不良地質(zhì)路基處理

1、第一節(jié) 概 述土木工程建設(shè)中，有時不可避免地遇到工程地質(zhì)條件不良的軟弱土地基，不能滿足建筑物要求，需要先經(jīng)過人工處理加固，再建造基礎(chǔ)，處理后的地基稱為人工地基。地基處理的目的是針對軟土地基上建造建筑物可能產(chǎn)生的問題，采取人工的方法改善地基土的工程性質(zhì)，達到滿足上部結(jié)構(gòu)對地基穩(wěn)定和變形的要求，這些方法主要包括提高地基土的抗剪強度，增大地基承載力，防止剪切破壞或減輕土壓力；改善地基土壓縮特性，減少沉降和不均勻沉降：改善其滲透性，加速固結(jié)沉降過程；改善土的動力特性防止液化，減輕振動；消除或減少特殊土的不良工程特性（如黃土的濕陷性，膨脹土的膨脹性等）。近幾十年來，大量的土木工程實踐推動了軟弱土地基處理

2、技術(shù)的迅速發(fā)展，地基處理的方法多樣化，地基處理的新技術(shù)、新理論不斷涌現(xiàn)并日趨完善，地基處理已成為基礎(chǔ)工程領(lǐng)域中一個較有生命力的分枝。根據(jù)地基處理方法的基本原理，基本上可以分為如表6-1所示的幾類。地基處理方法的分類 表6-1物理處理化學(xué)處理熱學(xué)處理置換排水擠密加筋攪拌灌漿熱加固凍結(jié)但必須指出，很多地基處理方法具有多重加固處理的功能，例如碎石樁具有置換、擠密、排水和加筋的多重功能；而石灰樁則具有擠密、吸水和置換等功能。地基處理的主要方法、適用范圍及加固原理，參見表6-2。地基處理的主要方法、適用范圍和加固原理 表6-2分類方法加固原理適用范圍置換換土墊層法采用開挖后換好土回填的方法；對于厚度較小

3、的淤泥質(zhì)土層，亦可采用拋石擠淤法。地基淺層性能良好的墊層，與下臥層形成雙層地基。墊層可有效地擴散基底壓力，提高地基承載力和減少沉降量。各種淺層的軟弱土地基振沖置換法利用振沖器在高壓水的作用下邊振、邊沖，在地基中成孔，在孔內(nèi)回填碎石料且振密成碎石樁。碎石樁柱體與樁間土形成復(fù)合地基，提高承載力，減少沉降量cu<20kPa的粘性土、松散粉土和人工填土、濕陷性黃土地基等強夯置換法采用強夯時，夯坑內(nèi)回填塊石、碎石擠淤置換的方法，形成碎石墩柱體，以提高地基承載力和減少沉降量。淺層軟弱土層較薄的地基碎石樁法采用沉管法或其他技術(shù)，在軟土中設(shè)置砂或碎石樁柱體，置換后形成復(fù)合地基，可提高地基承載力，降低地基

4、沉降。同時，砂、石柱體在軟粘土中形成排水通道，加速固結(jié)一般軟土地基石灰樁法在軟弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合料，形成豎向石灰樁柱體，通過生石灰的吸水膨脹、放熱以及離子交換作用改善樁柱體周圍土體的性質(zhì)，形成石灰樁復(fù)合地基，以提高地基承載力，減少沉降量人工填土、軟土地基EPS輕填法發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）重度只有土的1/501/100，并具有較高的強度和低壓縮性，用于填土料，可有效減少作用于地基的荷載，且根據(jù)需要用于地基的淺層置換軟弱土地基上的填方工程排水固結(jié)加載預(yù)壓法在預(yù)壓荷載作用下，通過一定的預(yù)壓時間，天然地基被壓縮、固結(jié)，地基土的強度提高，壓縮性降低。在達到設(shè)計要求后，卸去預(yù)壓荷載，再建造

5、上部結(jié)構(gòu)，以保證地基穩(wěn)定和變形滿足要求。當天然土層的滲透性較低時，為了縮短滲透固結(jié)的時間，加速固結(jié)速率，可在地基中設(shè)置豎向排水通道，如砂井、排水板等。加載預(yù)壓的荷載，一般有利用建筑物自身荷載、堆載或真空預(yù)壓等軟土、粉土、雜填土、沖填土等超載預(yù)壓法基本原理同加載預(yù)壓法，但預(yù)壓荷載超過上部結(jié)構(gòu)的荷載。一般在保證地基穩(wěn)定的前提下，超載預(yù)壓方法的效果更好，特別是對降低地基次固結(jié)沉降十分有效淤泥質(zhì)粘性土和粉土振密擠密強夯法采用重量100400kN的夯錘，從高處自由落下，在強烈的沖擊力和振動力作用下，地基土密實，可以提高承載力，減少沉降量松散碎石土、砂土，低飽和度粉土和粘性土，濕陷性黃土、雜填土和素填土地

6、基振沖密實法振沖器的強力振動，使得飽和砂層發(fā)生液化，砂粒重新排列，孔隙率降低；同時，利用振沖器的水平振沖力，回填碎石料使得砂層擠密，達到提高地基承載力，降低沉降的目的粘粒含量少于10%的疏松散砂土地基擠密碎（砂）石樁法施工方法與排水中的碎（砂）石樁相同，但是，沉管過程中的排土和振動作用，將樁柱體之間土體擠密，并形成碎（砂）石樁柱體復(fù)合地基，達到提高地基承載力和減小地基沉降的目的松散砂土、雜填土、非飽和粘性土地基、黃土地基土、灰土樁法采用沉管等技術(shù)，在地基中成孔，回填土或灰土形成豎向加固體，施工過程中排土和振動作用，擠密土體，并形成復(fù)合地基，提高地基承載力，減小沉降量地下水位以上的濕陷性黃土、雜

7、填土、素填土地基加筋加筋土法在土體中加入起抗拉作用的筋材，例如土工合成材料、金屬材料等，通過筋土間作用，達到減小或抵抗土壓力；調(diào)整基底接觸應(yīng)力的目的。可用于支擋結(jié)構(gòu)或淺層地基處理淺層軟弱土地基處理、擋土墻結(jié)構(gòu)錨固法主要有土釘和土錨法，土釘加固作用依賴于土釘與其周圍土間的相互作用；土錨則依賴于錨桿另一端的錨固作用，兩者主要功能是減少或承受水平向作用力邊坡加固，土錨技術(shù)應(yīng)用中，必須有可以錨固的土層、巖層或構(gòu)筑物豎向加固體復(fù)合地基法在地基中設(shè)置小直徑剛性樁、低等級混凝土樁等豎向加固體，例如CFG樁、二灰混凝土樁等，形成復(fù)合地基，提高地基承載力，減少沉降量各類軟弱土地基、尤其是較深厚的軟土地基化學(xué)固化

