软基处理方法.docx

2.10.4 软基处理方案
l 浅层软土处理
①抛石挤淤
对于表层无硬壳层，软土液性指数大，层厚薄的软弱地层，可采用抛石挤淤的方法处理，一般处理厚度在3m以内，对于鱼塘等层厚薄的软弱地层多有采用。

1) 将毛石、片石按顺序、有规律抛填，所抛石块需坚硬、有菱角，强度符合施工规范要求，采用不易风化的石料，片石直径宜大于30cm，小于30cm的粒径含量不得超过20%，且大于0.5m的片石比例在30%以上；
2) 要求不能乱抛，要用人工配合、有规律摆布，严格按照施工规范，使其石块间隙尽量缩小，趋于紧密，并将挤出的淤泥随时清除；
3) 根据抛石层的情况，如压路机可置于其上时，可用重型振动式压路机层层碾压，使所抛石块不再下沉为止，碾压轮辙需不大于5cm；
4) 如地下水位较高时，在抛石顶面水位以上回填30cm厚中粗砂找平层，并且压实；
5) 在找平层上面要回填一定厚度的不透水材料，确保路基填土面干燥。
②挖除换填
换填法是将基础底面以下一定范围内的软弱土层利用人工、机械或其他方法清除，分层置换强度较高的砂或砂性土等透水材料，并夯实至设计要求。该法的优点是直观、高效，不留后患，施工不受工期限制，缺点是处理深度浅，当处理深度大于3m时，处理费用较高，不经济，且存在弃土（淤泥）的问题。

③强夯置换
当软土埋深在3.0m～6.0m之间时，不宜换填且不宜选用深层软基处理方式，本方案采用强夯置换的处理方法。
强夯本身不适用于淤泥及淤泥质土，但对于厚度不大的淤泥层，采用抛填块石或矿渣等材料后再夯实，使大石块强迫落到地层硬土上，同时将大部分淤泥挤出。

夯击遍数及夯点布置：采用3遍强夯。第1、2遍为夯点，夯点间距为2.5m，各夯点夯完后应及时回填夯坑；第3遍为满夯，锤印相接，锤印搭接面积为锤底面积的1/3～1/5。
夯锤重量20t（锤径2.5m），落距根据软土埋深计算得到，每遍暂定夯击数为6次，相邻两遍夯击间隔时间为10天。
l 排水固结堆载预压
① 概述
这类方法也叫堆载——排水固结法，多采用袋装砂井或塑料排水板作为竖向排水体系，是目前广泛采用的方法。原理是通过堆载预压和改善饱和软土的排水条件，在逐级填筑路基荷载和预压荷载的作用下，使地基排水固结，产生固结沉降，从而使土体强度增长、地基承载力提高、有效减少工后沉降。因其技术可靠、综合造价较低，是地基处理优先选用的方法，但该方法需要较长的堆载固结时间，根据软土层的深厚程度及排水距离的长短等因素，预压期在180天至360天不等。

② 竖向排水体选择
软基处理竖向排水体一般为塑料排水板和袋装砂井，两种材料主要技术指标和经济性比较如下：
竖向排水体材料比较表
材料
造价（元/m）
优点
缺点
塑料排水板
2.5
施工工艺简单、速度快、排水效果好
材料质量要求高
袋装砂井
8.5
排水效果好，且具有一定的承重作用
施工工艺较复杂，速度较慢，造价较高
从地质构造、施工难易程度、造价、施工工期比较，竖向排水体推荐采用“塑料排水板”。
③ 袋装砂井
袋装砂井袋径0.07m，间距1.4m，按正三角形布置，路基底全断面铺设一层50cm厚中、粗砂垫层。砂袋应采用具有良好透水性、柔韧性的聚丙烯纺织袋，渗透系数不小于砂的渗透系数，抗拉强度不小于14KN/m，延伸率小于25%；砂料选用渗水率较高的干燥中粗砂，且粒径大于0.5mm的应占总量的50%以上，其含泥量不超过3%，渗透系数不小于0.01cm/s。
④ 塑料排水板
1) 设计要点
塑料排水板间距1.4m，排水板采用正三角形布置，路基底全断面铺设一层50cm厚中、粗砂垫层。塑料排水板采用工业成品，须满足下表相关质量要求，处理深度<15m时采用B型板。
塑料排水板产品质量标准表
项目
单位
B型
C型
条件
复合体
厚度
Mm
4±0.2
4.5±0.2
游标卡尺
宽度
Mm
150±2

