软地基处理有哪些施工工艺,软地基处理的常用方法
软土地基,软土厚度较大,力学性质较差,为了保证地基稳定性,减小工后沉降和差异沉降,提高地基承载力,必须需要对软地基进行地基处理加固,在满足稳定、沉降及满足构造物的承载力要求后方能填筑路基。
软地基处理方法有哪些施工工艺
在沿海珠三角地区较常采用的软基处理工艺有:堆载预压法、真空预压法、塑料排水板真空联合堆载预压法、水泥搅拌桩、CFG 桩、预应力管桩复合地基等。

(1)堆载预压法(超载预压)
堆载预压法的原理是软土地基在荷载作用下,通过布置竖向排水体,使土中的孔隙水被慢慢排出,孔隙比减小,有效应力增加,地基发生固结变形,土体强度得到提高,地基承载力也得到提高。
堆载预压法是由排水系统和加压系统两部分共同组成:
排水系统:设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件和借助排水系统来增加孔隙水排出的途径,缩短排水距离,减少加固时间。
加压系统:就是起固结作用的荷载,使地基土的有效固结压力增加而产生固结。
排水系统包括垂直排水体和水平排水体,前者如砂井、袋装砂井、塑料排水板、钢丝滤管等,后者包括砂垫层、土工合成材料等。加压系统为软基上堆填的土石料或上覆水。堆载预压法的优点是原理清晰、工艺简单、效果显著,缺点是需要大量土石料,加荷速度慢,堆载高度过高或加载速度过快都可能造成周边地面隆起,出现地基失稳现象。

(2)真空预压法
真空预压法的加固机理主要是以抽气形成薄膜内外的压力差作为预压荷载。抽气在薄膜下的垫层与竖向排水体中形成负压(真空压力)。利用土体中正常孔隙水压力大大超过砂井或塑料排水板中的真空压力这一能量差(相当于预压荷载),迫使土体中孔隙水向井渗流。孔隙水压力不断降低,有效应力不断增加,从而促使土体固结。抽气使得密封于土体中得气体排出,土的渗透性增大,也加速了土体得固结。
(3)塑料排水板真空联合堆载预压法
塑料排水堆载预压竖向排水体系采用 SPB-C型塑料排水板,间距1.0m,按正形布置,塑料排水板长度不大于25m;砂垫层厚度为800mm,在砂垫层中埋设主、支(滤)管,主管采用φ90mmPVC 管,支(滤)管采用φ75mmPVC 管;砂垫层上铺设二层无纺土工布,内夹两层密封膜,密封膜采用聚氯乙稀薄膜,施工时,膜内真空度要求在80kPa 以上;在保证密封完好的情况下,再联合堆载土方。堆载填土需分级填筑,每级填土厚度不应超过 1.0m,且每级填土应按相应路基填土规范分层填筑并压实,填土预压过程中需加强监测,待填筑土体稳定后再进行下级填土。真空联合堆载预压期不小于3 个月,地基平均固结度要求达到 85%以上。
对于塑料排水堆载预压工程,主管宜采用直径50~90mm的硬PVC 管,支管宜采用直径50~75mm的硬PVC管,主管、支管环刚度应不低于 4KN/㎡。支管间距宜6m 左右,支管上每5cm 钻一直径8~10mm 的小孔,支管外包不小于200g/㎡透水土工布。

真空预压时间:
1)根据预压期和营运期作用在地基上荷载的大小,预压分为欠载预压、等载预压和超载预压。若预压荷载等于地基荷载与地面等效荷载之和,称为等载预压;若预压荷载大于地基荷载与地面等效荷载之和,称为超载预压;若预压荷载小于地基荷载与地面等效荷载之和,称为欠载预压。
2)等载应取路面荷载、路堤荷载、路面设计使用年限内的沉降附加荷载之和。预压荷载应根据软土性质、路堤设计高度、填料情况及施工工期等确定,并应考虑路面换算荷载。应根据施工监测资料推算等载对应的总沉降。
3)超载厚度、预压时间宜使软土层相对等载的固结度大于 1,超载厚度宜 1~2m,超载后的路堤稳定安全系数仍应满足规范要求。每个超载路段长度宜大于 50m(预压时间不宜小于 6 个月)。
4)实际预压时间应根据施工监测成果确定,卸载前结构物附近地基应同时满足沉降速率、工后沉降、工后差异沉降率要求,其他地基应满足沉降速率和工后沉降标准。软基处理的沉降控制指标可参考下表执行(埋设市政管线的软土地基,应满足管线沉降的相应控制指标)。
5)实际预压时间应根据施工监测成果确定,卸载前结构物附近路基应同时满足沉降速率、工后沉降、工后差异沉降率要求,其他地基路段应满足沉降速率和工后沉降标准。软基处理的沉降控制指标可参考下表执行(埋设市政管线的软土地基,应满足管线沉降的相应控制指标)。

(4)水泥搅拌桩
水泥搅拌桩复合地基加固软土,是通过搅拌机沿深度将水泥固化剂与地基土强制就地搅拌形成水泥土桩,经一系列的物理化学作用形成强度较高的桩体后与软土共同作用形成复合地基,用以加固软弱土层,根据软土天然含水量的不同,水泥搅拌桩施工分干喷法和湿喷法,干喷法是将水泥粉喷入地下,与软土搅拌成桩。而湿喷法是将水泥浆喷入地下与软土搅拌成桩。
其特点是:处理深度有限、工后沉降小、工期短、但造价相对较高。受施工工艺的限制,目前水泥搅拌桩只能较可靠的处理到15m以内的深度。施工桩长越长,桩底端成桩质量越差。对于软基深度大于15m的地基路段,若采用水泥搅拌桩处理,搅拌桩处理长度按最长15m 进行控制,部分项目采用“水泥搅拌桩二次处理”方法处理深层软土,先对地基进行堆载预压,待沉降基本稳定后再施工水泥搅拌桩,以进一步提高复合地基路段的地基稳定和降低其工后沉降。

(5)CFG 桩
CFG桩是在碎石桩的基础上掺加适量石屑、粉煤灰、和水泥加水拌合,制成一种粘结强度较高的刚性桩体,又称水泥粉煤灰碎石桩。CFG桩复合地基法,实质上是一种由刚性桩与碎石垫层和桩周软土共同组成的地基。它与搅拌桩组成的复合地基的区别在于,桩体强度比搅拌桩高,在组成的复合地基中桩承担的荷载应更大。用它处理高填方桥头深厚软基的思路是将高填方路堤荷载通过桩体传入深层好的地层上,绕过了上部软弱土层,避免产生过大的软土压缩量和施工中会出现的路堤稳定问题,加快了施工进度及大大减少了工后沉降量。

(6)预应力管桩复合地基
预应力混凝土管桩复合地基法是一种由高强度刚性桩与桩周软土共同组成的地基,它与CFG 桩、搅拌桩等复合地基的区别在于桩体强度比 CFG 桩、搅拌桩高,而且在桩顶设置面积较大的混凝土承载板。在组成的复合地基中,桩承担更大的荷载,充分发挥桩的高承载特性,可以大大减少高填方路堤的工后沉降量,加快施工进度。
预应力管桩复合地基在提高地基承载力,减小沉降,改善地基抗震性能等方面具有较大的潜力和灵活性,使预应力管桩复合地基技术具有较大的生命力。
来源:广州市盛洲地基基础工程有限公司
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