关于软土地基施工的具体处理方法

一、施工案例：某高速公路软土地基处理设计方案

1、该高速公路位于河北境内。全线经详细勘察试验。查明了路线穿越区的特殊土（包括：盐渍土、软土、软弱土）的分布规律t查明了路线穿越区的不良地质（砂土液化）的分布特点和液化等级类型。

通过勘察、土工试验成果、标准贯人试验经综合分析整理井结合静力触探，统计显示路线穿越区的软土，软弱土呈两种类型分布。一类是连续区段分布，另一类是呈透镜体状的不连续区段分布。对于该软土、软弱土，总的指导思想是：首先分析各区段的硬壳层的厚度、地层岩性，软土、软弱土的厚度、特性之后，根据硬壳层，软土，软弱土的地层特点，进行地基沉降、稳定验算；根据验算结果以及《软土地基路堤设计规范》的沉降容许值，对沉降超限区段可依次采取以下处理措施：

（1）、砂垫层+土工格棚（土工格室）+堆载预压（超载预压）的处理方式（主要针对一般控制段）。砂垫层+土工格栅（土工格室）+超载预压主要针对低路基（填方小于2.5米）段。若表层出露即为软土、软弱土则设砂垫层（对于填方2.5米以下低路基段采用土工格室）。硬壳层在1.5米以上则不设砂垫层。

（2）、砂垫层+土工格栅+竖向排水体（袋装砂井）+堆载预压的处理方式（主要针对一般控制段）。

（3）、土工格栅+深层水泥土搅拌桩的处理方式（主要针对桩基础两侧及箱形基础下部及两侧沉降主控制段及次控制段）。

（4）、强夯置换法的处理方式（主要针对非饱和状态软弱土段桩基础两侧及箱形基础下部及两侧沉降主控制段及次控制段）。

2、设计标准根据全线软土、软弱土分布区段桥涵构造物基础类型不同，将其划分为以控制工后沉降为目的的3个类型控制区段。

桩基础构造物桥台两侧各3O米区段作为沉降主控制段箱型通道及涵洞两侧20米区段作为沉降的次控制段其它作为一般控制段：

（1）控制段的工后沉降容许值不大干10cm

（2）次控制段的工后沉降容许值不大于20cm

（3）一般控制段的工后沉降容许值不大于30cm

3、软基处治方案

（1）砂垫层的设计标准对于前述各地质单元模型中砂垫层的设计标准是：砂垫层的材料为中砂及粗砂，含泥量不大干3％，砂垫层的宽度要适当大干路堤底宽，以防止在施工过程中由于施工机械的破坏影响垫层的有效作用（两侧各宽出0.5米左右）；砂垫层厚度0.5米，同时，为了增加地基土的抗剪强度，提高路堤的整体稳定性，达到排水及隔离的作用，通常尚需在砂垫层中铺设土工格栅。

（2）袋装砂井的设计标准根据工作区软土，软弱土分布区段的地层结构特点，配合堆载预压的竖向排水体以采用袋装砂井为宜。袋装砂井按等边三角形布置。袋装砂井的直径为7cm.砂袋材料采用透水性能良好的土工织物（聚丙烯纺织物）。砂井的井间距为1.2米，砂井的深度一般应穿透软土、软弱土层，有条件时，砂井底部应至透水层为宜。

（3）深层水泥土搅拌桩的设计标准：

桩基础两侧、箱形基础下部及两侧采取深层水泥土搅拌桩的处理方法，搅拌桩按正三角形布置，桩径0.5米，桩间距1.0-1.4米，桩间距由密到疏进行渐变，水泥掺入量为加固土体质量的15％；水灰比0.5.桩体28天无侧限抗压强度不低于1.5Mpa，90天单桩承载力不小于150KN.单位复合地基承载力不小于150Kpa，水泥采用425号矿渣水泥。对构造物下部处理区段应考虑基础埋深。基础埋深范围内可不再喷浆搅拌。

