软土地基论文范文

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鉴于淤泥质软土地基承载力低，压缩性大，透水性差，不易满足水工建筑物地基设计要求，故需进行处理。根据软土地基处理的原理和作用，江苏省阜宁县水利局在多年水利工程建设实践中，积累了几种简单易行、经济效益较高的淤泥土处理方法，现浅述如下：

1．桩基法

当淤土层较厚，难以大面积进行深处理时，对中小型水工建筑物，可采用打桩的办法进行加固处理。

①当淤土层厚度小于5m时，宜打砂桩或石灰桩，通过吸水和排水来挤密淤土，使其孔隙比小于1，以达到一般地基要求。

②当淤土层厚度在5～7m时，宜打预制桩至硬土层，作承载桩台。

③当淤土层厚度在7～10m时，宜打灌注桩至硬土层，作承载桩台。

④当淤土层厚度在10m以上时，宜采用打悬浮桩的办法，挤密淤土层并靠摩擦承载。

2．换土法

当淤土层厚度在4m以内时，也可采用挖除淤土层，换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、采用沉井基础等办法进行地基处理。鉴于换砂不利于防渗，且工程造价较高，故一般小型水工建筑物应就地取材，以换填泥土为宜。1999年，在滨海县大套一站排灌闸施工中，就地利用废黄河堤上的粉砂土，同水泥按9∶1配比拌成水泥土，换填了3m厚的淤泥土层，效果很好，工程至今安全运行。而对大中型水工建筑物，可采用沉井基础。1986年，在阜宁县北沙抽水站工程建设中，设计了21．7m×10．6m×2．3m长×宽×高的沉井基础，换除了近5m深的淤泥土层。采取沉井深基础处理和“排水下沉法”方案，既保护了泵站出水池底板下原状土不受扰动，又较“不排水下沉法”节省了大量投资，工程被评为江苏省优质工程。

3．优化结构法

①选择轻型结构。如“U”形槽薄壁渡槽、肋拱桥、桁架拱桥、刚架拱桥等。拱形桥梁除具有自重轻的优点外，还可将桥台基础浅埋，把桥台基础设置在地基表层的密实土层上，从而避开淤土层。

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2软土地基处治方法

软土地基的处理方法较多，从不同角度出发，可以有不同的归纳和分类，本文从加固机理、施工工艺、所用材料方面将目前公路工程中常采用的一些软土地基处理方法分类如下。

2．1置换法

该法也称做换填法，首先挖除基础下部一定范围内的软弱土层，然后分层换填强度和模量相对较高的灰土、碎石、砂等材料，并充分压实至设计要求的密度，最终形成一个较好的持力结构层，从而达到提高承载力和减少路基变形的目的。换填法处理处理深度通常控制在3m以内，但也不应小于0.5m，因为垫层太薄，则换土垫层的作用也不显著。

2．2排水固结法

排水固结法又称预压法，是对原始地基，或者在地基中设置有袋装砂井或塑料排水带等排水体，后利用建筑物本身重量或其他竖向荷载作用加压，排出土体孔隙水，逐渐固结，地基发生沉降，强度逐步提高的方法。对于排水固结法，土体的密度与预压荷载的大小以及时间紧密相关。若不考虑预压周期，土体密度只决定于预压荷载的大小。

2．2.1真空预压法

该方法是以大气压力做为预压荷载，在拟处理场地表面铺设厚度均匀的砂垫层，上覆一层不透气的密封薄膜，通过真空抽气装置，在密封膜内产生一定真空度，在内外压力差作用下，土体产生负的空隙水压力，从而达到土体固结。

2．2.2堆载预压方法

堆载预压是使用砂石、素土或者其它重物为荷载，对地基加载，排出土体孔隙水，达到土体固结的目的。加固后的地基承载力取决于上部堆积荷载的大小。真空预压与堆载预压的加固原理不同，前者通常将荷载一次加到最大值，而土体却不产生增量剪应力，故不需考虑地基产生剪切破坏。后者必须考虑加载时增量剪应力对土体的影响，控制加载速率，采用分级加载。

