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1、书名：公路工程质量事故分析ISBN：7-111-18553-6作者：颜海出版社：机械工业出版社本书配有电子课件,第二章 地基处理工程,学习目标本章重点本章难点主要内容本章小结思考练习,掌握地基处理工程质量事故分析方法；通过事故调查和案例分析，发现地基处理工程事故背后的设计、施工、监理、养护和管理等方面事故背后的诱因，找出各种事故发生的规律，采取有效措施，减少或避免事故的发生。,学习目标,排水固结法地基处理工程质量事故分析；挤密法地基处理工程质量事故分析；强夯法地基处理工程质量事故分析。,本章重点,化学加固法地基处理工程质量事故分析,本章难点,本章主要讲述浅层置换法、排水固结法、挤密法、强夯法及
2、化学固结法等地基处理工程的特点和应用以及相应的工程质量事故分析和工程质量检测方法。浅层置换法处理往往是公路工程地基处理的主要方法，应用十分广泛。浅层处理的关键在于全面了解各种影响因素，综合比选，找到最佳处理组合，这是进行浅层置换法处理的难点。浅层处理也是容易出现工程质量事故的部位。排水固结法包括砂井法和塑料排水板法，该方法产生的事故主要有处理效果不理想、加载速度过快导致的地基变形等。挤密法包括土及灰土桩、石灰桩、砂石桩、钢筋混凝土短桩、楔形桩和小木桩等，挤密法的事故类型主要是桩体不密实、缩径、断桩等。强夯法工程质量事故主要表现在强夯参数选择错误和施工方案不完善等方面。化学固结法的工程质量事故主
3、要表现在固化剂的选择、施工中注液压力的调整和固结效果方面。,本章小节,主 要 内 容,第一节 浅层置换法处理工程事故分析 第二节 排水固结法地基处理工程事故分析 第三节 挤密法地基处理工程事故分析 第四节 强夯法地基处理工程事故分析第五节 化学固结法地基处理工程事故分析第六节 地基处理工程质量检测概述,一、浅层置换法地基处理的类型及方法二、浅层置换法地基处理常见质量事故 分析及处理,第一节 浅层置换法处理工程事故分析,1、硬壳层补强法 2、砂石挤淤法 3、垫层法 4、置换法,一、浅层置换法地基处理的类型及方法,1、硬壳层补强法,此法适用于硬壳层有效厚度超过临界厚度时路基相对稳定。通过详细勘察资
4、料，确定现场硬壳层有效厚度及土层物理力学指标，如根据荷载形式计算的硬壳层临界厚度大于实际厚度，则可通过振动碾压、冲击压实及夯压等方式改变其厚度和物理力学指标，使硬壳层尽量改善；达到充分利用软土地基潜力的目的。特别对于粘土硬壳层下卧砂性软土，纵向排水条件较差、路基填土高度较低(2.5m以下)及湿陷性黄土地基的处理较为经济适用。,2、砂石挤淤法,此法包括抛石挤淤及砂碎石挤淤，适用于湖塘河底等积水洼地。对于地下水位高、塘水不易抽干、表面无硬壳，软土液性指数大，厚度薄，片石能下沉至下卧层表面，宜采用抛石挤淤。一般采用较大的片石(直径不宜小于30cm)，抛石从中部开始，逐次向两旁展开，使淤泥向两边挤出，
5、在片石高出水位50cm后，采用重型压实机械碾压、夯压，然后在其上铺设反滤层辅以土工格栅后填土；对于软基段沟塘，如淤泥层较厚，无明显下卧硬层，难以确定清淤深度，机械无法在塘底操作的条件下，宜采用填砂或石屑挤淤。为保证挤淤后路基稳定，可在坡脚线外填筑土体围堰兼做反压护道及填料的包边土。,3、垫层法,在软土地基地面上，铺设一层特殊材料，再在其上填筑路堤，称为垫层法。如地表无硬壳层或为透水性硬壳层，垫层材料宜选用砂石等透水性材料，统称为排水垫层。排水垫层直接铺设在软土地基表面上，使其在软土和填土之间增设一排水面，从而使地基在填土荷载作用下，加速了地基的排水固结，提高地基强度。垫层厚度以保证不致因沉降发
6、生断裂为宜，目前多选用50cm左右。当辅以土工布或格栅时，由于变形趋于均匀，可适当减少垫层厚度。垫层材料多种多样，应以就地取材为原则，体现实用、快速、投资少、效益高的特点。具体材料及处理方式有：,1)级配较好的砂砾或者山皮石废料，最大粒径20cm，含泥量5以下，连续级配，可直接按30cm一层，振压或冲压密实。2)原地表翻拌石灰水泥等处理后，地表以上再加铺石灰土、水泥土或二灰土，可根据地表水或地下水状况选用相应水稳性材料。3)矿渣或钢渣垫层。最大粒径控制20cm，通过0.075mm筛孔的颗粒，塑性指数不宜超过6，铺筑的矿渣层顶面可用最大粒径5cm，最小厚度10cm且级配良好的矿渣做封层。矿渣垫层
