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1、软土地基在不同地区的几种处理方法 大家好，非常感谢会议组织者提供的这次与大家一同学习交流的机会，感谢大家的聆听，希望大家多多批评指正！1 概 述软土具有软松、孔隙比大、天然含水量高、压缩性高、强度低、渗透性小和结构性灵敏的特点，在其上修筑道路、特别是高等级道路，如不进行处理，势必会引起过大的沉降或不均匀沉降，严重者会引起地基失稳破坏，因此，软基处理是道路工作者必然要面临的问题。虽然软基处理技术在我国的应用已有悠久的历史，但由于软土的特异性、多变性，至今，在软基处理中仍然无法找到一套万无一失的解决方案，时有工程因为软基处理不当而引起质量事故或造成巨大浪费，。因此，软基处理技术值得探讨。本次讲座结
2、合道路软土地基处理标准设计图集的出台，对常用的几种软基处理技术进行较系统的讲解，从软土的概念、特点、分布、工程问题出发，对软基的设计原则、设计程序、处理方法、存在问题进行简单的介绍，结合工程实例对几种处理方法进行对比，重点对道路软土地基处理标准设计图集所提到的几种处理方法进行介绍，结合我国软土分布最多的三大区域珠江三角洲、长江三角洲、渤海湾软土的特点，对其工程特性与加固方法进行总结，对软土地基处理所面临的问题进行探讨。通过这些内容的介绍，使大家对软基处理技术的认识有所提高，对软基处理方法、关键问题、注意事项有进一步的了解，为道路设计提供更好的服务。1.1 软土的概念及鉴别为了更好地理解软土的工
3、程特性，首先介绍软土的概念。（1）软土概念我国的软土主要分布于渤海湾、长江三角洲、珠江三角洲以及浙、闽沿海地区等地，以海相或湖相沉积为主，它们是在咸水或淡水中沉积形成、含有有机质和矿物质的细粒土，厚度数米至数十米不等，但在同一地区厚度的变化不大。包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。软土在公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ017）、铁路工程设计技术手册、中国建筑工业出版社工程地质手册、公路工程名词术语、岩土工程勘测规范中都有大同小异的定义，以公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ017）的定义简单明了，工程设计人员可以以此作为软基的定义：滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的
4、天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。归纳各种定义总结出软土是一种天然含水量大（接近或大于液限）、压缩性高（a1-2=5kPa-1）、天然孔隙比大于等于1.0、抗剪强度低（快剪的内摩檫角5o、凝聚力c20kPa）的细粒土。（2）概念意义上软土的鉴别工程上可参照公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ017）中所提到的三个指标进行软土判别。如满足表1-1中的特征指标即可判别为软土。软土鉴别表 表1-1特征指标名称天然含水量（%）天然孔隙比十字板剪切强度（kPa）指标值35与液限1.035（3）需要处理意义上软土的鉴别教课书上软土应与我们需要处理的软弱土区别开来，因为工程设计人员
5、更应该关心的是需要处理土的鉴定标准，为此在工程设计中要认真阅读软土地基六个方面的资料，全面分析所在地段的软土特征。这六个方面是：u、各土层土壤成因；v、各土层土壤类别；w、各土层土壤所处状态；x、各土层土壤四大物理指标，K（压实系数），（干容重），（含水量），e0（天然孔隙比）；y、规范所指软土和习惯所称软粘土所处层位与层厚；z、钻探孔位地基承受不同荷载（路基、路面，折算成土柱高度）条件下的主固结沉降计算值，以及各钻探孔位承受不同填土荷载条件下的主固结沉降计算值的图示。 通过以上资料的分析，可以明确道路范围内分布的软土地基情况、弱软程度以及每一桩孔各土层中软弱土处于那一层位（通过K、eo反映出
