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膨胀土地基的处理

膨胀土地基的处理
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第3章膨胀土地基的处理

3.1 膨胀土的判别方法与标准

准确判别膨胀土及评价膨胀势大小是膨胀土地基处理首要解决的问题。若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土,会给工程埋下隐患;若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土为强膨胀土,会造成经济的巨大浪费。已有的工程教训证明,许多膨胀土的工程危害是由工程人员对膨胀土误判造成。目前,国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多,我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同。国内工程设计常用的判别标准主要有以下3类。第4类为本设计建议使用的判别标准。

⒈原国家建委标准[3]

该规范以自由膨胀率为判据,特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定自由膨胀率大于40%,或蒙脱石含量大于7%时,可判定为膨胀土。其后的《建筑地基基础设计规范》也有相近内容的规定。膨胀上的分级标准见表3-1

表3-1 膨胀土级别标准(原国家建委)

自由膨胀率(%)蒙脱石含量

(%)

膨胀土级别自由膨胀率

(%)

蒙脱石含量

(%)

膨胀土级别

>100 60—100

>25

14—25

强膨胀土

中膨胀土

40—60 7—14 弱膨胀土

2.铁道部行业标准[4]

规则中,膨胀土的判别分为初判和详判。初判适用于踏勘与初测阶段,详判适用于定测与施工图设计阶段。初判依据为土的现场宏观地质特征、自由膨胀率、液限。土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征,且自由膨胀率Fs≥40%,液限Wl≥40%时,判定为膨胀土。膨胀土的现场宏观地质特征详见《规则》。

详判时,使用自由膨胀率、蒙脱石含量与阳离子交换量3项指标。当符合其中2项指标时,判别为膨胀土。

注:CEC100表示100g干土的阳离子交换量,单位为(mmol)NH4+。

3.交通部标准[5]

规范中,要求自由膨胀率大于40%和液限大于40%的黏土质,可初判为膨胀土,但这并不是惟一的,最终决定因素是“胀缩总率及膨胀的循环变形特征,以及与其他指标相结合的综合判别方法”。其膨胀土工程地质分类见表3-3。

表 3-3 膨胀土工程地质分类(交通部)

分类野外地质特征主要黏土

矿物成分>0.002mm

黏粒含量

自由膨胀率

(%)

膨胀总量

(%)

(%)

强膨胀土中膨胀土弱膨胀土灰白、灰绿色,黏土细

腻,滑感特强,网状裂

隙极发育,有蜡面,易

风华成细粒状、鳞片状

以综、红、灰色为主,

黏土中含少量粉砂,滑

感较强,裂隙较发育,

易风化成碎粒状,含钙

质结核

黄褐色为主,黏土中含

较多粉砂,有滑感,裂

隙发育,易风华成碎粒

状,含较多钙质结核或

铁锰质结核

蒙脱石

伊利石

蒙脱石

伊利石

蒙脱石

伊利石

高岭石

>50

35—50

<35

>90

65—90

40—65

>4

2—4

0.7—2.0

注:胀缩总率为土在50kPa压力下的膨胀率与收缩率之和。

4.建议使用的公路膨胀土判别与分级标准

上述原国家建委、铁道部膨胀土判别与分级标准均要求定量测定膨胀性黏土矿物,如蒙脱石的含量。这种微观矿物含量的测定一般只有研究单位的专门试验室才能完成,且花费时间较长,给工程设计与施工带来很多困难。事实上,设计与施工单位很少采用。交通部《规范》膨胀土评价标准中的胀缩总率指标来自考虑地基承载力的房屋建筑部门。它完全不符合公路工程低荷载或零荷载的工程状况,且确定该指标所需要的一些参数又很难获取。

我国交通部第二公路勘察设计研究院(以下简称“中交二院”)通过大量研究工作,提出以标准吸湿含水率与塑性指数2个分类指标作为膨胀土的判别与分级标准。所谓标准吸湿含水率指,在标准条件下(温度25℃±2℃,相对湿度60%±3%),膨胀土试样从天然含水量脱湿至平衡后的含水量。标准吸湿含水量与蒙脱石含量、阳离子交换量及比表面积之间具有良好的线性相关性,反应了膨胀土的本质特性。塑性指数很好地反映了粒度组成、分散特性及阳离子与黏土矿物之间的相互作用。采用标准吸湿含水率与塑性指数对土的膨胀势分级的指标见表3-4。标准吸湿含水率测定的具体方法见参考文献[7]或文献[15]中《膨胀土的判别与分类新方法》一文。

表3-4 土的膨胀势分级指标(中交二院)

膨胀势分级非膨胀土弱膨胀土中等膨胀土强膨胀土

标准吸湿含水率

ws(%)

塑性指标Ip(%)自由膨胀率Fs

(%)Ws<2.5

Ip<15

Fs<40

2.5≤ws<4.8

15≤Ip<30

40≤Fs≤60

4.8≤ws<6.8

30≤Ip<45

60≤Fs≤90

6.8≤ws

45≤Ip

90≤Fs

注:自由膨胀率仅为参考指标,不作为控制指标。

中交二院研究提出的膨胀势分级判别指标反应了膨胀上的本质,并具有测定简单、便捷,所获数据可靠、重现性好的优点,便于设计与施工单位广泛应用。

3.2 处理方法

针对膨胀土的工程特性与膨胀土地基的病害特点,并考虑工程的经济性,可以从换填、改性、隔水封闭、渗沟排水4个角度,归纳总结膨胀土地基处理措施与技术方法[6]。

1.换填与膨胀土掺灰改性法

换填与浅层膨胀土掺灰改性法适用于浅层平面地基(路基基底)条件,一般处理深度不大于 3.0m。与其他方法相比,一般换填法的造价最低。但换填方量过大时,废土可能占用大量土地,并引发生态环境问题;某些地区可能还存在借土困难或借土成本过大的问题。这时,可考虑膨胀土改性法或石灰桩加固法。

2.有机大分子溶液改良法

改良技术既适用于斜面地基(堑坡),又适用于平面地基(路基基底),一般多用于膨胀土堑坡的浅层稳定性处理。目前,国内比较成熟的有机大分子溶液改良技术有UAH改良液等。

3.石灰桩或灰土桩加固法

石灰桩或灰土桩加固法对于斜面地基(堑坡)和平面地基(路基基底)均适用。对于厚度较大的膨胀土软基处理时,石灰桩或灰土桩加固法具有独特的优势,一般用于厚度大于2.0m的膨胀土软基。

4.隔水封闭与渗沟排水法

隔水封闭是采用土工防水布、石灰与猫土混合料等材料对地基或坡面进行隔水封闭,阻止气候干湿循环对膨胀土含水量的影响,达到稳定路基或边坡的目的。由于隔水封闭法的施工质量控制标准要求较高,建议设计时慎用。

采用隔水封闭措施,必须同时使用排水渗沟或其他排水措施,两者缺一不可。排水渗沟也可作为换填与掺灰改性、有机大分子溶液改良、石灰桩加固措施的辅助手段使用。该方法包括常用的路基基底使用的平面状渗沟与堑坡防护使用的支撑渗沟两种类型。平面渗沟作用在于排掉汇流到路基的地下水;而支撑渗沟不仅

可以排水,并且具有阻止膨胀土边坡变形破坏的功能。

3.3 浅层换填与掺灰改性法

当公路路基的基底为劣质土(或者说土的变形或承载力不符合要求),且劣质土层的厚度又不很大时,将原地表以下处理范围的劣质土部分或全部挖去,换填为性能稳定或强度较大、无侵蚀性的其他材料,并分层压实至要求的密实度,这种地基处理方法称为换填法。

膨胀土掺灰改性是将原地膨胀土翻松,掺加一定比例的石灰后,分层压实的方法。该方法经过一段时间的养护,可以很好地消除或减小膨胀性,提高土体强度,降低土中的含水量[7]。

3.3.1 原理和适用范围

1.浅层换填法与掺灰改性法的原理及适用范围

换填掺灰改性法适用于公路的所有平面地基,既适用于填方路堤基底的处理,也适于挖方路面下的地基处理。具体换填设计时,若换填方量过大,应考虑借土与废方对生态环境的不良影响。填方与挖方路段两者的换填与掺灰改性原理也有所不同。

填方路堤,特别是高路堤的基底承受路堤及路面重力的压力较大,基底换填是以强度较高的材料代替膨胀土地基,掺灰改性是将低强度的膨胀土地基改性为高强度的灰土,两者以提高地基的承载力,避免地基破坏为目的。小于1m填方路堤基底的换填或掺灰改性目的主要是为了消除膨胀土基底的胀缩变形。从施工角度考虑,一般要求换填或掺灰改性的膨胀土地基深度不超过 3.0m。当膨胀土地基厚度超过3.0m,应考虑其他措施,如石灰桩等。