（4）强夯置换法的设计标准根据项目区软土、软弱土分布及发育特点。针对这部分土体的特点我们采用强夯置换法进行处理，目的是提高地基承载力减少沉降。强夯置换材料为级配碎石，粒径大于300mm的颗粒含量不超过30％，含泥量要求小于10％。为减少投资。填料可用建筑垃圾代替，要求建筑垃圾为级配良好的坚硬粗颗粒材料，粒径大于300ram的颗粒含量不超过30％。含泥量要求小于10％，对保护环境和地下水资源不受影响。夯锤质量为5～10t，落距采用10米，夯锤底面为圆形，直径2米。夯坑为等边三角形布置，间距4米。处理后单位复合地基承载力不小于150Kpa.强夯置换墩的深度由土质条件及上部荷载决定，一般为3米，处理范围至路基坡脚。对每一处理区段强夯施工前须进行试夯。确定夯击能及夯击次数，调整设计参数。对构造物下部处理区段应考虑基础埋深。应先开挖至基础埋置深度再施工强夯置换墩。

（5） 土工合成材料的作用机理在砂垫层中间铺设一层具有一定强度的土工合成材料，增加了地基土的抗剪强度，提高了路堤的稳定性。同时复合体具有一定的刚度。上部荷载得到有效的调整，使差异沉降减少，均匀度好。由于复合体能承受较大拉力，地基受力变小，路堤中心沉降明显减小。由于土工合成材料与砂垫层的整体作用，不仅减少了不均匀沉降，而且还可减少地基的总沉降，适应路堤的快速填筑，而荷载的迅速增加。加快了软土的固结作用。从而使沉降加快。减少后期沉降，形成一种良性循环。

（6） 预压路堤工程；对软土地区的天然地基或竖向排水体地基，利用路堤填土预压并不需要移去土体，预压的实施。主要体现在分级加荷，每级加荷的稳定性依赖于前一级预压后强度的提高。该情况下，软土地基总沉降量并不减小。只是大部分的沉降在施工期完成，可有效减小工后沉降。

排水系统是一种手段，如果没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固。反之，如果只增加固结压力，不缩短土层的排水距离。则不能在预压期尽快地完成设计所要求的沉降量。

质量、投资和进度，因此其重要性已愈来愈多地被人们所认识。

二、地基处理的目的

地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。

（1）提高地基的抗剪强度

（2）降低地基的压缩性

（3）改善地基的透水特性

（4）改善地基的动力特性

（5）改善特殊土的不良地质特性地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。

三、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。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。

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。

三、地基处理方法

地基处理方法，可以按地基处理原理、地基处理的目的、处理地基的性质、地基处理的时效、动机等不同角度进行分类。

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。

1.1.换填砾类土垫层

1.2砂垫层施工。

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。

1.3.单向单层土工格栅处理软土地基施工

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。 路基填筑碾压过程中，施工机械不要直接行使在未覆盖填土的格栅上，以免压坏格栅。

1.4.坡角干砌片石和土工布反滤层的施工

一般路堤浅层处理排水垫层外采用干砌片石砌筑防护。排水垫层和土工格栅施工完成后，进行干砌片石护坡角的施工。

（1）、干砌片石施工前，进行测量放样，每隔10m设置干砌片石坡角水平和高度控制桩，控制桩设置后，妥善进行保护。

（2）、干砌片石底部高程低于排水垫层底部高程20cm，护坡角基础开挖时尽量少触动排水砂砾垫层。护坡角基础开挖至设计高程后，测量、挂线进行护坡角干砌片石砌筑。

（3）、砌筑所用的片石必须符合规范要求。

（4）、干砌片石护坡角采用分层砌筑，砌筑时石块大面向下，注意上下石块之间要错缝搭接，砌缝宽度2～4cm；砌筑时砌缝之间用砂加小石屑灌缝。砌筑时要避免通缝、空缝、瞎缝。

（5）、按设计要求设置卸水孔。泄水孔采用直径15cm的硬塑 料管，间距1.5m，与地面成2%的坡度。反滤层厚度为护坡角高度，反滤层用土工布包裹砂砾形成。

2.一般路基搅拌桩预压处理施工

采用排水碎石垫层，采用双层双向土工格栅，土工格栅设置在排水垫层底部和顶部，采用预压土方进行预压，穿越沟塘地段采用反压护道预压。

2.1.碎石垫层的施工

碎石选用级配良好的碎石，最大粒径不超过8cm，碎石的含泥量、石粉含量符合规范规定。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：碎石垫层分两层填筑，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，挂线人工进行二次平整，使填料摊铺表面平整度符合要求。