8、深層攪拌法利用深層攪拌機械，將固化劑（一般的無機固化劑為水泥、石灰、粉煤灰等）在原位與軟弱土攪拌成樁柱體，可以形成樁柱體復(fù)合地基、格柵狀或連續(xù)墻支擋結(jié)構(gòu)。作為復(fù)合地基，可以提高地基承載力和減少變形；作為支擋結(jié)構(gòu)或防滲，可以用作基坑開挖時，重力式支擋結(jié)構(gòu)，或深基坑的止水帷幕。水泥系深層攪拌法，一般有兩大類方法，即噴漿攪拌法和噴粉攪拌法飽和軟粘土地基，對于有機質(zhì)較高的泥炭質(zhì)土或泥炭、含水量很高的淤泥和淤泥質(zhì)土，適用性宜通過試驗確定灌漿或注漿法有滲入灌漿、劈裂灌漿、壓密灌漿以及高壓注漿等多種工法，漿液的種類較多。類軟弱土地基，巖石地基基加固，建筑物糾偏等加固處理上述表中的各類地基處理方法，均有各自的

9、特點和作用機理，在不同的土類中產(chǎn)生不同的加固效果，并也存在著局限性。地基的工程地質(zhì)條件是千變?nèi)f化的，工程對地基的要求也是不盡相同的，材料、施工機具和施工條件等亦存在顯著差別，沒有哪一種方法是萬能的。因此，對于每一工程必須進行綜合考慮，通過方案的比選，選擇一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理、施工可行的方案，既可以是單一的地基處理方法，也可以是多種方法的綜合處理。第二節(jié) 軟土地基軟土是指沿海的濱海相、三角洲相、內(nèi)陸平原或山區(qū)的河流相、湖泊相、沼澤相等主要由細粒土組成的土，具有孔隙比大（一般大于1）、天然含水量高（接近或大于液限）、壓縮性高（a1-2-1）和強度低的特點，多數(shù)還具有高靈敏度的結(jié)構(gòu)性。主要包括淤泥

10、、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。一軟土的成因及劃分軟土按沉積環(huán)境分類主要有下列幾種類型：（一）濱海沉積 1.濱海相： 常與海浪岸流及潮汐的水動力作用形成較粗的顆粒(粗、中、細砂)相摻雜，使其不均勻和極松軟，增強了淤泥的透水性能，易于壓縮固結(jié)。 2.瀉湖相： 顆粒微細、孔隙比大、強度低、分布范圍較寬闊，常形成海濱平原。在瀉湖邊緣，表層常有厚約0.32.0m的泥炭堆積。底部含有貝殼和生物殘骸碎屑。 3.溺谷相： 孔隙比大、結(jié)構(gòu)松軟、含水量高，有時甚于瀉湖相。分布范圍略窄，在其邊緣表層也常有泥炭沉積。 4.三角洲相： 由于河流及海潮的復(fù)雜交替作用，而使淤泥與薄層砂交錯沉積，受海流與波浪

11、的破壞，分選程度差，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，多交錯成不規(guī)則的尖滅層或透鏡體夾層，結(jié)構(gòu)疏松軟，顆粒細小。如上海地區(qū)深厚的軟土層中央有無數(shù)的極薄的粉砂層，為水平滲流提供了良好條件。（二）湖泊沉積湖泊沉積是近代淡水盆地和咸水盆地的沉積。沉積物中夾有粉砂顆粒，呈現(xiàn)明顯的層理。淤泥結(jié)構(gòu)松軟，呈暗灰、灰綠或暗黑色，厚度一般為10m左右，最厚者可達25m。（三）河灘沉積主要包括河漫灘相和牛軛湖相。成層情況較為復(fù)雜，成分不均一，走向和厚度變化大，平面分布不規(guī)則。一般常呈帶狀或透鏡狀，間與砂或泥炭互層，其厚度不大，一般小于l0m。（四）沼澤沉積分布在地下水、地表水排泄不暢的低洼地帶，多以泥炭為主，且常出露于地表。下部分布有

12、淤泥層或底部與泥炭互層。軟土由于沉積年代、環(huán)境的差異，成因的不同，它們的成層情況，粒度組成，礦物成分有所差別，使工程性質(zhì)有所不同。不同沉積類型的軟土，有時其物理性質(zhì)指標雖較相似，但工程性質(zhì)并不很接近，不應(yīng)借用。軟土的力學(xué)性質(zhì)參數(shù)宜盡可能通過現(xiàn)場原位測試取得。軟土的工程特性：含水量較高，孔隙比較大；抗剪強度低；壓縮性較高；滲透性很??；結(jié)構(gòu)性明顯；流變性顯著三、軟土地基的承載力、沉降和穩(wěn)定性的計算 在軟土地基設(shè)計計算中，由于它的工程特性常需解決地基承載力、沉降和穩(wěn)定性的計算問題,故與一般地基土的計算有所區(qū)別，現(xiàn)分述如下。(一) 軟土地基的承載力軟土地基承載力應(yīng)根據(jù)地區(qū)建筑經(jīng)驗，并結(jié)合下列因素綜合確

13、定：軟土成層條件、 應(yīng)力歷史、力學(xué)特性及排水條件；上部結(jié)構(gòu)的類型、剛度、荷載性質(zhì)、大小和分布，對不均勻沉降的敏感性；基礎(chǔ)的類型、尺寸、埋深、剛度等；施工方法和程序；采用預(yù)壓排水處理的地基，應(yīng)考慮軟土固結(jié)排水后強度的增長。 1根據(jù)極限承載力理論公式確定 飽和軟粘土上條形基礎(chǔ)的極限承載力pu(kPa)按普朗特爾雷斯諾(PrandtlReissner)極限荷載公式(參見土力學(xué)教材)由0，確定為（6-1）式中：軟土不排水抗剪強度，可用三軸儀、十字板剪切儀測定，也可取室內(nèi)無側(cè)限抗壓強度qu之半計算；基底以上土的重度(kNm3)，地下水位以下為浮重度；基礎(chǔ)埋置深度(m)。當受水流沖刷時，由一般沖刷線算起。

14、據(jù)此，考慮矩形基礎(chǔ)的形狀修正系數(shù)及水平荷載作用時的影響系數(shù)，并考慮必要的安全系數(shù)，公橋基規(guī)提出軟土地基容許承載力(kPa)為（6-2）式中：m安全系數(shù)1.52.5，軟土靈敏度高且基礎(chǔ)長寬比小者用高值；kp基礎(chǔ)形狀及傾斜荷載的修正系數(shù)，屬半經(jīng)驗性質(zhì)的系數(shù)，當矩形基礎(chǔ)上作用有傾 斜荷載時 b基礎(chǔ)寬度(m)； l垂直于b邊的基礎(chǔ)長度(m)，當有偏心荷載時， b與l由b與l代替，, eb、el分別為荷載在b方向、l方向的偏心矩； Q為荷載的水平分力(kN)。 2根據(jù)土的物理性質(zhì)指標確定軟土大多是飽和的，天然含水量基本反映了土的孔隙比的大小，當飽和度Sr=l時，(G為土顆粒比重)，e為1時，相應(yīng)天然含水