6、来），其中最直观的，也是最本质的参数应为（或K）和。下面结合城市道路软土地基浅层处理为例，介绍采用这些基本参数判别软弱土地基的方法。路基施工规范规定填方（挖方也是如此）路段路床顶面以下大于1.5m深度的路基压实度应该大于或等于90%。路床顶面以下1.5m加上路面厚度（一般为0.60.9米之间）总厚度为2.5m左右，对于城市道路由于两侧建筑物的限制，填土高度一般不会超过2米，大多数城市道路路面标高与现状地表标高基本接近属于挖方路基，因此要求天然地基在深度03米范围具有0.85的压实系数是必要和恰当的（天津市软基处理经验）。若以max（最佳含水量条件下的最大干容重）等于1.80g/cm3，土颗粒比
7、重2.70计，当K=0.85时，土壤的孔隙率等于43.3%，孔隙比等于0.76，饱和含水量等于28.3%（土壤中的孔隙全由水分充满），这是软粘土的界定含水量标准。当地基表层含水量大于28%30%时，筑路机械几乎无法直接在地基表面上作业。 于是，软弱土地基各地层应具有的标准是：K0.85，与其对应的1.80g/cm3，29%，如不满足以上标准可判定为需要处理的软弱土地基。通过钻孔基本参数的判定，使我们真正抓住处理重点所在，避免以笼统概念来“加封”软土地基，进而避免以笼统的规范来对待它。1.2 软土的成因、分类及分布软土是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淤泥、淤泥质粘性土
8、、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。软土按沉积环境及成因分为：（1）滨海沉积滨海相、泻湖相、弱谷相及三角洲相；（2）湖泊沉积湖相、三角洲相；（3）河滩沉积河漫滩相、牛轭湖相；（4）沼泽沉积沼泽相。以滨海相沉积为主的软土层，如湛江、香港、厦门、舟山、宁波、连云港、塘沽、大连湾等；泻湖相沉积的软土以温州、宁波为代表；弱谷相软土在福州、泉州一带；三角洲相软土如上海地区、珠江下游的广州地区；河漫滩相沉积软土在长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等地区；内陆软土主要为湖相沉积，如洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周以及昆明的滇池地区等。按工程性质结合自然地质地理环境，软土分布可划分为三个地区北部地区，中部地
9、区，南方地区。各地区软土物理性质指标统计见表1-2。我国软土主要分布地区的物理性质指标统计表 表1-2区别海陆别典型地区沉积相土层埋深物理性质指标（平均值）天然含水量容重孔隙比饱和度液限塑限塑限指数液限指数有机质含量mg/cm3北部地区沿海天津塘沽、连云港、大连等滨海034451.781.23934222191.257.5三角洲59401.791.11973519161.35中部地区沿海温州湾、宁波、舟山滨海232521.711.4198462424温州、宁波地区泻湖135511.671.61984725241.346.5福州、泉州弱谷125581.631.74955231261.911长江下
10、游（上海）三角洲219431.761.24984023171.11内陆昆明的滇池高原湖泊771.541.9370281.2818.4洞庭湖、洪泽湖、太湖等平原湖泊471.741.314323199.9长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等河漫滩471.751.2239171.44南方地区沿海湛江、香港、厦门滨海09611.631.65955327261.94珠江下游（广州）三角洲1101.581.675437241.3 软土的工程性质总结以上各地软土的物理指标，可看出软土最大的工程性质是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小。在荷载作用下，软粘土地基沉载力低，地基沉
11、降变形大，容易产生较大的不均匀沉降，而且沉降稳定历时较长。各地软土的特性可简单的总结如下：（1）孔隙比大、含水量高软土孔隙比及含水量都大，渤海湾地区软土含水量一般在4060%之间，孔隙比在1.01.3之间；长江三角洲地区软土含水量一般在3555%之间，孔隙比在1.11.5之间；珠江三角洲地区软土含水量一般在5090%之间，一般大于液限，高的可达200%，孔隙比在1.42.1之间。各地软土含水量一般大于40%，孔隙比大于1.1。（2）压缩性高珠江三角洲地区软土压缩系数通常大于1.0MPa-1，压缩模量Es多在1.02.0MPa，其他地区软土压缩系数通常小于1.0MPa-1，压缩模量Es多大于2.