2．2.3深层密实法

深层密实是指采用爆破、夯击、挤压和振动等方法，对松软地基土进行振密和挤密。(1)强夯法。强夯法顾名可理解为动力压实法或者动力固结法，通常以几十吨的重锤，从6—40m落距的高处自由落下，将土体夯击密实。该法适用于处理砂土、低饱和度粉土、碎石土、杂填土、湿陷性黄土等土质地基，能够改善砂土抗振动液化的能力、提高地基的强度、降低土体压缩性、消除土的湿陷性。(2)复合地基法。复合地基法是在天然地基中设置一定数量的桩体(增强结构体)，桩和土体共同承担荷载，并使地基具有置换法和密实法后形成的效应。通常复合地基的面积置换率一般为3%—25%，其中碎石桩的面积置换率可以达到40%。公路工程中常采用的状体有碎石桩、石灰桩、土桩、水泥搅拌桩、其他刚性桩(PHC管桩、CFG桩、PCC管桩、素混凝土桩等)等。高速公路工程中，深度20m以内的软土处理，水泥土搅拌桩复合地基得到了大量应用;深度超过20m的深厚软土地基处理多采用刚性桩进行处理。

2．2.4加筋法

加筋法常见主要有两种:一是土工织物法，二是加筋土法。其中土工织物法已经成功应用于我国的公路工程中，并已广泛用于软基处理、边坡稳定、结构支护、道路翻浆防治、路基路面综合排水及沥青路面裂缝处理等诸多方面，成功地解决了大量的工程实际问题。

2．2.5胶结法

胶结法是将水泥、水泥砂浆、石灰或其他具有充填性、胶结性特点的材料，渗入或者注入到各种介质之间的裂缝和孔隙之中，形成加固体，提高地基的强度与抗渗性。胶结法主要包括注浆法、高压喷射注浆法、水泥土搅拌法。

2．2.6其他方法

软土地基处理还可使用抛石挤淤法、反压护道法、冻结法、烧结法等方法。

3公路软土地基处理方法选用

不同软土地基处理方法均有各自的适用范围与条件，公路工程中，应根据公路等级、技术要求、建设周期、经济分析综合考虑来选择合理的处理方案。根据工程经验，总结了如下不同软基处理方法的适用范围。

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2水利工程中有效的软土地基处理方法

2.1置换填土法置换填土法不失为一种较好的软土地基处理方法，处理效果较为明显持久，但由于对客观条件要求较高，实际操作起来难度较大。具体操作方法是利用灰土、水泥等硬度较高的土质、材料取代软土，操作过程中注意做到均匀散落于地基之上，目的是保证洒落后土质有更高的承载能力，使其满足进一步的水利工程施工要求。该种软土地基处理方法，存在的问题在于其工程量较大，成本较高，不够经济，操作实施过程中为了有效控制工程成本，尽量就地取材。为了提高工程地基的防渗透性和地基承载能力，需要对替换后的填土进行再次夯实处理，必要时可以采用分层夯实方法。

2.2排水固结法软土地基处理，主要是通过各种技术方法来降低地基土质中的水分含量，达到增强土体强度的目的，可以尝试使用排水固结法处理。通过引入专门的排水设备（如塑料水管、沙井）排出软土地基内部的水分，以此来减小软土地基的土孔隙率，促使地基固结发生变形，从而有效提高地基牢固度。排水固结法较适用于那些饱和、软弱土层；如果是渗透性较低的泥炭土，由于可能导致最终的排水效果较差，应当慎重使用该方法。

2.3夯锤强夯法软土地基处理方法选择与地基内部土体性质密切相关，如果是沙土、黄土构成的软土地基，可以考虑使用夯锤来对软土进行夯实处理。一般情况下，用于夯实土体夯锤的夯力要求在80kN及以上，以此保证土体牢固，从而保证软土地基较高的牢固度和稳定性。以南水北调中线一期工程中某河段施工为例，该河段渠道地基为黏砂多层结构，且半挖半填，挖方深度为7.0～10.5m；渠道底板土质为细砂、重砂壤土和中壤土，渠坡由细砂、重砂壤土和中壤土构成，且重砂壤土、细砂土质分布不均，具有中等偏弱的透水性，而重砂壤土有明显的地震液化潜势。面对该特点的软土地基，在水利工程施工过程中可以考虑使用强夯法处理，单击夯击能3000kN•m时击四遍；其中前三遍夯锤落距可以保持在15m，第四遍满夯过程中落距可以降为5m。使用该技术方法处理完成后，需要对强夯区进行必要的标贯检测、土样室内化验分析，一般情况下都能够明显消除重砂壤土的地震液化问题，使处理后质量能够满足工程设计要求。如果由于地下水位较高，导致强夯后软土地基仍然不合格，可以考虑进行垫土辅助处理。