7、有以下特点：具有良好的渗透排水效果，颗粒粗糙，压实后嵌锁牢固，稳定性好，强度高；矿渣料具一定的胶结性，其后期强度和整体性好。矿渣是工业废料，料源丰富，价格低廉，施工方便。,4、置换法,该法又称换土垫层法，是指将路床顶面以下一定范围的软弱土层利用人工、机械或其它方法清除，分层置换强度较高的砂、碎石、山坡石，改良土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并振实(压实)到要求的密实度。对于软土厚度不大，埋藏浅，无硬壳层，路床承载力低及路基填土高度不大的路段辅以等载或超载预压较为适用。换填深度根据路床承载力及外荷载情况综合确定，需满足路基稳定及工后沉降指标要求。置换法通常辅以土工布或土工格栅以扩散应力，减少
8、总沉降量及工后不均匀沉降。,二、浅层置换法地基处理常见质量事故分析及处理,（一）垫层法（二）置换法,(一)垫层法,现象：排水垫层设置后，无法实现排水的效果。原因分析：1)原材料选择不合理，尤其采用了级配碎石等材料，由于材料的自锁现象，导致层内水无法有效排除，排水效果不理想。2)路基底面坡度设置不合理，排水不畅。3)路基沉陷，造成中间低两边高的现象，无法将水排出。处理措施：1)换合格的填料，最好采用级配砂砾，也可采用透水性良好的矿渣。2)路基填筑前，应将路基底面的坡度设置合理。在软弱地基上设置排水垫层时，必须将排水坡度设置大一些，防止因路基下沉造成排水不畅的现象。,1、排水垫层无法排水,2、半刚
9、性基层翻浆、断裂,现象：半刚性垫层包括灰土、二灰及水泥土垫层，施工结束后出现垫层翻浆，有时也会出现严重的裂缝还有部分出现强度不足的现象。事故原因：1)填筑材料的含水量掌握不合理，出现翻浆现象。2)地基软弱，未进行有效处理，出现反射翻浆现象。3)软基处理方法选择错误，由于地基不均匀沉降造成垫层断裂。4)填筑材料的配合比掌握不准确。处理措施：严格填筑材料的配合比及含水量控制，对垫层下的路基要进行严格检测，出现翻浆的地段必须提前进行处理，不可忽略。对于软基的深度和特性必须在施工前进行详细的检测，防止出现选择地基处理方法不当的局面。,(二)置换法,现 象：路基软土进行置换法施工后，承载力变化不大，未能
10、显现置换法的效果。事故原因：1)换填材料选择错误，在软土地基上选择换填材料时，要注意地基的透水性要求及材料的性能，选择合适的换填材料。2)进场的材料不合格，例如进场的砂石料级配不合理，含泥量过大；石灰、粉煤灰不符合质量等级要求，含水量过大或过小，有机质含量过高，石灰的存放时间过长；灰土拌和不均匀等。3)机械开挖基坑时，出现超挖现象，使垫层的下卧层土发生扰动，降低了基底软土的强度。处理措施：重新挖除换填的材料，采用合适的材料及方法回填，在回填工作进行前，要严格检查回填材料的质量，保证回填的质量符合要求。在进行基坑开挖时，应预留3050cm进行人工清理，避免扰动。如果出现了扰动，应采用调整垫层厚度
11、的方法，将扰动的土层清除。,1、置换法效果不明显,2、置换后产生不均匀沉降,现象：换填后的路基出现了明显的不均匀沉陷事故原因：1)换填深度不合理。由于软基的厚度是不均匀的，因此在进行软基处理是采用均匀厚度的处理方法往往效果不明显。甚至会出现不均匀沉陷的局面。2)路基换填深度计算不准确。换填深度根据路床承载力及外荷载情况综合确定，需满足路基稳定及工后沉降指标要求，一般在路基填土高度5m以下，路床承载力标准值在100kPa以下时，需换填80cm，承载力标准值在50kPa以下时，需换填120150cm。当地下水位低于换填基底高程，软土透水性差，路堤填土高度在2.5m以下时，可采用改良土等隔水型材料换
12、填。当地下水位高，软土渗水性好，路堤填土高度较大时，宜选用透水性材料换填以加快软土层固结。3)采用换填的处理方法不适宜。由于路基软弱地基深度较深，同时路基填高较高，采用换填的方法处理地基效果不好，因此出现了路基的不均匀沉降问题。,处理措施：1）挖除换填材料，根据重新计算的换填深度进行换填；2）对于沉降较大的地段，可以考虑采用其他的地基处理方法与置换法综合处治。,一、排水固结法地基处理的原理及类型二、排水固结法地基处理常见质量事故分析及处理,第二节 排水固结法地基处理工程事故分析,在软土地基上填筑路基时，软土地基在荷载的作用下失去了原有的平衡，饱和软粘土随着孔隙水压力的消散，地基就会产生排水固结
13、，同时孔隙比会减小，从而抗剪强度会得到相应的提高，同时由于排水固结和剪切变形，地基会产生很大的沉降，甚至由于强度不足而产生破坏。对于工期不严的工程，常采用分级加载预压的方法，使地基强度的增长能适应附加荷载的增加。由于土体固结排水所需的时间和渗透路径长度的平方成正比，在地基中设置连通的排水体可以大大缩短预压固结所需的时间，因此通常在预压时先在地基中设置砂井之类的排水体，然后分级加载预压，这种方法称为排水固结法。排水固结法又包括砂井法和塑料排水板法。,一、排水固结法地基处理的原理及类型,砂井或排水板加载预压法：是先在土层中加设竖向排水体（砂井或塑料排水板）和水平排水垫层，使其与天然地基土层结合构成
