高速公路软土地基沉降预测方法现状探讨
公路 2011年5月 第5期H IG HW A Y M ay 2011 N o 5 文章编号:0451-0712(2011)05-0016-05 中图分类号:U416 1:T U447 文献标识码:A
高速公路软土地基沉降预测方法现状探讨
李西斌
(浙江农林大学土木工程系 杭州市 311300)
摘 要:沉降预测是修建在软土地基上的高速公路迫切需要解决的问题。概述了现有的各种传统和新的沉降预测方法,并分析各预测方法的优缺点,指出影响各预测方法精度的主要因素有交通荷载及超载、软土路基沉降变形机理,以及沉降观测数据典型性与采集时间序列长度。通过比较分析表明,有限元方法在沉降计算时的独特优势越来越明显,用有限元方法来预测软土路基沉降是个很好的发展方向。
关键词:高速公路;软土路基;沉降预测;综述
受地理条件和施工条件的限制,许多高速公路不得不建在深厚的软土地基上,如沪宁高速公路、京沪高速公路和杭甫高速公路等。由于软土地基自身特点,在软土地基上修筑高速公路需要解决的关键问题就是路堤的稳定和软土地基沉降变形问题。路堤稳定问题相对容易解决,然而高速公路不仅要求路堤稳定,而且对工后沉降也有很严格的要求,因此沉降预测仍然是需要解决的关键问题。目前,软土路基沉降预测方法很多,归纳起来主要有两大类: (1)通过土工试验获得参数,选择合适的计算模型来计算沉降量,主要有有限元法、分层总和法;(2)根据沉降实测资料来推测最终沉降量,主要有曲线拟合法、灰色理论、BP神经网络法和遗传算法、反演分析法、支持相量机法等。本文将在总结传统方法和新方法的基础上,进而分析各方法的优缺点以及各方法预测精度的主要影响因素。
1 软土路基沉降预测方法
1 1 分层总和法[1]
分层总和法是建立在一维变形假定基础上的变形计算方法,即在地基压缩层范围内,按土的特性及应力状态分成若干层,然后利用侧限条件下土的压缩性指标计算各分层的压缩量,最后求其总和。由于一维变形的假定与实际变形情况有差异,导致计算结果与实测数据往往有较大偏差,实际应用中一般用经验系数m予以调整,如式(1)所示。 S=mS (1)式中:S为最终取值;S 为分层总和法计算取值; m为经验系数,取值范围一般在0 7~1 7之间。
理论上讲,经验系数m的主要作用是调整采用一维固结公式计算时忽略地基由于土体剪胀性而引起的变形。但是分层总和法用m调整后有时也与实测结果有较大偏离,其原因除了附加应力计算及土的特性参数导致的误差外,主要原因是m取值不当。m取值有很大的范围而没有详尽的取值标准,使采用该方法得出的最终结果有很大的人为性。提高经验系数m取值的准确性要考虑很多方面,除了要考虑软土的强度、厚度、填土高度及加载方式等因素外,还应加强本地区经验值的积累与统计。
1 2 有限元法
有限元法可将地基和结构作为一个整体来分析,将其划分为网格,形成离散体结构,在荷载作用下算得任一时刻地基和结构各点的位移和应力[2-3],基础底面的竖向位移就是所要求的沉降量。有限元法分为弹性有限元法和弹塑性有限元法。近年来随着各种大型有限元软件的出现、本构模型的完善以及计算机硬件的发展,使有限元方法的应用越来越广泛。目前计算路基沉降应用较广的是Dr ucker Prag er弹塑性模型,可以考虑应力历史、土与结构共同作用、复杂边界条件、施工逐级加荷、土层的各向异性等对沉降变形的影响因素。但有限元法的缺点是:参数确定是否合理将会影响计算结
基金项目:浙江农林大学人才启动项目,项目编号2010FR043收稿日期:2010-11-03
果的准确性。总之,有限元方法在沉降计算时的独特优势越来越明显,尤其是大型工程中已经是必不可少的计算手段。
1 3 曲线拟合法
该方法属于经验方法,即采用与沉降预测曲线相似的曲线进行拟合,然后外延求出后期沉降量。常用的方法有:对数曲线法、双曲线法等[4]。各种曲线拟合法分类及其表达式如表1所示。
表1 各种曲线拟合法分类及其表达式
曲线拟合法分类计算表达式参数对数配合法[4](三点法)S t=S d e- t+S(1- e- t),其中: =8/ 2
泊松曲线法[5]S t=k/(1+ae-b t)
双曲线法[6] (有2种)(1)S t=S0+(S -S0)(t-t0)/(a+t-t0)
(2)S t=S0+(t-t0)/(a+t-t0)
抛物线法[4]S t=a(lg t)2+b lg t+c
指数曲线法[7]S t=S -(S -S0)e(t-t0)/
星野法[7]S t=S0+AK t-t0/1+K2(t-t0)
Asaok a曲线法[8]S t=S -(S -S0)e t/a1,其中:a1=5h2/(12C v)
变权重组合S型曲线法[9-10]
(主要有5种)(1)Gompertz曲线:S t=L e-ae-bt
(2)Pearl曲线:S t=L/(1+ae-bt)
(3)Richarda曲线:S t=L/(1+e(a-bt)1/r)
(4)W eibull曲线:S t=L-ae-b t r
(5)M m rgan M ercer Flodin曲线:S t=(ab+L t r)/(b+t r)
式中:S t为t时刻的
沉降预测值;S 为最
终沉降量;S0为对应
于t0的沉降量;t为时
间;t0为开始观测时
刻;a、a1、b、c、h、k、r、
K、A、L、 为待定参
数;c v为固结系数。
曲线拟合法由于方法易于掌握,在实践中得到了广泛的应用,用该法进行短期的沉降预测往往能得到满意的结果。其缺陷是:选点有较大的随意性,如在S-t曲线选取不同的点进行试算,则最终的预测结果也有一定差异,受人为因素的影响比较大。
1 4 灰色系统法
自从20世纪80年代邓聚龙教授提出灰色系统理论后,灰色系统理论在岩土工程中得到广泛应用,特别是在软土地基沉降预测方面[11]。
灰色系统法预测的基本思路是:把随时间变化的随机正数据列,通过适当的方式累加,使之变成非负递增的数据列,用适当的方式逼近,以此曲线作为预测模型,对系统进行预测[4]。
灰色系统法核心是灰色模型,一般意义的灰色模型为GM(n,h),表示对h个变量建立n阶微分方程。做预测用的模型一般为GM(n,1)。目前使用的较为广泛的灰色预测模型是关于数列预测的一个变量、一阶微分的GM(1,1)模型。GM(1,1)模型是基于随机的原始时间序列,经按时间累加后所形成的新的时间序列呈现的规律,可用一阶线性微分方程的解来逼近。
灰色预测是一个动态预测,它可以根据新增加的实测数据而相应地变动模型(成为新陈代谢预测模型),其预测结果一般认为比用三点法、双曲线法具有更高的精度。当然,灰色模型的信息参数是决定模型是否取得良好精度的关键。灰色模型虽然是动态的,但其建模的前提是求得原始时间序列隐含着的指数变化规律,另外其计算过程十分复杂。
1 5 基于MA TLAB的BP人工神经网络法[3,12]
神经网络工具箱是在M ATLAB环境下所开发出来的许多工具箱之一。它是以人工神经网络理论为基础,用MA TLAB语言构造出典型神经网络的激活函数,使设计者对所选定网络输出的计算,变成对激活函数的调用。另外,根据各种典型的修正网络权值的规则以及网络的训练过程,用M ATLAB 编写出了各种网络权值训练的子程序,直接调用即可。
BP神经网络是目前应用最广泛的人工神经网络模型(ANN)。BP神经网络学习过程分为信息的正向传播过程和误差的反向传播过程两个阶段。BP神经网络常采用3层结构层,各节点常采用Sig moid型函数作为激活函数。如果输出层与期望输出有误差,通过反向传播(BP)来调整网络的权值和阈值使网络误差的平方和最小,然后根据误差对权值进行相应的调整。以上用训练样本经过训练建立映射关系,然后再用检测样本来检验网络能否给
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出正确的输入和输出的关系。如果误差达到一定的范围,我们说网络具有很好的泛化能力。由于BP 神经网络可以实现输入和输出的任意非线性映射,使得我们可以运用神经网络来预测软土地基沉降。