当膨胀土地基的地下水位较高,或所处地理位置为汇水的低洼地带时,应认真作好排水设一计,包括地面排水与地下排水。地下排水的渗沟设计见后文。

挖方及零填方路段的地基同时担任路床的角色。通过地基膨胀土换填或掺灰改性,一方面可以消除路面以下膨胀土胀缩变形对路面的破坏作用,另一方面可以提高处理深度范围内土的强度与变形模量,使CBR值(加州承载比,是一种衡量道路弯沉量的试验值)达到高等级公路上路床的标准要求,即CBR≥8。

大于1m填方路堤的基底换填或掺灰改性设计时,主要考虑因素是膨胀土地基的承载力;小于lm填方路堤的基地换填或掺灰改性设计时,主要考虑因素是基底的膨胀变形量或膨胀力;挖方与零填方路段地基换填或掺灰改性设计时,考虑的主要因素是路床的变形与强度要求标准,及换填深度对下伏膨胀上膨胀性的抑制作用。

2.石灰改性膨胀土的机理

石灰对膨胀土的改性机理表现为5种作用:阳离子交换(cationic exchange);

凝聚(ag-glomeration);细凝反映(flocculation);碳酸岩化(carbonation);胶结或凝硬作用(cementationor pozzolanic reaction)。

膨胀土组成以蒙脱石、伊利石、高岭石等勃土矿物为主。黏粒表面吸附有大量的金属阳离子,当掺人石灰后,由于土中产生过量的Ca 2+离子,同时Ca(OH)2分子电离的OH -离子形成强碱环境,使得Ca 2+置换了膨胀土黏粒表面的某些阳离子,如K +,Na +,Fe 2+等(Mg 2+除外),由此改变了黏粒表面的带电状态,结果使膨胀土颗粒很快地凝聚起来而提高了土的初期强度。

细凝过程与阳离子交换过程同时发生。由于孔隙中电解质浓度的增加,Ca 2+离子被吸附在豁土的表面,蒙脱石晶层间的水向外溢出,土体体积减少。

掺灰改性土的石灰碳酸岩化反应生成的CaCO 3在掺灰土中多形成长短不等的棒状物、针状物及网状物,它们将豁土颗粒联结或包裹起来,集聚成粉粒或更大的团粒。这些大颗粒的粒径多集中于0.05—0.005mm 之间。石灰的碳酸岩化是促使赫粒集聚、消除胀缩性、提高强度,并保持长久稳定的根本原因。掺灰改性土的典型化学式方程表达如下:

CaCO 3:除了本身具有较高强度外,它与铝酸钙作用也可起到加固土的作用。由于这个反应过程缓慢,对于改善土的工程性质初期作用不大,但随时间的延长改善作用会越来越明显。胶结或凝硬反映相当复杂,也需要很长时间。胶结或凝硬反映使土中相当一部分SiO 2形成SiO 2水溶性胶体粒子,氧化铝也可形成一些胶体粒子。这些生成物聚凝后也会改善膨胀土的工程性质,主要作用是提高石灰土的后期强度及耐久性。该过程类似于水泥的水化反应过程,CaO 与水发生反映放出的热,在初期加快了凝硬反映。同时,实验表明,石灰土浸水后强度还会提高,某种意义上可将其视为水硬性材料。

3.3.2 设计计算

公路膨胀上地基浅层换填与掺灰改性设计分为3类:

①大于等于lm 高度路堤的基底换填与掺灰改性设计;

②挖方路段,包括小于lm 高度填方、零填方路段的换填与掺灰改性设计; ③公路桥涵地基与基础设计。公路桥涵地基与基础设计参考《规范》[8]。 ⒈路堤基底换填与掺灰改性设计

浸水后膨胀土的强度与变形指标急剧降低,承载力一般在80—150kPa 范围内。因此,对于填方路堤高度大于3.0m 的膨胀土软基应进行工程处理。

目前,公路行业标准在《规范》[9]中对桥涵地基的设计给出了使用地基允许承载力的具体方法与标准。但对路堤设计的基底承载力或基底允许承载力没有明

22()CaO H O Ca OH +=2232()Ca OH CO CaCO H O +=+

确规定。在《规范》[10]中,要求“在软土地基上修筑路堤,应进行稳定验算与沉降计算”,来检验软土地基的强度与变形是否满足要求。

建筑部门通过多年的工作经验,已经积累了大量有关地基承载力或地基允许承载力的资料或经验确定值,借鉴使用这些资料或经验确定值非常简单、方便,对初步确定填筑路堤基底的强度与变形具有非常重要的意义。一般来讲,将建筑部门的地基允许承载力用于公路路堤基底偏于保守或不经济。

⑴膨胀土软基承载力确定与使用

膨胀土软基承载力可通过荷载试验法、计算法、经验法确定。荷载试验宜采用浸水荷载试验。计算法采用三轴不排水快剪试验确定土的抗剪强度,再根据国家现行的岩土工程勘察规范或建筑地基基础设计规范计算地基的承载力。经验法可参考《规范》[10]对于一般工程经验确定值。

承载力确定后,可根据式(3—1)初步判断膨胀土软基的强度与变形是否满足路堤的要求:

em p k h p f γ+≥(3—1)

式中:—路堤高度,m ;

—路堤填土平均重度,kN/m 3;

—路面压强,kPa ;

—膨胀土软基承载力,kPa 。

若根据上式初步判断膨胀土软基不满足要求,则需按《规范》[10]中要求,进行稳定验算与沉降计算,来进一步确定其强度与变形是否满足要求。

⑵换填材料选择或改性膨胀土掺灰率设计

换填材料可选用强度较大、水稳性及透水性好的圆砾、角砾、碎石、砂土、砂性土,也可选用无侵害性、无环境污染,且工程性质符合要求的矿渣、煤渣等材料。受取土条件限制时,也可使用无病害黏性土。但使用黏性土时,应作好地下排水设计,如路基渗沟设计等。

膨胀上改性掺灰量通过CBR 击实试验确定。采用重型标准击实试验时,要求85%压实度时,CBR 值大于8。一般3%的掺灰率,各种膨胀土均可达到上述要求。与采用勃性土换填类似,采用膨胀土掺灰改性措施时,应作好地下排水设计,如路基渗沟的设计等。

⑶换填或掺灰改性厚度确定

采用换填浅层掺灰改性措施时,宜将浅层的膨胀土软基全部挖出,直至承载力满足要求的下卧层。从施工角度考虑,一般要求换填或膨胀土掺灰改性深度不超过3.0m 。换填宽度与路堤基底宽度一致。

⒉挖方路段及小于lm 高度填方路段的换填与掺灰改性设计

h em γp P k f

⑴换填材料选择或改性膨胀土掺灰率设计

换填材料一般选用压实度、强度(CBR 值)、最大粒径可达到《规范》[10]要求且稳定性能好的无病害土,包括碎石、砂土、砂性土、豁性土等,也可选用无侵害性、无环境污染,且工程性质附和要求的矿渣、煤渣等材料。

膨胀土掺灰量通过灰土的膨胀性试验与CBR 击实试验确定,以完全消除膨胀性,且CBR 值达到规范要求时的掺灰量为设计标准掺灰量。

国内外已有的研究成果表明,虽然膨胀土的种类存在差异,但改性膨胀土的最优掺灰率变化不大,一般介于3%—8%之间。掺灰膨胀土的强度提高先于膨胀性改善。当掺灰率达到3%时,改性土的强度发生显著提高;当掺灰率为5%时,膨胀性才会有显著消弱。

此外,由于掺灰改性土的工程性质的特殊性,本设计建议:

①掺灰膨胀土混合料应在样品养护1—3d 后进行击实试验,来确定最大干容重与最佳含水量。

②由于石灰土的强度和变形模量均比一般天然土高很多,在满足强度与变形要求的前提下,掺灰改性土的压实可以低于上路床填土的压实度,即低于95%的压实度。一般而言,采用重型击实标准时,灰土的85%压实度即可满足路床的强度与变形要求。

⑵换填或掺灰改性厚度确定

《规范》[11]中规定:高速公路及一、二级公路路基填土高度小于路面与路床的总厚度,基底为膨胀土时,宜挖除地表0.3—0.6m 的膨胀土,并将路床换填非膨胀土或掺灰处理。