14、一个排水系统，以便充分缩短排水距离，使地基在加载受压后孔隙水能够迅速地从排水通道逸出，从而缩短沉降固结的时间。一般比天然地基加载预压可减少半年以上工期，加固深度可达20m以上。这是加速饱和粘性土和有机土地基排水固结最有效的方法。采用塑料排水板代替袋装砂井，更具有工效高、劳动强度低、质量稳定、适应地基变形性能好等优点。砂井或排水板真空预压法：在土层中设置砂井（或塑料排水板），顶面设置砂垫层以后，在砂垫层上铺设比地基范围稍大的三层密封塑料薄膜，通过真空装置将膜下抽成真空，使膜内形成气压差，促使土层在总应力不变的条件下，孔隙水压力减少，有效应力增加，使土体沉降较快地达到设计要求，而不致发生剪切破坏，
15、缩短了总需加固时间，最宜用于流塑状饱和粘性土地基。真空预压也可以和加载预压共同作用，两者的加固效果可以叠加。,二、排水固结法地基处理常见质量事故分析及处理,1塑料排水板在施工时出现了“跟带”现象，砂井施工时出现带砂现象，导致处理深度不能满足需要。原因分析：1)在排水板打设前没有处理好带头与桩尖，导致排水板“跟带”。2)砂井施工时，在采用静压、锤击联合沉管施工方法，在提管时，会由于砂的拱所用及与管壁的摩阻力，而将管内的砂柱带上来，使砂井断开或缩井。处理方法：重新插打，并处理好带头，一般对于排水板加设一根短钢筋并将塑料排水板弯折。对于砂井最好采用振动沉管法，既可以避免管内砂随管带上，保证砂井的连续
16、性，同时砂受到振密，砂井质量好。,2桩管进入泥水污染排水板或砂井。原因分析：1)地面积水没有处理干净，导致排水板在打设前就已经被污染；或者在打设过程中，泥水进入孔内，污染排水板板芯，导致排水不畅。2)砂井在进行水冲法成孔时，由于孔内泥浆未清洗干净，砂中含泥量增加，会使砂井渗透系数降低，影响排水固结效果。处理方法：1)在进行施工时，应将场地清理干净，排水板应码放整齐，避免污染，在进行施工时，要严格管理防止污染排水板的现象出现。2)为了防止出现污染，可以采用袋装砂井的方法。,3砂井或排水板与排水垫层未搭接原因分析：砂井或排水板长度不够导致未能与排水垫层搭接，影响排水固结效果。处理方法：对于砂井可与
17、采用挖出桩头，并用砂子接上的方法处理；对于排水板应该采用滤水膜内平搭接的连接方法，搭接长度不能小于20cm。4砂井或塑料排水板的间距，深度设计不合理原因分析：地基勘探结果与实际出现出入，导致设计不合理，并最终导致地基处理效果不理想。处理方法：在施工前，对于地基应进行补充勘查。在施工时，也需要注意打设的难度变化，当出现打设十分容易的局面，应引起重视。,5固结效果不理想，发生路堤失稳，滑坡现象。原因分析：1)设计不合理。由于地基勘探结果与实际出现出入，导致设计不合理，并导致地基处理效果不理想。2)路基填筑速率过快，由于软土的固结速度不能满足需要，导致路基失稳的现象出现。处理方法：1)加强对地基处理
18、勘探工作，保证勘探结果符合要求。2)根据勘探结果精心设计，保证地基处理效果。3)严格控制加荷速率，保证在各级荷载作用下地基的稳定性。4)对于打入式砂井地基，应待被扰动的地基土恢复强度以后再加载，不可急于求成。,6.真空预压法施工效果不理想原因分析：真空预压的效果与真空度有极大的关系，因此需要保证膜内真空度维持在80Kpa左右，所以当密封膜出现漏洞等现象时，往往会导致真空度的下降。处理方法：在真空预压施工时，应当保证密封膜的完整，并应在抽气后及时检查真空度，将密封膜的漏洞及时补上，为了防止出现问题，在填料以前，应当保证真空度维持一定时间的稳定。另外为了保证填料不会对密封膜造成损坏，需要在密封膜上
19、填筑一层细砂，保护密封膜。,某公路工程，路基穿越软土地段，路基最高填土高度6.5m。设计的地基处理方案为当软基深度超过3m的路段采用塑料排水板与砂垫层联合作用的排水固结法，淤泥质软土最深为15m。排水板要求穿透淤泥层，长度416m，间距0.3m1.5m，井位按等边三角形布置，地表面辅设50砂垫层。1出现的事故 软土地基段进行地基处理5个月后，全线先后发生路堤失稳，滑坡现象2处，滑坡3080m，宽度1218m，坍落最大1.82.5m。2事故分析 1）加载过快，在接近或超过临界高度时仍快速上土，每天填土一层以上，荷载超过地基承载能力，引起滑坍。2）沉降、位移速率观测不及时或观测不准，在沉降速率达到