神经网络法具有较高的精度,具有较强的适应能力和处理矛盾样本的能力。随着样本数的增加,通过网络的自学习,形成更加完整的系统,从而可以进一步提高预测精度和扩大预测范围。由于土的性质极为复杂,实测数据一般都具有较大的离散性,故神经网络法在岩土工程领域具有可观的应用潜力。但其也存在一些问题:(1)网络的隐含层数、隐节点数和学习参数是决定BP 算法和神经网络是否取得良好性能的关键,而其较难确定;(2)样本数量的确定只能凭经验;(3)BP 网络学习收敛速度太慢、网络的学习记忆具有不定性,当给一个训练好的网络提供新的学习记忆模式时,将使已有的连接权值被打乱,导致已记忆的学习模式的信息消失;(4)对于复杂优化问题容易陷入局部最小的问题。1 6 遗传算法
近年发展起来的遗传算法(GA)是借鉴生物的自然选择和遗传进化机制而开发出的一种全局优化自适应概率搜索算法,它克服了神经网络方法的缺点。
遗传算法的工作原理与一般的经典优化算法相差很大。它是具有 生成+检测 的迭代过程的搜索算法。在每一次迭代中,遗传算法处理的是一组解(群体),而不是单独的一个解。在没有任何求解问题相关知识的情况下,从一组随机的解开始搜索,它的解用一个固定长度的串编码表示。在一次循环中,如果终止条件没有满足,使用3种不同的算子 选择算子(Selectio n)、交叉算子(Cross o ver)、变异算子(M utatio n)来更新群体中的这些串。这3个操作的一次循环称为一代(a Genera tion)。其解的表示类似于生物的染色体,算子类似于遗传操作,因此,称其为遗传算法。它的基本要素包括:参数编码、初始群体设定、适应度函数(Fit ness Function)和算法控制参数等[13]。
由于遗传算法是基于模态搜索的一种理论,因其多变量及多约束,使得目标函数域有众多的极值点区域,而正是在这些众多极值点区域的寻优过程中趋近并达到最优结果。因此,组群数量、初始群体以及随机分布模式极大地影响了优化结果,使得优化始终可以达到较优,而非最优;如果变量数目较大,得到的结果可能并不理想。另外,采用比例选
择、单点交叉和单点变异的简单遗传算法GA 存在着收敛速度慢、不成熟收敛的问题。1 7 反演分析法[14-15]
反演分析法是近十几年发展起来的一项新技术,是通过建立沉降目标函数,整理优化已有的沉降观测资料,反演得到正分析中的某些输入参数,使正分析得到的结果与实测沉降充分接近。
反演分析法的难点是目标函数的确定和优化算法的选取。目标函数的不同对预测结果影响很大,现在用的比较多的目标函数是基于Terzaghi 固结理论或Biot 固结理论的有限元数值解和M erchant 黏弹性模型理论解析解;采用最小二乘法建立的沉降目标函数,优化算法也有很多,比较常用的是Simplex 直接优化算法和遗传算法等。
反演分析法具有较高的实用价值,不仅能够指导软基路段的加、卸载施工,而且能够得到实测的参数来修正实验室试验参数,同时还可以给相似地基高速公路的设计、施工提供参考依据。但是反演分析法受到所选择的目标函数和优化算法的影响较大,目标函数普遍需要计算大量的地基参数,计算量大,且反演不一定有唯一简单迭代点,在实际工程中应用不方便。
1 8 支持向量机预测法[16]
支持向量机(Support Vector M achine)是基于统计学习理论的一种新的通用机器学习方法,它是建立在一套较好的有限样本下机器学习的理论框架和通用方法的基础上。它既有严格的理论基础,又能较好地解决小样本、非线性、高维数和局部极小点等实际问题,其核心思想就是学习机器要与有限的训练样本相适应。支持向量机中的支持向量是通过解一个凸二次优化问题获得的,它保证找到的解是全局最优解。
软土路基沉降量受多种因素的影响,沉降量与他们之间具有高度复杂的非线性关系,而沉降量的预测又是非常重要的,采用最新的机器学习技术 支持向量机可以对各种因素进行研究,并建立了软土路基沉降量预测的支持向量机模型。支持向量机对软土路基沉降预测这种小样本、高维数的复杂非线性问题具有很好适应性,但是其预测精度有待研究。
2 沉降预测方法的精度和其影响因素
到目前为止,软土路基沉降预测的精度离实际
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的需要还有很大的差距[1]。对于软土层较薄、固结度较高、变形速率较小的情况,预测结果一般较好;对于软土层较厚、变形速率较大的情况,预测结果往往与实际情况偏离。而后者一般情况下是软土路基沉降预测的重点。
影响预测精度的主要因素有5个方面。
(1)交通荷载及超载的影响。
目前在设计软土地区高等级公路时,规范[17]建议可以不考虑交通荷载的影响。但是在实际的工后沉降中发现,交通荷载对低路堤下软土地基沉降有较大影响。如日本藤川贺之[18]对佐贺空港高速公路的研究结果表明,交通荷载引起的部分沉降约占总工后沉降的50%,约为400mm~600mm,可以看出这是一个不可忽略的值。另外,近年来由于受经济利益驱动和其他因素的影响,行驶车辆的超载已成为普遍现象,根据京石、京沪等高速公路运营车辆载重情况调查,超载车达到70%以上。现行的很多高速公路路面根据规范[19]是以标准轴载100kN设计的,而许多超载车轴载已远远超过额定值。超载车辆加速了路面的破坏,使软土路基产生新的沉降。
(2)沉降观测数据采集时间的影响。
现行许多预测方法所需的沉降观测数据集中在施工期前后1~2年,规范[20]对高速公路、一级公路路面设计使用年限(20年)内残余沉降(简称工后沉降)有着明确的规定,以1~2年左右的观测数据推算未来20年的变形将使预测结果极不可靠,许多沉降观测数据并不典型。因此,在条件不变的情况下,沉降预测的精度与观测的时间长度和数据的典型性成正比。
(3)忽视了观测期与预测期内沉降组成部分的差异[1]。
软土沉降由主固结沉降、次固结沉降及瞬时沉降3个部分组成,在软基处理的各个阶段,各个部分在总沉降中所占比例不断发生变化。次固结变形速率比较稳定,而主固结及瞬时沉降随不同情况发生较大的变化。主固结变形速率随固结度的增长逐渐减小,在软土较薄的情况下,软土的主固结完成较快,主固结速率迅速减小,工后沉降较小,易于预测。在软土较厚的情况下,软土下部的主固结速率明显滞后于上部,主固结速率的衰减较为缓慢,甚至成为工后沉降的主要组成部分[21],工后沉降较大。不考虑深厚软土主固结的这个特点,容易在预测时出现较大的误差。瞬时沉降包含软土因侧胀性引起的沉降,可以占总沉降的15%以上[22],某些情况下可以占发生沉降的50%以上[23]。瞬时沉降一般在加载结束后变形速率迅速衰减,基本不参与工后沉降。但在软土较厚、强度较低、附加应力较大的情况下,其衰减速率较低,可以在工后10年以上继续产生变形[24],成为工后沉降的组成部分之一。目前的有限元法预测模型仅在加载时考虑瞬时沉降,在建立概念模型时已出现偏差。由于沉降组成的比例随阶段不同发生变化,致使每个阶段沉降的特征是不相同的。曲线拟合法及数值计算法均是用前期的沉降特征对后期进行预测,产生误差是不可避免的。在软土较厚、强度较低、附加应力较大的情况下,软土沉降的特征变化更为复杂,预测的误差就更大。
(4)软土的流变性影响。
现有的预测经验公式都不能合理地反映出软土颗粒骨架的流变过程,也无法给出不同时刻软土流变的大小。然而,软土沉降由主固结沉降、次固结沉降及瞬时沉降3个部分组成,且次固结沉降(即软土的流变变形)在软土沉降中所占比例是不可忽略的。
(5)剪应力的影响[24]。
一般文献上把荷载引起的瞬间变形或形变部分作为剪切变形。而当软土表面作用有局部荷载时,土体中就将产生剪应力,它所引起的变形,将在软土沉降的整个过程中显出其影响。因而,应将剪切变形作为软土沉降组成的一个部分来看待。
3 结语
为了得到较为准确的后期沉降量推算结果,必须考虑交通荷载的作用、软土流变固结和剪应力的影响。为了对路基的沉降进行准确的观测,应该在路堤开始填筑时就进行观测,同时应尽可能地进行长期观测,在数据处理时应选择有实际意义的典型的数据。而且在实际的沉降预测中,并不能单纯地依赖某一种方法,只有对每一种计算方法的原理、优缺点和计算结果的精度都有了了解之后,才能在实际的运用过程中灵活地选择。
