1、1网络教育学院专 科 生 毕 业 论 文（设 计）题 目：地基基础施工方法及理论分析学习中心：天津宁河奥鹏学习中心12层 次： 高起专 专 业： 土木工程 年 级： 09 年春 学 号： 091474204039 学 生： 巴单知 指导教师： 屈威 完成日期： 2011 年 8 月 3 日 地基基础施工方法及理论分析2摘 要软 土 路 基 的 处 理 的 目 的 是 提 高 公 路 路 基 的 稳 定 性 和 承 载 能 力 。 利用夯实、置换、排水固结、加筋等方法对地基土进行加固，以改善地基土的剪切性、压缩性、振动性和特殊地基的特征，使之满足上部拟建工程的要求。选择合理的软基处理方案及方法快
2、速实施，从而取得预期的经济和社会效益，具有重大的实际意义。本文首先分析了软土地基的工程性质，其次探讨了选择软土地基处理方法时应考虑的因素，并进一步详细研究了软土地基处理工程的过程设计，涉及到分区及施工顺序的设计、场区道路软土地基处理的具体设计以及软基工程的监测。关键词：地基处理；软土；技术研究；工程监测地基基础施工方法及理论分析3目 录一、引言.1二、软土地基的工程性质.2(一)、软土及软土地基的界定 .2(二)、软土对地基的影响 .2(三)、软土地基常用的处理方法 .3(四)、特殊路基处理的施工顺序 .3三、选择软土地基处理方法时应考虑的因素.7(一)、地基状况 .7(二)、地面性质 .7(
3、三)、施工条件及周围环境 .7四、软土地基处理的施工方案.9(一)、软土路基处理遵循的施工原则 .9(二)、一般路堤浅层处理施工 .9(三)、一般路基搅拌桩预压处理施工 .9(四)、场区道路软土地基处理的具体设计 .10(五)、软基工程的监测 .12五、总结.13参考文献.14地基基础施工方法及理论分析1一、引言铁路、公路、建筑、港口等不同专业技术部门，在国内外对软土的定义都不尽相同。人民交通出版社 1992 年版铁路工程地质手册中，定义软土的特征为“含有大量亲水的胶体颗粒，具有海绵状结构，因此其孔隙比大、含水量高、透水性小、抗剪强度低、压缩性大”。铁路工程设计技术手册桥梁地基和基础中则进一步
4、将软土解释为“在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的饱和软弱粘性土”。公路行业在交通部公路工程名词术语（JTJ002-87）中定义软土主要是由含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土，并解释淤泥为“在静水或缓慢的流水环境中沉积并含有机质的细粒土，其天然含水量大于液限，天然空隙比大于 1.5；当天然空隙比小于 1.5 而大于 1.0 时成为淤泥质土”。中国建筑工业出版社出版的工程地质手册则称软土为“软土是指天然含水量大、压缩性高、承载能力低的一种软塑到流塑状态的粘性土，如淤泥、淤泥质土以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等”。港口、建工部门一般把淤泥、淤泥质土以及
5、天然强度低、压缩性高、透水性小的一般粘性土统称为软土或软粘土，而在港口工程技术规范（JTJ219-87）中则详细描述为“近代水下沉积形成的天然含水量大于液限，天然空隙比大于 1.0 而小于 1.5 的亚粘土、粘土分别称为淤泥质亚粘土、淤泥质粘土。尽管软土的定义不尽相同，但其实质性的内涵，其在工程实践中的鉴别与处理方法应该是一致的。 我国国土辽阔，软土地基在滨海平原，河口谷地等均有广泛分布。软土地基有极大的危害性，如果不处理或处理不当，就会造成地基失稳，使构造物沉降过大或不均匀沉降，对构造物造成不同程度的破坏甚至彻底报废。而对于不同部门的不同定义，不管是广义上的强度低、压缩性高的软弱土层，还是狭
