dòng)能除一部分以聲波形式向四周傳播，一部分由于夯錘和土體摩擦而變成熱能外，其余的大部分沖擊能則使土體產(chǎn)生自由振動(dòng)，并以壓縮波(也稱為縱波)、剪切波(也稱為橫波)和瑞利波(也稱為表面波)的波體系聯(lián)合在地基內(nèi)傳播，在地基中產(chǎn)生一個(gè)波場。

　　此外，壓縮波大部分通過液相運(yùn)動(dòng)，使孔隙水壓力增大，同時(shí)使土顆粒錯(cuò)位，土體骨架解體。而隨后到的剪切波使土顆粒處于更密實(shí)的狀態(tài)。占總能量67%的瑞利波，其豎向分量起到松動(dòng)土的作用，但其水平分量可使土得到密實(shí)。

　　3.換填法

　　換填法就是將基礎(chǔ)地面以下不太深的一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后以質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度較高、性能穩(wěn)定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填，并同時(shí)以人工或機(jī)械方法分層壓、夯、振動(dòng)，使之達(dá)到要求的密實(shí)度，成為良好的人工地基。當(dāng)?shù)鼗浫跬翆虞^薄，而且上部荷載不大時(shí)，也可直接以人工或機(jī)械方法(填料或石填料)進(jìn)行表層壓、夯、振動(dòng)等密實(shí)處理，同樣可取得換填加固地基的效果。

　　換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結(jié)的回填土等地基處理以及暗塘、暗洪、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。換填法還適用于一些地域性特殊土的處理：用于膨脹土地基可消除地基上的脹縮作用，用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性，用于山區(qū)地基可用于處理巖面傾斜、破碎、高低差，軟硬不勻以及巖溶與土洞等，用于季節(jié)性凍土地基可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。

　　4.靜力排水固結(jié)法

　　靜力排水固結(jié)法地對(duì)天然地基，或先在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體，然后利用建筑物本身重量分級(jí)逐漸加載，或是在建筑物建造以前，在場地先行加載預(yù)壓，使土整體的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。靜力排水固結(jié)法可以解決以下兩個(gè)問題：

　　(1)沉降問題：使地基沉降在加載預(yù)壓期間，即修筑路面之前沉降大部分或基本完成，路面在使用期間不致產(chǎn)生不利的沉降和沉降差。

　　(2)穩(wěn)定問題：排水固結(jié)法加速地基土的抗剪強(qiáng)度的增長，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性，公路是條帶狀荷載，在橫斷方向受力面積較小，穩(wěn)定問題尤為重要。

　　排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的。排水系統(tǒng)有豎向排水體(包括普通砂井、袋裝砂井和塑料排水板)和水平排水體(砂墊層);加壓系統(tǒng)包括堆載法、真空法、降低地下水位法、電滲法和聯(lián)合法。設(shè)置排水系統(tǒng)主要在于改變地基原有的排水邊界條件，增加孔隙水排出的途徑，縮短排水距離。加壓系統(tǒng)即是起固結(jié)作用的荷載，要使地基土的固結(jié)壓力增加而產(chǎn)生固結(jié)。

　　5.碎石樁法

　　利用一個(gè)產(chǎn)生水平向振動(dòng)的管狀設(shè)備在高壓水流作用下邊振邊沖，在軟弱粘土中成孔后，再往孔內(nèi)分批填入碎石等堅(jiān)硬材料制成一根根樁體，由碎石樁體和樁間土組成復(fù)合地基，從而提高原有地基承載力，減少沉降量，這種加固地基技術(shù)叫作振沖置換或碎石樁法。此種方法由擠密砂體的振沖技術(shù)演變發(fā)展而來，其主要作用是置換部分軟土，形成一個(gè)類似于鋼筋混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)，由于此種方法不受地下水位影響，且造價(jià)低，又能減少路基沉降，所以建設(shè)中越來越受到普遍重視。

　　碎石樁的施工質(zhì)量控制，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)施工中作用的水、電、料三者的控制。對(duì)于粘性土的質(zhì)量控制，目前尚無嚴(yán)格的規(guī)范可循，必須通過現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行綜合分析，以便制訂出合理的控制數(shù)據(jù)。

　　(1)控制好樁位中心軸線及樁底標(biāo)高。按要求振沖器尖端噴水中心與孔徑中心偏差不得大于5cm。尤其是樁底標(biāo)高，在造孔過程中，一定要測量其樁底標(biāo)高，確保達(dá)到設(shè)計(jì)高程。

　　(2)控制好成孔質(zhì)量，防止塌孔。造孔時(shí)應(yīng)根據(jù)要求掌握好水壓，水量和灌入速度，每灌入1m左右將振動(dòng)器提起留振約5s進(jìn)行擴(kuò)孔，當(dāng)接近樁底標(biāo)高時(shí)要降低水壓，以免破壞樁底以下土層。在整修造孔過程中孔內(nèi)應(yīng)充滿水，以防塌孔。

　　(3)振密工序是確保碎石樁質(zhì)量的關(guān)鍵，當(dāng)造孔完畢并清孔后，應(yīng)立即進(jìn)行填料振密工作。要嚴(yán)格控制填料的粒徑和每批填料量，粒徑宜選擇2cm-5cm孔隙率最小的級(jí)配為好。粒徑大于10cm容易卡住振沖器。一定要按照試驗(yàn)所確定的振密電流和留振時(shí)間操作。

　　(4)制樁完成后應(yīng)逐樁進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，連續(xù)5擊，下沉小于7cm視為合格。連續(xù)出現(xiàn)下沉量大于7cm的樁長達(dá)0.5m，或間斷出現(xiàn)大于7cm的累計(jì)樁長1m以上的樁，視為不合格，應(yīng)采取襯強(qiáng)措施。

　　(5)該段地基處理完畢后，立即進(jìn)行填筑作業(yè)以使地基有一充足的沉降時(shí)間。

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