另外,近年来各种大型有限元软件的出现、本构模型的完善以及计算机硬件和软件的提高,使有限元方法发展迅速。有限元方法在沉降计算时的独特优势越来越明显,已是个发展方向。
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Summary of Forecasting Methods of Expressway
Settlement on Soft Clay Subgrade
LI Xi bin
(Civil En gineering Department,Zhejiang Agricultu re an d Forestry U nivers ity,H angz hou 311300,C hina)
Abstract:T he settlement prediction of ex pr essw ay constructing on so ft clay subgrade is a urg ent pro blem to be solved Traditional and new forecasting m ethods of expressw ay settlement are illustrated,and the advantages and disadvantages of each forecasting m ethods are analy zed,it is pointed that the m ain facto rs that affecting the accur acy o f the prediction metho ds includes traffic load and overload,the mecha nism o f the deformation o f soft soil subg rade,the leng th o f the time series and how typical are the observa tion datum By com parison,it is proved that FEM has obvious advantages in calculating settlement of soft soil subgrade,so FEM is a good dev elo pm ent direction in forecasting settlement o f the soft soil subg rade
Key words:ex pressw ay;so ft soil subg rade;forecasting methods;summ ar y
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软土地基处理方案
软土地基处理方案 本合同段软土地基处理包括以下几种方法：换填砂垫层、干砌片石、碎石垫层、预压与超载预压、土工布、单向土工格栅、双向土工格栅、土工格室、搅拌桩。施工时间安排在2002年11月11日至2003年8月31日。 软土路基处理时遵循的施工原则 施工季节：优先安排在非雨季节施工，根据气象预报资料选取在连续降雨量少时间施工。 工序安排：采用机械化快速施工，开挖、换填、防护加固、防排水各项设施等工序一气完成，尽量缩短工作面暴露时间。严格按照各种不同处理方法的工艺要求进行施工。软基段的涵洞工程，在路基预压期满，沉降基本完成后在开槽施工。 4.4.1.一般路堤浅层处理施工 采用排水砂垫层，土工格栅设置在排水垫层顶部，坡角采用干砌片石护坡，护坡背后设置土工布反滤层。 4.4.1.1.换填砾类土垫层 施工工艺??见表5 施工工艺框图砂垫层施工工艺框图。 砂选用中粗砂，在开工前对砂场进行调查，并及时取样进行分析，主要测定细度模数、含泥量、有害物含量，选择符合设计标准的砂方可使用。 施工时首先清除加固范围内地面上的草皮及杂物，用土质相同的土填成坡度为3～4%的横坡，并碾压密实。 分层填筑：砂垫层分两层填筑，每层压实厚度25cm，按照经过试验确定的合格填料和经过试验确定的工艺参数，进行分层填筑压实。 摊铺整平：为了保证路堤压实均匀和填层厚度符合规定，填料采用推土机初平，刮平机进行二次平整，使填料摊铺表面平整度符合要求。 洒水或晾晒：砂的含水量直接影响压实密度。在相同的碾压条件下，当达到最佳含水量时密实度最大，填料含水量波动范围控制在最佳含水量的+2%～-3%范围内，超出最佳含水量2%时进行晾晒，含水量低于最佳含水量进行洒水。洒水采用洒水车喷洒，晾晒采取自然晾晒，必要时旋耕机翻晒。 机械碾压：碾压是保证砂垫层达到密实度要求的关键工序。碾压按照“先静压，后振动碾压”；“先轻，后重”；“先慢，后快”；“先两侧，后中间”的原则。 检验签证：砂垫层的检测采用K30荷载仪进行检测地基系数，核子密度仪检测压实系数。 施工防排水：砂垫层施工完成后，在两侧挖临时排水沟，使排到砂垫层里面的水能及时排出。严格管理施工用水与生活用水，以免冲刷路基各部与取土处。 4.4.1.2.单向单层土工格栅处理软土地基施工 施工工艺??见表5 施工工艺框图铺设单层单向土工格栅施工工艺框图。 施工时首先清除加固范围内地面上的草皮及杂物，用土质相同的土填成坡度为3～4%的横坡，并碾压密实。 在上面填厚30cm的中粗砂，压实到符合设计要求后，将表面进行整平，去除表面石块，并将去除石块后形成的凹坑补平，然后在上面满铺一层单向土工格栅。 土工格栅铺设要求幅与幅之间纵向采取密贴排放，横向采用连接棒连接或搭接法连接，连接强度不低于设计强度，横向接缝错开不小于1m。铺设时使格栅与土层密贴，每隔一定距离用U型钉将格栅固定在土层上。 格栅铺设后及时用砂或其他渗水材料覆盖20cm厚，并按设计要求铺回折段砂，外边逐幅回折2m，用砂压住。然后进行整平、压实达到设计要求后进行路基填筑。
城市道路软土地基常用的处理方法
城市道路软土地基常用的处理方法 摘要随着城市化发展，我国的道路建设发展迅速，在道路建设工程中，会遇到多种地质情况并存的情况，而软弱地基会降低路基承载力，如软弱地基处理不当，将会严重影响道路的使用寿命及使用质量。因此，在道路建设中要对地质条件做好详细分析，做好施工方案，从中选择最为经济适合的软基处理方法。 关键词市政工程；软土路基；处理方法 1软土地基对城市道路的影响 软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大，在软土地基上修筑道路最突出的问题就是稳定与沉降变形。软土地基对道路还有一种影响，即其含水量不能达到较好的压实要求和其他的技术标准。 2软弱地基的处理方法 针对软弱土地基的特性，目前在道路施工过程中主要通过换填土、夯实、深层搅拌桩、喷粉桩、塑料排水板、碎石桩、加筋等技术手段对软弱土地基进行处理，如选用不当或施工方法错误，不按规范和操作规程进行，就会造成质量事故。下面对以上方法进行单独介绍。 2.1换填土法 换土加固是处理浅层地基的方法，所谓换填土法是指当地基持力层的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，一般采用把一定厚度的弱土层挖除，然后分层换填强度较大的砂或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，多用于公路构筑物的地基处理。机械碾压、重锤夯实、平板振动可作为压实垫层的不同施工方法，这些施工方法不但可处理分层回填土，又可加固地基表层土。换填土法的加固原理是根据土中附加应力分布规律，让垫层承受上部较大的应力，软弱层承担较小的应力，以满足设计对地基的要求。换填土法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。换填土法要注意换土夯实中出现橡皮土，换土用的土料不纯、分层虚铺厚度过大、土料含水量过大、过小或机械使用不当，夯击能量不能达到有效深度时，都会造成换土后的地基达不到设计要求的密实度。 2.2夯实法 夯实地基分重锤夯实地基和强夯夯实地基： 1）重锤夯实是用起重机械将特制的重锤，提升到一定高度后，将重锤自由下落，重复夯击基土表面，使地基土受到压实加固，从而达到满足设计要求的承载力。是属于浅层地基处理方法之一，此法适用于地下水位以上稍湿的粘性土、