换填或掺灰改性厚度可以通过非扰动土有荷载膨胀量试验确定。试验取地表下80cm 深处天然含水量非扰动土进行。通过系列有荷载膨胀量试验,可以求得试样在1%膨胀量变形时的膨胀力,该膨胀力称作膨胀力标准值。

可换填或掺灰改性厚度以式(3-2)计算确定。若计算值小于30cm ,则取30cm 。

()h p e p p h -=(3—2)

式中:—设计换填土或掺灰改性土的厚度,m ;

—换填土层或掺灰改性土层底面下膨胀土的膨胀力标准值(试样在1%膨胀量变形时的膨胀力),kPa ;

—路面结构层压强,kPa ;

—压实后换填土层或掺灰改性土层容重,kN/m3。

3.4 石灰桩或灰土桩法

石灰桩是房屋建筑部门常用的地基处理方法。它采用机械或人工方法在地基h e p p p h γ

或堑坡中成孔,然后灌人生石灰或生石灰与粉煤灰、火山灰、水泥等的掺和料及少量外加剂,并振密或夯实而形成桩体。石灰桩与经改良的桩周土组成石灰桩复合地基,以支撑上部建筑物。石灰桩的加固深度可以从几米到十几米。

本章的石灰桩法主要用于公路路堤的膨胀土基底加固或膨胀土堑坡的稳定性加固。用于公路膨胀土地基处理的石灰桩与房屋建筑使用的石灰桩,在工作机理与设计计算上略有差异。用于公路膨胀堑坡稳定的石灰桩更偏重于石灰对膨胀土的改性作用。因而,稳定膨胀土堑坡的石灰桩较建筑地基处理的石灰桩孔径更小,桩体更密。

3.4.1 原理与适用范围

石灰桩既适用于厚度超过2.0m的膨胀土软基,也适用于弱与中等膨胀土开挖堑坡。但两者的加固原理与设计原则存在一定差异。用于处理膨胀土软基的石灰桩一般为2—10m。

1.石灰桩加固膨胀土软基原理

石灰桩对膨胀土软基的加固原理可归纳为:桩周土的改性与胶结作用、置换作用、排水固结作用、桩与桩间土的高温效应、膨胀挤密作用。

⑴桩周土的改性与胶结加固作用

桩孔中的生石灰与桩周接触的膨胀土会发生离子交换、化学与凝胶反应等,从而对桩周膨胀土起到改性与胶结加固作用。石灰对膨胀土的改性机理具体参看上节的“石灰改性膨胀土的机理”。

在天津清代道台衙门旧址建筑物下曾发现石灰桩对土的胶结作用证据。该桩长3050cm不等,性状上大下小,如钟形。发现时,桩中心仍然呈软膏状,但桩周约2cm的土却形成了一层坚硬的外壳,近于陶土的色调。生石灰对膨胀土的改性作用范围更宽。

⑵置换作用

石灰桩较桩间土具有更大的强度(抗压强度约500kPa),其作为竖向增强体与桩间土形成复合地基。石灰桩在复合地基中发挥着桩体作用。当承受荷载时,刚度较大的桩承担较大的应力,约分担了30%的荷载(在正常置换比下)。根据国内实测数据,石灰桩复合地基的桩土应力比一般为2.5—5.0。

石灰桩这种置换作用在膨胀土地基具有独特功用。当桩间浅层膨胀土吸水膨胀时,桩分担的荷载将部分退还转移给周围的膨胀土,从而抑制浅层膨胀土的胀缩变形。

⑶排水固结作用

试验表明,石灰桩体的渗透系数一般为10-5—10-3cm/s,相当于细砂的渗透系数。由于石灰桩间距较小(一般为2—3倍桩体直径),水平路径很短,具有很

好的排水固结作用。从建筑物沉降观测记录表明,建筑竣工使用时,其沉降已基本稳定,沉降速率在0.04mm/d左右。

当桩体掺和料采用煤渣、矿渣、钢渣等粗颗粒料时,排水固结作用更加明显。

⑷桩与桩间土的高温效应

软基膨胀土含水量较高。1kg生石灰的消解反应要吸收0.32kg的水,同时放出1164kJ的热量。加掺和料的石灰桩,桩内温度可高达200—300℃,桩间土的温度最高可达到40—50℃,从而使膨胀土产生一定的汽化脱水,膨胀土中含水量下降,土粒靠拢挤密,强度提高。

⑸膨胀挤密作用

石灰桩的生石灰吸水膨胀,使桩间膨胀软土受到强大的挤压力,这对地下水位以下软土的挤密起主导作用。测试结果表明,自然状态下,生石灰熟化后的体积可增加到原来的1.5—3.5倍,质量好的一等钙石灰的体胀约为3—3.5倍。

2.石灰桩稳定膨胀土堑坡原理

石灰桩对膨胀土堑坡的稳定原理可归纳为:桩周膨胀土的改性作用,边坡的分隔加固作用、排水作用。

⑴桩周膨胀土的改性作用

石灰对膨胀土的改性机理具体参看上节的“石灰改性膨胀土的机理”,用于稳定膨胀土石灰桩具有桩径小、桩体密的特点。这样,生石灰对桩周的膨胀土改性作用面积大大增加。以生石灰离子在膨胀土中渗透与影响距离15cm计算,则桩径15cm、桩距60cm、正三角形排列的石灰桩,其换土与膨胀土改性总面积可达51%。

桩周膨胀土的改性作用与桩本身的换土作用,较好地增强了膨胀土堑坡浅层土体的整体强度,改善了整体的胀缩性。

⑵边坡表层的分隔加固作用

由于膨胀土中大量地、不均匀地分布着各种尺寸的结构面(如裂隙、构造软弱面、断裂滑面),使其路堑边坡破坏并表现出某些随机性质,既可以发生在坡脚、玻腰或坡顶,也可以发生在任何局部地段。

针对这种局部破坏,有效的防护措施就是分隔支护。堑坡上的石灰桩以自身为结点,组成一个类似于三角形网格状结构,将堑坡的浅层膨胀土分隔加固,可以有效地阻止膨胀土的随机局部破坏和边坡的分级逐次破坏。分隔加固的优点在于,即使某一个网内的膨胀土发生变形与破坏,也不会将这种变形与破坏扩散到其他部位,极大地减少了膨胀土浅层病害的发生规模与次数。

⑶排水作用

石灰桩体的渗透系数一般为10-5—10-3cm/s,相当于细砂的渗透系数。这样,

堑坡某一部位土体中的渗水很快可以通过其下游的石灰桩顺利排出,从而减少了土中积水引发的膨胀土变形与破坏。

3.4.2设计计算

⒈用于公路膨胀土地基处理的石灰桩设计分为3种类型:

⑴挖方路段膨胀土堑坡加固的石灰桩设计;

⑵填方路段膨胀土软基的石灰桩加固设计;

⑶公路桥涵地基与基础设计。公路桥涵地基与基础设计参考《规范》[10]。

⒉膨胀土堑坡加固的石灰桩设计计算

⑴石灰桩设计

①材料选用新鲜的生石灰,并需过筛,一般要求石灰粒径20mm左右,含粉量不得超过总重量的20%,Ca0含量不得低于70%,夹石含量不大于5%。

②桩径的设计根据施工工艺确定,一般为10—30cm。为了防止桩中心的软化现象,本设计建议取15cm。灰土桩可取较大直径,建议取30cm。

③桩距一般取3.5—5倍的桩径。具体设计时可根据膨胀土的膨胀性强弱及气候变化剧烈程度,在此区间选择桩距。弱膨胀土可选择桩径5倍的桩距,中等膨胀土可选择3.5倍的桩距。

④桩长根据膨胀土类型及当地大气风化深度确定。原则上讲,桩长应大于膨胀土强风化层厚而小于强风化层厚与弱风化层厚之和。强风化层厚一般为

0.4—1m,弱风化层厚一般为1—1.5m。一般桩长取1.0—1.5m。

⑤建议桩体竖直布置,桩孔在坡面上采用正三角形排列。

⑵其他配合措施设计

包括边坡表层排水、浆砌块石或混凝土骨架、植草等设计。

⒊石灰桩加固膨胀土软基的设计计算

膨胀土软基承载力确定与使用填方路堤膨胀土软基的承载力确定与使用,参考“浅层换填与掺灰改性法”有关内容。

⑴石灰桩设计

①材料选用新鲜的生石灰,含粉量不得超过总重量的20%,Ca0含量不得低于70%,夹石含量不大于5%。试验证明,小粒径生石灰加固效果优于块灰,应用时将石灰块碎成小粒径,一般要求石灰粒径20mm左右。生石灰中掺人适量粉煤灰或火山灰等含硅材料时,粉煤灰或火山灰与生石灰的重力配合比一般为3:7。粉煤灰应采用干灰,含水量w<5%,使用时要求与生石灰拌均匀。