6、义上讲的软粘性土、淤泥质土、淤泥等，软土相对于不同的工程，其在工程实践中内涵是一致的。也就是说，对于不同的工程而言，软土地基的软或硬都是相对的，与土质和工程性质分不开的。设计者和施工者都不应过分拘泥于软土的定义，只要构造物及其荷载在地基上可能出现有害、过大的变形与强度不足等问题，都应认真进行沉降和稳定验算，根据不同的工程性质和要求，采取不同的处置办法，特别是应进行现场的地质勘查与鉴别，决不能仅凭土名确定处治方案。一般来讲，在工程设计与施工中，首先是通过调查，访问，查询资料等方法初步判别软土地基的位置和类别，再通过目测，载重试验估测软弱程度，最后实地取样进地基基础施工方法及理论分析2行室内土工试
7、验，比较软土鉴别指标，确定软土地基的类型及软弱程度，进而根据工期，投资的要求，选择合适的处理方案。施工中也经常用贯入法测定其承载力，或者用碾压设备使土基承重，观察其沉陷情况进行判断。各种软土地基处理技术不断地运用在土木工程的各个方面，带来了巨大的经济效益和社会效益。我国地基处理水平不断得到提高，总体上正在接近世界先进水平。近几十年来，我国在引进了国外比较先进的软土地基处理方法的同时，逐步发展了符合我国国内具体工程地质条件的软土地基处理方法。从国外引进和发展了高压喷射注浆法、振冲法、强夯法、深层搅拌法、土工合成材料、强夯置换法、EPS 超轻质填料法等许多地基处理技术。许多已经在我国得到应用的地基
8、处理技术，如排水固结法、土桩和灰土桩法、砂桩法等也得到不断发展提高；在工程实践中还发展了许多新的地基处理技术，如真空预压法、锚杆静压桩法、孔内夯扩碎石桩法、低强度桩复合地基法、刚性桩复合地基法等。通常情况下，软土地基指地基承载力达不到上面建筑物(构筑物)的要求，或虽在建筑物(构筑物)施工时能达到要求，但在后期使用过程中由于地基本身的原因或其他原因使地基失稳，造成建筑物(构筑物)沉降过大或不均匀沉降，以致彻底破坏建筑物的不良地基。对于达不到设计要求的软土地基需对其进行加固处理。软土地基加固处理的目的是利用夯实、置换、排水固结、加筋等方法对地基土进行加固，以改善地基土的剪切性、压缩性、振动性和特殊
9、地基的特征，使之满足上部拟建工程的要求。本文以软土地基作为研究对象，对软土的性质及处理技术进行系统的分析研究，具有一定的理论和现实意义。地基基础施工方法及理论分析3二、软土地基的工程性质(一)、软土及软土地基的界定软土一般是指在静力或缓慢流水环境中以细颗粒为主的近代沉积物，其直径小于0.1 mm 的颗粒一般占土样重量的 50%以上。这类土的物理特性大部分是饱和的，含有机质，天然含水量大于液限，孔隙比大于 1。当天然孔隙比大于 1.5 时，称为淤泥，天然孔隙比大于 1 而小于 1.5 时，则称为淤泥质土。工程上将淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土、冲填土、杂填土和饱和含水黏性土统称为软土。软土地层还
10、包括软土与砂土、碎石土、角砾土及块土等形成的互层 3。因此，软土地层还可包括除岩石以处的所有含有软弱土层的地层。软土是在静水或缓慢水流、缺氧、多有机质的条件下生成的，往往与泥炭和粉砂交错沉积。绝大部分生成于全新世的中晚期，也有软土层埋藏在密实的硬土层之下，生成期较早。但总的说来，在各种土中，软土应该说是比较年轻的沉积物，甚至还存在正在继续沉积的欠固结软土。(二)、软土对地基的影响软土地基在我国公布很广（软土类型及分布表如图 2-1） ，大都成型于天然，如第四纪沉积物等。在我国南方地区，江河湖泊、稻田、沼泽等处，往往成为工程的软地基。表 2-1 我国软土分布表类型 分布情况滨海沉积 主要分布在东
11、海、黄海、渤海等沿海地区湖泊沉积 洞庭湖、太湖、鄱阳湖、洪泽湖周边河滩沉积长江中下游、奥江下游河口、淮河平原、松辽平原谷地沉积 西南、南方山区或丘陵区长期受水浸蚀浸泡 北方地区根据上述软土的特点，以软土作为建筑物的地基是十分不利的，它可造成构造物不同程度的破坏，严重者不但影响使用，甚至造成建筑物的彻底报废。由于软土的强度很低，承载力不足，不能承受较大的建筑物荷载，否则就可能出现地基的局部破坏乃至整体滑动，开挖较深的基坑时，就可能出现基坑的隆起和坑壁的失稳现象。由于地基基础施工方法及理论分析4软土的压缩性较高，建筑物增加的沉降和不均匀沉降是比较大的，对于一般四层至七层的砌体承重结构房屋，最终沉降
