關(guān)于人工地基(軟地基)處理方法的探討
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關(guān)于人工地基(軟地基)處理方法的探討
摘要：軟基處理方法多種多樣，其選用一定要有針對(duì)性、適用性以及高效性，要做到因地制宜、因時(shí)制宜、綜合考慮、科學(xué)合理、切實(shí)可行，使工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可靠，才能取得事半功倍的效果。軟弱地基處理是一項(xiàng)復(fù)雜、技術(shù)性高的工作，在工程建設(shè)中具有重要的作用和地位，應(yīng)不斷探索，推陳出新，研制出既經(jīng)濟(jì)又無(wú)污染的新型材料，以強(qiáng)化公路質(zhì)量，服務(wù)社會(huì)。本文歸納了軟土地基處理方法的種類(lèi)及選擇，提出了軟土地基處理的具體措施。
關(guān)鍵詞：軟地基；處理
一、目前公路施工中軟弱地基常用的處理方法
1.深層處理
軟基處理的主要方法按其原理共分為四類(lèi)：排水固結(jié)；振密、擠密法；置換拌入法；加筋法。
1.1 排水固結(jié)
這是在軟土地基上加壓并配合內(nèi)部排水，加速軟土地基的排水，從而加快軟土固結(jié)的處理方法，適用于處理各類(lèi)淤泥、淤泥質(zhì)粘土及沖填等飽和粘性土地基。
軟土地基在附加荷載的作用下，使軟粘土地基土體中的孔隙水排出，土體發(fā)生固結(jié)，土中孔隙體積減小，土體強(qiáng)度提高，使沉降提前完成或提高沉降速度，減少地基施工后的沉降和提高地基承載力。
主要加固方法有：堆載預(yù)壓法、砂井法、袋裝砂井、真空預(yù)壓法、電滲排水法、 降低地下水位法、塑料排水板法。
預(yù)壓處理：分為超載預(yù)壓、等載預(yù)壓和欠載預(yù)壓等，其施工工期較長(zhǎng)，超載預(yù)壓的時(shí)間一般為6個(gè)月，通常與排水處理地基相結(jié)合使用。
袋裝砂井：對(duì)于軟土厚度大、路堤穩(wěn)定、填土高的軟土路基，采用袋裝砂井，可增加軟土豎直方向的排水能力，縮短水平方向的排水距離，加速軟土的強(qiáng)度。砂袋灌入砂后，砂井可采用錘擊法或振動(dòng)法施工。該方法施工工藝復(fù)雜，費(fèi)用相對(duì)較高，所用的時(shí)間較長(zhǎng)，可采用矩形或梅花形布樁。
塑料排水板：排水原理與袋裝砂井相同，由于是工廠制作，其質(zhì)量穩(wěn)定、重量輕、運(yùn)輸保管方便，施工工藝比較簡(jiǎn)單，投入勞力少，費(fèi)用相對(duì)較低，并且滲濾吸水性好，具有一定的強(qiáng)度和延伸率，對(duì)土的擾動(dòng)小，缺點(diǎn)是預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)于提高土層的抗剪能力也不如袋裝砂井。
1.2 振密、擠密法
采用爆破、夯擊、擠壓和振動(dòng)及加入抗剪強(qiáng)度高的材料等方法，通過(guò)振動(dòng)和擠密使地基中深層土土體密實(shí)、固結(jié)，孔隙比減小，抗剪強(qiáng)度提高。適用于軟土厚度>3m的中厚軟土的加固和分布面積廣的軟基加固處理，其加固深度可達(dá)到30m。
主要加固方法有：強(qiáng)夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)樁法、砂樁法、爆破法、碎石樁法(振沖置換法)、石灰樁法、水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁法)、粉噴樁法、旋噴樁法。代表方法有碎石樁法、強(qiáng)夯法、水泥粉煤灰碎石樁法、粉噴樁法。
強(qiáng)夯法：適用于無(wú)粘性土地基，土層在巨大的沖擊能作用下，土中產(chǎn)生很大的壓力和沖擊波，致使土體局部壓縮，夯擊點(diǎn)周?chē)欢ㄉ疃葍?nèi)產(chǎn)生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水(氣)順利排出，土體迅速固結(jié)。強(qiáng)夯后的地基承載力可提高3倍～4倍，壓縮性可降低200％～1000％ 。