2.4水泥旋喷法水泥旋喷法是一种通过专用旋喷设备形成水泥旋喷桩来提高软土地基承载能力的方法。该方法较适用于冲填土、软黏土等土质软土地基加固。该方法的基本原理是通过在旋喷桩上设置一个能够发挥特别功能的注浆管，将这个注浆管放入到一定深度的软土层中，然后缓慢向上提升，这时喷嘴会以一定速度转动，而注浆管会在强压力作用下喷出水泥浆液，其与土体接触融合，在水泥浆液凝固后形成所谓的旋喷桩，达到牢固软土地基、防止渗水的目的。旋喷桩的强度、牢固度较高，且不容易被压缩，能够起到很好的土质改良作用。但是水泥旋喷方法也不是万能的，在使用该方法之前需要准确核查土体的成分，如果土体中含有较多的有机质成分，如塘泥土、泥炭土，建议不要使用该方法。

2.5管桩桩基法桩基法是当前水利工程施工建设中应用较为广泛的软土地基加固方法。由于其具有良好的牢固性质，被广泛应用于含水量较大的软土地基处理，其中以钢筋混凝土管桩和预应力管桩使用居多。仍然以前边所述的南水北调中线一期工程某河段为例，鉴于该河段地基土质，经研究后决定采用挤密砂石桩方法处理渠道地基；挤密砂石桩桩位布置为三角形，桩距为200cm、桩径为60cm。挤密桩施工前，先复核每根桩的桩位放线，成桩后再次检查桩位位置是否有偏差，如果发现存在偏差或者漏桩现象要及时纠偏和进行补桩。施工过程中挤密砂石桩跳打进行，由两侧向中间方向试验成桩，均匀分布、逐步加密，及时进行夯填。如果施工是在既有建筑物附近，该桩位是背离建筑物方向。

2.6高压灌浆法高压灌浆法是水利工程软土地基处理的主要方法之一，一般采用液压或者气压的方式，向软土地基内部灌入有凝固功能的浆液，或使用注浆管将水泥浆液均匀注入到软土层中，目的是赶走原有软土层中的水分、空气，促使软土层发生变形。浆液的凝固作用在于使原有软土层中的松散颗粒、裂隙进一步胶结成新的结合体，从而提高原有软土层的承载力、压缩模量，起到加固软土地基的作用。灌注浆液一般选择水泥浆、黏土浆等。

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软土地基是指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土软弱地基。软土地基极易变形，造成路基整体下沉或局部沉陷，导致路面破坏。公路构造物也会由于软土地基失稳，造成结构物破坏、桥头错台等一系列的公路病害。

1原因分析

1.1地质原因

在工程地质不良、泥沼软基丰富的地段填筑路堤，当路堤填料不断增加时，路基产生压缩沉降或挤压位移，致使路堤随之沉降。

1.2路基填料

在《公路路基施工技术规范》(JTGF10－2006)中，对路基填料有以下规定：

(1)含草皮、生活垃圾、树根，腐殖质的土严禁作为路基填料。

(2)泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土，不得直接用于填筑路基。

(3)液限大于50％，塑性指数大于26，含水量不适宜直接压实的细粒土，不得直接作为路基填料。

(4)粉质土不宜直接填筑于路床，不得直接填筑于浸水部分的路堤及冰冻地区的路床。

1.3地下水和地表水

水是公路的天敌，对路基更是危害无穷，当水进入路基后导致路基填料含水量增大，强度稳定性降低，造成路基沉陷等一系列公路病害。

1.4设计方面

由于工程前期地质勘测资料不全、不细，未能真实反映出软土地基，或者由于设计部门设计不完善甚至未做任何地基处理措施导致填筑起的路基在施工过程中或者工程完工后出现不同程度的沉陷。