12、约为 0.2-0.5m。著名的意大利比萨斜塔，建筑已数百年，塔身完好无损，但严重倾斜，其原因即是地基不均匀沉降所致，且至今无好的解决方法。(三)、软土地基常用的处理方法软土由于具有含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定所需时间长等工程特性，一般不能直接作为天然地基使用，需经过加固处理以减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。路基沉降是导致路基变形、破坏的主要原因，因此对软土地基处理恰当与否，不仅影响工程的投资，而且将直接影响道路的使用性能和工程质量。对软土地基的处理对策很多，但不管采用何种方法，处理后的地基必须满足强度、变形、动力稳定性和透水性要求，从而达到减小道路路基在荷载作
13、用下引起的沉降或不均匀沉降的目的 6。软土路基处理方法较多，分类也各有不同，常用的处理方法主要如下描述：1. 砂垫层法砂垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为 0.6-1.0m 的砂垫层（具体厚度视路堤高度、软土层厚度及压缩性而定，太厚施工困难，太薄效果差）作为软土层固结所需要的上部排水层，以加速沉降的发展，缩短固结过程的方法。砂垫层可作为路堤内的地下排水层，以降低堤内水位，改善施工时重型机械的作业条件。砂垫层法具有施工简单，不需要特殊机具设备等特点。主要适用于以下情况：路堤高度小于 2 倍极限高度；软土表面无透水性低的硬壳；软土层不很厚、或具有双面排水条件的情况；当地有砂，且运距不太远，施工期限不
14、甚紧迫的工程。采用砂垫层，砂宜采用中砂及粗砂，要求级配良好。颗粒的不均匀系数不大于5，且含量不宜超过 3%-5%。砂垫层一般用自卸汽车及推土机配合摊铺，摊铺应均匀，注意不要有很大的集中载荷作用。当路堤为粉土类土，透水性不好时，路堤坡脚附近砂垫层被路堤覆盖，可能会阻碍侧向排水，必须注意做好砂垫层端部的处理。在路堤的填筑过程中，填筑的速度要合理安排，使加载的速率与地基承载力增加的速率相适应，以保证地基在路堤填筑过程中不发生破坏。通常可利用埋设在路堤中线的地面沉降板以及布置在路堤坡脚的位移边桩进行施工观测，随时掌握地基在路堤填筑过程中的变形情况和发展趋势，借以判断地基是否稳定，控制填土的速度。2强夯
15、法地基基础施工方法及理论分析5强夯法处理软土地基是利用重锤自山落下产生的冲击波使地基密实，这种冲击引起的振动在土中是以波的形式向地下传播的。对于饱和无粘性土，夯击过程中，土体可能会产生液化，其致密过程与爆破和振动压密过程相似；对于饱和细粒粘土的效果尚不明确，成功和失败的例子均有报道，对于这类饱和的细颗粒土，要求破坏土的结构、产生超孔隙水压力、山裂隙形成排水通道。如果将地基视为弹性板空间体，则夯锤自由下落过程也就是势能转换为动能的过程，即随着夯锤下落势能越来越小，动能越来越大，在落到地面以前的瞬间，势能的极大部分都转换为动能，夯锤夯击地面时，这部分动能除一部分以声波形式向四周传播，一部分由于夯锤
16、和土体摩擦而变成热能外，其余的大部分冲击能则使土体产生自由振动，并以压缩波(也称为纵波)、剪切波(也称为横波)和瑞利波(也称为表面波)的波体系联合在地基内传播，在地基中产生一个波场。此外，压缩波大部分通过液相运动，使孔隙水压力增大，同时使土颗粒错位，土体骨架解体。而随后到的剪切波使土颗粒处于更密实的状态。占总能量 67%的瑞利波，其竖向分量起到松动土的作用，但其水平分量可使土得到密实。3换填法换填法就是将基础地面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使