強(qiáng)夯加固法的主要目的在于處理好場(chǎng)道地基下溝、河塘軟土。強(qiáng)夯加固法是技術(shù)上比較可靠、經(jīng)濟(jì)上相對(duì)合理的淺層處理方法，此方法在實(shí)施時(shí)要特別注意場(chǎng)區(qū)地下水位和地基土粘粒含量較高的問(wèn)題，可通過(guò)采取填筑粗骨料強(qiáng)夯墊層、插塑料排水板和優(yōu)化強(qiáng)夯工藝等措施加以解決。
采用強(qiáng)夯法加固，預(yù)計(jì)加固深度可達(dá)8m 左右，該層厚度內(nèi)的土基可形成一個(gè)超密實(shí)的“硬殼層”。淺層地基的沉降已全部完成，且為超固結(jié)狀態(tài)，地基淺層承載力可得到較大幅度的提高，淺層粉質(zhì)土層的地震液化問(wèn)題也可基本得到解決，但下部軟土的長(zhǎng)期沉降問(wèn)題仍未解決，預(yù)計(jì)殘余沉降仍可達(dá)1cm～30cm，由于有上部“硬殼層”的存在，可大大減少地基的差異沉降。
擠密砂樁、碎石樁加固法：屬于復(fù)合地基的一種，適合在地基土屬于非飽和粘性土或砂土，且軟土層較厚，換填困難時(shí)使用，先往土中打入樁管成孔，然后在孔內(nèi)填入礫石、砂、石灰、灰土等搗實(shí)而成，可以使地基土密實(shí)，容重增加，孔隙比減少，防止砂土在地震或受震動(dòng)時(shí)液化，提高地基土的抗剪強(qiáng)度和水平抵抗力，減少固結(jié)沉降，使地基變均勻，起到置換、擠密、排水作用，防止地基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞，以提前完成沉降，減少沉降差。
1.3 置換拌入法
加入高抗剪強(qiáng)度的材料，置換軟土中部分成分的加固機(jī)理，并與原有的土體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)共同組成復(fù)合地基，以提高地基的承載力，達(dá)到加固地基的目的。
主要方法有：振沖置換法、灌漿法、旋噴樁(粉噴樁、高壓噴射注漿)、深層攪拌法、褥墊法等多種方法；采用砂、碎石等材料置換軟弱：上地基中部分軟弱土體或在部分軟弱土地基中摻入水泥、石灰或砂漿等形成加固體，與未被加固部分的土體一起形成復(fù)合地基，從而達(dá)到提高地基承載力和減少沉降量的目的。
旋噴樁及深層攪拌法：對(duì)于強(qiáng)度低、壓縮性高、排水性能較差的軟土，利用水泥或石灰等材料作為固化劑與地基軟土之間反應(yīng)組成復(fù)合地基，使軟土固結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的地基，從而提高地基承載力，減少工后沉降。利用粉噴樁施工造價(jià)較高，處理效果可靠，適用土層范圍廣。
灌漿法：灌漿漿液是利用水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿及各種化學(xué)漿材如聚氨酯類(lèi)、木質(zhì)素類(lèi)、硅酸鹽類(lèi)等注入到淤泥軟土地基中，同時(shí)擠出土中的自由水。水泥漿凝固后，與土體膠結(jié)成整體，提高地基承載力。此方法基本不會(huì)改變?cè)瓲钔恋慕Y(jié)構(gòu)和體積，所用灌漿壓力較小，適用：于卵石、中、粗砂和有裂隙的巖石。
1.4 加筋法
在路基中埋設(shè)強(qiáng)度高、韌性大的土工聚合物(土工布和土工格柵)、拉筋、受力桿件等，達(dá)到提高地基承載力和地基整體性的目的，減少地基不均勻的沉降，對(duì)防止滑移也有好處，且有利于維持建筑物的穩(wěn)定，適用于軟弱巖體、土體中的路堤與路塹。
主要加固方法有：加筋土路基、土工聚合物、土釘墻、土層錨桿、土釘、樹(shù)根樁法、柴(木)梢排法。
加筋路基法(土工布或土工格柵法)：對(duì)于沉降量不大的路堤，高路堤填土適當(dāng)采用土工布?jí)|隔，限制了軟基和路基的側(cè)向位移，增加了側(cè)向約束，從而降低了應(yīng)力水平，加強(qiáng)了路基剛度與穩(wěn)定性，提高了路基的水平橫向排水，使荷載均布。采用土工布覆蓋攤鋪，既提高了路基剛度，也使邊坡受到維護(hù)，有利于排水，從而增加地基穩(wěn)定性。
2.淺層處理