20、1.02.7/d，软土路基固结尚未完成，仍继续上土，增加荷载。3）失稳路段软土深厚，在620m之间，塑料板施工后软土层被扰动，强度下降，且加载时间短（一个月左右），塑料板、砂垫层排水固结性能尚未充分发挥，软土尚未固结。,工程实例2-1,一、挤密法地基处理的原理及工程类型二、挤密法施工常见质量事故分析及处理,第三节 挤密法地基处理工程质量事故分析,1、土及灰土挤密桩 2、生石灰桩 3、短密砂石桩4、预制钢筋混凝土短桩及小木桩 5、楔形短桩,一、挤密法地基处理原理及工程类型,1土及灰土挤密桩 是在桩孔中灌注素土或灰土、二灰土、是深层处理湿陷性黄土地基的主要方法。适用于处理地下水位以上，地基含水量2
21、3%及饱和度0.65的湿陷性黄土、未经夯实的素填土和杂填土等地基，处理深度宜为5m15m。当以消除地基的湿陷性为主要目的时，宜选用土挤密桩；当以提高地基的承载能力为主要目的时，宜选用灰土挤密桩。灰土桩本身强度较高，桩预应力大于周围地基土，尤其是后期灰土结硬后，可以起到部分刚性桩的作用，同时还提高了土基的水稳性。,2生石灰桩 是在桩孔灌填生石灰（或石灰、粉煤灰），利用生石灰在桩孔内吸水、膨胀、发热以及离子交换作用，促使桩周土体的孔隙比和含水量减少，从面使软土固结。,3短密砂石桩 是在桩孔中填筑砂石，对于松散砂土和杂填土地基主要起挤密作用；在软弱粘质土中则构成复合地基，可提高地基承载力和整体稳定性
22、；对于饱和粉质土同时有一定排水固结、加速地基下沉和稳定的作用，可以防止地基的振动液化，但主要是起挤密作用。本法多用于加固软土层厚度为4m5m，不受冲刷的中、小桥及涵洞基础的加固。,4预制钢筋混凝土短桩及小木桩 当已知地表下较浅处有较好的承力层（如砾类土等硬土层）时，可打入预先制备的短桩加固土基。桩体除能挤密土基外，并有直接支承的作用。预制钢筋混凝土短桩可用于加固3m8m多种软弱土类地基；小木桩常用于小桥涵基础浅层软塑状细粒土地基的加固，在木料不太困难的地区，是一种简单易行效果较好的方法。,5楔形短桩 楔形桩是利用桩的楔形侧面更好地发挥桩和土的共同作用，使它比同等长度的等截面桩单位体积的承载力大
23、，适用于内摩擦角较大的砂类土、粉质粘土、低液限粘土、黄土等地基。但当上层软土厚度大于4m，荷载又很大；或者自重湿陷性黄土内粉质粘土未预先消除湿陷性时，以及当地基土为膨胀土或地震区内，未经试验不宜采用。,二、挤密法施工常见质量事故分析及处理,1.套管下沉深度达不到设计要求原因分析：施工时检查不到位，导致偷工减料现象出现。或者由于打桩机的能量较小，不能将套管下沉到指定深度。由于套管深度不够往往会造成处理效果不理想。处理措施：在施工过程中加强检查，采用合格的大功率机械。2.套管沉入坚硬的土层中，造成卡管原因分析：勘探所得的土的密度较小，导致的设计处理深度过深；或者出现了地层的变化，在进行打设的时候，
24、未能及时发现地层变化，导致出现卡管现象。处理措施：在进行套管沉入施工前要进行补充勘探，在正式施工前进行试打，以探明地层变化情况。,3.填入砂或碎石量不够，振动不达标，造成挤密效果不理想原因分析：在进行填料振实的过程中，一次填料过多，导致振动力不足。处理方法：本着“少吃多餐”的原则，根据处理深度确定填入的碎石量和振动时间，振冲器工作电流达到密实电流时方可提起。在施工现场根据振动效果及时调整施工方案，避免出现该问题。4.桩身纵向偏差过大，造成缩颈或断桩原因分析：在进行打设时，由于机架没有垂直于地面，导致桩孔偏斜。或者由于地基属于深厚性软土，在打设后出现缩径现象。在进行振动时，出现填料过多而振动不密
25、实的现象，出现了缩径现象。处理方法：钻机机架必须垂直，打设后在进行振冲时，注意深度的变化和填入碎石量的变化，加强振动，防止出现缩径及断桩现象。,某省公路跨越一暗塘地段，暗塘多为素填土及部分杂填土，近似饱和粘性土，填土高度经勘察为1.5m。设计采用挤密碎石桩加固处理。桩长2.5m，桩径40，桩间距90，采用振动沉管法施工。施工后，个别桩有缩孔坍孔现象；施工完毕，经检查干密度不均匀，有部分密实度达不到设计要求的干密度数值。事故原因分析 1）地基土的含水率过大，已成孔未及时回填夯实。2）桩孔较密，未按设计顺序间隔打孔。3）回填速度过快，夯击次数不够，填料的实际用量未达到成孔体积的计算用量。4）锤重，