15、量w約36；e為1.5時，相應(yīng)w約55，所以一般情況，地基承載力是與其天然含水量密切相關(guān)的，根據(jù)統(tǒng)計資料w與軟土的容許承載力關(guān)系如表6-3所示。 軟土的容許承載力 表6-3天然含水量w（%）36404550556575(kPa)100908070605040 在基礎(chǔ)埋置深度為h(m)的軟土地基修正后的容許承載力可按下式計算：（6-3） 各符號意義同前，當h<3m時，取h=3m計。 公橋基規(guī)認為對小橋涵軟土基礎(chǔ)可用式(63)計算。 當按式(6-2)或式(6-3)計算軟土修正后的容許承載力時，必須進行地基沉降驗算，保證滿足基礎(chǔ)沉降的要求。 3按臨塑荷載估算 軟土地基承載力，考慮變形因素可按臨

16、塑荷載pcr公式估算，以控制沉降在一般建筑物容許范圍。條形基礎(chǔ)臨塑荷載pcr (kPa)計算式為 飽和軟土?xí)r，Nq=1，Nc=則（6-4）此式用于矩形基礎(chǔ)（空間問題）可認為較用于條形基礎(chǔ)（平面問題）偏于安全。我國有些地區(qū)和部門，根據(jù)該地區(qū)軟土情況，采用略高于臨塑荷載的臨界荷載p14，即允許基礎(chǔ)邊緣出現(xiàn)塑性區(qū)范圍深度不超過基礎(chǔ)底寬的14。p14的計算詳見與土力學(xué)教材。 4用原位測試方法確定由室內(nèi)試驗測定土的物理力學(xué)指標(如cu等)常受土被擾動影響使結(jié)果不正確；而一般土的承載力理論公式用于軟土也會有偏差，因此采用現(xiàn)場原位測試的方法往往能克服以上缺點。軟土地基常用的原位測試方法有：根據(jù)載荷試驗、旁壓

17、試驗確定地基承載力，以十字板剪切試驗測定軟粘土不排水抗剪強度換算地基承載力值，按標準貫入試驗和靜力觸探結(jié)果用經(jīng)驗公式計算地基承載力等。 對較重要或規(guī)模較大的工程，確定軟土地基承載力宜綜合以上方法，結(jié)合當?shù)剀浲脸练e年代，成層情況，下臥層性質(zhì)等考慮，并注意滿足結(jié)構(gòu)物對沉降和穩(wěn)定的要求。 （二）軟土地基的沉降計算軟土地基在荷載下沉降變形的主要部分為固結(jié)沉降Sc，此外還包括瞬時沉降Sd與次固結(jié)沉降Ss，如圖6-1所示。軟土地基的總沉降量S為Sd、Sc、Ss之和。 1固結(jié)沉降Sc在荷載作用下，軟土地基緩慢地排水固結(jié)發(fā)生的沉降稱為（主）固結(jié)沉降，常用的計算方法如下。（1）采用ep曲線計算 （-5） 圖6-

18、1 軟土地基沉降的組成式中：e0i未受基礎(chǔ)荷載前，軟土地基第i層土分層中點自重應(yīng)力作用下穩(wěn)定時的孔隙比； e1i受基礎(chǔ)荷載后，軟土地基第i層土分層中點自重應(yīng)力與附加應(yīng)力作用下穩(wěn)定時的穩(wěn)定孔隙比；土分層厚度，宜為0.5m1.0m；（2）采用壓縮模量計算 （6-6）第i層土中點的附加應(yīng)力;壓縮摸量,應(yīng)取第i層土分層中點自重應(yīng)力至自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和的壓縮段計算。(3)采用elogp曲線計算 軟土根據(jù)先期固結(jié)壓力Pc，與上覆土自重應(yīng)力P0關(guān)系，天然土層的固結(jié)狀態(tài)可區(qū)分為正常固結(jié)狀態(tài)、超固結(jié)狀態(tài)、欠固結(jié)狀態(tài)。我國海濱平原，內(nèi)陸平原軟土大多屬正常固結(jié)狀態(tài)；少數(shù)上覆土層經(jīng)地質(zhì)剝蝕的軟土及軟土上的“硬殼”

19、則屬超固結(jié)狀態(tài)；江、河入?？谔幖盀I海相沉積(以及部分沖填土)則屬欠固結(jié)土的。對于欠固結(jié)軟土，在計算其固結(jié)沉降Sc時，必須包括在自重應(yīng)力作用下繼續(xù)固結(jié)所引起的那一部分沉降，若仍按正常固結(jié)的土層計算，所得結(jié)果將遠小于實際沉降。下面簡要介紹考慮先期固結(jié)壓力的計算公式：正常固結(jié)、欠固結(jié)條件下（-7）式中：第i層土中的壓縮指數(shù)，應(yīng)取分層中點自重應(yīng)力至自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和的壓縮段計算；第i層土分層中點的自重應(yīng)力；先期固結(jié)壓力，正常固結(jié)時pci=poi，欠固結(jié)時pci<poi；超固結(jié)條件下時， （-8）b. 對于應(yīng)力增量時，（-9）式中：第i層土中的回彈指數(shù) 2瞬時沉降Sd 瞬時沉降包括土的兩種沉降

20、，一種由地基土彈性變形引起；另一部分是由于軟土滲透系數(shù)低，加荷后初期不能排水固結(jié)，因而土體產(chǎn)生剪切變形，此時沉降是由軟土側(cè)向剪切變形引起。前一部分可用彈性理論公式計算 （6-10）式中：基礎(chǔ)底面平均壓力； b矩形基礎(chǔ)的寬度；軟土的泊松比，此處 Ed軟土的彈性模量，可用三軸儀不排水試驗求；沉降影響系數(shù)，與基礎(chǔ)形狀、計算點位置有關(guān)，可自土力學(xué)教材中查用。由于工程設(shè)計中地基承載力的采用都限制塑性區(qū)的開展，因而由土體初期側(cè)向剪切位移引起的沉降，在總的瞬時沉降中所占比例不大，目前一般不計或略作估算。 對于土體的一維變形情況，瞬時沉降是很小的，特別是當土體飽和時，由于土中水及土顆粒本身的變形可忽略不計，瞬