②桩径的设计根据施工工艺确定,一般为15—50cm。若桩的材料只有生石灰,而无辅助掺料时,为了防止桩中心的软化现象,本设计建议桩径取值不超过30cm。

③桩距一般取3—4倍的桩径距离。一般距桩中心4倍距离以外的土得不到加固,桩体石灰对膨胀土的影响作用也减至零。桩位布置在平面上可采用梅花形、正方形或矩形排列。

④桩长的长度,即加固层厚度应满足桩底未经加固土层的承载力要求。加固膨胀土软基的石灰桩长度一般取值2—4m 。

⑵复合地基承载力计算

经石灰桩加固的膨胀土软基为复合地基,其承载力标准值应通过现场单桩复合地基或群桩复合地基荷载试验确定。有经验时,也可按下式估算:

()[]11'-+=n m f f spk spk (3—3) 式中:—石灰桩复合地基承载力标准值,kPa ;

—加固后桩间土承载力标准值,kPa ,可根据加固后土的物理力学指标(平均含水量、孔隙比等)查有关规范确定;

—石灰桩水化膨胀后面积置换率,为桩体的横断面积与该桩体所对应的复合地基面积之比;

—桩与土的应力比,由试验确定,无实测资料时可取3—5,当桩身强度较高时也可取5—8。

当石灰桩复合地基以下有软弱下卧层时,按下式验算下卧层的地基承载力: z cz z f p p ≤+ (3—4)

式中:—软卧下卧层顶面处的附加压力设计值,kPa ,即路堤、路床、路面总重力;

—软弱下卧层顶面处的复合地基自重压力标准值,kPa ; —软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力设计值,kPa 。

江苏省建筑设计院通过相当数量的土工物理参数和静荷载等试验,总结出以下可供设计参考的经验数据:

①桩身变形模量E S =10—30MPa ;E S =(3—5)E C (E C 为桩间土变形模量);

②石灰桩加固后的复合地基承载力为原天然地基承载力的2.0—3.3倍;

③加固后的含水量下降30%;

④受生石灰改性作用影响,土的塑限含水量大幅下降,液限下降30%—45%,土的状态明显改善;

⑤土的天然容重增加20%以上,孔隙比减少15%—40%;

土的黏聚力和无侧限抗压强度提高40%—70%。

⑶复合地基变形计算

填方路基的最终沉降量由路基填料的工后压缩沉降与基底压缩沉降组成。膨胀土软基经石灰桩加固后,在桩长范围内复合地基的压缩模量按下式估算:

spk f 'spk f m n z p cz p z f

()[]11-+=n m E E s sp (3—5)

式中:—石灰桩复合土层的压缩模量,MPa ;

—桩间土的压缩模量,MPa ,由室内土工试验或现场测试确定。

m ,n —与复合地基承载力估算公式相同。

桩长范围内复合土层的沉降量也可按桩长的0.5%—1%估算。正常情况下,桩底下卧层的沉降量为主控沉降量。 3.5 有机大分子溶液改良法

使用溶液改良土的原理是往土中掺加高价金属盐类物质或有机阳离子化合物,通过离子交换吸附,削弱蒙脱石晶内负电斥力和减薄双电层的厚度,从而抑制蒙脱石晶内膨胀性和黏土微粒之间膨胀性,改善土的吸水性。膨胀土的改良液均为粒子溶液,特别适合路堑边坡的土体改良。高价阳离子无机盐类改良剂一般使用具有强吸附度的可溶性Fe 3+粒子盐和Al 3+粒子盐,如FeCl 3,FeCl 2,Fe 2(FeSO 4)3,FeSO 4,AlCl 3(其中亚铁粒子可自然氧化转为三价粒子)等。

有机阳离子在矿物黏粒表面具有非常大的附着力,以及引起黏土胶体颗粒凝聚的聚结能力。用有机阳离子化合物改良膨胀土的性质具有以下优势:

⒈能显著改变土的水敏膨胀属性;

⒉由于膨胀土作用速度快,当它伴随大量的水注人土层时,不会触发深层土的膨胀;

⒊有效作用时间长;

⒋在低渗透硬土中容易渗透和扩散;

⒌能提高土体力学强度;

⒍无毒性,对环境影响小。

有机阳离子化合物改良膨胀土技术研究首获成功并将其应用于商业的是美国的CONDOR 公司,它发明的磺化油(Sulphonated oil)稳定剂在美国得克萨斯州建筑物地基、机场道路、排水渠等工程的膨胀土处理措施中被普遍采用。根据得克萨斯州建筑场地膨胀土处理前后的资料,经处理的中膨胀土,其膨胀率趋向于零,内摩擦角增加约2.5倍。广西区交通科学研究所使用DAH 固化混合液加固膨胀土路堑边坡获得成功,并在广西境内推广使用。

3.5.1 原理与适用范围

DAH 化学改良液使用时,将其与水可以按1:200—1:500比例制成水溶液,该水溶液具有较强的渗透性。因此,DAH 化学改良液多用于膨胀土堑坡稳定处理,也可用于膨胀土路基基底的改性处理。

DAH 化学改良液为混合溶液,由DAH 有机阳离子和可溶无机盐按一定比例配制而成。DAH 有机阳离子同时具有亲水基团和憎水基团。DAH 分子进入黏土

sp E 's E

矿物晶格后,亲水基团指向极性水分子,憎水基团指向矿物晶片,形成单分子吸附层,将膨胀性黏土矿物晶格中的水释放并驱赶出来,使黏粒矿物(如蒙脱石)的吸水特性减弱,从而改变其反复胀缩性质混合溶液中的无机盐可解离出交换性高价阳离子。这种高价阳离子进人矿物晶层间,置换出低价的钾、钠离子,提高晶层间的联结作用,从而使膨胀土性质发生根本改变。此外,混合液中的DHA分子与无机盐阳离子,通过离子交换吸附,可以减薄双电层的厚度,从而抑制黏土微粒矿物之间膨胀性。

试验证明DAH溶液对膨胀土的改良效果非常显著。膨胀土经过改良后,自由膨胀率降低17%—24%,塑性指数下降22%—105%,无侧限抗压强度提高2—3倍左右,直接抗剪强度主要体现为黏聚力值的大幅提高,约提高7—14倍左右,改良后膨胀土的水稳性也得到极大改善。

DAH改良液具有较强的渗透性。通过在边坡上打孔的渗透工艺,膨胀土边坡的改良深度可达0.6—1.5m深左右。根据经验渗透孔为Ф25mm,深80—100cm,间距lm的梅花状分布小孔。

经过DAH溶液的渗透改良,在开挖的膨胀土边坡上形成一个厚约0.6—1.5m 的“正常土”保护盖层。该保护盖层水稳性好,抗裂、抗剪强度较高,无胀缩变形或胀缩变性较小,不易发生溜塌或隆胀破坏。由于改良后的膨胀土塑性指数大幅度减小,含水量降低,蒸发失水时形成裂隙大为减少情况,再经过坡面夯实处理,有效地阻止了雨水的继续下渗,维持了其下伏膨胀土中水分含量的稳定,从而保护边坡使其不遭受反复性的溜塌破坏。

所有人造覆盖物工程护坡措施均存在护坡体与边坡土体的接合处理问题。由于材料特质(如变形模量、渗透系数等)的差异性,人工护坡体(如水泥预制块)与土体(如膨胀土)接合部的处理设计难度较大,且施工质量难以保证。因而,护坡体与边坡土体的接合部极易发生破坏。改良膨胀土盖层与下伏膨胀土之间的结构没有遭到破坏,不存在接合处理问题,有利于边坡的稳定。此外,改良盖层与膨胀土的变形模量一致,因而两者在变形上具有很好的适应性[12]。

3.5.2 设计与试验

⒈使用DAH改良液稳定膨胀土路堑边坡的设计包括以下几个方面内容:

⑴确定DAH改良溶液掺配比例的土工试验;

