1、软土路基的五种处理方法排水固结法换填土层法挤密法土工合成材料加固化学加固法1什么是软土？什么是软土？“滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土”。路基中软土一般指处于软塑或者流塑状态下的粘性土。天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程特性较差。2软土地基处理目的软土地基处理目的利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性，提高路基的稳定性和承载能力。1)提高地基的抗剪强度2)降低地基的压缩性3)改善地基的透水特性?增加地基土的透水性，加快固结?降低透水性或减
2、少其水压力（基坑抗渗透）。3软土地基处理方法软土地基处理方法?改善土壤三相体结构比例关系。调整土壤三相体的比例关系，减少土壤中的空气和水份所占体积，增加土壤颗粒成份。?采取固化措施，增强地基抗变形能力。水泥搅拌桩，水泥粉喷桩，石灰桩等，用水泥、石灰之类的材料，改善土壤三相体自身的结构强度和变形特征。4方法1：排水固结法1.砂垫层法2.砂井排水法3.塑料板排水法4.真空预压5一、砂垫层法砂垫层是指作为湿软土层地基固结砂垫层是指作为湿软土层地基固结所需要的上部排水层，同时又是路堤内所需要的上部排水层，同时又是路堤内土体含水量增多的排水层。土体含水量增多的排水层。作用作用:加速软弱土层的排水固结，提
3、加速软弱土层的排水固结，提高承载能力，减少沉降量，同时防止冻高承载能力，减少沉降量，同时防止冻胀，消除膨胀土的胀缩作用，也可处理胀，消除膨胀土的胀缩作用，也可处理暗穴。暗穴。6路堤砂垫层0.51.00.61.0软土砂垫层断面图7砂垫层施工的要点：1、设置放样桩。、设置放样桩。2、用自卸汽车及推土机配合分层摊铺。、用自卸汽车及推土机配合分层摊铺。3、摊铺第一层的推土机应采用低比压，、摊铺第一层的推土机应采用低比压，第二层采用中比压。第二层采用中比压。4、摊铺必须尽量均匀，不要有很大的集、摊铺必须尽量均匀，不要有很大的集中荷载作用。中荷载作用。8二、砂井排水法砂井排水法是在湿软地基中人为设置垂直砂
4、井排水法是在湿软地基中人为设置垂直排水砂井，缩短排水距离，减少固结时间，排水砂井，缩短排水距离，减少固结时间，以达到提高地基抗剪强度的一种方法。以达到提高地基抗剪强度的一种方法。一般情况下，砂井上堆载预压的加载量大一般情况下，砂井上堆载预压的加载量大致可取与设计荷载接近，这样可预压至致可取与设计荷载接近，这样可预压至80%的固结度。的固结度。砂井排水法的施工深度一般为砂井排水法的施工深度一般为1520m。9砂井排水法的施工：1、铺砂：在砂井施工前，先在地表均匀在砂井施工前，先在地表均匀地铺设一层地铺设一层0.51.5m的砂垫层。的砂垫层。2、砂井布置：梅花形和正方形梅花形和正方形3、施打砂井打
5、入式打入式?振动锤式振动锤式?射水式射水式?螺钻式螺钻式?袋装式袋装式?10利用砂井加速软土地基排水固结l-排水排水 2-砂井砂井 3-砂垫层砂垫层11排水排水砂垫层砂垫层堆载堆载软土层软土层堆载产生超静水压力堆载产生超静水压力排水砂井排水砂井砂井堆载预压排水固结示意图12袋装砂井砂袋：聚丙烯、聚乙烯、聚酯编制?施工机械：导管式振动打设机械?轨道门架式?履带臂架式?步履臂架式?吊机导架式?13?直径多为7cm?每台班（8h）可打设100根?砂井间距 24m?砂井长度1020m14?1、将钢套管（下端用可开闭的底盖或预制桩靴）打入土中要求的深度（管径较砂袋直径大，一般袋装砂井直径为7cm，导管采