21、時沉降接近于零。但是，對于土體的二維或三維變形情況，瞬時沉降在地基總沉降量中占有相當大的比例，并且與加荷方式和加荷速率有很大的關(guān)系，比如采用一次瞬時加載時產(chǎn)生的瞬時沉降就比采用慢速均勻加載時大得多。 有時也用Sd(0.20.3)Sc對瞬時沉降進行估算。 3次固結(jié)沉降Ss 長期現(xiàn)場觀測表明，在理論計算的固結(jié)過程結(jié)束后，軟土地基因土骨架的蠕動而繼續(xù)發(fā)生長期(長達數(shù)年以上)的、緩慢的壓縮，稱為次固結(jié)沉降如圖6-2所示。當軟土較厚，含高塑性礦物等較多時，對沉降要求嚴格的建筑物不宜忽視次固結(jié)沉降Ss。Ss可按下式計算：（6-11） 圖6-2 次固結(jié)沉降圖 式中：Cai第i層土的次固結(jié)系數(shù)，可由在固結(jié)壓力

22、下試驗的e-lgt曲線如圖6-2示求取。其值與粒徑、礦物成分有關(guān)，一般Cai=0.0050.03； e2i第i層軟土在固結(jié)壓力下完成排水固結(jié)時的孔隙比； t2、t3完成固結(jié)(固結(jié)度為100)時間和計算次固結(jié)沉降的時間，t3>t2。 由于對軟土的次固結(jié)性狀仍了解不夠，無論對于它的機理、變化規(guī)律、影響因素、計算方法和試驗測定等都有待進一步深入探討。 軟土地基沉降量S還可以利用觀察到的建筑物的若干隨時間(t1、t2等)變化的沉降值Stl、St2、St一t關(guān)系等，推算該建筑物的后期沉降St及最終沉降。常用的推算方法是將實測的沉降一時間(St一t)曲線擬合為指數(shù)曲線、雙曲線等而用數(shù)學(xué)方法推算St或

23、。具體詳見土力學(xué)教材。綜上所述，軟土地基的沉降應(yīng)為上述三種沉降之和，即，但是由于瞬時沉降和次固結(jié)沉降的計算方法和理論還處于初步階段，故工程上也常用將一維固結(jié)沉降計算的結(jié)果乘以一個沉降計算經(jīng)驗的修正系數(shù)ms計算 （6-12）在公橋基規(guī)規(guī)定：當軟土壓縮模量Es1.04.0MPa時，ms1.81.1，以提高其計算精度。由于軟土地基沉降的復(fù)雜性，ms的取值尚待補充完善。 (三)軟土地基的穩(wěn)定性分析分析軟土地基上建筑物承受水平推力后，由于地基土抗剪強度低，發(fā)生基礎(chǔ)連同部分地基土在土中剪切滑移失穩(wěn)的可能性。在軟土地基上橋臺、擋土墻等承受側(cè)向推力的建筑物在保證其地基承載力、沉降驗算。同時，應(yīng)進行穩(wěn)定性的分析

24、。對于樁基礎(chǔ)，假定的滑動弧面可認為發(fā)生在樁底以上如圖6-3所示(只有軟土層很厚而樁長又很短時才發(fā)生在樁底以下，但此僅是特例)，由于在設(shè)計中考慮承臺底以上全部外力均由基樁承擔，所以分析時可以不計這部分外力作用于滑動弧面上的分力，只考慮承臺底面到滑動弧面以上土柱重，即在圖6-3中對P、M不應(yīng)計入其影響，而陰形部分土的重力應(yīng)計入其影響。不屬于基樁承擔的滑裂體范圍內(nèi)的荷載仍應(yīng) 圖6-3 樁基穩(wěn)定性分析示意圖四、軟土地基基礎(chǔ)工程應(yīng)注意的事項軟土地基的強度、變形和穩(wěn)定是工程中必須全面、充分注意的問題。從目前國內(nèi)的勘察、設(shè)計、施工的現(xiàn)狀出發(fā)，在軟土地基上修筑高速公路從基礎(chǔ)工程的角度出發(fā)，應(yīng)注意下列一些事項：

25、(一)要取得代表性很好的地質(zhì)資料軟土地基上高速公路的設(shè)計與施工質(zhì)量很大程度上取決于地質(zhì)資料的真實性和代表性，應(yīng)認真收集沿線的地形、地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣象等資料，合理地利用鉆探、觸探、十字板剪切等現(xiàn)場綜合勘探測試方法，做好軟土地基各層土樣的物理、力學(xué)、水理性質(zhì)的室內(nèi)試驗，并對上述各項資料進行統(tǒng)計與分析，選擇有代表性的技術(shù)指標作為設(shè)計和施工的依據(jù)。(二)軟土地基路堤處治設(shè)計應(yīng)注意的事項有：1軟土路堤的穩(wěn)定性分析2軟土路堤的變形分析3軟土地基處理方案的合理選擇4觀測和試驗(三)軟土地區(qū)的橋涵基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)注意的事項1全面掌握相關(guān)資料合理布設(shè)橋涵在軟土地區(qū)，橋梁位置(尤其是大型橋梁)既要與路線走向

26、協(xié)調(diào)，又要注意構(gòu)造物對工程地質(zhì)的要求，如果地基土層是深、厚軟粘土，特別淤泥、泥炭和高靈敏度的軟土，不僅設(shè)汁技術(shù)條件復(fù)雜，而且將給施工、養(yǎng)護、運營帶來許多困難，工程造價也將增大，應(yīng)力求避免，另選擇軟土較薄、均勻、靈敏度較小的地段可能更為有利。對于小橋涵，可優(yōu)先考慮地表“硬殼”層較厚，下臥為均勻軟土處，以爭取采用明挖剛性擴大基礎(chǔ)，降低造價。在確定橋梁總長、橋臺位置時，除應(yīng)考慮泄洪、通航要求外，宜進一步結(jié)合橋臺和引道的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定考慮。如能利用地形、地質(zhì)條件，適當?shù)牟贾没蜓娱L引橋，使橋臺置于地基土質(zhì)較好或軟土較薄處，以引橋代替高路堤，減少橋臺和填土高度，有利于橋臺、路堤的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定。在造價、占地、養(yǎng)護