淺層軟基處理的方法主要是換填墊層法。當(dāng)軟弱土層厚度不很大時(shí)，可將路基面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖除，然后換填強(qiáng)度較大的土或其他穩(wěn)定性能好、無(wú)侵蝕性的材料(通常是滲水性好的中粗砂)。此方法處理的經(jīng)濟(jì)實(shí)用高度為2m～3m，如果軟弱土層厚度過(guò)大，則采用換填法以增加棄方與取土方量從而增大工程成本。通過(guò)換填具有較高抗剪強(qiáng)度的地基土，從而達(dá)到增強(qiáng)地基承載力的目的，滿足構(gòu)筑物對(duì)地基的要求。
主要加固方法有：換填、拋石擠淤、墊層、強(qiáng)夯擠淤等。墊層法根據(jù)材料的不同可分為砂(礫石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層。代表方法有砂墊層法及換填法。
砂礫墊層：將基底下一定范圍內(nèi)的軟弱土挖去，在填土與基底之間換填砂、碎石和素土等散體料，并分層夯實(shí)成低壓縮性的地基持力層，從而使地基在受到填土荷載后，迅速地將地基土中的孔隙水排出，加快固結(jié)速度，提高地基的承載力，減少沉降，防止地基局部剪切變形。要注意控制填土速度，所用的材料應(yīng)為含泥量不大于5％ 的潔凈中粗砂， 或最大粒徑小于5cm 的天然級(jí)配砂礫。
換填法：在軟土厚度不大于2m時(shí)，利用滲水性材料(砂礫或碎石)進(jìn)行置換填土，可以降低壓縮性，提高承載力和抗剪強(qiáng)度，減少沉降量，改善動(dòng)力特性，加速土層的排水固結(jié)。其特點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，但費(fèi)用較高。拋石擠淤：當(dāng)軟土或沼澤土位于水下， 更換土施工困難， 且厚度小于3m，表層無(wú)硬殼、基底含水量超過(guò)液限、路堤自重可以擠出的軟土之上，排水比較困難時(shí)，采用拋片石(直徑一般不小于30cm )擠淤的方法，從中部開(kāi)始拋石，逐漸向兩邊延伸，擠出淤泥，提高路基強(qiáng)度。
摘要：軟基處理方法多種多樣，其選用一定要有針對(duì)性、適用性以及高效性，要做到因地制宜、因時(shí)制宜、綜合考慮、科學(xué)合理、切實(shí)可行，使工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可靠，才能取得事半功倍的效果。軟弱地基處理是一項(xiàng)復(fù)雜、技術(shù)性高的工作，在工程建設(shè)中具有重要的作用和地位，應(yīng)不斷探索，推陳出新，研制出既經(jīng)濟(jì)又無(wú)污染的新型材料，以強(qiáng)化公路質(zhì)量，服務(wù)社會(huì)。本文歸納了軟土地基處理方法的種類(lèi)及選擇，提出了軟土地基處理的具體措施。
關(guān)鍵詞：軟地基；處理
一、目前公路施工中軟弱地基常用的處理方法
1.深層處理
軟基處理的主要方法按其原理共分為四類(lèi)：排水固結(jié)；振密、擠密法；置換拌入法；加筋法。
1.1 排水固結(jié)
這是在軟土地基上加壓并配合內(nèi)部排水，加速軟土地基的排水，從而加快軟土固結(jié)的處理方法，適用于處理各類(lèi)淤泥、淤泥質(zhì)粘土及沖填等飽和粘性土地基。
軟土地基在附加荷載的作用下，使軟粘土地基土體中的孔隙水排出，土體發(fā)生固結(jié)，土中孔隙體積減小，土體強(qiáng)度提高，使沉降提前完成或提高沉降速度，減少地基施工后的沉降和提高地基承載力。
主要加固方法有：堆載預(yù)壓法、砂井法、袋裝砂井、真空預(yù)壓法、電滲排水法、 降低地下水位法、塑料排水板法。
預(yù)壓處理：分為超載預(yù)壓、等載預(yù)壓和欠載預(yù)壓等，其施工工期較長(zhǎng)，超載預(yù)壓的時(shí)間一般為6個(gè)月，通常與排水處理地基相結(jié)合使用。
袋裝砂井：對(duì)于軟土厚度大、路堤穩(wěn)定、填土高的軟土路基，采用袋裝砂井，可增加軟土豎直方向的排水能力，縮短水平方向的排水距離，加速軟土的強(qiáng)度。砂袋灌入砂后，砂井可采用錘擊法或振動(dòng)法施工。該方法施工工藝復(fù)雜，費(fèi)用相對(duì)較高，所用的時(shí)間較長(zhǎng)，可采用矩形或梅花形布樁。
