软土地地基处理 - 图文

2026/4/29 18:31:34

填土或堆石(称为反压平台),以防止基土被挤出,保证堤坝的稳定。

使用反压法来处理地基,可以就地取材,施工简便,不需要特殊材料,适用于变形要求不高的道路工程、水利工程等。但是反压平台占地面积大,在农耕区、用地受限制地区不宜常用。这种方法除了可以稳定地基外,反压平台还可以起放浪渗透的作用,又常有可能在防汛期间利用堤背反压平台作为防护抢险的工作场地。

我国在软弱粘土地区进行了采用反压法来稳定地基的试验研究工作,为使用反压法处理软土地基提供了依据。在饱和软粘土地基上造堤时,起初在刚受到填土(或抛石)荷载作用时,饱和软土地基来不及固结,此时地基土的抗剪强度最小,地基破坏现象多出现在堤末建成或刚建成初期阶段,这是最不利的情况。反压平台的设计根据此情况进行设计,及反压平台必须考虑使用外加荷载在地基中产生的剪应力始终小于土的抗剪强度。一般路堤施工速度较快,而且路堤底部不设置透水层,因此设计时地墓土抗压强度采用快剪试验的结果。反压护道的适用范围,是非耕作区和取土不困难的软土地区,同时路堤的设计高度不大于5/3-2倍极限高度。

反压平台的设计根据控制极限平衡区发展范围的原理来进行。虽然这个方法在理论上还不完善,但实际工程说明它与其他方法相比更加符合实际,现也采用圆弧滑动法进行计算。

反压法处理的基本原理是以反压土重改变地基的应力状态和变形条件,它可以压制地基因荷载的不均匀而出现的塑性挤出和地面隆起的趋势,还能使软土地地基得到部分固结,从而提高了反压平台下面地基的强度,特别是对排水条件比较好的薄层软土,效果尤为显著。

反压平台的尺寸可以参照当地经验选定,如无经验参考时,则用通过试算法假定多个反压平台尺寸h和L,用圆弧滑动找出路堤边坡最小安全系数,并使最小安全系数满足设计标准,也可根据在路堤自重作用下发生的极限平衡区和极限平衡发展的宽度L来确定,如图3.3所示。

为了利于地墓受力平衡,反压护道通常在路堤两侧对称布置。当软土层较薄且下卧层有横向坡层时,可在路堤两侧采用不等宽的反压护道。反压护道的实质是加宽荷重分布的宽度,减小水平方向的应力梯度。就这个意义来讲,放缓边坡

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与反压护道的作用完全一致,但一致认为反压护道比放缓边坡经济。

反压护道有单级、多级形式,这与软土分布范围有关,一般采用单级,但在软土分布范围较窄的地方也可采用多级形式。反压护道的高度往往根据经验拟定,单级护道首先要保证稳定,所以其高度必须低于极限高度,但也不宜太低,以免被滑弧所切穿,一切为路堤高度的1/3-1/2,且不超过地基稳定性所要求的极限高度。反压护道的宽度应通过圆弧法或塑性性区开展法进行稳定验算,一般可采用(0.5-1)L,L为路肩至坡趾的水平距离。采用反压护道后,路堤填土高度仍然有限制,有文献指出不能超过极限高度3/2-5/3。

路堤标高一般为定值,反压护道的尺寸可根据满足路堤稳定要求的条件,用宫川法决定。通常是先假定反压护道尺寸,然后用宫川法进行稳定验算。若计算出的稳定系数小于允许值时,应重新假定反压护道尺寸,直到算出的稳定性系数满足要求为止。重点工程用宫川法确定反压护道尺寸后,需再用圆弧滑动的条分法进行验算。

宫川法的公式如下:

(3-1)

(3-2)

图3.3 路堤下极限平衡

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3.22 排水固结法

一般采用排水固结的方法,来提高地基软土的强度。这类方法如排水砂井和排水砂垫层等,其中的作用为加速地基固结,使强度得到提高。这文主要介绍以下4个方法:

(1)排水砂井法

排水砂井是在软土地基中挖直径为0.4~2.0m的井眼置入砂土,加速地基排水固结,提高地基土的强度。排水砂井是利用各种打桩机具击入钢管,或用高压射水、爆破等方法在地基中获得一定规律排列的孔眼,并灌入中、粗砂而成。由于这种砂井在饱和软粘土中起排水作用,故称为排水砂井。排水砂井顶面应铺设砂垫层或砂沟,以构成完整的地基排水系统。

软土地基设置砂井后,改善了地基的排水条件,缩短了排水途径,因而地基承载附加荷载后,排水固结过程大大加快进而使地基强度得到提高。用砂井加固软土地基,对于提高地基承载力是有效的。当路堤较高,软土层较厚时,用其他办法(如反压护道法)难以满足路堤稳定要求,改用砂井加固可获得良好效果。

由于砂井加固,砂量大,当砂料来源困难时,造价比较高。根据我国的实践资料,砂井的使用范围大致有:路堤高度大于极限高度5/3~2倍;路堤高度大于极限高度,而小于极限高度的5/3~2倍,但地处良田和填料来源困难时;软土层厚度大于5m。

(2)排水砂垫层

软土地基的固结必须排水。由于软土渗透性差,常采用一些措施加速排水固结,但地基软土较薄、底部有砂砾层时,则在路堤底部地面铺设砂垫层,砂垫层宽度应大于路堤底部宽度,便于排水。排水砂垫层就是在路堤底部的地基铺设的一层较薄的砂层,以使软土顶面增加一个排水面,在逐级加荷作用下促使地基排水固结,提高强度。这种砂垫层厚度较薄,它对基底应力的分布及沉降量的大小无明显影响,但可加速沉降发展,缩短其过程。

砂垫层施工简易,不需要特殊施工机具,需要砂料即可试验,但施工结束后,需有足够时间进行排水固结,稳定沉降,故施工期比较长。由此砂垫层适用于施工期长、路堤高度在极限高度2倍以内,软土表面无渗透性特低的隔水层情况,如软土层较薄,底部有透水层,则效果更好。砂垫层的厚度与路堤高度、软土层

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厚度等有关,一般为0.6~1.0m。且为了不影响砂垫层排水效果并保证路堤下沉时不发生断错,当地基沉降大时,砂垫层应厚一些,反之可薄一些。

(3)人工地基

人工地基是在软土地地基内设置各种材料制成桩,构成复合地基,后将地表换成性能较好的土料,以提高地基承载力,保证路基稳定的一种方法。其方法包括换土,施工简易迅速,不必抽水挖淤,可取得良好的效果。

(1)垫层法:垫层法就是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除,代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。其优先是可以就地取材、价格便宜、施工工艺比较简单。适用于软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地。其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土,分层碾压或夯实土,按回填的材料可分为砂(或砂石)、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。其中干渣分为等级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力,减少沉降量;常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程,一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散索填土、杂填土、滨填土以及已完成自重固结的充填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2m~3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。

(2)侧向约束

在路堤两侧设置木桩、板桩、钢筋混凝土桩或片石齿墙等,以限制地基侧向变形。在类方法在软土层厚较小且底板有较硬土层的情况下,效果较好。特别是下卧层面具有横坡时,尤其适宜。

(3)碎石桩

碎石桩时采用碎石材料做桩料,并依靠振动沉管机,水振冲器等在软土地层内做成。碎石桩与桩间的软土形成复合地基,碎石桩对地基起加固、置换作用。由于桩与土体的共同作用,从而提高地基承载力,降低土层的压缩性。碎石桩的直径比较大,常用0.5~1.0m。桩材一般用未风化的干净砾石或扎制碎石,粒径宜为20~50mm,含泥量不应大于10%。

(4)加固土桩

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