软土地基成因及处理办法优选稿
软土地基成因及处理办 法 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
X X X X X X X X X 毕业论文 论文题目：浅谈软土地基的形成与处理方法 系部：X X工程系 专业名称：XXXXXXXX 班级：012365学号：01 姓名：XX 指导老师：XXX 完成时间：2012年5月13日 目录
浅谈软土地基的形成与处理方法 摘要：在水运工程中，各种软基加固的方法已越来越多的得到广泛的应用。伴随着水运工程科技的发展，许多带有本行业特征的地基处理方法如反压法、粉体搅拌法（粉喷法）、强夯法、换土垫层法、土工合成材料加筋法等蓬勃发展，并在其他行业得到推广应用。本文对软土地基的形成原因作出了一定的描述，简要总结了软土地基的特点以及对工程质量的影响，着重阐述了工程中软土地基的处理方法，并对相应方法的适用性作出了一定的分析与评价。 关键词：软土地基、原因、特点、处理方法 前言 软土地基是指在静水或缓慢流水环境中沉积而成的、天然含水量大、压缩性高、承载力低、透水性差的一种软塑到流塑状态的饱和粘性土层。它主要包括内陆湖塘盆地、江河海洋沿岸和山间洼地沉积的各种淤泥和淤泥质粘性土。软土地基处理的主要目的是使基础不会产生局部或整体剪切破坏，满足强度及稳定性要求，使得建筑物在使用期内不致发生较大的沉降和不均匀沉降，以保证建筑结构能正常使用。
1软土地基的形成原因 软土是第四纪全新世形成的近代沉积物，其地质年龄一般为10000-15000年，按其中有机质含量，可分为两大类：第一类是不含或很少含有机质的软粘土和粉质软粘土；第二类是含大量有机质的泥炭土。 所有的软土都是在淡水或盐水中沉积的，由于沉积的地质环境(如海滩、三角洲、河口湾、泻湖、湖泊、沼泽等)的不同，其空间范围和天然性状也因其沉积环境及其水动力条件的变化而异。我国工程界有的把松软的吹填土和杂填土等也列入软土，谓之广义软土。 软土的来源主要是岩石的风化产物，因此其成分直接取决于母岩。而软土的类型，主要有软粘土、人工填土、松散砂土和粉土几类，其成因也各不相同，其成因如下。 1.1软粘土形成成因 水运工程由于工程所在地濒临水域，浅部地层多为软粘土-----淤泥或淤泥质土。它是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积。是第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相和湖泊相的粘性土沉积物或河流冲击物。有的软粘土属于新近淤积物。以淤泥质土为主的混合土，如淤泥质土混砂有时也属于此类土。 1.2人工填土形成原因 港区的陆域形成，后方堆场的回填，沿江沿滩的围垦大量采用人工填土。 人工填土的形成原因按照物质组成和堆填方式，可以分为素填土、杂填土和冲填土三类。
软土地基处理措施
. . . 福建农林大学交通与土木工程学院 软土地基处理措施 院（系）：交通与土木工程学院 专业：森林工程 年级：2010 级 成员：程良、郑华忠、 官俊、钟睿智、卢晓帆 指导教师：郑小燕 时间：2013 年10 月15 日
目录 概述 (3) 一、软弱地基的分类 (3) 二、地基处理的基本方法 (4) （一）换填垫层法 (4) （二）强夯法 (6) （三）深层搅拌法 (8) （四）振动挤密 (10) （五）排水固结法 (11) （六）化学加固法 (15) （七）双控动力固结法 (17)
概述 软土在我国滨海平原, 河口三角洲、湖盆地周围及山涧谷地均有广泛分布。在软土地基上修筑路基, 若不加处治, 往往会发生路基失稳或过量沉陷, 导致公路破坏或不能正常使用, 近些年来, 高等级公路建设的工程实践反复证明, 软弱地基处理是路基工程设计, 施工中需要特别引起注意的问题。 软弱地基是一种不良地基。由于软土具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性，因此在软土地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。在软弱土地基上的建筑物往往会出现地基强度和变形不能满足设计要求的问题，因而经常需要采取措施，进行地基处理。处理的目的是要提高软弱地基的强度，保证地基的稳定，降低软弱土的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降。 一、软弱地基的分类 所谓软土, 从广义上说, 就是强度低、压缩性高的软弱土层。以孔隙比及有机质含量为主, 结合其他指标, 可将软土划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥旋五种类型。通常把淤泥、淤泥质土、软粘性土总称软土, 把有机质含量很高的泥炭、泥炭质土总称泥沼。泥沼比软土具有更大的压缩性, 但它的渗透性强, 承受荷载后能够迅速固结, 工程处治比较容易。 淤泥及淤泥质地基：在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用而形成。主要特性是强度低、变形大、透水性差和变形稳定历时长。 杂填土：人类活动时任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差。一般还具有浸水湿陷性。 冲填土：在整治和疏通江河通道时，挖泥船通过泥浆泵将泥沙夹大量水分吹到江河两岸而形成的沉积土。冲填土的成分比较复杂，其工程性质主要取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件。其它高压缩性土：饱和松散粉细砂也应属于软弱地基的范畴。当机械推动或地震荷载重复作用时将产生液化；由于结构物的荷载和地下水的下降会促使砂性土下沉；基坑开挖时会产生管涌；其它湿陷性黄土、膨胀土和季节性冻土等不良地基现象，都应属于需要地基处理的软弱地基范畴。 我国各地不同成因的软土都具有近于相同的共性, 主要表现为以下几方面。( 1)天然含水量高、孔隙比大。含水量在34% ~ 72%之间,孔隙比在.l 0 ~ 1. 9之间, 饱和度一般大于95%, 液限一般为35% ~ 60%, 塑性指数13~ 30, 天然容重15~ 19 kN /m3。( 2)透水性差。大部分软土的渗透系数为10- 8 ~ 10- 7 cm / s。( 3)压缩性高。压缩系数为0. 0050~ 0. 02, 属高压缩性土。( 4)抗剪强度低。其快剪粘聚力在10 kPa左右, 快剪内摩擦角在0b ~ 5b之间。( 5)具有触变性。一旦受到扰动, 土的强度明显下降,甚至呈流动状态。( 6)流变性显著。
软土地基处理方案