6、用 894.52、将准备好的砂袋，长比砂井长2m，扎好下口后向袋内灌入洁净的粗砂约20cm上下（高度）作为重压，3、在将砂井放入套管内不能达到要求深度，会有一部分拖留在地面，此时需机械排泥处理，继续下沉达4、将袋口固定于装砂漏斗，通过振动装砂入袋，砂装满后，卸下砂袋，拧紧套管上盖，然后一般把压缩空气送进套管，一边提升套管直至地面。15?预制砂袋直接投放孔内成井?1、预先在砂袋里装满砂料，并将上口扎结牢靠，运送到现场，弯成圆形2、套管成孔后，随即将预制砂袋投放孔内，拔管成井。16?三、塑料板排水法塑料板排水法,是用来加固软基的一种新工艺。它是将有通槽的带状塑料排水板用插板机插入软土中,然后在土面
7、上加载预压,土中水沿着塑料板的通槽上升溢出土层,使地基得以加固。原理与砂井排水法完全相同，是加速湿软土地基的一种方法。17山东水利职业学院18塑料板排水法的施工工艺为：平整原地面摊铺下层砂垫层机具就位塑料排水板穿靴插入套管拔出套管割断塑料排水板机具移位摊铺上层砂垫层19软土地基用塑料排水带排水加固的施工过程示意204、真空预压、真空堆载联合预压基本原理：利用薄膜密封技术，在膜下形成真空，使薄膜内外产生一个气压差，地基在等向气压差作用下进行排水固结。优点：加荷时间短，工艺简单、造价低，地基不存在失稳问题。21真空堆载联合预压加固软基示意图22方法2：换填法1.开挖换填法2.强制换填法3.爆破换填
8、法4.抛石挤淤法23一、开挖换填法采用挖掘机械，铲除软土层后换填好土，采用挖掘机械，铲除软土层后换填好土，分层压实分层压实.1、选择良好的填料选择强度较大、性能稳定的填料。（砂、砂砾）选择强度较大、性能稳定的填料。（砂、砂砾）2、开挖边坡的坡度根据开挖深度与土的抗剪强度确定合理的边坡坡度。开挖根据开挖深度与土的抗剪强度确定合理的边坡坡度。开挖时用水泵排水，防止边坡坍塌破坏。时用水泵排水，防止边坡坍塌破坏。3、填料应及时运进、随挖随填，防止挖方边坡坍塌。24二、路堤载荷强制换填法定义：把好土直接铺撒在软土地基表层，靠土的自重将软土挤向周围，从而换上好土的施工方法。适用：对于薄软土层特别有效，对于
9、厚软土层，视工程种类及加固目的而定。施工要点：从路中线逐渐向两侧填筑。注意：对于宽路堤，由于软土厚度不一致，从而若在路堤下面残留部分软土，完工后会产生不利的不均匀沉降。25三、爆破换填法（爆破挤淤法）三、爆破换填法（爆破挤淤法）利用炸药爆炸时的能量将软土扬弃或压缩，然后填以强度较高的渗水土或一般粘性土，达到换土的目的。适用：换填深度超过3m，功效较高、施工期紧迫且允许爆破的情况。施工要点：对于稠度较大的软土采用先爆后填，对于稠度小的软土，可以先填后爆破。强制换土法是把好土直接铺撒在软土地基表层，靠土的自重将软土挤向周围，从而换上好土的施工方法；而爆破换土法则是将挤土的方式改用爆炸力，更容易将软
10、土从土层中挤出。26四、抛石挤淤法四、抛石挤淤法1）选用不易风化的片石，片石厚度或直径不小于300mm2）软土地层平坦、软土呈流动状时，填筑应沿路基中线向前成三角形方式投放片石，再渐次向两侧全宽范围扩展。3）软土地层横坡陡于1：10时，应自高向低填筑，并在低侧坡脚外一定宽度内同时抛填形成片石平台。4）片石抛填出软土面后，应用小石块填塞垫平，并碾压密实适用：长年积水的洼地，排水困难，泥炭呈流动状态，较薄，在特别软弱的地面上施工机械无法进入的情况。27方法3：挤密法1.反压护道法2.堆土预压法3.重锤夯实法4.深层拌和法28一、反压护道法和堆土预压法1、反压护道法路堤在施工中达不到要求的滑动破坏安
11、全系数时，反压主路堤两侧，以期达到路堤稳定的一种处理方法。?避免一次性高堆填，应分层填筑、分层碾压至规定的密实度。每层铺筑要有一定向外倾斜的坡度，以利排水。?反压护道的填筑速度不得慢于主路堤。?主路堤在施工中或完工后，如能确定反压护道下面的地基强度已增长到要求的值，则可将反压护道的超载部分挖除，并用这些材料填筑主路堤。292、堆土预压法在软土地基表面预先堆土加压，加速地基的下沉和软土固结，通过挤密增大土体密实度，提高土的抗剪强度。施工简单，不需要特殊的机械和材料，但软土的排水固结时间长，工期一般较长。30二、重锤夯实法原理利用起重机，将重锤提升至一定高度后，让锤自由下落时的冲击能夯实浅层地基，