1.5施工方面

首先进行软地基处理时，由于加载过快，未能及时进行沉降位移速率观测，当接近或超过临界填土高度时，仍快速填筑，当荷载超过地基承载能力，导致路堤失稳。其次，软土地区路堤施工计划中未考虑地基固结工期以及在施工过程中，对质量把关不严。未能达到软基处理的设计要求，都会直接导致路基下沉。

2防治措施

软土地基具有较大的破坏性，因而只要外在荷载加在土基上出现有害的过大变形和强度不够等现象都需对沉降进行防治处理，其目的是改善地质力学性能，增加其稳定性。软土地基防治首先要提高路基设计质量，方案要切实可行。设计部门在设计前要对沿线的地质地层情况、各类土质、路基填料进行全面调查和试验，在此基础上应因地制宜，就地取材，制定出合理有效的软基处理方案。下面介绍几种常用的处理方法。

2.1砂(砾)垫层

砂(砾)垫层采用砂或天然级配砂砾，经分层压实。作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低对地基的压实力。减少变形量。同时垫层可起到排水作用，地基土中孔隙水可通过垫层快速排出，能加速下部土层的沉降和固结。该方法适用于2m以内软弱、透水性强的黏性土地基。不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数极小的黏性土地基。

2.2抛石挤淤

在淤泥厚度小于3m，表层无硬壳，呈流动状态，排水困难，石块易于取得的条件下采用抛石挤淤的方法。这种方法是为了换填但不进行挖掘，而是靠换填材料的自重使软弱层遭受破坏后被强制挤出而进行的换填。抛投石块的顺序应沿路中线向前抛填，然后向两侧扩展，以便淤泥向两旁挤出。片石高出软土后，应用较小石块填塞垫平，再用重型机械碾压，以使填石紧密，并在其上铺设反滤层后再进行填土。

2.3加固土桩法

加固土桩主要是以水泥、石灰、粉煤灰等材料作为固化剂的主剂，利用深层搅拌机械和原位软土进行强制搅拌，经过物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特性和水稳性的混合柱状体。它对提高软土地基承载能力，减少地基的沉降量有明显效果。

2.4土工合成材料

在地下水位较高的松软土基路堤中，采用垫隔土工布加强路基刚度，且利于排水。在高填路堤，可适当分层垫隔。在软基上垫隔土工布时可使荷载均匀分布，从而有效地避免不均匀沉降。

2.5砂桩和袋装砂井法

砂桩处理法是在软土地基中钻成一定直径的孔眼，灌以粗砂或中砂。利用上部荷载作用加速软土的排水固结的方法。袋装砂井是事先把砂装入长条形、透水性好的编织袋内，然后用专门的机具设备打人软土地基内代替普通大直径砂井。袋装砂井既有大直径砂井的作用。又可以保证砂井的连续性，避免缩径现象。另外由于袋装砂井的直径小，材料消耗小，工程造价低，施工速度快，设备轻型，更适应在软弱的地基中施工。

2.6碎石桩

碎石桩是利用一个产生水平向振动的管状设备，以高压水流边振边冲在软弱黏性地基中成孔，在孔内分批填入碎石加以振密制桩，与周围黏性土形成复合地基，这种加固技术称为振冲置换法或碎石桩法。与排水固结法相比，其加固期短，可以采用快速连续加载方法施工路堤，对缩短工期十分有利。

2.7塑料排水板法

塑料排水板是在纸板排水的基础上发展起来的一种方法，它的优点是：单孔过水面大，排水畅通，质量小。强度高，耐水性好。塑料排水板是由芯体和虑套组成的复合体，或是由单一材料的多孔管道板带。滤膜芯带复合结构塑料排水板有两种材料组合而成，中间为带有各种通水孔道的芯板。如口琴型、城墙型、圆孔型、双面交错凹凸型等，外面包裹一层无纺土工织物滤层。目前国内生产的塑料排水板均属这一类。单一多孔管道板带一般采用两片聚乙烯(或其他高分子材料)微孔薄片黏合(或压合)而成，中同具有多孔管道。这种排水板制作工艺比较复杂，国内市场较少见。

2.8强夯和强夯置换法