一、引言 如果地基的承载能力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价通常要高的多，因此只在必要时才使用。不论哪一种情况，基础的概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承载力。因此，分散的程度与地基的承载能力成反比。有时，柱子可以直接支承在下面的方形基础上，墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时，只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用，就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来，以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱，或者建筑物比较高的情况下，才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构，墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件，这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。 如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对软弱地基进行处理。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况，根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土尚应了解排水固结条件。杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。 在初步计算时，最好先计算房屋结构的大致重量，并假设它均匀的分布在全部面积上，从而等到平均的荷载值，可以和地基本身的承载力相比较。如果地基的容许承载力大于4 倍的平均荷载值，则用单独基础可能比伐形基础更经济；如果地基的容许承载力小于2倍的平均荷载值，那么建造满铺在全部面积上的伐形基础可能更经济。如果介于二者之间，则用桩基或沉井基础。 二、地基的处理方法 利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定执行： 1）淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施； 2）冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层； 3）对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。
软土地基的设计及其处理办法
软土地基的设计及其处理方法 摘要 近年来，随着我国经济持续高速发展，基础设施建设的需求也在强劲增长。各基础设施的建设量日渐增多，而其穿越软土地基区域的情况也随之增多。在此情况下，软土地基的处理方法成为了许多研究者关注的热点问题。本文针对这一问题，分析了软土的特征分布及处理目的，总结了针对中层软基和深层软基分别适用的处理方法，提出了针对不同的实际情况，工程技术员应该选择的软基处理方法也有所不同。 关键词：软土地基；方法；选择
目录 第一章绪论 ................................................................................................. 错误!未指定书签。 1.1引言 ................................................................................................ 错误!未指定书签。 1.2国内外研究现状 ............................................................................ 错误!未指定书签。 1.2.1软土地基处理技术的研究现状 .......................................... 错误!未指定书签。 1.2.2国内外软土地基处理的施工方法 ...................................... 错误!未指定书签。 1.3主要研究内容 ................................................................................ 错误!未指定书签。第二章软土的特征分布及处理目的 ......................................................... 错误!未指定书签。 2.1软土特征 ........................................................................................ 错误!未指定书签。 2.1.1软土地基的鉴别 .................................................................. 错误!未指定书签。 2.1.2软土的工程性质 .................................................................. 错误!未指定书签。 2.2软土分布 ........................................................................................ 错误!未指定书签。 2.2.1沿海地区软土地基的工程特性 .......................................... 错误!未指定书签。 2.2.2三角洲地区软土地基工程特性 .......................................... 错误!未指定书签。 2.3处理目的 ........................................................................................ 错误!未指定书签。 3.1浅层软基处理方法 ........................................................................ 错误!未指定书签。 3.1.1常用方法 .............................................................................. 错误!未指定书签。 3.1.2方法选用 .............................................................................. 错误!未指定书签。 3.2中层软基处理方法 ........................................................................ 错误!未指定书签。 3.2.1水泥搅拌桩 .......................................................................... 错误!未指定书签。 3.2.2袋装砂井法 .......................................................................... 错误!未指定书签。 3.2.3塑料排水板 .......................................................................... 错误!未指定书签。 3.2.4强夯置换法 .......................................................................... 错误!未指定书签。 3.2.5挤密碎石桩 .......................................................................... 错误!未指定书签。 3.3深层软基处理方法 ........................................................................ 错误!未指定书签。 3.3.1水泥粉煤灰碎石桩 .............................................................. 错误!未指定书签。 3.3.2预应力高强混凝土管桩 ...................................................... 错误!未指定书签。 3.3.3钉形水泥土双向搅拌桩 ...................................................... 错误!未指定书签。 4.1主要结论 ........................................................................................ 错误!未指定书签。 4.2讨论与展望 .................................................................................... 错误!未指定书签。参考文献 ..................................................................................................... 错误!未指定书签。