26、锤型和落距选择不当，夯击高度、次数不一样。,工程实例2-2,一、强夯法地基处理工程的原理二、强夯法施工三、强夯法常见工程事故及分析,第四节 强夯法地基处理工程质量事故分析,强夯法（又称动力固结法）是以100kN400kN的重锤从3m40m的高处自由落下冲击土基，使地基土在巨大的冲击能作用下，产生很大的动应力和冲击波，致使土中孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围一定深度（10m40m）内产生裂隙，形成良好的排水（气）通道，使土中孔隙水(气)顺利逸出，土体随之固结，从而在有效影响深度范围内提高土基强度；降低土的压缩性；改善砂土抵抗振动液化的能力；消除黄土的湿陷性；并能提高土层的均匀程度。强夯法对砾
27、类土、砂类土、低饱和度的粘质土和粉质土、湿陷性黄土、杂填土等地基均能适用。对高饱和度的细粘土可采用夯坑回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换，但应通过现场试验以确定其适应性，并持慎重态度。强夯法具有适用范围广，工艺简单、施工快、费用低和效果显著等优点，根据已有经验经强夯后承载能力提高十分明显；粘质土增加约13倍；砂类土、粉质土约增加24倍。但强夯法也有一定的局限性:如设计和施工中需要作大量测试；噪声大、振动大，不宜在人口密集的城市内使用；加固范围小于5000时，可能是不经济的。因此，强夯加固桥涵地基宜结合桥头引道及路基的强夯加固同时进行。,一、强夯法地基处理工程的原理,1.施工前的准备1）
28、施工前应切实掌握地基土质情况，根据初步确定的参数，提出强夯试验方案。在施工现场有代表性的场地上进行试夯。试夯结束根据不同土质待14周后，对试夯过的场地进行测试，并与夯前测试数据作对比分析，检验试夯效果，修正工程拟采用的各项强夯参数。2）强夯前应了解附近建筑物情况（距夯击点15m以远的建筑物一般无多大影响），查明场地范围内有无地下管线或设施，并采取相应预防有害影响的措施，必要时予以清除。根据基础底面高程，预先估计并留出强夯后地面可能产生的平均下沉量，以此确定基坑地面高程，然后用推土机进行场地平整，如地表为饱和粘质土或易于液化的粉质砂土，地下水位较高时，宜采用人工降低地下水位，在表层铺填0.5m2
29、.0m的砂砾垫层，以确保施工机械通行，便利施工。3.测量放样：测定场地高程，用小木桩标出第一遍夯点位置，其偏差不得大于5，并按夯击顺序编号。,二、强夯法的施工,2.施工工序1）起重机就位，使夯锤对准夯点位置；2）测量夯前锤顶高程；3）夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩下落后，放下吊，测量锤顶高程，落锤应保持平稳，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；4）重复工序3），按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；5）重复工序1）4），完成第一遍全部夯点的夯击；6）推土机将夯坑填平，并测量地面高程；7）在规定的间隔时间内，按上述步骤逐遍完成全部夯击遍数，包括最后一遍的低能量满夯，
30、将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。,三、强夯法常见工程质量事故及分析,1.强夯法处理地基后出现处理效果不理想或失败的情况原因分析：1）未通过试夯就按照经验数据确定各项参数，各项参数并不能反映本地的实际情况。2）夯锤重量不够或落距不够，造成地基处理失败。单位夯击能为夯锤重与落距的乘积，如果锤重与落距不够，导致单位夯击能不足，显然不会有很好的处理效果。3）夯击遍数不够造成地基处理效果不理想。预防及处理措施：1）根据现场的实际情况进行试夯，通过对比进行各项参数如夯锤质量、单击夯击能量、夯击点及间距、夯击次数及遍数的选择确定，保证强夯施工的效果。2）应该根据地基土的类别、结构类型、荷载大小和处理
31、深度等综合确定单位夯击能，单位夯击能越大，加固效果也越好。另外在相同锤重的情况下，加大落距可以获得较大的接地速度，能将大部分能力有效地传递到地下深处，增加深层夯实效果，减少消耗在地表土层塑性变形的能量。3）夯点的夯击次数，应按照现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，同时满足下列条件：最后两次夯击的平均沉降量不大于50mm，当单位夯击能量较大时不大于100mm。夯坑周围地面不应发生过大的隆起。不能因夯坑过深而发生起锤困难。各夯击点的夯击数，应使土体的竖向压缩最大而侧向位移最小为原则。,2.对周围的地下构筑物及建筑物未采取保护措施，对其造成破坏原因分析：强夯施工会产生较大的地震波，对周围的建