12、0MPa。长江三角洲地区5米的填土沉降量为1.52.0米，渤海湾地区5米的填土沉降量为1.01.5米，珠江三角洲5米的填土沉降量为2.03.0米。（3）强度低珠江三角洲地区软土十字抗剪强度多小于20 kPa，一般容许承载力在2045 kPa；长江三角洲地区软土十字抗剪强度大多小于30 kPa，一般容许承载力在5070 kPa；渤海湾地区软土十字抗剪强度大多小于40 kPa，一般容许承载力在5080 kPa。1.4 软土地基常见工程问题软土地基常见工程问题主要包括下述几个方面：（1）地基承载力和稳定性问题在道路荷载（静力和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏，
13、影响道路的正常使用，引起道路破坏或边坡失稳。（2）沉降、水平位移及不均匀沉降问题在荷载作用下（静力和动力荷载），地基产生变形。当道路沉降或水平位移，或不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响道路的正常使用，甚至可能引起破坏。道路沉降量较大时，不均匀沉降往往也比较大，不均匀沉降对道路的危害较大。综合变形方面的工程特性有以下几个方面：A、变形量大软土中的淤泥和淤泥质土，其孔隙比e大于1.0，受力后压缩量自然较大，有些软土含水量达60%以上，e大于1.5，则压缩性更高。更有泥炭类的软土含水量高达200%500%，土体大部分由水构成，荷载一加，水从孔隙中挤出，土就向泡沫塑料一样被挤出。B、压缩稳定所需时
14、间长软土的颗粒组成以粘粒为主，尽管孔隙比大，但单个孔隙却很细，水在孔隙中流动较难，因此，渗透性很低，渗透系数一般在10-7cm/s10-8cm/s数量级。饱和土受荷后，水不能很快排出，变形也只能慢慢发展。在地基中，这一变形过程常延续数年，乃至数十年。C、侧向变形较大软土的侧向变形比一般土要大，而且侧向变形与竖向变形之比在相同条件下也比一般土要大，换句话说，其泊松比要比非软土大。饱和软土受荷时，初期水来不及排出，土体体积不能收缩，便从侧向向外挤出，侧向膨胀的体积与竖向沉降的体积近于相等，泊松比接近于0.5。随着水的逐步排出，土体体积收缩，竖向沉降进一步发展，而侧向可能略有收缩。这时的泊松比小于0
15、.5，达到0.4，乃至0.3以下。从最终稳定的变形来看，软土的泊松比一般高于非软土。2 软土路基设计要求及步骤2.1 软土路基设计一般要求我国地域辽阔，工程地质和水文地质条件千变万化，各地施工机械条件、技术水平、经验积累，以及建筑材料品种、价格差异很大，在选用软基处理方法时一定要因地制宜。软基处理方法很多，每种处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点，没有一种方法是万能的。对具体工程都要进行具体细致的分析，应从地基条件、处理要求（包括经处理后地基应达到各项指标，处理的范围，工程进度等）、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑，注意地区特点。 2.2 软土路基设计原则软土地基上的路堤设
16、计与施工方案，应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素，按照因地制宜、就地取材、分期修建、综合处治的原则进行充分论证，使得设计成果和施工方案达到技术先进、经济上合理的目的。设计原则归纳如下：(1)、确保工程质量、经济合理、技术先进；(2)、因地制宜，具体工程具体分析；(3)、充分发挥地方优势，利用地方资源；(4)、引用外地或外单位方法时克服盲目性，注意地区特点。2.3 软土路基设计一般步骤软土地基设计步骤按以下程序进行：首先，根据道路工程对地基的要求和天然地基条件确定是否需要处理。若天然地基不能满足要求，则需要确定进行地基处理的天然地层范围及处理要求。在具体确定地基