米数
m/卷
250±1

抗拉强度
kN/10cm
≥2.5
≥3.0
干态、延伸率10
纵向通水量
cm3/s
≥65
≥85
侧压力350kPa
滤膜
重量（干态）
g/m2
≥110

抗拉
强度
纵向干态
N/cm
≥45
延伸率10%时
横向湿态
N/cm
≥50
延伸率10%时，水中浸泡25h
梯形
撕裂
纵向强度
N
≥110

横向强度
N
≥120

湿态断裂延伸率数
%
≥20
试件在水中浸24h
渗透系数
cm/s
≥5×10-3
试件在水中浸泡
CBR顶破强度
N
≥900

有效孔径
μm
80-120
以O98计
2) 结构设计
a、 水平排水系统：在整平的工作层上，铺设砂垫层，在砂垫层中设置纵横排水盲沟，通过纵横盲沟汇水排至路基外，盲沟采用渗滤土工布包裹碎石形成，盲沟平面布置位置可根据现场情况、场地条件确定。
b、 竖向排水系统：在砂垫层上按照等边三角形布设竖向排水体，排水体需打穿淤泥层进入下卧层至少50cm，上端高出排水砂垫层30cm。
3) 道路路基填筑
道路路基填筑厚度为：道路设计路床标高+地基预留沉降量+超载预压高度，道路路基填筑时，应按设计填筑厚度控制填筑量，并分层填筑碾压密实。
4) 超载预压设计
若土方运距较长，成本较高，超载预压材料可采用土+水的型式，若土源充分，则可采用土+砂或土+土的型式，超载预压强度控制在35～40KPa之间。
5) 预压期控制
由于地质情况较为复杂，施打竖向排水体后，排水固结时间主要由排水体间距和填土速率控制，为满足工后沉降、固结度、稳定性和差异沉降的要求，在施工过程中应严格控制填土速率，分级加载、分层压实。超载预压一般情况下每天地基的沉降量小于0.2～0.5mm时即可卸载停止预压，应根据实际情况而定，主要是使超载后的残余沉降量小于设计要求的工后沉降量。
l 复合地基
① 复合地基桩体比较
复合地基是由两种刚度不同的材料（即桩体和桩间土）组成，两者共同承担上部荷载，并协调变形，各类复合地基的桩体比较见下表：
各种桩体复合地基方案比较表
处理类型
挤密碎石桩
水泥搅拌桩
CFG桩
旋喷桩
预制管桩
桩体类型
散体桩
半刚性桩
半刚性桩
半刚性桩
刚性桩
加固原理
挤密/排水固结
复核地基
挤密/复合地基/衬垫层
复合地基/衬垫层
复合地基/衬垫层
施工机械
振动沉管打桩机
水泥搅拌机
振动沉管打桩机或长螺旋钻
旋喷机
静力压桩机
一般设计参数
桩距：2～3倍桩径
桩距：2～3.5倍桩径
桩距：3.5～6倍桩径
桩距：3～4.5倍桩径
桩距：5～8倍桩径
常用范围
液化路基/低填方桥头/结构物路基
低填方桥头/结构物路基
高填方桥头/结构物路基
高度、振动等场地条件受限制地段
深厚软弱地基的高填方桥头路基
单桩承载力
低
较低
较高
较高
高
复合地基承载力
提高幅度小
提高幅度较小
提高幅度高
提高幅度较高
提高幅度高
成本比较
35元/m
55元/m
70元/m
150元/m
120元/m

② 碎石桩
碎石桩是利用振冲设备将碎石材料充实到软土地基内的预成孔中，形成具有一定密实度的桩体。碎石桩与桩间土形成复合地基，提高了地基的抗剪强度和承载力，同时对饱和粉细砂土层有更显著的挤密、振密作用，使砂土地层密实度增加，孔隙比减少，可有效防止在强震时的砂土液化。
碎石桩施工工期短，成桩后地基20天左右即可稳定，进行下一道工序。根据以往工程经验，碎石桩法特别适用于饱和砂土、粉土路段。