32、筑物造成严重的损坏；预防及处理措施：如果强夯施工地点周围附近有建筑物，必须在进行试夯时测定地震波的大小，并进行地震灾害评估。根据评估结果来确定施工的可行性，切不可盲目蛮干。3.夯击时不注意环境安全，造成意外事故原因分析：施工人员安全管理措施不完善，安全管理人员不到位，检查不及时。施工人员不按照要求佩戴安全帽，其他人员不按照要求退到安全区，导致飞石伤人。预防及处理措施：强夯施工前要有详细的施工组织及管理方案，安全责任制必须到位；进行施工时，必须要有统一的调度，严禁乱指挥、瞎指挥；对施工现场环境要仔细检查，清除易产生飞石的材料，作业人员的防护用品配备齐全方可开工。,某高速公路穿越太行山东麓，该地区
33、有砂土液化，不良地质情况，经勘察决定以路堤稳定性系数K验算，对K1.1的8公里填方路段实施强夯处理，坑内填料为粉煤灰。处理完毕后，经荷载试验，部分路段承载力达不到设计要求。事故原因分析 1）个别路段加固深度达到9m，一次夯击，没有分层夯实。2）强夯点的间距没有按先大后小，先深后浅，先跳后满的原则施工，造成局部深层土效果不佳。3）对于饱和软土层，没有间隔时间使孔隙水压力消散后再进行下一遍施工。4）对于夯坑过深，起锤困难，达不到要求的夯点，没有及时补夯。,工程实例2-3,2000年，浙江某机场进行强夯处理软土地基施工时，没有进行强夯对环境影响的评估，也未请检测机构对地震波的影响范围进行测定，即按照
34、设计进行强夯施工。结果在强夯快结束时，机场周围村庄的百姓房屋建筑发现大量裂缝，部分房屋出现掉角、落瓦现象。事故分析：因当地属于深厚性软土，而周围村庄的房屋一般均未进行地基处理，当夯击产生的地震波传递到村庄以后导致房屋不同程度的出现了不均匀沉陷及变形，并最终导致出现房屋变形、裂缝的现象。,工程实例2-4,一、概述二、化学加固法地基处理施工三、化学加固法常见工程质量事故及分析,第五节 化学加固法地基处理工程质量事故分析,化学液固结法（仅指静压灌液法，不包括高压喷射注浆和深层搅拌）是指利用液压、气压或电化学原理，通过注液管把化学浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式置换土颗粒或岩石裂隙中
35、的水分和空气，经化学反应后一段时间，浆液可将原来松散的土粒或裂隙胶结形成一个强度大、防水、防渗性能高的化学稳定性好的、新的结构体。常用的化学液体加固法，主要有硅化加固法和碱液固化法两种。可用于提高地基承载力，减少地基的沉陷和不均匀沉降；防渗、防止流砂，改善地下工程开挖条件；防止墩、台基础和边坡护岸的冲刷。由于该方法可以在不破坏原路面结构的基础上进行地基的加固，因此在公路地基的补强施工应用较多。硅化加固法有:无压硅化、压力硅化和电动硅化。压力硅化又分单液硅化和双液硅化，电动硅化则为双液硅化。各种硅化法的适用范围视所加固土的渗透系数而异。,一、概述,碱液固化法是将一定深度、温度的碱(氢氧化钠)溶液
36、借自重灌入黄土中，与黄土中的二氧化硅及三氧化铝化学反应生成钠硅酸盐、铝酸盐以及钙硅酸盐复合物，牢固地胶结着土颗粒，从而提高土的强度。实践证明，加固后的黄土极限抗压强度约可提高10倍，达到0.5Mpa左右，湿陷性显著减小，水稳性明显改善。碱液固化法适用于湿陷性黄土地基，其它粘质土、素填土以及地下水位以下的黄土地基须经试验证明有效时采用，但长期受酸性污水浸蚀的地基不宜采用。碱液加固地基，宜根据土的不同成份分别采用单液(碱溶液)或双液(碱溶液和氯化钙溶液)，一般对于钙镁离子饱和的粘质土，可只用碱液单液加固。碱液加固法具有设备简单，施工操作容易，工料费用较低(仅为硅化法的1/30)等优点。,1.硅化法
37、灌液操作工序硅化法灌液操作工序分：打管、冲管、试水、灌液和拔管等五道工序1）打管：设置注液管和电极棒（当采用电动硅化法时）宜采用打入法，如土层较深，宜事先钻孔至所需加固区域顶面以上2m3m，钻孔的孔径应小于注液管和电极棒的外径，然后再行打入，打入注液管及电极顶起应采用导向装置，注液管底端间距的偏差不得超过20%，超过时应补打注液管（或重打）。2）冲管：打管时难免有砂子进入孔管的孔眼，故下管过程要铺以灌水，以防填塞。用冲洗管（12mm14mm直径钢管）放入注液管内，接上泵后压水冲洗，使管内杂质随水顺管口溢出，直到水变清为止。3）试水：冲洗干净后，装上混合器用泵试水，以便浆液顺利流入，并了解土的渗