17、处理方案前，应根据天然地层的条件、地基处理方法的原理、过去应用的经验和机具设备、材料条件，进行地基处理方案的可行性研究，提出多种技术上可行的方案。然后，对提出的多种方案进行技术、经济、进度等方面的比较分析，并重视考虑环境保护要求，确定采用一种或几种地基处理方法。这也是地基处理方案的优化过程。最后，可由初步确定的地基处理方案，根据需要决定是否进行小型现场试验或进行补充调查，先进行施工设计，再进行地基处理施工。施工过程中要进行监测、检测，如需要还应进行反分析，根据情况可对设计进行修改、补充。对于一具体工程，技术上可行的地基处理方案往往有几个，应通过技术、经济、进度等方面的综合分析，以及对环境的影响
18、，进行地基处理方案优化，以得到较好的地基处理方案。天然地基是否满足要求地基处理设计人工地基道路对地基要求天然地基要求天然地基机具、材料条件经验、教训地基处理原则地基处理处理方案可行性研究，提出多种可行方案技术、经济、进度比较，并满足环保要求地基处理施工质量检验，是否符合要求满足不满足图2-1 地基处理设计步骤框图2.4 软土路基处理效果鉴定与评价软土地基处理的好坏，可采用以下三种方法进行鉴别：1、以地基承载力为标准，或辅以触探。常用于建筑地基。 2、以计算的工后沉降为标准。常用于道路、机场跑道方面的工程中。软土路基沉降控制指标表 表2-1 部位容许最大工后沉降(mm)桥头及无覆土的箱形通道及涵
19、洞 100 有覆土的箱形通道及涵洞 200 一般路段 5003、施工过程中沉降速率控制为标准，各地依据经验而确定自己的标准计算的工后沉降不超过规范许可值，这仅仅是计算结果而已，其可靠性极差。因为软基的变异性及对软土了解深度的不足，沉降计算有很大的不确定性，计算结果只能起到比较参考作用，不可能成为设计结果的依据。因此，各地区和部门都在做“工后长期观察”，以求积累经验，供日后工程设计、施工参考。 这里要谈谈沉降速率控制法，综合各地的经验，可采用三种指标进行控制，主要包括侧向水平位移、路基中心沉降速率、孔压系数，其中侧向水平位移、路基中心沉降速率是常用的指标。在路基实际加载过程中，填筑速率根据上述指
20、标进行双控。当任何一个指标超过控制值时，就需要停止填筑。指标控制如下：路基中心填筑速率应控制在10mm/d以内；坡脚处的侧向位移控制在5mm/d，单级孔压系数（各级加载的孔隙水压力增量与荷载增量的比值）小于0.6，综合孔压系数小于0.4。下一层土填筑标准：路基中心的表面沉降速率在5mm/d。由于孔隙水压力监测费用高，费用贵，该标准作为辅助手段，修筑路面时沉降速率标准：在填土至预定高度后，在排水固结区保证69个月以上的预压期，复合地基处治区保证36个月的预压期后，推算路基的工后沉降，如小于设计容许沉降或满足连续三个月不超过4mm/月的沉降速率时可修筑路面。3 软土地基加固处理方法及实用条件软土地
21、基处理的目的是利用置换、夯实、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，以改善地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性等。为了更好的理解处理后的地基与天然地基的区别，将处理后的地基称为人工地基，人工地基可分为以下两类：一类是在地基处理过程中天然地基土体的物理力学性质得到普遍的改良，形成的人工地基类似于均质地基。这类人工地基的承载力和沉降计算方法仍可采用均质地基的计算方法，不同的是地基土层的物理力学指标得到改善。另一类是在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，形成复合地基。例如：采用强夯置换法、石灰桩法、深层搅拌法、低强度桩等均可形成复合地基。通过该方法形成的复
22、合地基在地基处理中占有很大的比例，而且呈发展趋势。3.1 软土地基加固处理方法分类对软基处理进行严格的统一分类是很困难的。根据软基处理的加固原理，道路工程中的软基处理方法可划分为四类。下面分别作简要介绍：（1）置换及灌入固化物法置换是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体，以形成双层地基或复合地基，达到提高地基承载力、减小沉降的目的。加固原理主要属于置换的软基处理方法有：换土垫层法、挤淤置换法、强夯置换法和膨胀土渗灰改性换土法等。采用石灰桩法加固地基具有多种效用，其中也有置换效用，故也将其包括在这一部分。灌入固化物是指向土体中灌入或拌入水泥、石灰或其他化学固化浆，使其在