塑料排水板：排水原理與袋裝砂井相同，由于是工廠制作，其質(zhì)量穩(wěn)定、重量輕、運(yùn)輸保管方便，施工工藝比較簡(jiǎn)單，投入勞力少，費(fèi)用相對(duì)較低，并且滲濾吸水性好，具有一定的強(qiáng)度和延伸率，對(duì)土的擾動(dòng)小，缺點(diǎn)是預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)于提高土層的抗剪能力也不如袋裝砂井。
1.2 振密、擠密法
采用爆破、夯擊、擠壓和振動(dòng)及加入抗剪強(qiáng)度高的材料等方法，通過(guò)振動(dòng)和擠密使地基中深層土土體密實(shí)、固結(jié)，孔隙比減小，抗剪強(qiáng)度提高。適用于軟土厚度>3m的中厚軟土的加固和分布面積廣的軟基加固處理，其加固深度可達(dá)到30m。
主要加固方法有：強(qiáng)夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)樁法、砂樁法、爆破法、碎石樁法(振沖置換法)、石灰樁法、水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁法)、粉噴樁法、旋噴樁法。代表方法有碎石樁法、強(qiáng)夯法、水泥粉煤灰碎石樁法、粉噴樁法。
強(qiáng)夯法：適用于無(wú)粘性土地基，土層在巨大的沖擊能作用下，土中產(chǎn)生很大的壓力和沖擊波，致使土體局部壓縮，夯擊點(diǎn)周?chē)欢ㄉ疃葍?nèi)產(chǎn)生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水(氣)順利排出，土體迅速固結(jié)。強(qiáng)夯后的地基承載力可提高3倍～4倍，壓縮性可降低200％～1000％ 。
強(qiáng)夯加固法的主要目的在于處理好場(chǎng)道地基下溝、河塘軟土。強(qiáng)夯加固法是技術(shù)上比較可靠、經(jīng)濟(jì)上相對(duì)合理的淺層處理方法，此方法在實(shí)施時(shí)要特別注意場(chǎng)區(qū)地下水位和地基土粘粒含量較高的問(wèn)題，可通過(guò)采取填筑粗骨料強(qiáng)夯墊層、插塑料排水板和優(yōu)化強(qiáng)夯工藝等措施加以解決。
采用強(qiáng)夯法加固，預(yù)計(jì)加固深度可達(dá)8m 左右，該層厚度內(nèi)的土基可形成一個(gè)超密實(shí)的“硬殼層”。淺層地基的沉降已全部完成，且為超固結(jié)狀態(tài)，地基淺層承載力可得到較大幅度的提高，淺層粉質(zhì)土層的地震液化問(wèn)題也可基本得到解決，但下部軟土的長(zhǎng)期沉降問(wèn)題仍未解決，預(yù)計(jì)殘余沉降仍可達(dá)1cm～30cm，由于有上部“硬殼層”的存在，可大大減少地基的差異沉降。
擠密砂樁、碎石樁加固法：屬于復(fù)合地基的一種，適合在地基土屬于非飽和粘性土或砂土，且軟土層較厚，換填困難時(shí)使用，先往土中打入樁管成孔，然后在孔內(nèi)填入礫石、砂、石灰、灰土等搗實(shí)而成，可以使地基土密實(shí)，容重增加，孔隙比減少，防止砂土在地震或受震動(dòng)時(shí)液化，提高地基土的抗剪強(qiáng)度和水平抵抗力，減少固結(jié)沉降，使地基變均勻，起到置換、擠密、排水作用，防止地基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞，以提前完成沉降，減少沉降差。
1.3 置換拌入法
加入高抗剪強(qiáng)度的材料，置換軟土中部分成分的加固機(jī)理，并與原有的土體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)共同組成復(fù)合地基，以提高地基的承載力，達(dá)到加固地基的目的。
主要方法有：振沖置換法、灌漿法、旋噴樁(粉噴樁、高壓噴射注漿)、深層攪拌法、褥墊法等多種方法；采用砂、碎石等材料置換軟弱：上地基中部分軟弱土體或在部分軟弱土地基中摻入水泥、石灰或砂漿等形成加固體，與未被加固部分的土體一起形成復(fù)合地基，從而達(dá)到提高地基承載力和減少沉降量的目的。