12、使其表面形成一层较为均匀的硬壳层。作用提高地基表层土的强度。降低湿陷性黄土地表的湿陷性，减少杂填土表层土的强度不均匀性适用距地下水位0.8m高度以上的稍湿无黏性土、杂填土、非饱和黏性土及湿陷性黄土和分层填土31形状：截头圆锥体材料：C20以上钢筋混凝土制作：底板填充废铁并设置钢底板使重心降低。自重：不宜小于15kN15t夯锤锤底面静压力：15-20kPa锥底直径：0.7-1.5m。常用锤重：15-32kN落距为2.5-4.5m夯打遍数：6-10遍影响深度：相当于锤底直径32强夯法动力固结法或动力压实法用起重机械反复将质量一般为1040 t(最大可达到200t)的夯锤提高到一定高度(一般为104
13、0m)，自由下落，对地基土进行强力冲击，通过巨大冲击和振动能量，提高地基承载力并降低其压缩性，改善地基性能。33适用：处理碎石土、砂土、低饱和度的粘性土、粉土、湿陷性黄土及填土地基等的深层加固。特点：施工简单、加固效果好，使用经济、运用面较广。缺点是需要相应的机具设备，操作时噪声和振动较大，不宜在人口密集或附近防震要求高的地点使用。山东水利职业学院34加固机理：夯击能产生动应力与冲击波，土层液化，土粒位移并重新排列密实。在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量，这种突然释放的巨大能量将使土体发生一系列的物理变化；如土体结构破坏或液化；排水固结压密；触变恢复等。其作用结果使一定范围内地基强
14、度提高、孔隙挤密、消除湿陷性。35三、深层拌和法在地基的成孔桩中，将石灰或水泥等固化剂与土基软土搅拌、混合处理的方法。分表层拌合法和深层拌合法。机理：桩管打入土中，产生横向挤密作用，土体密实，强度增加，同时，桩体本身具有较大的强度，故桩体与土组成复合地基。?适用范围：松软砂类土、素填土、杂填土等。?山东水利职业学院36371、混合加固土的性质密度：加固土的密度较加固前略有增加；含水量：加固土的含水量较加固前地基土的含水量低。强度：通常用无侧限抗压强度.固化剂的配比及龄期固化剂的配比及龄期?土的含水量土的含水量?固化剂的掺配量固化剂的掺配量?固化剂和土的拌合程度固化剂和土的拌合程度?山东水利职业
15、学院382 2、深层拌和法的施工、深层拌和法的施工在施工前：在施工前：?1 确定固化剂的种类（水泥、石灰、水泥浆）；确定固化剂的种类（水泥、石灰、水泥浆）；?2 根据设计强度的要求，选用有代表性的土进行根据设计强度的要求，选用有代表性的土进行试验，确定施工时固化剂的掺配量；试验，确定施工时固化剂的掺配量；?3 检查施工机械运转是否正常，特别是固化剂的检查施工机械运转是否正常，特别是固化剂的排送量，以保证固化剂配比正确。排送量，以保证固化剂配比正确。?通称通称水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩39浆喷桩浆喷桩法（法（CDMCDM法）法）施工顺序是：首先在预定的位置安装好深施工顺序是：首先在预定的位置安装好
16、深层混合搅拌机，转动搅拌翼片，使其边切土层混合搅拌机，转动搅拌翼片，使其边切土边靠自重下沉。待搅拌翼片下沉到预定深度边靠自重下沉。待搅拌翼片下沉到预定深度时开始压入固化剂（一般为时开始压入固化剂（一般为水泥浆水泥浆）；同时）；同时边提升搅拌轴边回转，时固化剂与地基土充边提升搅拌轴边回转，时固化剂与地基土充分拌匀，形成柱状加固体。分拌匀，形成柱状加固体。水泥浆与软土搅拌形成的柱状固结体称为水泥浆与软土搅拌形成的柱状固结体称为浆喷桩浆喷桩(又称为又称为“湿法湿法”搅拌桩，搅拌桩，CDM法法)40旋喷桩旋喷桩兴起于二十世纪七十年代的高压喷射注浆法，八、九十年代在全国得到全面发展和应用。对处理淤泥、淤