27、費用、運營條件等統(tǒng)盤考慮后，在技術(shù)上、經(jīng)濟上都是合理的。軟土地基上橋梁宜采用輕型結(jié)構(gòu)，減輕上部結(jié)構(gòu)及墩臺自重。由于地基易產(chǎn)生較大的不均勻沉降，一般以采用靜定結(jié)構(gòu)或整體性較好的結(jié)構(gòu)為宜，如橋梁上部可采用鋼筋混凝土空心板或箱形梁；橋臺采用柱式、支撐梁輕型橋臺或框架式等組合式橋臺；橋墩宜用樁柱式、排架式、空心墩等。涵洞宜用鋼筋混凝土管涵、整體基礎(chǔ)鋼筋混凝土蓋板涵、箱涵以保證涵身剛度和整體性。2軟土地基橋梁基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)注意事項我國在軟土地區(qū)的橋梁基礎(chǔ)，常用的是剛性擴大基礎(chǔ)(天然地基或人工地基)和樁基礎(chǔ)，也有用沉井基礎(chǔ)的，現(xiàn)結(jié)合軟土地基的特點，介紹設(shè)計時應(yīng)注意的幾個問題。（1）剛性擴大淺基礎(chǔ)在較穩(wěn)定、均勻

28、、有一定強度的軟土上修筑對沉降要求不嚴高的矮、小橋梁，常優(yōu)先采用天然地基(或配合砂礫墊層)上的剛性擴大淺基礎(chǔ)。如軟土表層有較厚的“硬殼”也可考慮利用。剛性擴大基礎(chǔ)常因軟土的局部塑性變形而使墩、臺發(fā)生不均勻沉降，或由于臺后填土的影響使橋臺前后端沉降不均而發(fā)生后仰也是常見的工程事故，有時還同時使橋臺向前滑移。因此在設(shè)計時應(yīng)注意對基礎(chǔ)受力不同的邊緣(如橋臺基礎(chǔ)的前趾和后踵)沉降的驗算及抗滑動、傾覆的驗算。防治措施：可采用人工地基如有針對性的布設(shè)砂礫墊層，對地基進行加載預(yù)壓以減少地基的沉降量和調(diào)整沉降差，或采用深層攪拌法，以水泥土攪拌樁或粉體噴射攪拌樁加固軟土地基，按復(fù)合地基理論驗算地基各控制點的承載

29、力和沉降(加固范圍應(yīng)包括橋頭路堤地基的一部分)；采取結(jié)構(gòu)措施如改用輕型橋臺，埋置式橋臺，必要時改用樁基礎(chǔ)等；也有建議對小橋(如單孔跨徑不超過8m，孔數(shù)不多于3孔)可將相鄰墩臺剛性擴大基礎(chǔ)聯(lián)合成整體，形成聯(lián)合基礎(chǔ)板，在滿足地基承載力和沉降同時，可以解決橋臺前傾后仰和滑移問題。但此時為避免基礎(chǔ)板過厚，常需配置受力鋼筋改為柔性基礎(chǔ)，應(yīng)先進行技術(shù)、經(jīng)濟方案比較，全面分析后選用(設(shè)計方法可參考第二章柔性基礎(chǔ)簡化的倒梁法及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)規(guī)定)。為了防止小橋基礎(chǔ)向橋孔滑移，也可僅在基礎(chǔ)間設(shè)置鋼筋混凝土(或混凝土)支撐梁。軟土地基上相鄰墩、臺間距小于5m時，應(yīng)按公橋基規(guī)要求考慮鄰近墩、臺對軟土地基所引

30、起的附加豎向壓應(yīng)力。（2）樁基礎(chǔ)在較深厚的軟土地基，大中型橋梁常采用樁基礎(chǔ)，它能獲得較好的技術(shù)效果，如達到經(jīng)濟上合理，應(yīng)是首選的方案。施工方法可以是打入(壓入)樁、鉆孔灌注樁等。要求基樁穿過軟土深入硬土(基巖)層以保證足夠的承載力和很小的沉降量。軟土很厚需采用長的摩擦樁時，應(yīng)注意樁底軟土承載力和沉降的驗算，必要時可對樁周軟土進行壓漿處理或做成擴底樁。打入樁的樁距應(yīng)較一般土質(zhì)的適當加大，并注意安排好樁的施打順序，避免已打入的鄰樁被擠移或上抬，影響質(zhì)量。鉆孔灌注樁一般應(yīng)先試樁取得施工經(jīng)驗，避免成孔時發(fā)生縮孔、坍孔。軟土地基樁基礎(chǔ)設(shè)計中，應(yīng)充分注意由于軟土側(cè)向移動而使基樁撓曲和受到的附加水平壓力：由

31、于軟土下沉而對基樁發(fā)生的負摩阻力，現(xiàn)分述如下：地基軟土側(cè)限移動對基樁的影響。在軟土上樁基礎(chǔ)的橋臺、擋墻等，由于臺后填土重力的擠壓，地基軟土側(cè)向移動，樁土間產(chǎn)生附加水平壓力，引起樁身撓曲，使橋臺后仰和向河槽傾移，甚至基樁折損等事故。在深厚軟土上修橋，特別是較高填土的橋臺日益增多，這類事故時有發(fā)生，已引起國內(nèi)外基礎(chǔ)工程界廣泛重視。我國公橋基規(guī)要求橋臺“基樁上部位于摩擦角小于20的軟土中時，應(yīng)驗算施于基樁的水平力所產(chǎn)生的撓曲”(國外也有提出當臺后填土重超過軟土屈服強度py3Cu時)。在此情況下，樁身所受到的附加水平力，發(fā)生的撓曲與填土高度密切相關(guān)，也與基樁穿越的各土層層厚，軟土的力學(xué)性質(zhì)，軟土移動量

32、及隨深度的變化，基樁剛度及其兩端支承條件等變化因素有關(guān)。對此問題的探討現(xiàn)在還不夠充分，實踐中一般應(yīng)用半理論半經(jīng)驗方法處理，更精確、全面、符合實際的應(yīng)用方法尚需進一步完善。為了避免橋臺后仰前傾，可采取加強樁頂約束及平衡(或減少)土壓力的措施，如采用低樁承臺、埋置式橋臺或臺前加筑反壓護道和擋墻(其地基應(yīng)經(jīng)處理)，也可采用剛度較大的基樁和多排樁基礎(chǔ)(打入樁可采用部分斜樁)，對軟土地基加載預(yù)壓等。地基軟土下沉對基樁的影響 軟土下沉使基樁承受到負摩阻力，將產(chǎn)生較大的沉降或使樁身縱向壓屈破壞，必須予以重視?；鶚渡县撃ψ枇Ξa(chǎn)生原因、條件及計算等請參閱樁基礎(chǔ)一章有關(guān)的介紹。（3）沉井基礎(chǔ) 在較厚較軟弱土上下沉