38、透系数，调整浆液配合比，检查泵及管路的运行情况。4）灌液：先用土或水泥、水玻璃混合料封闭溶液管壁与地面交接处，以防灌液时溶液沿管外壁上冒流窜，然后立即向土中灌注浆液。灌注初始压力宜小，随加固深度增加而增加。5）拔管：灌注完后（电动硅化法应先停电、拆除电路、电极棒），应随即拔出注液管，一般不要超过半天，若不及时拔管，浆液会把管子凝隹，就更增加拔管困难，拔出管后要及时刷洗注液管等以便保持通畅洁净。拔管可用桩架，并借卷扬机或三角架下挂倒链滑轮拔管，拔出注液管后在土中所留下的孔洞，应用1：5水泥砂浆填塞。,二、化学加固法地基处理的施工,2.碱化法灌液操作工序碱化法灌液操作工序分：打孔、插管和灌液。1）
39、打孔：首先确定孔点打设顺序，应采取分期分批间隔打设，同一批打设的灌注孔其间距应根据土质条件2m3m，每孔必须在溶液全部灌注完，才可打设相邻灌注孔。孔径一般为50mm70mm，可用洛阳铲或麻花钻成孔，也可用带有尖端的钢管打入土中拔出成孔。2）插管：当孔深小于3m时，先在孔中用粒径10mm20mm的小石子填至液管下端高程处，然后插直径为20mm的白铁管（或钢管）。管的下部钻有孔眼，沿管每200mm钻34个3mm4mm的孔眼，用5mm10mm小石子填筑注液管周围约30高，上部用30高素土填充夯实，以保证加固的均匀性，当加固深度超过5m时，应采用分层灌注。3）灌液：单液法先灌浓度较大（0.1/L0.1
40、3/L）的碱液，再灌较稀（0.5/L）的碱，溶液温度均为90100，以自流的方式连续灌注，溶液应采取保温措施，温度愈高加固土体强度增长愈快。双液法是在碱液灌完后，间隔4h24h再灌氯化钙溶液，同样是先浓后稀。为加快渗透和硬化，溶液灌完后，可在注液管中通入100kPa150kPa的蒸汽加温1h。溶液可按预定浓度在灌注桶中配制好，然后用蒸汽或煤火加热。,三、化学加固法地基处理常见工程质量事故及分析,1.加固前选择的加固方法错误，处理效果不理想；原因分析：在设计阶段没有进行详细的地基勘探，或者勘探间距过大，导致地基类型与处理方法选择错误。预防及处理措施：首先，在设计阶段就要保证勘探的密度，对于勘探间
41、距过大的路段，应当进行补充勘探，以探明地基的类型，选择合适的地基处理方案。在进行施工前应当对地层进行检查，如果发现与设计不符，应当及时通知设计单位进行补充勘探。2.固化剂与土结合不均匀，部分路段固结失败；深层固结不密实原因分析：在进行灌液时，由于压力不均匀，或者压力不足，导致固结不密实或者出现固结失败的现象。或者由于管壁口与地面处理不好，导致漏浆，引起压力不足，也有可能由于浆液浓度过大，导致浆液与地基土结合不充分。预防及处理措施：处理好地基与管壁的接口处，保证灌注时的灌液压力，根据地层情况，调整好浆液的浓度，保证浆液的顺利扩散。,3.单孔的浆液用量控制不严，造成部分路段处理效果不理想；原因分析
42、：由于设计计算不准确，导致单孔浆液用量不准确，出现局部处理效果较差的现象。预防及处理措施：准确计算浆液用量，并根据施工具体情况实际分析加固效果。4浆液压力过大导致路基变形原因分析：选择的注浆压力过大，导致地面上升、路基变形、边坡垮塌，甚至破坏原有的路面结构层。预防及处理措施：在大范围注浆前，应先做试验，根据注浆路段的类型，结合单孔注浆量选择合适注浆压力。,某跨河桥引桥路基工程，全长1200米，路基底宽16米，路基顶宽13.5米，地基为淤泥质粘土，地下水位较高，拟采用化学固结法进行路基处理，选用SST固化剂、石灰、水泥、水玻璃、液态碱作粘结料。在土基成型后，未达到设计承载力。事故原因分析1）不同
43、的地层选用的浆液配比，应通过试验决定，不能盲目施工；2）注浆压力设计不合理。注浆压力设计是关系到加固质量的关键因素，压力太小浆液扩散范围小难以达到加固效果；压力过大容易造成路面被抬升造成破坏（可以造成高度0.5m，直径大于2m的隆起）。3）未根据注浆方法的不同选用相应的注浆压力。注浆方法不同压力也有很大差异：渗透注浆主要用于孔洞裂隙填充加固，应采用较小的压力，压密注浆多用于饱和软土的分层加固，应采用较大的压力，劈裂注浆适合一般土层的加固，采用的压力必须大于土层的其实劈裂压力。4）忽视了地层的特殊性而未进行现场试验，加固影响半径估计不合理，孔间距不合适。加固地层不同，注浆影响半径差异很大，针对不
44、同情况应首先进行现场加固试验，合理确定影响半径。,工程实例2-5,一、检测方法二、排水固结法地基处理工程质量检测三、挤密法地基处理工程质量检测四、强夯法地基处理工程质量检测五、化学固结法地基处理工程质量检测,第六节 地基处理工程质量检测概述,1.一般地基处理的检测1）采用直观或触探器确认土质与设计要求符合时，即可签认进行下一工序。2）经过直观或触探，对土质有疑问时，应取土样做土的物理力学性能试验。如颗粒分析、天然密度、天然含水量、天然孔隙比、液限、塑限、比重、可塑性、压缩性和抗剪强度等以鉴定土的容许承载力，或钻探2m4m以上，检查下卧层土质。3）设计的公路工程对地基沉降有严格要求，且属于下列不