17、之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。当地基软弱土层较薄，而且上部荷载不大时，也可直接以人工或机械方法(填料或石填料)进行表层压、夯、振动等密实处理，同样可取得换填加固地基的效果。换填法适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的回填土等地基处理以及暗塘、暗洪、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理：用于膨胀土地基可消除地基上的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶与土洞等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。4. 静力排水固结法静力排水固结法地对
18、天然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或是在建筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土地基基础施工方法及理论分析6整体的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。静力排水固结法可以解决以下两个问题：(1)沉降问题：使地基沉降在加载预压期间，即修筑路面之前沉降大部分或基本完成，路面在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。(2)稳定问题：排水固结法加速地基土的抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性，公路是条带状荷载，在横断方向受力面积较小，稳定问题尤为重要。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。排水系统有竖向排水体（包括
19、普通砂井、袋装砂井和塑料排水板）和水平排水体（砂垫层） ；加压系统包括堆载法、真空法、降低地下水位法、电渗法和联合法。设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离。加压系统即是起固结作用的荷载，要使地基土的固结压力增加而产生固结。5. 碎石桩法利用一个产生水平向振动的管状设备在高压水流作用下边振边冲,在软弱粘土中成孔后,再往孔内分批填入碎石等坚硬材料制成一根根桩体,由碎石桩体和桩间土组成复合地基,从而提高原有地基承载力,减少沉降量,这种加固地基技术叫作振冲置换或碎石桩法。此种方法由挤密砂体的振冲技术演变发展而来,其主要作用是置换部分软土,形成一个类似于钢筋
20、混凝土复合结构,由于此种方法不受地下水位影响,且造价低,又能减少路基沉降,所以建设中越来越受到普遍重视。碎石桩的施工质量控制,实质上就是对施工中作用的水、电、料三者的控制。对于粘性土的质量控制,目前尚无严格的规范可循,必须通过现场试验进行综合分析,以便制订出合理的控制数据。(1)控制好桩位中心轴线及桩底标高。按要求振冲器尖端喷水中心与孔径中心偏差不得大于 5cm。尤其是桩底标高,在造孔过程中,一定要测量其桩底标高,确保达到设计高程。(2)控制好成孔质量,防止塌孔。造孔时应根据要求掌握好水压,水量和灌入速度,每灌入 1m 左右将振动器提起留振约 5s 进行扩孔,当接近桩底标高时要降低水压,以免破
21、坏桩底以下土层。在整修造孔过程中孔内应充满水,以防塌孔。(3)振密工序是确保碎石桩质量的关键,当造孔完毕并清孔后,应立即进行填料振密工作。要严格控制填料的粒径和每批填料量,粒径宜选择 2cm- 5cm 孔隙率最小的级配为好。粒径大于 10cm 容易卡住振冲器。一定要按照试验所确定的振密电流和留振时间操作。地基基础施工方法及理论分析7(4)制桩完成后应逐桩进行标准贯入试验,连续 5 击,下沉小于 7cm 视为合格。连续出现下沉量大于 7cm 的桩长达 0.5m,或间断出现大于 7cm 的累计桩长 1m 以上的桩,视为不合格,应采取衬强措施。(5)该段地基处理完毕后,立即进行填筑作业以使地基有一充足的沉降时间。(四)、特殊路基处理的施工顺序：特殊路基施工工艺流程图清表或清淤找平层回填土摊铺砂垫层袋装砂井放样袋装砂井施工路基填筑准备工作测原地面标高 清 表 或 清 淤 路线中线桩放线复测计算路基宽度并放出边桩桩机就位