33、沉井，往往因下沉速度較快而發(fā)生沉井傾斜、位移等，應(yīng)事先注意采取防備措施，如選用輕型沉井、平面形狀采用圓形或長寬比較小的矩形、立面形狀采用豎直式等，施工時盡量對稱挖土控制均勻下沉并及時糾偏。 四 軟土地基橋臺及橋頭路堤的穩(wěn)定設(shè)計應(yīng)注意的事項 軟土地基抗剪強度低，在稍大的水平力作用下橋臺和橋頭路堤容易發(fā)生地基的縱向滑動失穩(wěn)，應(yīng)按已介紹的方法進行驗算，如穩(wěn)定性不夠，小橋可采用支撐梁、人工地基等，大中橋梁除將淺基改為樁基，采用人工地基、延長引橋使填土高度降低或橋臺移至穩(wěn)定土層上外，常用方法是采取減少臺后土壓力措施或在臺前加筑反壓護道(應(yīng)注意臺前過水面積的保證)，埋置式橋臺也可同時放緩溜坡，反壓護道（溜

34、坡)長度、高度、坡度，以及地基加固方法等都應(yīng)該經(jīng)計算確定，施工時注意臺前、后填土進度的配合，避免有過大的高差。 橋頭路堤填土(包括橋臺錐坡)橫向失穩(wěn)也須經(jīng)過驗算加以保證，需要時也應(yīng)放緩坡度或加筑反壓護道。 橋頭路堤填土稍高時，路堤下沉使橋臺后傾是軟土地區(qū)橋梁工程常發(fā)生的事故。除應(yīng)對橋臺基礎(chǔ)采取前述的有針對性的結(jié)構(gòu)措施及改用輕質(zhì)材料填筑路堤外，一般也常對路堤的地基采取人工加固處理。第三節(jié) 換土墊層法在沖刷較小的軟土地基上，地基的承載力和變形達不到基礎(chǔ)設(shè)計要求，且當軟土層不太厚(如不超過3m)時，可采用較經(jīng)濟、簡便的換土墊層法進行淺層處理。即將軟土部分或全部挖除，然后換填工程特性良好的材料，并予以

35、分層壓實，這種地基處理方法稱為換填墊層法。墊層處治應(yīng)達到增加地基持力層承載力，防止地基淺層剪切變形的目的。換填的材料主要有砂、碎石、高爐干渣和粉煤灰等，應(yīng)具有強度高、壓縮性低、穩(wěn)定性好和無侵蝕性等良好的工程特性。當軟土層部分換填時，地基便由墊層及(軟弱)下臥層組成如圖64所示，足夠厚度的墊層置換可能被剪切破壞的軟土層，以使墊層底部的軟弱下臥層滿足承載力的要求，而達到加固地基的目的。按墊層回填材料的不同，可分別稱為砂墊層、碎石墊層等。換填墊層法設(shè)計的主要指標是墊層厚度和寬度，一般可將各種材料的墊層設(shè)計都近似地按砂墊層的計算方法進行設(shè)計。一、 砂墊層的設(shè)計計算 (一)砂墊層厚度的確定 砂墊層厚度計

36、算實質(zhì)上是軟弱下臥層頂面承載力的驗算，計算方法有多種。 一種方法是按彈性理論的土中應(yīng)力分布公式計算。即將砂墊層及下臥土層視為一均質(zhì)半無限彈性體，在基底附加應(yīng)力作用下，計算不同深度的各點土中附加應(yīng)力并加上土的自重應(yīng)力，同時以第二章所介紹的“規(guī)范”方法計算地基土層隨深度變化的容許承載力，并以此確定砂墊層的設(shè)計厚度，如圖6-4所示。也可將加固后地基視為上層堅硬、下層軟弱的雙層地基，用彈性力學(xué)公式計算。另一種是我國目前常用的近似按應(yīng)力擴散角進行計算的方法。即認為砂墊層以“”角向下擴散基底附加壓力，到砂墊層底面(下臥層頂面)處的土中附加壓應(yīng)力與土中自重應(yīng)力之和不超過該處下臥層頂面地基深度修正后的容許承載

37、力，即：（6-9）式中： (kPa)為下臥層頂面處地基的容許承載力，可按第 章方法計算，通常只進行下臥層頂面深度修正，而壓應(yīng)力的大小與基底附加壓力、墊層厚度、材料重等有關(guān)。若考慮平面為矩形的基礎(chǔ)，在基底平均附加應(yīng)力作用下，基底下土中附加壓應(yīng)力按擴散角通過砂墊層向下擴散到軟弱下臥層頂面，并假定此處產(chǎn)生的壓應(yīng)力平面呈梯形分布(圖6-5)(在空間呈六面體形狀分布)，根據(jù)力的平衡條件可得到：則該處下臥層頂面的附加壓應(yīng)力h為：（6-10）式中：l基礎(chǔ)的長度(m)；b基礎(chǔ)的寬度(m)；砂墊層的厚度(m)；基底處的附加應(yīng)力(kPa)；砂墊層的壓應(yīng)力擴散角，一般取35。45。，根據(jù)墊層材料選用。 圖6-4 砂

38、墊層及應(yīng)力分布 圖6-5 砂墊層應(yīng)力擴散圖砂墊層底面下的下臥層同時還受到墊層及基坑回填土的重力，所以（6-11）式中：、砂墊層、回填土的重度(kNm3)，水下時按浮重度計算， h基坑回填土厚度(m)。由式(613)、(614)、(615)可得到砂墊層所需厚hs。hs一般不宜小于lm或超過3m，墊層過薄，作用不明顯，過厚需挖深坑，費工耗料，經(jīng)濟、技術(shù)上往往不合理。當?shù)鼗淋浨液窕蚧讐毫^大時，應(yīng)考慮其它加固方案。(二)砂墊層平面尺寸的確定 砂墊層底平面尺寸應(yīng)為：（6-12）其中L、B分別為砂墊層底平面的長及寬，一般情況砂墊層頂面尺寸按此確定，以防止承受荷載后墊層向兩側(cè)軟土擠動。 (三)基礎(chǔ)最終

39、沉降量的計算 砂墊層上基礎(chǔ)的最終沉降量是由墊層本身的壓縮量Ss與軟弱下臥層的沉降量Sl所組成，由于砂墊層壓縮模量比較弱下臥層大得多，其壓縮量小且在施工階段基本完成，實際可以忽略不計。需要時Ss也可按下式求得：（6-17）式中： Es砂墊層的壓縮模量，可由實測確定，一般為12 00024 000kPa：砂墊層內(nèi)的平均壓應(yīng)力。 Sl可用有關(guān)章節(jié)介紹方法計算。S的計算值應(yīng)符合建筑物容許沉降量的要求，否則應(yīng)加厚墊層或考慮其它加固方案。第四節(jié) 排水固結(jié)法飽和軟粘土地基在荷載作用下，孔隙中的水慢慢排出，孔隙體積慢慢地減小，地基發(fā)生固結(jié)變形。同時，隨著超靜孔隙水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土的強度逐