23、地基中形成增强体，以达到地基处理的目的。加固原理主要属于灌入固化物的地基处理方法有：深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、挤密灌浆法、有机大分子溶液改良法等。从处理原理来看灌入固化物也可纳入置换法，但考虑到其特殊的化学置换效果，且使用范围较广，将其单独划分。根据置换范围、方法和机理的区别，置换及灌入固化物法可以分为三小类：a、整体置换和局部置换。整体置换是指将地基表层一定整体平面范围、一定深度内的软土全部挖除，用品性良好的土壤或其他粒状材料来填充，即所谓的“全挖全填”。局部置换是指将地基表层局部平面范围内、一定深度的软土被挖除或被挤开，用品性良好的土壤或其他材料来填充，如：各类
24、桩式处理法。b、静力置换和动力置换。静力置换俗称“换填”，挖除软土，用品性良好的土壤回填并压实。动力置换是指用夯锤将铺在天然软土地基表面上品性良好的土壤或其他粒状材料夯入上层地基土中，达到置换的目的。它可以是整体式的，也可以是局部式的。 c、物理置换和化学置换。前者只增加土壤的密实度与减少含水量，软土地基土壤只发生物理指标的变化，没有化学方式的变化。化学置换是指用水泥、石灰等类材料置换部分软土或改善周围软土的化学、胶体化学特性。（2）振密、挤密法振密、挤密是指采用振动或挤密的方法使地基土体密实以达到提高地基承载力和减少沉降的目的。加固原理主要属于振密、挤密的地基处理方法有：表层原位压实法、强夯
25、法、振冲密实法、挤密砂石桩法、爆破挤密法、土桩和土柱法等。（3）堆载预压及排水固结法堆载预压法是一种最传统的做法。在软土地基表面堆填路基材料，经一定时间重力作用后软土中部分水分和空气被挤压出来，土壤颗粒靠拢，密实度增大，含水量减少。排水固结法是指饱和软弱土体在一定外荷载作用下排水固结，使其孔隙比减小，抗剪强度提高，以达到提高地基承载力、减少工后沉降的目的。很难将二者区别开来，因此，将二者归为一类是合适的，但为了从概念上进一步的了解该方法，对二者进行分类。根据土壤孔隙水压与大气压强的关系，可以将排水法区分为三小类：a、负压（真空）法。通过抽气作用，使土颗粒周围空气压强小于大气压强，以排除土壤中的
26、水分，通常也称之为真空排水法，真空降水法。b、常压法。土颗粒周围空气压强等于大气压强，依靠排水坡降或毛细作用将土体中的水分排泄出来。纵横盲沟属前者，塑料排水板属后者。c、超压法。通过动力波激发，使土壤孔隙水压强大于大气压强。软土地基强夯法属此类。根据地基表面单位面积上堆载重量（简称压强）的差别，堆载预压法可以分为三小类：a、超载法。堆载压强大于设计的路面、路基所产生的压强。一般用于要求预压期较短，软土地基不致于发生剪切滑移的场合下。b、等载法。堆载压强等于设计的路面、路基所产生的压强。 c、欠载法。堆载压强小于设计的路面、路基所产生的压强。通常只等于设计的路基所产生的压强。只需轻度处理或有充分
27、预压期的软土地基可采用这种方法。堆载土土源紧缺，或者不便废弃余土的场合下，也可以采用这类方法。 工程实践中软基处理方案往往是以上几类方法的适当组合。例如：塑料排水板与堆载预压相结合，就是常压毛细重力式排水和堆载预压法的组合。归纳起来工程上往往采用的处理方法有：加载预压法、超载预压法、真空联合堆载预压法、降低地下水位法以及普通砂井法、袋装砂井法和塑料排水板法等（前四种按预压加载方法分，后三种按在地基中设置竖向排水系统不同划分）。（4）加 筋 法加筋是指在地基中设置强度高、模量大的筋材，如土工格栅、土工织物等，以达到提高地基承载力、减少沉降的目的。加固原理主要属于加筋的地基处理方法有：加筋土垫层法