45、良土质情况时，应当进行载荷试验。风化严重的岩层；松散砂类土的相对密实度0.33；粘质土的天然孔隙比超过下列限度时：粘土质砂（SC）e00.7，低液限粘土（CL）e01，高液限粘土（CH）e01.1；含有大量有机物的填土或砂土、粘土；含有大块杂质（尤其是多量碎砖瓦等）的填筑土。4）对经过加固处理后的地基，应根据不同加固方法的质量要求采用相应的检验方法；包括量测加固范围、桩位偏差和桩体垂直度偏差；用环刀法取样或灌砂法测定压实度或干密度；用静力触探或动力触探检验加固处理后的效果。,一、检测方法,2.大、中桥和填土高在12m以上涵洞基底的地基检测1）一般由检验人员用直观、触探、挖试坑或钻探（钻探至少4
46、m）试验等方法确定土质容许承载力，确认符合设计要求后，即可进行基础施工。2）在地质特别复杂，或在设计文件中有特殊要求必须做载荷试验时，才做载荷试验；必要时还应做土工试验以与载荷试验核对。3）在特殊地基上已经加固处理又经触探、密实度检验后，当有疑问时，则应再做载荷试验。确认符合设计要求后才能进行基础圬工的施工。,检测注意事项1）地基经检测后，需要作大的加固处理时，应由施工单位邀请建设单位及设计单位共同研究确定。加固处理完毕，应再经检验合格后，方可进行基础施工。2）桥涵地基检验，除了平面位置、尺寸和地基变形观测外，检验方法主要有静力触探、动力触探、标准贯入试验；土压力、孔隙水压力及土位移测试；载荷
47、试验、旁（横）压试验；排水固结法加固的地基有时还需做十字板剪切试验。无论何种测试方法，都有一定的局限性，故宜采用多种方法进行综合评价；现场测试要辅以取样做室内土工试验；如加固设计已规定有检验项目和检验方法的，按设计规定办理。3）为了有较好的可比性，加固前后两次的测试项目应力求对应，甚至最好由同一组织，用同一仪器按同一标准进行。4）检验后应按规定格式填写“地基检验表”，由参加检验人员会签，作为竣工验收原始资料。,1.质量要求1）质量偏差：砂井及塑料排水带打设时垂直度偏差宜小于1.5%；2）平面井距偏差：袋装砂井偏差应不大于井径、塑料排水带偏差应不大于10cm；3）深度：应不小于设计；拔管后“带起
48、”的砂袋或排水带长度不宜超过50cm；4）塑料排水带、密封薄膜和编织袋在选购时应严格控制质量符合设计要求。为防止合成材料老化，出厂到使用的间隔时间不宜超过30d、阳光照射的时间不得超过5d。现场堆放应予遮盖。5）真空预压泵及膜内真空度应达到73kPa96kPa。2.质量检测1）应加强施工过程的观测和质量监督，严格实行旁站制度；2）对竖向排水体平面井距偏差过大或漏打、及拔管后“带起”土过多的应予重新补打；3）排水带、密封薄膜等塑料制品到货后应抽样作性能检验，必须符合设计要求才能使用；4）真空预压期间，应随时检测膜下真空度和砂井不同深度的真空度是否达到设计要求；5）预压后的地基应进行十字板抗剪强度
49、试验及室内土工试验等以检验加固效果。,二、排水固结法地基处理工程质量检测,1.质量要求1）桩位准确 桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5%，桩孔垂直度偏差不应大于1.5%；2）桩径与深度符合设计 桩孔直径允许误差沉管法为2cm、冲击法为10cm或5cm。3）连续、桩体密实 压实系数要求素土不小于0.95、砂类土不小于0.97，砂石应达到中密状态以上的干密度。2.质量检测1）抽检频率 桩体及桩间土干密度或压实系数，抽样检验数量不应少于桩孔总数的2%，短桩加固每20根抽检1根；2）抽检时间 在桩孔夯填后灰土桩在48h内、二灰桩在36h内进行；砂石桩对饱和粘质土地基宜间隔12周后进行，其他土地基在
50、3d5d内进行。3.抽检方法1)轻便触探检验 以实际重锤击数小于试验时的“检定锤击数”为合格；2)环刀取样检验 用洛阳铲在桩体中心挖孔，必要时通过开剖桩身从基底算起沿深度方向每隔1.0m1.5m用带长把的坏刀，分层取出夯实的原状土样，测试干密度和压实系数，以不小于规定值为合格；3)对重要或大型工程应作载荷试验。,三、挤密法地基处理工程质量检测,1）检查强夯施工过程中的各项测试数据和施工记录，发现不符合设计要求时应补夯或采取其他有效措施；2）检验地基加固质量：强夯施工结束后间隔一定时间对地基加固效果进行检验。间隔时间对于砾类土和砂类土地基为12周；对低饱和度的粉土和粘质土地基为24周。3）检验方