40、漸增長?，F(xiàn)以圖6-6為例，可說明排水固結(jié)法使地基土密實、強化的原理。在如圖6-6a中，當土樣的天然有效固結(jié)壓力為。時，孔隙比為e。，在e曲線上相應(yīng)為a點，當壓力增加，固結(jié)終了時孔隙比減少，相應(yīng)點為c點，曲線為壓縮曲線，與此同時，抗剪強度與固結(jié)壓力成比例地由a點提高到c點，說明土體在受壓固結(jié)時，與孔隙比減小產(chǎn)生壓縮的同時，抗剪強度也得到提高。如從c點卸除壓力，則土樣發(fā)生回彈，圖6-6a中cef為卸荷回彈曲線，如從f點再加壓，土樣再壓縮將沿虛線到c，其相 圖6-6 室內(nèi)壓縮試驗說明排水固結(jié)法原理應(yīng)的強度包線，如圖6-l5b所示。從再壓縮曲線fgc可 a) e-曲線 b) -曲線看出，固結(jié)壓力同樣增

41、加而孔隙比減小值為，比小的多。這說明如在建筑場地上先加一個和上部結(jié)構(gòu)相同的壓力進行加載預(yù)壓使土層固結(jié)，然后卸除荷載，再施工建筑物，可以使地基沉降減少，如進行超載預(yù)壓(預(yù)壓荷載大于建筑物荷載)效果將更好，但預(yù)壓荷載不應(yīng)大于地基土的容許承載力。排水固結(jié)法加固軟土地基是一種比較成熟、應(yīng)用廣泛的方法，它主要解決沉降和穩(wěn)定問題一、砂井堆載預(yù)壓法軟粘土滲透系數(shù)很低，為了縮短加載預(yù)壓后排水固結(jié)的歷時，對較厚的軟土層，常在地基中設(shè)置排水通道，使土中孔隙較快排出水。可在軟粘土中設(shè)置一系列的豎向排水通道(砂井、袋裝砂井或塑料排水板)，在軟土頂層設(shè)置橫向排水砂墊層如圖6-7所示，借此縮短排水途程，增加排水通道，改善

42、地基滲透性能。（一） 砂井地基的設(shè)計砂井地基的設(shè)計主要包括選擇適當?shù)纳熬睆?、間距、深度、排列方式、布置范圍以及形成砂井排水系統(tǒng)所需的材料、砂墊層厚度等，以使地基在堆載預(yù)壓過程中，在預(yù)期的時間內(nèi)，達到所需要的固結(jié)度（通常定為80%）。1砂井的直徑和間距：砂井的直徑和間距主要取決于土的固結(jié)特性和施工期的要求。從原則上講，為達到相同的固結(jié)度，縮短砂井間距比增加砂井直徑效果要好，即以“細而密”為佳，不過，考慮到施工的可操作性，普通砂井的直徑為300500mm。砂井的間距可根據(jù)地基土的固結(jié)特征和預(yù)定時間內(nèi)所要求達到的固結(jié)度確定，間距可按為直徑的68倍選用。2砂井深度：砂井深度主要根據(jù)土層的分布、地基中

43、的附加應(yīng)力大小、施工期限和條件及地基穩(wěn)定性等因素確定。當軟土不厚 圖6-7 砂井堆載預(yù)壓（一般為1020m）時，盡量要穿過軟土層達到砂層；當軟土過厚（超過20m）,不必打穿粘土，可根據(jù)建筑物對地基的穩(wěn)定性和變形的要求確定。對以地基抗滑穩(wěn)定性控制的工程，豎井深度應(yīng)超過最危險滑動面2.0m以上。3砂井排列：砂井的平面布置可采取正方形或等邊三角形(圖6-8)，在大面積荷載作用下，認為每個砂井均起獨立排水作用。為了簡化計算，將每個砂井平面上的排水影響面積以等面積的圓來代替，可得一根砂井的有效排水圓柱體的直徑de和砂井間距l(xiāng)的關(guān)系按下式考慮：等邊三角形布置 （6-18）正方形布置 （6-19）4砂井的布

44、置范圍：由于在基礎(chǔ)以外一定的范圍內(nèi)仍然存在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，所以砂井的布置范圍應(yīng)比基礎(chǔ)范圍大為好，一般由基礎(chǔ)的輪廓線向外增加24m。 5砂料：砂料宜用中、粗砂，必須保證良好的透水性，含泥量不應(yīng)超過3%，滲透系數(shù)應(yīng)大于10-3cm/s。 6砂墊層：為了使砂井有良好的排水通道，砂井頂部應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，墊層砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般為0.5 m1 m。 （二）砂井地基的固結(jié)度的計算 砂井固結(jié)理論采取了下列的假設(shè)條件：圖6-8 砂井的平面布置及固結(jié)滲透途徑地基土是飽和的，固結(jié)過程是土中孔隙水的排出過程；地基表面承受連續(xù)均勻的一次施加的荷載；地基土在該荷載作用下僅有豎向的壓密變形，整個固結(jié)過程地基土滲

45、透系數(shù)不變；加荷開始時，所有豎向荷載全部由孔隙水承受。采用砂井的地基固結(jié)度計算屬于三維問題。在軸對稱條件下的單元井固結(jié)課題，如圖6-8所示。可采用RedulicTerzaghi固結(jié)理論，其表達式為 （6-20）式中 CV、Cr地基的豎向和水平向固結(jié)系數(shù)（m/s2）；r，z距離砂井中軸線的水平距離和深度（m）。為了求解方便，采用了分離變量原理，設(shè)，則式（6-20）可分解成 （6-21a） （6-21b）方程（6-21a）的求解，可以采用Terzaghi解答，其固結(jié)度的計算公式為 其中 （6-22）方程（6-21b）已由Barron(1948)根據(jù)等應(yīng)變條件解出，其水平向固結(jié)度的計算公式為 （6-

46、23）其中式中 Tr水平向固結(jié)的時間因素，無量綱；t固結(jié)時間（s）；L砂井垂直長度（豎向排水距離）（m）；n井徑比n=de/dw，無量綱；de，dw砂井的有效排水直徑（m）和砂井直徑（m）。 根據(jù)前述的分離變量原理，則整個土層的平均超靜孔隙水壓力為同理，對起始孔隙水壓力值的平均值仍然有上述兩式相除后，可得到再根據(jù)固結(jié)度的概念，土層的平均固結(jié)度或 6-24同理,可得豎向和徑向平均固結(jié)度為或 6-25a或 6-25b從式（6-24、或（6-25）可得或 （6-26）上述推導(dǎo)得到的（6-26），即Carrillo（1942）原理。根據(jù)這一原理，以及上述Terzaghi和Barron的解答，則可計算出