旋噴樁及深層攪拌法：對(duì)于強(qiáng)度低、壓縮性高、排水性能較差的軟土，利用水泥或石灰等材料作為固化劑與地基軟土之間反應(yīng)組成復(fù)合地基，使軟土固結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的地基，從而提高地基承載力，減少工后沉降。利用粉噴樁施工造價(jià)較高，處理效果可靠，適用土層范圍廣。
灌漿法：灌漿漿液是利用水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿及各種化學(xué)漿材如聚氨酯類(lèi)、木質(zhì)素類(lèi)、硅酸鹽類(lèi)等注入到淤泥軟土地基中，同時(shí)擠出土中的自由水。水泥漿凝固后，與土體膠結(jié)成整體，提高地基承載力。此方法基本不會(huì)改變?cè)瓲钔恋慕Y(jié)構(gòu)和體積，所用灌漿壓力較小，適用：于卵石、中、粗砂和有裂隙的巖石。
1.4 加筋法
在路基中埋設(shè)強(qiáng)度高、韌性大的土工聚合物(土工布和土工格柵)、拉筋、受力桿件等，達(dá)到提高地基承載力和地基整體性的目的，減少地基不均勻的沉降，對(duì)防止滑移也有好處，且有利于維持建筑物的穩(wěn)定，適用于軟弱巖體、土體中的路堤與路塹。
主要加固方法有：加筋土路基、土工聚合物、土釘墻、土層錨桿、土釘、樹(shù)根樁法、柴(木)梢排法。
加筋路基法(土工布或土工格柵法)：對(duì)于沉降量不大的路堤，高路堤填土適當(dāng)采用土工布?jí)|隔，限制了軟基和路基的側(cè)向位移，增加了側(cè)向約束，從而降低了應(yīng)力水平，加強(qiáng)了路基剛度與穩(wěn)定性，提高了路基的水平橫向排水，使荷載均布。采用土工布覆蓋攤鋪，既提高了路基剛度，也使邊坡受到維護(hù)，有利于排水，從而增加地基穩(wěn)定性。
2.淺層處理
淺層軟基處理的方法主要是換填墊層法。當(dāng)軟弱土層厚度不很大時(shí)，可將路基面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖除，然后換填強(qiáng)度較大的土或其他穩(wěn)定性能好、無(wú)侵蝕性的材料(通常是滲水性好的中粗砂)。此方法處理的經(jīng)濟(jì)實(shí)用高度為2m～3m，如果軟弱土層厚度過(guò)大，則采用換填法以增加棄方與取土方量從而增大工程成本。通過(guò)換填具有較高抗剪強(qiáng)度的地基土，從而達(dá)到增強(qiáng)地基承載力的目的，滿足構(gòu)筑物對(duì)地基的要求。
主要加固方法有：換填、拋石擠淤、墊層、強(qiáng)夯擠淤等。墊層法根據(jù)材料的不同可分為砂(礫石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層。代表方法有砂墊層法及換填法。
砂礫墊層：將基底下一定范圍內(nèi)的軟弱土挖去，在填土與基底之間換填砂、碎石和素土等散體料，并分層夯實(shí)成低壓縮性的地基持力層，從而使地基在受到填土荷載后，迅速地將地基土中的孔隙水排出，加快固結(jié)速度，提高地基的承載力，減少沉降，防止地基局部剪切變形。要注意控制填土速度，所用的材料應(yīng)為含泥量不大于5％ 的潔凈中粗砂， 或最大粒徑小于5cm 的天然級(jí)配砂礫。
換填法：在軟土厚度不大于2m時(shí)，利用滲水性材料(砂礫或碎石)進(jìn)行置換填土，可以降低壓縮性，提高承載力和抗剪強(qiáng)度，減少沉降量，改善動(dòng)力特性，加速土層的排水固結(jié)。其特點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，但費(fèi)用較高。拋石擠淤：當(dāng)軟土或沼澤土位于水下， 更換土施工困難， 且厚度小于3m，表層無(wú)硬殼、基底含水量超過(guò)液限、路堤自重可以擠出的軟土之上，排水比較困難時(shí)，采用拋片石(直徑一般不小于30cm )擠淤的方法，從中部開(kāi)始拋石，逐漸向兩邊延伸，擠出淤泥，提高路基強(qiáng)度。
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