28、、加筋土挡墙法和土钉墙法等。置换及灌入固化物法软基处理的简要原理和适用范围 表3-1类别方法简要原理适用范围置换灌入固化物法换土垫层法将软弱土或不良土开挖至一定深度，回填抗剪强度较高、压缩性较小的岩土材料，如砂、砾石、碎石、石渣等，并分层夯实，形成双层地基。垫层能有效扩散基底压力，可提高地基承载力，减少沉降。各种软弱土强夯置换法采用边填碎石边强夯的方法在地基中形成碎石墩体，由碎石墩、墩间土及碎石垫层形成复合地基，以提高承载力，减小沉降。粉砂土和软粘土地基等石灰桩法通过机械或人工成孔，在软弱地基中填入生石灰块或生石灰块加其他掺合料，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用来改善桩与土的物理力学性
29、质，并形成石灰桩复合地基，可提高地基承载力，减少沉降。杂填土、软粘土地基水泥深层搅拌法利用深层搅拌机将水泥或水泥粉和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙式的水泥土墙体，形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。也常用它形成水泥土防渗帷幕。深层搅拌分喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种淤泥、淤泥质土、粘性土和粉土等软土地基，高压喷射注浆法利用高压喷射专用机械，在地基中通过高压喷射流冲切土体，用浆液置换部分土体，形成水泥增强体。按喷射流组成形式，高压喷射注浆法有单管、二重管法、三重管法。高压喷射注浆法可形成复合地基以提高承载力，减小沉降淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基劈裂性
30、灌浆法在灌浆压力作用下，浆液克服地基土中初始应力和土的抗拉强度，使地基中原有的孔隙或裂隙扩张，用浆液填充新形成的裂缝和孔隙，改善土体物理力学性质。岩基或砂、砂砾石、粘性土地基挤密灌浆法在灌浆压力作用下，向土层中压入浓浆液，在地基土中形成浆泡，挤出周围土体。通过压密和置换改善地基性能。在灌浆过程中因浆液的挤出作用可产生辐射状上抬力，引起地面隆起常用于可压缩性地基、排水条件较好的粘性土地基振密、挤密法处理的简要原理和适用范围 表3-2类别方法简要原理适用范围振密挤密表层原位压实法采用人工或机械夯实、碾压或振动，使土体密实。密实范围较浅，常用于分层填筑杂填土、疏松无粘性土、非饱和粘性土、湿陷性黄土等
31、的浅层处理强夯法采用质量为1040t的夯锤从高处自由落下，地基土体在强夯的冲击力和振动力作用下密实，可提高地基承载力，减少沉降碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基振冲密实法一方面依靠振冲器的振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减小；另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料使砂层挤密，从而达到提高地基承载力、减小沉降，并提高地基土体抗液化能力。振冲密实法可加回填料也可不加回填料。加回填料，又称为振冲挤密碎石桩法粘粒含量小于10%的疏松砂性土地基挤密砂石桩法采用振动沉管法等在地基中设置碎石桩，在制桩过程中对周围土层产生挤密作用。被挤密的桩间土和密实的砂石桩
32、形成砂石桩复合地基，达到提高地基承载力、减小沉降的目的砂土地基、非饱和粘性土地基土桩、灰土桩法采用沉管法、爆扩法和冲击法在地基中设置土桩或灰土桩，在成桩过程中挤密桩间土，由挤密的桩间土和密实的土桩或灰土桩形成土桩复合地基或灰土桩复合地基，以提高地基承载力和减小沉降，有时用于消除湿陷性黄土的湿陷性地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基堆载预压排水固结地基处理方法的简要原理和适用范围 表3-3类别方法简要原理适用范围堆载预压排水固结加载预压法在地基中设置排水通道砂垫层和竖向排水系统（竖向排水系统通常有普通砂井、袋装砂井、塑料排水带等），以缩小土体固结排水距离，地基在填筑路堤荷载作用下排水固