软土地基工程中存在的问题及处理方法概要
浅析软土地基工程中存在的问题及处理方法 摘要:软土在荷载作用下,极易产生工程问题,在勘察过程中切不可马虎松懈,本文从软土特性出发,分析了软土工程地基中存在的问题及处理措施,并作出了勘察方法探讨。 关键词:软土地基工程问题勘察方法 中图分类号:tu4文献标识码:a 文章编号: 在公路铁路的修建施工过程中,经常会遇到物理力学性质差且分布面积较大的第四系软土类区域,软土体是自然界的历史产物,它有独特的地域特征,地基条件差别巨大,根据相邻建筑物或相邻地域的地质资料来设计,一点微小的差异就可能给影响工程质量,给工程造成巨大的经济损失,所以应引起重视,我们施工中充分利用信息,及时调整设计参数和工艺,避免了施工期间可能引起的附加沉降,体现了当今勘察设计施工监测为一体的全过程综合岩土工程实践理念。 一、软土的特征及其危害性 软土指的是所含水量大于液限天然孔隙比大于或等于1.0的细粒土,处于软朔或流朔状态。我国的软土主要分布在东南沿海及各大江大河的入海三角洲冲击平原地区。内陆主要是湖泊或山谷冲击而成,有机质含量较高,分布范围比较小。主要包含饱和软粘土包括泥炭、泥炭质土,淤泥、淤泥质土等,软土一般具触变性、流变性、高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性等特征,在工程应用上的
表现为地基沉降量大,可以达到数十厘米甚至到数百厘米;地基沉降时间长,达数十年甚至到数百年,特别严重的是沿海地带的软土地基,因为厚度过大,所以固结速度比较慢;地基不均匀沉降,大多是由上部结构的特性和荷载差异所引起;地基抗剪强度低。软土上述的特点,容易影响公路铁路工程质量,引发一些地质灾害,其危害性主要表现为:软土地基不均匀和过大沉降将严重影响路面的平整度,牵制了道路通行能力和安全度;路基路堤还可能会随着软土地基一起产生滑动现象,从而导致路面的整体遭到破坏,鉴于软土地基潜在的种种危害性,各部对于软基的处理标准要求高,也更高地要求了地质勘察在软土地基工程的深度和广度。 二、软土地基工程中存在的问题 由上所述出的软土地基固有的特性以及工程在勘察、设计、施工、管理使用各程序阶段的失误,造成了所建造在软土地基上建筑物的结构损伤工程倒塌等一系列工程事故,大致可分为以下几种情况: (一在地质勘测时深度不够,没有查清楚软土土层的分布、厚度以及一些暗沟暗塘的具体情况,造成建筑物产生严重不均匀沉降,结构构件开裂,甚至工程不负荷载倒塌的事故。 (二由于地质勘察不深入,不细致,未取得的地质资料不具可靠性,以致错误的将软土判断为好的地基土,使设计也随之错误,产生的不均匀沉降使建造物受力结构变化,裂缝倒塌,引起工程事故。 (三软土的承载力比较低,地基无法承受,发生剪切的破坏,基础失去稳定性,带来较大沉降和不均匀沉降,使上部建造物结构受损,造成工程事故。 (四对软土地基未作出处理,或者处理方法不正确,施工质量不过关,使建筑物产生过大的沉降和不均匀沉降,开裂,不得不二次或多次进行加固和处理。 四、软土地基处理措施
软土地基沉降预测方法比较分析
6 福建建设科技 20101No12■地基基础工程 软土地基沉降预测方法比较分析 李成虎(福州城市地铁有限责任公司 福州 350001) [摘 要] 对工程中软土地基沉降的四种预测方法进行了分析比较,从预测曲线和实测曲线以及误差曲线的比较可以看出,每种方法既有优点也有缺点,预测方法的选用要结合具体的工程实际。本文为软土地基沉降预测方法的选用提供了参考。 [关键词] 软土地基 沉降预测 比较分析 A nal ysis an d compa r ison of set tlement predict ion met hods of soft soil ground Abstract:The ground settlement of a project on sof t soil was predicted by four met hod a nd t he corre spo nding results were com2 pared with the te st value s,it is shown that eac h method has bot h advantages a nd disadvantage s,t he selectio n of p redictio n method must combine wit h t he actual nee d of the specific p roject.This re searc h provides ref erence s on met hod op tio n of p re-estimate in sof t soil ground settlement. K e y words:sof t soil ground;settlement pre diction;co mparative analysis 1引言 在软土地区修建建筑物或者构筑物最关键的问题就是控 制地基的沉降,合理的预测分析工后沉降,对正确施工,节省 工程投资,具有十分重要的现实意义。由于地基沉降分析中 存在大量不确定性因素,这些不确定性因素往往对地基沉降 的计算结果影响很大。目前,软土地基沉降预测和实际沉降 情况相差甚远[1]。因此有必要对软基沉降预测及其产生的误 差进行分析探讨,从而提出较为适用性的预测方法。 文中通过几种预测方法对同一工程进行模拟预测的结果 比较,分析各种方法的优缺点,从而为今后软土沉降预测方法 的选用提供参考。 2方法简介 2.1对数曲线法 对数曲线法(三点法)是工程中较为常用的地基最终沉降 量推算方法,曾国熙(1959)[2]建议地基固结度采用下式计算: U t=1-αexp(-βt)(1) 式(1)中α,β为固结参数。 某时刻的沉降可表示为: S t =(S∞-S d)[1-αe xp(-βt)]+S d(2) 式中:S t—t时刻的实测沉降; S d,S∞—分别为瞬时沉降和最终固结沉降。 为求t时刻的沉降,可以采用三点法分别求解S∞、β、S d 与α值。将所求得的S d、S∞、α、β分别代入式中就可以得到 任意时刻的沉降量。 2.2指数曲线法 指数曲线法[2]就是根据现场实测的统计结果,近似认为 沉降量S是时间t的指数函数,可以表示为: S(t)=S∞-(S∞-S0)e t0-t η t≥t0(3) 式中t—某一观测时刻; S(t)—推算的某一时刻的沉降值; S0—对应于t的沉降量; S∞—最终沉降量,为待定值; η—参数,为待定值。 求得η,S∞后,就可以得到最终沉降量和任意时刻的沉降量。 2.3Asao ka曲线法 Asaoka法是由日本学者Asaoka.于(1978)[3]年提出的,又称图解法。它是以垂直单向固结理论为主,根据实测的沉降量推算工后沉降量和最终沉降量的一种方法。 他指出,由Mikasa(1963)[3]导出的用垂直体积应变表示的固结偏微分方程为可近似地用一个级数形式的普通微分方程来表示为: S+α1dS dt+α2d 2S dx +…+αn d n S dt n =b(4)式中:S———固结沉降量; α1,α2…αn———固结系数; b———取决于固结系数C v和土层边界条件的常数。 式(4)大多数情况下可以简化为下式: S+α1dS dt=b(5) 式中,一阶固结系数α1=5h 2 12C v 。 在固结边界条件下上式的解为: S(t)=S∞-(S∞-S0)exp- t α1(6)式中:S0、S∞———分别为土层的初始沉降量和最终沉降量; 2.4Logistic曲线法 宰金眠、梅国雄[4]在研究地基沉降一时间规律时发现全过程沉降量与时间关系包含两个方面内容:其一是初始沉降不为零;其二是沉降一时间曲线呈现“S”形。 Logistic模型,也可称之为增长曲线模型,在时间数列中其一般形式如下: S(t)= b1 1+b2exp(-b3t) (7)式中,b1,b2,b3为待定参数。 对参数b1,b2,b3的确定有很多种方法,例如三段计算法、灰色理论法等。 只要计算方法、参数选的合理,Logistic模型曲线可很好地拟合几何中的“S"、“凸”形甚至“凹”形曲线,故适用性较广。 3工程实例及分析 3工程概况 福建省道线沿海大通道泉港段K+5～K3+ .1 20124794