47、砂井地基的平均固結(jié)度。為了實際應(yīng)用方便，將式(6-26)中Ur與Tr、n的函數(shù)關(guān)系制成表6-4以供查用。 徑向平均固結(jié)度Ur，與時間因素Tr及井徑比n的關(guān)系 表6-4n Ur4567891011121314 例題 有一飽和軟粘性土層，厚8m，其下為砂層，打穿軟粘土到達砂層的砂井直徑為0.3m，平面布置為梅花形，間距l(xiāng)=2.4m；軟粘土在150kPa均布壓力下的豎向固結(jié)系數(shù)CV2s，水平向固結(jié)系數(shù)Cr2s，求一個月時的固結(jié)度。 解 豎向排水固結(jié)度Uv的計算 地基上設(shè)置砂墊層，該情況為兩面排水 H82= 4 (m)徑向排水固結(jié)度Ur的計算砂井地基總平均固結(jié)度 不打砂井，依靠上下砂層固結(jié)排水，一個月

48、地基固結(jié)度僅23.5%，設(shè)砂井后為61%。以上介紹的徑向排水固結(jié)理論，是假定初始孔隙水壓力在砂井深度范圍內(nèi)為均勻分布的，即只有荷載分布面積的寬度大于砂井長度時方能滿足，并認為預(yù)壓荷載是一次施加的，如荷載分級施加，也應(yīng)對以上固結(jié)理論予以修正，詳見有關(guān)砂井設(shè)計規(guī)范和專著，此處不再贅述。對于未打穿軟粘土層的固結(jié)度計算，因邊界條件不同(需考慮砂井以下軟粘土層的固結(jié)度)，不能簡單套用式(6-26)，可以按下式近似計算其平均固結(jié)度：（6-27）式中： U整個受壓土層平均固結(jié)度；砂井深度L與整個飽和軟粘性土層厚度H的比值，； Ut砂井深度范圍內(nèi)土的固結(jié)度，按式(6-26)計算： Uz砂井以下土層的固結(jié)度，按

49、單向固結(jié)理論計算，近似將砂井底面作為排水面。 砂井的施工工藝與砂樁大體相近，具體參照砂樁的施工工藝。二、袋裝砂井和塑料排水板預(yù)壓法 用砂井法處理軟土地基如地基土變形較大或施工質(zhì)量稍差常會出現(xiàn)砂井被擠壓截斷，不能保持砂井在軟土中排水通道的暢通，影響加固效果。近年來普通在砂井的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了以袋裝砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井不連續(xù)缺點，而且施工簡便、加快了地基的固結(jié)，節(jié)約用砂，在工程中得到日益廣泛的應(yīng)用。 (一)袋裝砂井預(yù)壓法 目前國內(nèi)應(yīng)用的袋裝砂井直徑一般為70120mm，間距為1.0m2.0m(井徑比n約取1520)。砂袋可采用聚丙烯或聚乙烯等長鏈聚合物編織制成，應(yīng)具有足夠的

50、抗拉強度、耐腐蝕、對人體無害等特點。裝砂后砂袋的滲透系數(shù)不應(yīng)小于砂的滲透系數(shù)。灌入砂袋的砂應(yīng)為中、粗砂并振搗密實。砂袋留出孔口長度應(yīng)保證伸入砂墊層至少300mm，并不得臥倒。 袋裝砂井的設(shè)計理論、計算方法基本與普通砂井相同，它的施工已有相應(yīng)的定型埋設(shè)機械，與普通砂井相比，優(yōu)點是：施工工藝和機具簡單、用砂量少；它間距較小，排水固結(jié)效率高，井徑小，成孔時對軟土擾動也小，有利于地基土的穩(wěn)定，有利于保持其連續(xù)性。 (二)塑料排水板預(yù)壓法 塑料排水板預(yù)壓法是將塑料排水板用插板機插入加固的軟土中，然后在地面加載預(yù)壓，使土中水沿塑料板的通道逸出，經(jīng)砂墊層排除，從而使地基加速固結(jié)。 塑料板排水與砂井比較具有如

51、下優(yōu)點： 1，塑料板由工廠生產(chǎn)，材料質(zhì)地均勻可靠，排水效果穩(wěn)定； 2塑料板重量輕，便于施工操作；3施工機械輕便，能在超軟弱地基上施工；施工速度快，工程費用便宜。 塑料排水板所用材料、制造方法不同，結(jié)構(gòu)也不同，基本上分兩類。一類是用單一材料制成的多孔管道的板帶，表面刺有許多微孔（如圖6-9）；另一類是兩種材料組合而成，板芯為各種規(guī)律變形斷面的芯板或亂絲、花式絲的芯板，外面包裹一層無紡?fù)凉た椢餅V套（如圖6-10）。 塑料排水板可采用砂井加固地基的固結(jié)理論和設(shè)計計算方法。計算時應(yīng)將塑料板換算成相當直徑的砂井，根據(jù)兩種排水體與周圍土接 圖6-9 多孔單一結(jié)構(gòu)型塑料排水板觸面積相等原理進行換算，當量換算

52、直徑dP為（6-28）式中：b塑料板寬度(mm)，塑料板厚度(mm)，目前應(yīng)用的塑料排水板產(chǎn)品成卷包裝，每卷長約數(shù)百米，用專門的插板機插入軟土地基，先在空心套管裝入塑料排水板，并將其一端與預(yù)制的專用鋼靴連接，插入地基下預(yù)定標高處，拔出空心套管，由于 6-10 復(fù)合結(jié)構(gòu)塑料排水板土對鋼靴的阻力，塑料板留在軟土中，在地面將塑料板切斷，即可移動插板機進行下一個循環(huán)作業(yè)。三、天然地基堆載預(yù)壓法 天然地基堆載預(yù)壓法是在建筑物施工前，用與設(shè)計荷載相等(或略大)的預(yù)壓荷載(如砂、土、石等重物)堆壓在天然地基上使地基軟土得到壓縮固結(jié)以提高其強度(也可以利用建筑物本身的重量分級緩慢施工)，減少工后的沉降量，待地基承載力、變形達到設(shè)計預(yù)期要求后，將預(yù)壓荷載撤除，在經(jīng)預(yù)壓的地基上修建建筑物。此方法費用較少，但工期較長。如軟土層不太厚，或軟土中夾有多層細、粉砂夾層滲透性能較好，不需很長時間就可獲得較好預(yù)壓效果時可考慮采用，否則排水固結(jié)時間很長，應(yīng)用就受到限制。此法設(shè)計計算可用一維固結(jié)理論。四、真空預(yù)壓法和降水位預(yù)壓法真空預(yù)壓法實質(zhì)上是以大氣壓作為預(yù)壓荷重的一種預(yù)壓固結(jié)法（圖6-11）。在需要加固的軟土地基表面鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水通道(普通砂井、袋裝砂井或