33、结，地基承载力提高，工后沉降减小。软粘土、杂填土、泥炭土地基等超载预压法与堆载预压法相同，不同之处是其预压荷载大于设计使用荷载。超载预压不仅可减少工后固结沉降，还可以消除部分工后次固结沉降。同上真空联合堆载预压法在软粘土地基中设置排水体系（同加载预压法），然后在上面形成一不透水层（覆盖不透气密封膜，或其它措施），通过对排水体系进行长时间不断抽气抽水，在地基中形成负压区，而使软粘土地基产生排水固结，达到提高地基承载力、减少工后沉降的目的，软粘土地基，常与堆载预压联合使用降低地下水位通过降低地下水位，改变地基土受力状态，其效果如堆载预压，使地基土产生排水固结，达到加固目的透水性较好的软粘土加筋处理
34、方法的简要原理和适用范围 表3-4类别方法简要原理适用范围加筋加筋土垫层法在地基中铺设加筋材料（如土工织物、土工隔栅、金属板条等）形成加筋垫层，以增大压力扩散角，提高地基稳定性筋条间无粘性土，加筋土垫层可适用各种软弱地基树根法在地基中设置树根的微型灌注桩（直径70250mm），提高地基承载力或土坡的稳定性各类地基低强度混凝土桩法在地基中设置低强度混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降，如CFG桩各类深厚软弱地基钢筋混凝土地基法在地基中设置钢筋混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降各类深厚软弱地基长短桩复合地基法由长桩和短桩与桩间土形成复合地基，提高地基承载力
35、和减小沉降。长桩和短桩可采用同一桩型，也可采用不同桩型。通常长桩采用刚度较大的型桩，短桩采用柔性桩或散体材料桩。深厚软弱地基3.2 软土地基加固处理方法的选择对各种常用的软基处理方法进行总结，以便确定其适用情况及加固效果，几种常用的软基处理方法适用情况、加固效果、常用处理深度见表3-5。常用软基处理方法适用情况及加固效果一览表 表3-5序号处理方法各类地基土的适用情况加固效果常用处理深度（m)特点人工填土粘性土粉性土砂性土提高强度、减少变形抗震防渗素填土杂填土冲填土浜填土饱和粘性土淤泥质粘土淤泥1换土垫层法23适用于浅层软土处理与低洼区域的填筑2挤淤置换法23淤泥或淤泥质粘土地基3预压法堆载预
36、压10适用于桥头高填土路基、机场、港口和建筑等工程真空预压154强夯法10适用于堆场、港口陆域大面积填土5碎石桩法振冲法10适用于不排水抗剪强度大于20kpa的淤泥质土沉管法10适用于道路地基、地面堆载等6注浆法6适用于局部加固地基、抗震、防渗7高压喷射注浆法1520适用于地基托换、挡土、坑底加固、防水帷幕、沉降隔离等工程8水泥搅拌法搅拌桩812适用于道路桥头地基加固、挡土结构、机场、道路、防水帷幕粉喷桩8129树根桩适用于基础托换加固10锚杆静压桩适用于托换、加固地基、对有缺陷的桩进行补桩加固3.3 常用软基处理方法对比及处理方法的实用条件高路堤软基处理的主要目的是减少高路堤工后沉降量，地基
37、承载力、路堤稳定性是地基处理的重点。为了更好地采用几种软基处理方法，首先结合天津地区软基处理的经验对几种常用的处理方法进行对比。1993年9月建成京津塘高速以来，天津地区先后修建了唐津高速、京沪高速（天津段）、津蓟高速、津滨高速、丹拉高速（天津段）等数条高速公路，先后采用了袋装砂井、塑料排水板、水泥搅拌桩、高压旋喷桩、夯扩桩、CFG桩、薄壁管桩、碎石桩等软基处理方法，各种桩的处理效果得到了进一步的证实，也积累了一定的经验。3.3.1 天津市软土地基特性天津地区软基主要为沿海滨海相软土。天津软土地基土层主要有以下几层：中液限褐黄色粘土层 (俗称“硬壳层”)，厚度一般在12米；淤泥质中液限粘土层，
38、厚度512米，灰色，软塑状态，高压缩性，承载力在0.060.10MPa； 中液限粘土或低液限粘土，厚度69米，含粉砂夹层，软塑或硬塑状态，承载力在0.070.20MPa；粉质中液限粘土或粉质低液限粘土，硬塑状态，承载力0.200.40MPa。由土层各项指标可看出，软基处理的范围主要为第二层的淤泥质粘土层，厚度为512米。根据各条高速公路的应用实践，采用不同的软基处理均起到了不同的效果，但由于各种主客观的原因，并不是每条道路均采用了最优的处理方案，为此，在这里结合各种桩的对比做一总结。3.3.2 京津塘高速软基处理试验段 1993年通车的京津塘高速公路是国内的第二条高速，软基段长度48公里，所以