17、泥质土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果。利用装有特殊喷嘴的钻头，钻到预定深度的土层内，用高压泵将配制好的浆液，经喷嘴喷出高速高压的射流，借以切削和破坏原土层结构，使浆液和土颗粒充分混合，经过凝固和硬化后，便形成具有一定强度的柱状固结体。41喷射粉体搅拌法用压缩空气把粉状或粒状固化剂送到搅拌翼片处，待搅拌翼片旋转时，从翼片背面形成的空隙部位喷射出来，喷射出来的固化剂粘附在含水分的软粘土上，通过翼片来搅拌。特点：在短时间内可以得到较高的强度，压缩性能得到改善，对周围环境影响小。42深层石灰搅拌法深层石灰搅拌法(DLM(DLM法法)使用使用颗粒状生石灰为固化剂为固化剂将石灰掺入软
18、弱地基中加以原位搅拌，使将石灰掺入软弱地基中加以原位搅拌，使之固结的深层搅拌法。由两根带有旋转翼之固结的深层搅拌法。由两根带有旋转翼片的回转轴及在其中间部位兼作导向柱的片的回转轴及在其中间部位兼作导向柱的固化剂输入管组成，固化剂是从两个搅拌固化剂输入管组成，固化剂是从两个搅拌面的交叉部位输入地层中的。面的交叉部位输入地层中的。形成双柱状加固体形成双柱状加固体43水泥粉喷桩施工流程44四、砂桩在软土地基中打孔并填充砂或砂砾石所形成的群桩。?砂桩直径一般为200-320毫米,最大可达700毫米,间距a=(1.8-4.0)d。桩的布置宜采用梅花形。?作用：置换、排水45?砂井排水固结砂桩与砂井区别作
19、用不同砂桩挤密地基土井径较小，间距较大构造不同井径较大，间距较小适用范围不同湿软地基松砂、杂填土46五、碎石桩碎石桩是指用振动、冲击和水冲等方式在软弱地基中成孔后,将碎石挤压入土孔中,形成由碎石所构成的密实桩体。水泥粉煤灰碎石桩，简称CFG桩与周围土体形成复合地基，比一般的碎石桩复合地基的承载力高，变形量小。47方法4：土工合成材料加固法1.土工布2.土工格栅48排水：内部具有排水通道间土工纤维具有良好的三维透水性过滤：阻止土粒流失，与其相邻接触部分土层共同形成一个完整的过滤系统。隔离：利用土工织物的高抗拉性，抗撕裂性、良好的韧性、整体性和耐酸碱、耐生物侵蚀性能。加固：复合地基49?由高分子聚
20、合物合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。成品为布状，一般宽度为4-6米，长度为50-100米。土工布分为有纺土工布和无纺土工布。土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。50?土工格栅是一种以高分子聚合物为主要原料，经过拉伸形成的具有方形成矩形的聚合物网材。一般分为单向拉伸土工格栅（TGDG系列）和双向拉伸土工格栅（TGSG系列），主要用于公路路基加固、滑坡、塌方的修复及治理水土流失等工程。51缺点：?抗老化能力差?对紫外线敏感52方法5：化学加固法1.注浆法2.灰土挤密桩53注浆法注浆法利用机械压力将
21、浆液通过注入管，均匀注入地层，浆液以填充和渗透方式，排挤土粒间或石隙中的水分和空气，浆液凝固后，可使用原土层或缝隙固结成整体。用途：加固软土地基，加固流砂、流石地基，防护坡面和沿河堤岸，整治滑坡等病害，改善地下工程的开挖条件。54化学注浆动画演示水泥注浆动画演示膨胀土注浆动画演示压密注浆动画演示静压注浆技术，采用振动钻机携带特制注浆头钻孔，直接利用钻杆作为注浆管分段注浆。膨胀土指的是具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限粘土。55灰土挤密桩机理：?成孔挤密作用化学加固法和挤密法综合运用的实例?生石灰吸水膨胀挤密作用适用：含砂量低，没有滞水砂层的软土56施工方法：按设计布桩的位置成孔（一般孔径为300300，孔深为46m）后，用打碎的生石灰颗粒与活性掺和料（粉煤灰或炉渣），按一定的比例混合，干拌均匀后，分层灌入桩孔内，并分层夯实。这种桩依靠生石灰吸水膨胀达到挤密土壤的效果，加固后的地基质量可靠。57