其他配合措施:确定边坡的开挖坡比,边坡内部支撑渗沟与表面排水系统,坡面植草防护。

⑵确定DAH溶液掺配比例的土工试验

用麻花钻在膨胀土边坡上钻取十个左右的原状土土样,进行室内渗透改良试验以确定DAH溶液在膨胀土中的掺配比例与喷洒次数。实验内容包括DAH溶

液的渗透性、自由膨胀率、膨胀量、液塑限、抗剪强度、水稳性等,以此掺配比例作为施工控制标准。

由于单纯采用自由膨胀率对土的膨胀性质进行判别会产生较大误差,宜采用多指标进行综合判别。在广西宾阳—南宁高速公路上,重点考察CBR值、膨胀量、液限、塑性指数这4个指标。改良深度要求至少50cm深。

⒉其他配合措施

膨胀土边坡的开挖坡比设计可以参考《规范》[10]中膨胀土路基部分的相关要求。膨胀土路堑边坡的坡比并不是越缓越好,边坡坡度越缓,反而越不利于排水。因此,需通过稳定验算选取最佳坡比。支撑渗沟的主要功能是排出渗入边坡内部的水分,同时对边坡浅层具有加固作用。为了防止冲刷,同时美化环境,骨架之间框格内需植草皮。植草种类选用蒸发率较小,适于本地气候环境成活率高的品种的植物。植草方式可选择铺草皮或种草。

3.6 隔水封闭与渗沟排水法

隔水封闭是采用土工防水布、石灰与钻土混合料等材料对地基或坡面进行隔水封闭,阻止气候干湿循环对膨胀土中含水量的影响,达到稳定路基或边坡的目的。渗沟排水是采用高渗透性砂石填料,在路基或堑坡膨胀土中设置排水管道,将土中渗水排出,避免膨胀土浸水软化,维持路基或边坡的稳定[13]。

3.6.1 原理与适用范围

隔水封闭、渗沟排水一般与其他膨胀土地基处理方法配合使用。单独使用时一般仅限于弱膨胀土。

⒈隔水封闭法的原理与适用范围

隔水封闭法一般用于填土高度不大的路基,主要作用是阻止路面结构层或路堤向地基渗水,或阻止地基中的毛细水向路基迁移,以保障地基膨胀土中含水量的稳定,不致强度变化或变形。地下水位较浅时,必须同时设置排水渗沟。对于强膨胀土地基,不建议使用该方法。

隔水封闭通常使用材料为石灰与私土混合料。中国国内研制的新型防渗土工纤维材料“两布一膜”复合型土工布,不仅具有防渗功能,还具有排水、反滤作用,提高地基承载力的作用,近年来使用较多。

“两布一膜”复合型土工布的工作机理:该土工布采用针刺无纺土工布或聚乙烯编织布为基料,PE为母料,添加增塑剂、抗老化剂及各种辅助材料,经热熔、涂覆压延而成。“两布一膜”土工布由上、下各一层土工布,中间夹一层防渗膜构成。这种复合型土工布兼有膜层防渗和织物横向排水的双向功能,且有力学强度高、保温、加固、防滑等作用。复合型土工布铺设在路床表层上,主要起隔离(隔水、隔浆、隔碴)、排水、反滤作用,也起着分散路床应力与提高路床刚

度的作用,可以阻止其下层膨胀土发生遇水软化、抗剪强度降低,从而阻止基床剪切破坏等病害。

隔水封闭也可用于路堑边坡的稳定处理,但仅限于弱膨胀土边坡,且必须有支撑渗沟的配合,以避免坡体后部降雨渗入引起坡体内部积水。膨胀土堑坡经常使用的封闭隔水方法为石灰土捶面。

2.渗沟排水的原理与适用范围

排水渗沟包括常用的路基基底使用的平面渗沟与堑坡防护使用的支撑渗沟两种类型。平面渗沟作用在于排掉汇流到路基的地下水;而支撑渗沟不仅可以排水,并且具有阻止膨胀土边坡变形破坏的功能。

排水渗沟即可作为封闭隔水方法的主要配合措施,也可作为换填与掺灰改性、有机大分子溶液改良、石灰桩加固措施的辅助手段使用。

膨胀土路基基底使用的平面渗沟主要用于排出从路面结构层、中央分隔带、路边坡两侧、堑坡两侧人渗的雨水,以及汇集流向挖方路基的地下水。当地下水位较高,或汇集流向挖方路基的地下水较多时,须采用其他膨胀土地基措施,如换填、掺灰改性、石灰桩等。

支撑渗沟兼具有系统排水与“格室”加固的双重功能。一方面,渗沟排水系统连成一个整体,能有效疏排边坡内的积水,降低膨胀土中含水量变化的不利影响;另一方面,将边坡的整体膨胀势分隔成多个小块加以削弱,危险破坏面剪出口的应力集中被骨架分隔因应力重分布而减弱,能有效阻止边坡塑性区的形成与发展。此外,支撑渗沟系统对小块体的下滑具有部分支挡作用。

路基渗沟一般采用高渗透性的砂石材料;支撑渗沟系统设计须保证一定的强度,以支挡部分土体的下滑。

3.6.2 设计计算

隔水封闭与渗沟设计可分为膨胀土路基基底的隔水封闭与平面渗沟设计,以及膨胀土堑坡的支撑渗沟设计。

⒈膨胀土基底的隔水封闭设计

膨胀土基底隔水封闭使用材料包括:黏土与石灰混合的灰土,与石灰、水泥混合的三合土,以及“两布一膜”复合型土工布。

灰土的配合比为石灰、黏土体积比1:6;三合土的配合比为石灰、水泥、勃土体积比1:1:10。一般要求灰土或三合土压实度达到95%,厚20—30cm。灰土或三合土隔水层的上、下须各铺设一层10—20cm厚中砂保护层,以便施工过程中隔水层不致被破坏。中砂排水兼保护层的横坡坡度应大于2%[14]。

“两布一膜”复合型土工布不仅起到隔水封闭作用,而且还起到提高地基承载力的作用。因此,复合型土工布的设计包括三方面内容:

⑴“两布一膜”复合型土工布各项指标应满足《规范》[10]的有关规定。

⑵土工布隔水层顶面与底面须铺设中砂保护层,以避免碎石、块石等坚硬凸出物刺破土工布。中砂保护层厚度根据下部地基与上部填料最大粒径碎石确定,一般中砂保护层厚度设定为底部地基或顶部填料中最大碎石粒径的1.4倍,底部中砂保护层厚度不得小于5cm,顶部保护层不得小于l0cm。保护层的横坡坡度要求大于2%。

⑶根据已有研究资料表明,加土工布与不加土工布相比,路基的强度指标CBR值约提高20%。土工布用于提高膨胀土软基承载力时,须设置多层土工布。土工布层数与间距,主要依据填料性质和土工布的抗拉特性,经力学分析及经济比较来确定。

⒉膨胀土基底的平面渗沟设计

膨胀土排水渗沟一般采用填石渗沟型式,其构造由排水层、反滤层、封闭层三部分组成。排水层使用经过筛选和清洗粗砂、砾石填料,排水层高度不小于0.3m。反滤层应尽可能选用颗粒大小均匀的砂石材料,最外层填料颗粒粒径应为含水层土最大粒径8—10倍,相邻两层砂石粒径之比不小于1:4,施工时分层填筑。反滤层也可使用无纺反滤土工布等新型材料。封闭层主要作用是防止土粒落进排水层孔隙或地面水渗入渗沟内,一般采用浆砌片石封顶。

渗沟的槽宽视沟深而定,一般深度在15—100cm时,宽度在15—25cm;深度在100—200cm时,宽度不小于300—400cm。

渗沟一般沿路基的横向方向布置,其纵坡坡度应不小于1%,多采用5%。渗沟沿横向出路基后,与其他排水设施相连,将地基中积水排出。

渗沟的间距根据积水情况而定,一般其中心线间距为渗沟宽度的2—5倍,积水情况严重者,可设为1.5倍[15]。

⒊膨胀土堑坡的支撑渗沟设计

支撑渗沟为系统结构,由主骨架与支骨架组成。骨架的规格根据当地风化深度确定,一般主骨架的规格为(1.0—1.5)m(深)x(0.6—1.0)m(宽),支骨架规格为(0.6—1.0)m(深)x(0.4—0.6)m(宽)。骨架的顶面设置与坡面齐平。骨架间距根据膨胀土的强弱与当地气候干湿变化剧烈程度确定。一般主骨架间距设计为5—l0m,支骨架间距为2.5—5.0m。局部平面正视图见图3-1,支撑渗沟系统的剖面图见图3-2,构造支撑渗沟的材料可使用无砂大孔隙贫混凝土、干砌片石等。鉴于支撑渗沟需一定强度来支挡膨胀土局部破坏,本设计建议使用大孔隙贫混凝土。大孔隙贫混凝土要求骨料采用粒径均匀的碎石或圆砾,混凝土的单位立方用量为水泥用量80—100kg,水灰比0.4—0.45,7d强度不低于3.5MPa。要求混凝土成型后的孔隙率为25%左右。为防止雨水下渗,在骨架底设计5cm厚的石灰土捶面