软土地基处理方法
软土地基处理方法概述 1 软土及软土地基 软土 软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。软土地基 我国公路行业规范对软土地基未作定义。日本高等级公路设计规范将其定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出:软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。 2 软土地基在公路工程中造成的危害? （1）勘察设计不详细或不准确，导致对应该做软基处理的地段未做处理设计。 （2）已知是软土地基，但是未做好软土地基处理，造成路堤失稳或危及线外建筑物。 （3）虽然做了软土地基处理，但是措施不力，施工不当造成路堤失稳。 （4）堆料不当，未按规定分层填筑，填土过快，碾压不当，造成路堤失稳。 （5）扰动“硬壳层”或填筑不当，使“硬壳层”遭受破坏，导致路堤失稳。 3软土地基的处理方法 地基处理的方法很多，高速公路软基处理与其它如房建等地基处理相比，有其自身的特点。一般处理路基的地质稳定问题从以下几个方面进行考虑： （1）改善剪切特性 路基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性取决于路基土的抗剪强度。因为了防止剪切破坏以及减轻土压力，需要采取一定措施以增加路基土的抗剪度。 （2）改善压缩特性 需采取措施提高地基土的压缩模量，以减少地基土的沉降。 （3）改善透水特性
软土地基上基础的处理措施
论文题目：软土地基上基础的处理措施 学生姓名： 指导教师： 专业名称： 系部： 论文答辩日期：
摘要 【摘要】摘要：目前，在工程地基基础设施建设中时常遇到不良土层，其中软土地区地基的工程建设最让人头疼，因处理不当出现意外事故的例子数不甚数。此时人工处理加固，建造人工地基成为了软土地基建设的首选之策。本文将详细研究软土地基的层理构造和处理方法，提出如何采取人工方法改善地基性质，达到地基稳固和建造效果的实施办法。 【关键词】软土地基层理构造处理措施安全技术 Abstract [Abstract] Abstract: at present, often encountered bad soil layer in the construction of infrastructure projects in the foundation, the foundation in soft soil area construction the most headache for example, number of improper handling of accidents less. The artificial reinforcement, the construction of artificialfoundation has become the first choice for the construction of soft soil foundation. In this paper, the stratification structure and processing method ofsoft soil foundation, proposed how to use artificial method to improve soilproperties, implementation measures to achieve stable foundation and construction effect. [keyword] soft soil foundation treatment measures of safety technology of bedding structure
浅谈如何对市政道路工程中软土地基进行技术处理
浅谈如何对市政道路工程中软土地基进行技术处理 市政道路工程中，如何对软土地基进行加固技术处理是一个难题，对整个工程有着举足轻重的影响。这是因为，对软土地基进行加固处理，要充分考虑所处位置的水文地质条件、软土性质、整个工程的投资、进度、质量等各种因素。因此，在市政道路工程软土地基施工中合理的选择适当的处理技术非常重要。本文分析了软土地及的特性，介绍了软土地基处理技术的发展，并重点介绍了处理软基技术。 标签市政；道路工程；软土地基；处理技术 如果在软土地基修筑路基而未对软土进行加固处理，就会导致路堤的滑动、隆起和沉降现象，地基沉降产生的路堤变形并致使路面发生破坏。因此，在软土地基修筑路基前，必须对软土进行加固处理。这样可以使地基工程中土的特质得到改善与提高，使之达到一定的要求，从而避免地基不稳对路基和路面造成损害。 1 软土工程的特点 一是水量高：地基承载力的高低由软土的含水量决定，含水量越高承载力越低，这是因为土的压缩性和抗剪强度与天然含水量大小有直接的关系。二是孔隙比大，松软：同一垂直压力作用下的重塑土的孔隙比常常比纯天然的软土的孔隙比要低。三是压缩性高：土的液限和天然含水量的增大可以提高淤泥质土和淤泥的压缩系数。 2 道路工程中软地基处理技术的发展及应用近况 2.1 软地基处理技术应用的影响因素 2.1.1 地基状况 （1）土质条件的影响。粘性土：在施工，采用的处理方法应对地基的扰动务必达到最小，常采用压实法。砂性土：受扰动后，土体强度严重降低，可采用振动压实法或挤实砂桩法对可能发生液化现象的砂性土进行处理。（2）地基构成情况。软土层较厚时，应采用其他的方法来配合表层处理法。在软土层厚度较浅时可进行简单表层处理，重要的构造物的基础开挖可换填处理。 2.1.2 公路等级要求的道路性质 （1）根据公路等级，对于设计要求的公路道德等级越低，可先铺简易公路路面，等待地基沉降结束后，再铺常规的公路路面从而节约资金。相反公路等级较高时，平整度要求也越高越需要采取更有效的软地基处理措施。（2）公路道路的形状。对于宽且低的路堤易出现局部破坏宜用换填法；采用压重法时路堤稳定性不足且设计高度大；此外路堤设计的越宽越高，深层粘土的沉降也越大。
淤泥软土地基处理