39、设计、监理、施工均高度重视，在全面开工之前即设置了两段试验段，试验路从1987年修筑，1988年完成，整整一年时间，科研观测从路堤填筑到填筑完成，并在预压期持续进行，预压期观测时间2836个月，又于1998年6月1999年12月进行了长达18个月的现场观测，得出该路15年的沉降不会超过10cm的结论，这在国内是少有的。两段试验段分别采用了砂桩、袋装砂井、塑料排水板、轻质路基配合浅层处理（矿渣垫层、砂垫层等），均取得了预期的效果，下面总结其对比的结论：（1）袋桩砂井与塑料排水板区别结论表明，两种处理措施的效果基本一样，虽塑料排水板处理地基的沉降稍大但两者最终沉降均相同，最终沉降一致。过程沉降不同
40、，说明了一个问题，即塑料排水板采用圆形插管在地基中形成的孔洞无填充会造成沉降增大，适宜的插板管应采用方形。由于袋装砂井能够较满填充圆型插管在地基中形成的空洞，地基沉降要小一点，但地基沉降充分固结后，差别即不存在，所以袋装砂井地基不同于复合地基。塑料排水板的施工效率明显高于袋装砂井；塑料排水板的经济性随桩长的增加而增加。按通常的施工工艺，袋装砂井随桩长增大而经济性随桩长的增加而需增加人工费，而塑料排水板不存在这个问题。所以在一般情况下，桩越长，越显示塑板桩的经济效益。而对于小于6米的短桩来说，即使在砂源困难的地区，袋装砂井仍是经济可行的。（2）袋桩砂井和挤密砂桩区别挤密砂桩处理地基具有排水和加强
41、地基（形成复合地基）双重作用，袋装砂井仅有排水作用，两者在提高地基稳定性方面的作用明显不同。在同样荷载、地基条件下，挤密砂桩处理后地基的沉降量比袋装砂井处理后小得多。此外，挤密砂桩地基的沉降还容易更早地完成；仅这一点考虑，挤密砂桩的排水效果优于袋装砂井，挤密砂桩地基的沉降深度分布曲线在90天后趋于平行，而袋装砂井处理的沉降深度分布曲线在200多天后才基本完成。即使袋装砂井排水距离与挤密砂桩相同情况下，其费用及施工时间均小于挤密砂桩，且袋装砂井打桩设备的激振力远小于挤密砂桩施工设备的激振力，所以袋装砂井施工对周围土体的扰动程度小，这点对于提高地基的强度是有利的。（3）塑料排水板与粉喷桩比较同等条
42、件下，塑料排水板处理地基的总沉降量较采用粉喷桩处理地基的总沉降量大4070%，特别是在塑料排水板间距较小的情况下。塑料排水板间距大于4m 后排水固结的作用已不明显。间距为3 m与15 m的布置方式能达到很好效果，并且布桩间距越密沉降量越大；同不处理地基相比较，塑料排水板处理后可增加58倍左右的沉降量，从沉降过程看，增加的该部分沉降是在施工预压期内产生的，并不对工后沉降产生影响。因此，可视具体地质条件，选用153 m的布桩间距。粉喷桩布桩间距受面积置换率控制，从桩长范围内复合体的模量来看，桩间距越小，模量越高，该范围内压缩量越小。但从路堤总沉降量来看，桩间距在1416 m之间变化，总体沉降量变化
43、不大，只是桩长范围内与桩端以下压缩量的相对比例发生了改变。桩距为14 m时，桩长范围内压缩量占总沉降量的10% ；而桩距为16 m 时，桩长范围内压缩量占总沉降量的4O% 。从粉喷桩处理后总沉降量减少方面来看，基本能减少2O%3O% ，桩间距变化并不产生总沉降量较大的改变。粉喷桩间距通常采用15 m，尚有潜力可挖。3.3.3 津蓟高速不同处理桩对比以津蓟高速公路为例，全线90多公里，软土层厚度在512米左右，14米深可见含水量较小的粉质粘土，采用了塑料排水板、水泥搅拌桩、高压旋喷桩、CFG桩软基处理方案，根据计算确定软基处理的原则如下：对于桥头填土高度在33.5以下路基采用塑料排水板进行处理；对于桥头填土高度在3.54.5内路基采用塑料排水板或水泥搅拌桩进行处理；对于桥头填土高度在4.55.5内路基采用水泥搅拌桩进行处理，如果计算后水泥搅拌桩处理长度大于10米，则采用高压旋喷桩进行处理；对于桥头填土高度在5.56.5内的路基采用高压旋喷桩进行处理；桥头填土高度大于6.5以上路基采用高压旋喷桩或CFG桩进行处理，不同填土高度处理方案见表3-6。不同填土高度路基处理方案一览表 表3-6路基填土高度采用处理方式桩长(m)间距(m)填筑时间(月)预压时间（月）施做路面后完成沉降（cm）工后沉降15年后总沉降（cm）3m塑料排水板10