与2cm厚的水泥砂浆抹面。

图3-1 支撑渗沟系统的局部平面正视图(尺寸单位:cm)

图3-2 支撑渗沟系统的剖面图(尺寸单位:cm)

无砂大孔混凝土骨架浇筑时,由下至上进行,将按照设计配合比拌制好的混凝土均匀倒人开挖好的沟槽,不用砌筑,不用振捣,只须将其表面修整,大致与原坡面齐平即可。

地基回填处理方案

小湾水电站南涧移民安置工程 地基回填处理施工方案 中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院有限公司小湾水电站南涧移民安置工程建设管理部 2014年5月

一.设计规范及适用范围 (1)《城市用地竖向规划规范》(CJJ 83-99) (2)《城市道路工程设计规范》(CJJ 37-2012) (3)《城镇道路工程施工与质量验收规范》(CJJ1-2008) (4)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011) (5)《工程土方与爆破施工及验收规范》(GBJ201-83) (6)《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002) (7)其它现行的国家标准、行业标准以及有关技术规范。 本方案适用于小湾移民安置区灵宝山和庚元平掌安置点场平地基土方回填碾压及道路路基土方回填碾压。 二.施工设计要求及施工工序 1.土石方回填 1、场地等级划分及压实要求 填方区场地土石方压实系数不小于0.94。 2、回填材料及施工机具 1)碎石类土、砂土和爆破石渣,可用作表层以下填料,最大颗粒粒径不得超过每层铺填厚度的3/4。 2)粘性土应控制其含水率,含水率应为施工前测定回填材料最优含水量的±2%,测定应符合相关试验规程规范规定,不能用淤泥回填。 3)填料中不应该含有盐晶,盐块或含盐植物的根茎、垃圾等杂物。 3、主要机具: a.装运土方机械:铲土机、自卸汽车、推土机、铲运机及翻斗车等;

b.碾压机械:平碾、羊足碾和振动碾等,压实机械的选择一般应通过野外碾压试验确定,在初步选择压实机械主要考虑以下原则: ①应以现有机械为主,按设计标准和施工要求选择压实机械。 ②粘性土应优先选用气胎碾、羊脚碾;砾质土宜用气胎碾、夯板;堆石与含有特大粒径(大于500mm)的砂卵石宜用震动碾。 ③应与土料含水量、原状土的结构状态和设计压实标准相适应。 ④满足施工强度要求,设备类型、规格与工作面大小、压实单位和施工季节相适应。 c.一般机具:蛙式或柴油打夯机等; 4、作业条件: 1)施工前应根据工程特点、填方土料种类、密实度要求、施工条件,合理地确定填方土料含水量控制范围、虚铺厚度和要是变数等参数;重要回填土方工程,其参数应通过取样实试验检测来确定。 2)填土前应对填方基底和己完成工程进行检查和中间验收,合格后要做好隐蔽检查和验收手续。 3)施工前,应做好水平高程标志布置。如大面积场地上或地坪每隔一定距离钉上水平桩做好水平标志。 5、土石方填筑要求 工艺流程:基坑底地坪上清表→检验土质→碎石、砂土拌和→分层铺土→分层碾压密实→检验密实度→修整找平验收 1)填土前,应将基土上的基地表面上松土清至本土,然后将基土上的基地表面上的树根、垃圾等杂物都处理完毕,清除干净。

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。

膨胀土地基处理方法的研究

膨胀土地基处理方法的研究 膨胀土是一类结构性不稳定的高塑性粘土,也是典型的非饱和土,它在世界范围内分布极广,具有裂隙性、胀缩性和超固结性,对气候变化特别敏感,主要原因是膨胀土颗粒组成中粘粒含量超过30%,且蒙脱石、伊利石或蒙一伊混成等强亲水性矿物占主导地位,膨胀土地基的土体因含水量变化会导致土体的不均匀胀缩变形,最终将引起建筑物的变形和破坏,而且它对工程建设的危害往往具有多发性、反复性及长期潜在性。 1、膨胀土的基本特性 (1)强膨胀性 膨胀土的膨胀性与其粘土的矿物成分有关。我国的膨胀土主要是蒙脱石及伊利石粘土矿物组成。蒙脱石及伊利石是两种强亲水性粘土矿物,遇水后产生的膨胀效应比普通粘土显著得多,对建筑物具有相当强的破坏作用。膨胀土的膨胀性除与其粘土的矿物成分有关外,还与水的作用直接有关,水分使土粒迁移是产生土体膨胀与收缩的直接原由。 (2)超固结性 我国的裂土多沉积于更新世第三纪,系陆相沉积土,在漫长的地质年代中承受了上覆地层压力,处于超固结状态,卸荷后土的抗剪和抗压强度均有降低,风化破碎后强度更低。当开挖地下洞室使土体具有临空面时,超固结力得以释放而表现为洞室的顶都、边墙、底部的过大变形,使工程结构物破坏。 (3)多裂隙性 从外貌特点看,裂土表面布满了不规则的多边形裂隙或网状裂缝,多呈张开的楔形将裂土分割成各种几何形态的块体。裂原有原生及次生之分。原生裂隙多为闭合状,裂隙面光滑,常呈腊状光泽,当暴露地表,受风化作用影响裂隙面常张开,并有次生的灰白粘土充填。次生裂隙以风化型为主,在半干旱地区,尤其是年蒸发量大于年降水量的地区,裂土的干缩湿胀效应非常显著,便裂土表层风化作用强烈。由于裂隙密布,土体不连续,大量雨水乘虚而入,湿胀干缩,循环反复,使土体强度大大降低,恶化了土体的工程性质,在重力作用下,常产生边坡土体剥落、坍塌滑坡等危害。

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。

3比7+灰土地基处理回填施工方案

3比7+灰土地基处理回填施工方案

1、编制依据 1.1 定边南管理所、匝道收费站,停车区施工图纸; 1.2定边南管理所、匝道收费站,停车区施工组织设计; 1.3建筑地基基础施工质量验收规范(GBJ50202—2002) 1.4建筑地面工程施工及验收规范(GBJ50209—2002) 1.5施工现场临时用电安全技术规程(JGJ46—2005) 1.6建筑机械使用安全技术规程(JGJ33-2011) 2、工程概况 定边南管理所及匝道收费站宿办楼为框架结构,建筑物总长73.18 m,总宽19.06 m,建筑层数四层,建筑面4142.16 m2, 建筑高度14.25米,设计使用年限50年,工程等级三级,建筑耐火等级二级,抗震设防烈度为6度。地基处理暂定为3:7灰土,基础开挖深度为-4.4米,填1米后的3:7灰土到达设计标高3.4米 辅助用房为框架结构,建筑物总长44.7 m,总宽13 m建筑层数一,层建筑面562.75 m2, 建筑高度4.2米,设计使用年限50年,工程等级三级,建筑耐火等级二级,抗震设防烈度为6度,地基处理采用灰土地基。基础开挖深度为一区为-3.7米,回填1米厚的3:7灰土到达设计基地标高为-2.7米。二区为水泵房开挖至-5.7米,回填1米厚的3:7灰土到达设计标高-4.7米。 车库为框架结构,建筑物总长22.7 m,总宽12.5 m建筑层数一,层建筑面283.75 m2, 建筑高度4.2米,设计使用年限50年,工程等级三级,建筑耐火等级二级,抗震设防烈度为6度,地基处理采用灰土地基。开挖至-2.8米,回填1米厚的3:7灰土到达设计标高-1.8米。 门房为框架结构,建筑物总长5.1 m,总宽3.6 m建筑层数一,层建筑面22.96 m2, 建筑高度3.95米,设计使用年限50年,工程等级三级,建筑耐火等级二级,抗震设防烈度为6度,地基处理采用灰土地基。开挖至-3.7米,回填1米厚的3:7灰土到达设计标高-2.7米。 定边停车区服务楼为框架结构,建筑物总长26.12m,总宽12.67 m建筑层数一,层建