③ 水泥搅拌桩复合地基
1) 概述
水泥搅拌桩复合地基加固机理是利用深层搅拌机，将水泥浆与地基土在原位搅拌，搅拌后形成柱状水泥土体，从而快速提高地基承载力，同时与桩周土形成复合地基，适用于处理厚度小于15m的软弱地基。其优点：软基处理效果好，工后沉降小，地基稳定性好，处理时间较短（一般要求3～4个月）；缺点：受施工工艺限制，处理深度有限，如桩体无法穿透软弱地基则承载力难以保证，造价较高。
2) 设计要点
a、 桩径d：50cm；
b、 桩距s：一般采用2～3.5d；
c、 桩长：对于复合地基处理段对承载力和变形要求较高，桩端必须穿透软弱层，要求进入持力性能较好的土层；
d、 材料：水泥搅拌桩采用强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥，要求水泥用量不小于50kg/m，水泥配合比约为15%～20%，掺6%石膏（占水泥含量）；
e、 桩体强度：桩体90天无侧限抗压强度为1.0MPa；
f、 布置型式：布桩方式可采用正方形或正三角形方式布置；
g、 衬垫层：桩顶铺设一层钢塑土工格栅，衬垫层厚度0.3m，材料采用中粗砂。
3) 施工工艺流程

④ CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基
1） 概述
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，主要由碎石、石屑、粉煤灰、掺适量水泥和水搅拌而成，具有良好的和易性。CFG桩和桩间土一起通过衬垫层形成CFG复合地基。其优点：对地基同时具有挤密加固和置换作用，并且强度和模量比较均匀，对上部结构、受力结构抗震等极为有利；缺点：施工工艺复杂，造价较高。

2） 设计要点
a、 桩径：采用40cm桩径，可用振动沉管法或长螺旋转法成桩；
b、 桩距：综合考虑复合地基承载力、地质条件与施工时新桩和旧桩的相互影响，桩距一般在3～6倍桩径；
c、 桩长：施工桩长参照设计桩长、地质报告以及现场试桩情况而定。施工前应进行试桩，参照地质报告和逐段试桩结果校核设计桩长，如与设计桩长吻合、或经确认后的施工桩长方可大面积施工。
d、 材料：采用强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥，桩体材料推荐重量比为：水泥：粉煤灰：石屑：碎石=1：1.53：3.526：8.855，以施工坍落度30～50mm控制；
e、 强度：28天龄期的立方体抗压强度R不小于10MPa。
f、 衬垫层：衬垫层采用60cm厚碎石，石料应采用粒径范围为10mm~30mm的碎石，表面应洁净，不含植物残体、垃圾等杂质。
g、 土工格栅：在桩顶衬垫层中间铺设一层土工格栅，选用钢塑土工格栅；
h、 逐段试桩：处理划分区段中进行逐段试桩，区段长度以大于20m为宜，如试桩结果与地质报告不符，则需及时通知相关单位调整桩长。
l 液化路段处理
液化路段加固原则主要考虑以下因素：工程的重要性；发生震害后的影响程度；修复的难易程度。根据地质报告，划分液化路段，结合工程性质、设计和投资等因素，制定合理、可行的方案。
一般处理原则：
① 微弱液化路段均不考虑处理；
② 对于中等液化和严重液化路段，处于高强复合地基处理的桥头时，不再做特殊处理；对于无软基处理路段，根据液化路段所处位置、重要性、离建筑物的远近程度，采用砂垫层加土工格栅预压方案、挤密碎石桩方案。
③ 对于大于4m的填方路段，结合路段软基处理型式，采用竖向排水体堆载预压的处理方案，并加设土工格栅，使路基整体性增强、沉降均匀；对于无软基处理路段，采用砂垫层加设土工格栅预压方案。
l 本设计软基处理采用方案
经过上述各软基处理方案的比较，结合本工程的实际情况，对本工程的软基处理拟采用以下方案：
① 对于软基深度小于3m路段，推荐采用挖除换填的方案处理；
② 当软基厚度较深时，考虑本设计基本为填方路基，填方高度较小，堆载预压需大量向外借土，本设计推荐根据软土的深厚程度采用水泥搅拌桩或CFG桩进行处理。