淤泥软土地基处理 一、工程概况及初步分析 某地区建筑场地拟建二层框架结构房屋，建筑平面，室外标高为8.4m（±0.000），根据地质资料，现有场地标高为1.64m，需填土6.76m，土层依次第一层为素填土，厚度0.5m；第二层为淤泥，厚度为11.4m，为高压缩性土，压缩模量Es=1.73MPa，固结系数Ch=Cv=1.0x10-3c/s；第三层为粉质黏土夹碎石，厚度为 4.6m，为中压缩性土，压缩模量Es=4.96MPa；第四层为淤泥质黏土，厚度为2.5m，压缩模量Es=1.85MPa；第五层为粉质黏土，厚度为5.4m，压缩模量Es=4.3MPa；第六层为淤泥质黏土，厚度为3.2m，压缩模量Es=1.85MPa；第七层为粗角砾土，厚度为2.2m，压缩模量Es=10MPa；第八层为粉质黏土，厚度为12.9m，压缩模量Es=4.8MPa.按《建筑地基基础设计规范》，对于高压缩性土地基，框架结构相邻柱基沉降差为0.003L（L为相邻柱距），经过初步估算，柱底内力标准值分别约为600KN和1000KN，柱距6米，容许的沉降差为18mm. 在施工主体结构基础前期，由于场地需要回填土而且较厚，在回填施工时期，回填土属于外加荷载，此时按荷载考虑计算场地的沉降，总沉降量达到1316.34mm.各层沉降量为：第一层淤泥沉降量为946.9mm，占总沉降量的71.9%；第二层淤泥沉降量为131.6mm，占总沉降量的10.0%；第三层淤泥沉降量为189.4mm，占总沉降量的14.4%；第四层淤泥沉降量为48.4mm，占总沉降量的3.7%.此过程为固结排水沉降过程，随时间的发展场地土趋于稳定。在沉降基本完成时，进行主体结构
软土地基常见五种处理方法
鉴于淤泥软土地基承载力低，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，下面介绍淤泥软土地基五种处理方法。 1、桩基法 当淤土层较厚，难以大面积进行深处理，可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样，早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩，目前很少使用,一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全，设备陈旧，技术落后，存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题；二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基，由于存在工期长，工后变形大等问题，已不再用作对变形有要求的建筑地基处理；三是民用建筑已禁用木桩基础。 钢筋混凝土预制桩（钢筋混凝土桩和预应力管桩）目前由于具有较强承载力，投资省，质量有保证，施工速度快等特点，得到普遍运用，如本人设计龙海市角美镇金山水闸，其地质条件覆盖一层10m以上厚的淤泥土层，地基处理采用边长为250mm钢筋混凝土预制方桩，挤密淤土层并靠摩擦承载，钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载，达到水平稳定作用。 淤土层较厚地基处理还可以采用灌注桩，打灌注桩至硬土层，作承载台，灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩，但两种方法灌注桩还存在一些技术难题，一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题；
二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题，桩身混凝土灌注质量，桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。福建省龙海市发生几起灌注桩基础民用建筑不均匀沉陷，导致墙体裂缝事件，是由于施工中存在上述技术问题造成。 2、换土法 当淤土层厚度较簿时，也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及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，一般应就地取材，以换填泥土为宜。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实，形成良好的持力层，从而改变地基承载力特性，提高抗变形和稳定能力，施工时应注意坑边稳定，保证填料质量，填料应分层夯实。 3、灌浆法 是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果，如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基不均匀，沉陷闸基沉降最大达到0.63m，加固时采用单管高压旋喷灌浆处理，每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔，沿闸墩轴线两侧布孔，灌注水泥浆，成桩直径0.5m，伸
软土地基处理论文：浅析房屋建筑工程软土地基处理
软土地基处理论文：浅析房屋建筑工程软土地基处理 摘要：如今，随着科学技术、生活水平的不断进步，人们对房屋建筑工程的质量提出了更为严格的要求，尤其是软土地基，如果没有严格按照规定及操作规程进行施工或施工方式欠佳，就会使工程质量受到严重影响，文章中对房屋建筑工程软土地基的特点进行了分析，并提出相应的一些软土地基处理措施。 关键词：建筑工程；房屋；软土地基；措施 1软土工程的特点 软土主要指承载力低、压缩性高、天然含水量大的一种软塑到流塑状态的饱和粘土，软土通常分布在内陆、沿海、平原以及山区的湖泊周边等地区。软土的天然孔隙比大于，天然含水量也较高，当软土因生物化学作用而导致天然孔隙比大于时称为淤泥，当软土的天然孔隙比介于与之间时，称为淤泥质土。 软土工程的性质主要有以下几点：（1）触变性。软土没有遭受破坏时，它具有固态的特征，如果软土受到破坏或扰动，就会转变成稀释流动状态。（2）高压缩性。软土的压缩系数很大，当垂直压力达到兆帕时，大部分软土会发生压缩变形，从而导致房屋建筑的沉降量较大。（3）低透水性。由于软土的透水能力很差，可以认为软土是不透水的，所以软土排水固结通常需要耗费很长的时间，有些房屋建筑工程的沉降延续时间甚至超过十年。（4）不均匀性。高分散的与微细的颗粒组成软土，使得软土的土质不均匀，如果平面上的房屋建筑荷载不均匀，就会导致房屋建筑产生很大的差异沉降，使房屋建筑出现裂缝。（5）沉降速度快。随着荷载的不断增加，沉降速度也不断增加，沉降速度最高可达2毫米/天。（6）流变性。软土在一定剪应力的作用下，会发生缓慢的长期变形，导致软土长期强度低于瞬时强度。 2常用的房屋建筑工程软土地基的处理 在房屋建筑工程中，对软土地基进行加固处理应尽早采用堆载预压的方法，这样能够使自然沉降慢慢达到平衡，该方法既经济合理，又操作简单，但是由于工期进度的限制，自然沉降法很难被应用。如果工程进度紧迫，在施工中还经常采用深层石灰搅拌桩、砂垫层与砂石垫层换填、深层水泥搅拌桩等方法，对软土地基进行加固处理。 深层石灰搅拌桩 对塑性指标高的软土地基进行加固处理，可以采用深层石灰搅拌桩这一方法。在同等条件下，用石灰充当固化剂对软土地基进行加固处理，所起到的临时加固效果通常要超过水泥。在房屋建筑工程中的软土地基中，深层石灰搅拌桩通过把地基土和石灰强制搅拌混合，使石灰和地基土发生化学反应，从而使起到稳定地基土的作用，同时还能提高软土地基的强度。该方法具有经济合理、技术简单等特点，可以减少房屋建筑整体工程的工后沉降与软土层沉 降，同时还能使软土层承载力得以提高，能够有效加固房屋建筑工程的软土地基。 （1）深层石灰搅拌桩的材料要求。 用于加固软土地基的石灰必须是细磨的，在整个搅拌过程中，石灰的最大粒径应小于2毫米，这样可以防止桩体中的石灰聚集。选取石灰应尽量挑选纯净无杂质的石灰，而且石灰中的氧化镁与氧化钙含量不应低于%，氧化钙的含量最好在80%以上。石灰储存期最好不要超过90天，石灰液性指数应在70%以上(含70%)。 （2）深层石灰搅拌桩的施工准备。 当工作场地的表层硬壳比较薄时，应先铺填砂石垫层，这样施工机械在场内就可以顺利移动与施钻。配置钻机、搅拌钻头、空气压缩机以及粉体发送器等。通过室内试验与原位测试获取地基土与灰土的化学指标和物理力学性能指标，然后以最佳含灰量充当设计掺灰量。对搅拌范围进行确定与设置，然后选择桩长、根数及截面。 （3）深层石灰搅拌桩的施工要点。 粉体搅拌法的施工顺序为：桩体对位→下钻→钻进→提升→提升结束。按照房屋建筑结构所要求的承载力，对桩的间距进行初步选定，然后确定出加固范围内的搅拌桩数量与每平方米内的搅拌桩的所占