膨胀土地基处理方法

膨胀土地基处理方法 膨胀土地基的处理应根据地基土的胀缩等级和性能特点,膨胀土的埋深、厚度,气候条件,场地的工程、水文地质情况,建筑物的结构类型,上部荷载等诸多因素,尽量消除或减缓膨胀土的不良特性,保持膨胀土工程特性的相对稳定性,改良膨胀土的本身性质以克服其湿敏感性,通过改变基础形式、埋置深度等几种有效途径。结合施工经验、现场条件及当地资源分布状况进行综合评定,因地制宜确定安全经济、合理可行的方案。有针对性地选择一种或几种方法综合处理膨胀土地基,处理方法如下。 桩基础 采用桩基础可使地基的持力层穿透膨胀土层坐落在稳定土层上;小

高层及高层建筑由于上部结构传递的荷载较大,采用条形基础、独立基础、整体筏形基础时地基承载力不能满足要求,一般情况下小高层及高层建筑在非膨胀土地基上也大多采用桩基础。 换填法 换填法通常用于多层建筑,换填厚度通过变形计算确定,一般应大于大气影响层深度,用非膨胀性换填材料换填膨胀土,如粘性土、砂土、灰土和砂砾石等,消除或减小地基胀缩变形,从根本上消除基土胀缩的不良特性。施工工艺简单,材料来源广,采用人工或机械将基础下部一定深度范围内的膨胀土挖掉,然后分层摊铺、碾压非膨胀性换填材料,严格控制填料的含水量、干密度、摊铺厚度、碾压机械的质量、碾压遍数,可以满足多层建筑的地基承载力,同时采取一些辅助排水措施,能从根本上彻底消除膨胀土的危害,是一种简单而有效的处理方法。 垫层法 垫层法通常用于1~3层的低层建筑,上部结构荷载相对小。与换填法施工工序基本相同,铺设每边宽出基础250?mm以上,300~600?mm厚砂垫层、砂石垫层可以减小地基胀缩变形和调节膨胀土地基沉降量,具有一定的补偿功能,抑制膨胀土胀缩变形产生的危害,砂垫层同时还可防止地下水通过毛细作用上升,避免地基遭受湿胀作用的影响。 土质改良法 常规做法是在膨胀土中掺入一定比例(具体掺量由试验确定,通常5%左右)的石灰、水泥和粉煤灰等固化材料或其他化学固化剂,通过一系列的物理、化学反应,改变膨胀土中矿物成分的组成结构,降低或消

回填土的规范要求

一、取样数量 土样取样数量,应依据现行国家标准及所属行业或地区现行标准执行。 (一)依据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)取样在压实填土的过程中,应分层取样检验土的干密度和含水量。每50-100m2面积内应有一个检验点,根据检验结果求得压实系数。(环刀法) (二)依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)取样 当取土样检验垫层的质量时,对大基坑每50-100m2应不少于1个检验点;对基槽每10-20m应不少于1个点;每单独柱基应不少于1个点。(环刀法) 1、整片垫层 (1)面积≤300m2时;环刀法为30-50m2布置一个;贯入法为10-15m2布置一个。(2)面积>300m2时;环刀法为50-100m2布置一个;贯入法为20-30m2布置一个。 2、条形基础下垫层 (1)参照整片垫层要求。 (2)环刀法每20m至少布置一个;贯入法每5m至少布置一个。 3、单独基础下垫层 (1)参照整片垫层要求。 (2)每个单独基础下垫层不少于两个测点。 (四)依据《城市道路工程施工及验收规程》(DBJ08-225-1997)取样 土路基、石灰土垫层检测频率:每层1000m2测一组,每组3点。(环刀法) 人行道路基、土路肩检测频率:每100m测2点。(环刀法) 砂砾、碎石垫层、三渣基层检测频率:每层1000m2测1点。(灌砂法) 二灰土底基层检测频率:每层1000m2测1点(环刀法) 进出口斜坡土基检测频率:每个测1点。(环刀法) (五)依据《市政排水管道工程施工及验收规程》(DBJ08-220-1996)取样 沟槽覆土、沟槽回填填砂胸腔部分和管顶以上500内检测频率:两井之间每层测一组,每组3点。(环刀法) (六)依据《市政桥梁工程施工及验收规范》(DBJ08-228-1997)取样 基坑填土的检测频率:每座墩、台或每仓驳岸、防汛墙,每层测一组,每组3点。 二、取样须知 1、采取的土样应具有一定的代表性,取样量应能满足试验的需要。 2、鉴于基础回填材料基本上是扰动土,在按设计要求及所定的测点处,每层应按要求夯实,采用环刀取样时,应注意以下事项: (1)现场取样必须是在见证人监督下,由取样人员按要求在测点处取样,而取样、见证人员,必须通过资格考核。 (2)取样时应使环刀在测点处垂直而下,并应在夯实层2/3处取样。 (3)取样时应注意免使土样受到外力作用,环刀内应充满土样,如果环刀内土样不足,应将同类土样补足。

膨胀土地基的处理

第3章膨胀土地基的处理 3、1 膨胀土的判别方法与标准 准确判别膨胀土及评价膨胀势大小就是膨胀土地基处理首要解决的问题。若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土,会给工程埋下隐患;若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土为强膨胀土,会造成经济的巨大浪费。已有的工程教训证明,许多膨胀土的工程危害就是由工程人员对膨胀土误判造成。目前,国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多,我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同。国内工程设计常用的判别标准主要有以下3类。第4类为本设计建议使用的判别标准。 ⒈原国家建委标准[3] 该规范以自由膨胀率为判据,特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定自由膨胀率大于40%,或蒙脱石含量大于7%时,可判定为膨胀土。其后的《建筑地基基础设计规范》也有相近内容的规定。膨胀上的分级标准见表3-1 表3-1 膨胀土级别标准(原国家建委) 自由膨胀率 (%) 蒙脱石含量 (%) 膨胀土级别自由膨胀率 (%) 蒙脱石含量 (%) 膨胀土级别 >100 60—100 >25 14—25 强膨胀土 中膨胀土 40—60 7—14 弱膨胀土 2.铁道部行业标准[4] 规则中,膨胀土的判别分为初判与详判。初判适用于踏勘与初测阶段,详判适用于定测与施工图设计阶段。初判依据为土的现场宏观地质特征、自由膨胀率、液限。土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征,且自由膨胀率Fs≥40%,液限Wl≥40%时,判定为膨胀土。膨胀土的现场宏观地质特征详见《规则》。 详判时,使用自由膨胀率、蒙脱石含量与阳离子交换量3项指标。当符合其中2项指标时,判别为膨胀土。 注:CEC100表示100g干土的阳离子交换量,单位为(mmol)NH4+。

简述在回填土上对房屋基础选型和地基处理的措施分析

简述在回填土上对房屋基础选型和地基处理的措施分析 摘要:建筑房屋基础选型和地基处理方法对结构整体性能起着至关重要的作用,建筑房屋的整体受力都是通过基础传给地基,地基传给大地从而释放出去,地基承载力强弱直接影响着建筑结构的安全性和耐久性,本文通过对回填土地基上的基础选型方法及地基的处理技术做简要阐述,使回填土地基的合理利用提供一定的设计基础。 关键词:回填土,基础选型,地基处理,措施 回填土地基是一种常见的地基形式,但是想在回填土地基上设计建筑结构的基础需要做很多的地基技术处理,如果对结构的选型不当或是地基处理不到位都会引起建筑结构的不均匀沉降,使结构产生沉降差影响结构的正常使用功能,基础类型的选择一部分取决于上部结构荷载,另一部分应该考虑基础本身的强度和稳定性。 一、回填土地基房屋基础选型 回填土地基的强度取决于对回填土处理程度,如果处理的强度高,地基的承载能力也很高,甚至高于原状土地基的承载力,但是需要投入的成本也很高,所以在回填土地基上选择合理的基础类型很重要,通常可优先选用以下几种基础形式。 1、筏型基础 当建筑结构的荷载很大时,通常采用筏型基础,筏型基础形象的比喻成像水中漂浮的木筏,对软弱地基及回填土地基的沉降有很好的抵抗作用,当在回填土密实度不够时,采用筏型基础可以抵抗建筑物不均匀沉降,当建筑结构上部荷载较大时,筏型基础可以有效的分散上部荷载,筏型基础实质是增加基础的有效承载面积,使单位面积上承受的荷载减小,增加建筑结构的整体刚度。 2、柱基础 当建筑结构上部荷载较大,回填土的厚度较厚时,宜采用柱基础,通过桩基础减小回填土的因密实度不够对结构的整体沉降影响,由于桩基础本身造价高及施工工艺的复杂,当建筑结构不高时,建议采用其它基础类型,如果是高层及超高层建筑应优先选用桩基础,高层及超高层建筑上部的荷载值很大,当结构承建在回填土地基上时,回填土必然会花费高额的地基处理费用,增加工程的建造成本,所以利用桩基础可不必对回填土地基绝对密实,桩基础是通过桩端或桩侧摩擦承载上部荷载的,在回填土地基上宜优先选择桩基础作为建筑结构的基础形

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。

膨胀土处理

摘要:对膨胀土的工程地质特性分析,结合多年对膨胀土地基有效处理的实践经验,提出对膨胀土地基处理的要点,供大家参考。 关键词:膨胀土;地基特性;处理 膨胀土是一种粘性土,其粘粒中含多量的亲水矿物,又具有大量的利于水楔的微裂隙结构,在环境湿度变化的影响下,土体将产生强烈的胀缩变形,粘土均具有吸水膨胀、失水收缩的性能,只有当其膨胀压力或收缩裂缝反复作用,达到危害砖石结构建筑物的稳定和安全时,才称此粘土为膨胀土。膨胀土对建筑物的危害性的研究越来越得到重视。 1 膨胀土在我国的分布及判别 1.1 膨胀土在我国的分布 我国是世界上膨胀土分布面积最广的国家之一,每年我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000×104平方米左右。在北京、河北、西安、成都一线东南的广大区域内,膨胀土的分布最普遍,也最集中,在晋、冀、鲁、豫、陕、川、云、贵、桂、粤、湘、甘、苏、鄂等省区均有分布。 1.2 膨胀土的判别 土的试验指标中粘粒含量>35%,塑限≤13%,液限≥38%,胀缩总率≥5%,达到以上临界值时的土可判定为膨胀土。膨胀土的膨胀性可用自由膨胀率指标来反映。自由膨胀率即为烘干土在水中增加的体积与原体积的比。自由膨胀率<40%时为非膨胀土;40%≤自由膨胀率<65%时为弱膨胀性土;65%≤自由膨胀率<90%时为中膨胀性土;90%≤自由膨胀率时为强膨胀性土。另外,不同类型的膨胀土具有不同的结构特征。灰白色粘土,网状裂隙很发育,土体呈碎块状结构,水对其影响特别显著,为强膨胀土;棕黄色粘土,裂隙发育充填有薄层连续白色粘土,呈层状结构,水对其影响显著,一般为中膨胀土;棕黄或红色粘土夹姜石,裂隙较发育,部分为灰白色粘土充填,呈厚层状或块状结构,一般为胀土(也为中等膨胀土,但其膨胀性稍差一些);灰褐或褐黄色粘土,裂隙不发育,随机分布,呈块状结构,一般为弱膨胀土。 2 膨胀土地基特性及其在建筑物的破坏特征 2.1膨胀土地基特性 膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性,并且有再吸水再膨胀、再失水再收缩的特性。地基膨胀土浸水膨胀,建筑物则上升隆起;地基膨胀土失水收缩,建筑物则产生下沉或开裂,膨胀土的胀缩变形量直接影响到建筑物变形破坏的程度。膨胀土在一般性自然条件下,表现为强度较高、压缩性较低、含水量小、呈硬塑状态,很容易被误认为是原状土,因此对建筑物具有相当大的潜在破坏性。膨胀土的胀缩性和裂隙性是它的两个重要属性,而压力和含水量又是影响膨胀土性能的两个主要的外界因素。土的膨胀率在不同的压力下是不同的,基底压力越大,土膨胀率越低;相反,基底压力越小,则土的膨胀率越高,膨胀度越大,越容易发生破坏,而含水量的变化则表现得更为突出。例如,在膨胀土地区的建筑物的变形与破坏,在雨季,含水量大,而产生隆胀破坏;在旱季,含水量降低,则出现收缩裂隙现象严重。 2.2 膨胀土地区建筑物破坏特征

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

地基基础处理及回填方案

地基基础处理及回填方案 本项目地基土主要由人工填土层、碎石混粉质粘土、风化程度不等的凝灰岩层构成,人工填土层组成成分和分布厚度变化大,由于基岩面有一定起伏,且分化程度不等,导致上部土层不均,层厚及层面埋深差异较大,施工前结合现场内原有建筑拆除时收集到的基础标高、基础形式等数据,并根据勘察设计修改意见,针对各单体建筑所处的地质情况进行地基基础处理。 1、地基基础处理 1.1基础开挖及边坡 土方开挖时,施工测量人员严格控制标高,严禁超挖。土方工程采用大开挖,自然放坡。本工程选用明沟与集水井排水,在开挖基杭四周设排水沟,在四角和中间设集水井,用水泵抽水。排水沟深始终保持比挖土面低0.5m,集水井应比排水沟低0.5—1.0m并随基坑的挖深而加深,保持水流畅通。基础土方作业尽量避开雨季,若在雨季进行土方作业时要制定专项施工方案指导施工。 1.2基础处理 ①当基础标高高于持力层标高时,应挖除持力层以上土层,然后换填C15混凝土至设计基底标高处,换填的C15混凝土基础四周均要宽出基础底面30cm。 ②如有原地下构筑物在新建建筑物基础范围内的情况,应及时通知监理,获得监理同意后,将原构筑物挖除,挖出后基底标高低于新建建筑物基底设计标高时,必须用C15混凝土填筑。 ③基底凝灰岩应凿除,凿除后与设计基底有高差时用C15混凝土填筑。 ④当基础为人工填或其他不良材料时,要全部挖除,挖除后持力层与设计基底高差相差较大时采用级配砂石分层换填并压实,并验算承载力,满足要求后方可进行基础施工。 ⑤当风化岩分布大于原土,且原土层分布较薄时,将土层挖掉,基底与设计基础高差部分用C15混凝土填筑,且填筑混凝土四周要宽出设计基底30cm. ⑥基础开槽后要及时组织相关单位和人员验槽,根据实际情况制定处理方案,处理并验收合格方可进行基础施工。 2、肥槽及房心土回填 2.1技术要求 技术部门在施工前编好土方回填施工方案,并对现场管理人员做好方案交底,同时绘制土方回填路线图,确定土方回填的路线。现场工长应根据施工图纸、施工规范及施工方案针对

回填土使用在桩基

回填土使用在桩基、基槽管沟、基坑填方、场地平整、排水沟、地(路)面的基层和地基局部处理等处,回填的材料主要有素土、灰土、砂和砂石等。回填材料在回填之后,需要进行密实度的检查,检查的方法应对与进行取样,然后进行干密度的测定。 取样要求 由于回填土的分层、分段夯压密实的,因此,为了与工作的程序相吻合,需要对土分层,分段取样后做干密度试验。在土的干密度测定的施工试验资料中,主要有取样平面位置图和回填土干密度试验报告。在施工现场,针对不同形式的回填土方的情况,可按下列要求布置土的取样点。 柱基:抽查柱基的10%,但不少于5点。 基槽、管沟:每层按长度20-50M取1点。长度不足时也不应少于1点。 基坑的室内填土:每层按30-100M平方取1点,不足时也不少于1点。 场地平整:每400-900M平方取1点,不足时也不少于1点。 排水沟:每层长度20-50M取1点,不足时也不少于1点。 地(路)面基层:每层按100-500M平方取1点。不足时也不少于1点。 各层取样点应相互错开,并应将取样点绘制在取样平面位置图上,标清各层取样的点位。 取样方法 环刀法:应在每段,每层的夯实层下部(每层表面以下2/3处)用环刀取样。 罐砂法:适用于级配砂石回填或不宜采用环刀法取样的土质。采用罐砂法取样时,取样数量可比环刀法适当减少,取样部位应为每层(夯)实后的全部深度。 值得强调的是,施工企业在取样时,应在监理和建设单位参加旁站的情况下取样,以便及时得到签认。取样后的样品应做好包装,并编好编号,特别要注意编号于取样平面土上各点位标一一对应,然后送往实验部门进行干密度的测定。 最小于密度的要求 除设计有详细的要求外,一般情况下最小于密度应遵守下列的要求: 素土:一般情况下应大于或等于1.65g/cm立方:黏土大于或等于1.49g/cm立方。 灰土类:轻亚黏土要求最小于密度1.55g/cm立方;亚黏土要求最小于密度1.50gcm 立方;黏土要求最小于密度1.45g/cm立方。 砂石类:砂不小于在中密状态时的干密度,中砂1.55-1.60g/cm立方;砂石要求最小于密度2.1-2.2 g/cm立方。 合格的判断 填土压实后的干密度,应有90%以上符合设计要求,其余10%的最低值于设计值的差不得大于0.08g/cm立方,并且应当分散不得集中。 只要满足上述要求以后,才能判断回填土为合格。

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