振动密实：振动是保证碎石垫层达到密实度要求的关键工序。采用蛙式打夯机和平板夯击机进行夯实。夯实按照 “先两侧，后中间”的原则。

检验签证：碎石垫层的检测采用K30荷载仪进行检测地基系数。

2.2.双向双层土工格栅施工

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2%的横坡，并碾压密实。 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。 在上面填碎石垫层，碎石垫层的施工见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，然后在上面满铺上层土工格栅。 格栅铺设后及时用砂或其他渗水材料覆盖，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。 路基填筑过程中，每层填厚25cm，上下两层土工格栅相距50cm。相邻格栅卷的纵向搭接采用重叠或捆绑的方法，重叠搭接长度不小于30cm，捆绑搭接长度不小于10cm，捆绑法用聚乙烯绳螺旋式的将上下格栅条捆绑在一起。 铺设格栅时，使格栅沿路基方向平顺的贴伏在土层上，格栅不应有褶皱，重叠处用U型钉固定于土层上，且每隔一定距离用U型钉固定，使格栅与土密贴，确保格栅的铺设质量。 铺好格栅后，按设计要求在格栅上分层进行填土、碾压，直至铺上一层格栅。碾压过程中，施工机械不要直接行使在未覆盖填土的格栅上，以免压坏格栅。上下层格栅搭接的位置应错开不小于1m。

2.3.搅拌桩的施工

（1）、材料 ①、选用42.5级以上普通硅酸盐水泥作为固化剂，水泥掺量根据加固强度，一般为加固土重的15％，确保水泥土90天后的无侧限抗压强度不小于1.5MPa。 ②、为改善水泥土性质和桩体强度，根据试验并经监理工程师批准后，可适量选用木质素磺酸钙、石膏、氯化钠、氯化钙等外加剂，还可掺入不同比例的粉煤灰。 ③、配合比为水泥：砂=1:1～1:2，为增加水泥砂浆和易性能，利于泵送，可加入减水剂，掺入量为水泥用量的0.2～0.25％，并加入硫酸钠，掺入量为水泥用量的1％，以及加入石膏，掺入量为水泥用量的2％，水灰比为0.41～0.5，水泥浆稠度为1～14cm，起速凝早强作用。

（2）、场地清理 施工前探明地下障碍物的埋深和位置，挖出深坑作好明确标记；清理施工区域内的杂物，然后用推土机进行平整压实。

（3）、测量定位 对施工场地的基准点、基轴线及水准点进行复核；对于标定的基准点做好明显的标志和编号，并妥善保护；使用全站仪、经纬仪等，采用坐标法进行桩位区域边线的测定；对施工区域内的所有桩进行测量定位，并做好明显、牢靠的桩位标志。同时做好测量记录，以便复核。

（4）、桩机就位 ①、由专人负责统一指挥桩机的就位工作，移动桩机前，先查清桩机上下、左右、前后各方有无障碍，发现有阻及时排除。移动结束后，检查桩机定位情况，发现偏差较大及时纠正。 ②、桩机就位对中后平稳周正，其动力头、搅拌头及桩位三者的中心处于同一铅垂线上，搅拌头定位偏差不大于5cm。

（5）、预搅下沉 ①、将搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机上，用输浆胶管将贮料出罐砂浆泵同深层搅拌机接通，待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机借设备自重沿导向架搅拌切土下沉。 ②、施工时，下沉速度由电机的电流监测表严格控制下沉速度，取0.38～0.75m/min。 ③、密切观察动力头工作负荷，控制工作电流指数不大于额定值，以防烧毁电机。 ④、如下沉速度过慢时，通过中心管压入少量稀浆使土体湿润，从而加快下沉速度。

（6）、制备水泥浆 在搅拌机预搅下沉的同时，利用灰浆拌制机按设计确定的配合比拌制水泥浆，在深层搅拌机下沉到一定深度时，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。

（7）、喷浆搅拌提升(第一次注浆提升搅拌) 搅拌机下沉到设计深度后，上提搅拌头0.2m左右，然后开启灰浆泵，将水泥浆从搅拌机中心管不断压入地基中，待浆液到达喷浆口时，按0.3～0.5m/min的均匀速度边喷浆、边提升深层搅拌机。待深层搅拌机喷浆提升至设计桩顶标高以上0.5m时，关闭灰浆泵，完成第一次注浆提升搅拌。 （8）、重复上下搅拌(第二次注浆提升搅拌) 搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆全部排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面，在搅拌机第二次提升的同时，向地层中同时连续地压入水泥浆。完成第二次注浆提升搅拌，至此即完成一根柱状加固体，外形呈“8”字形，一根接一根搭接，即成壁状加固体。

（9）、清洗 向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。

（10）、桩机移位 待搅拌机提出地面后，关闭电机，然后将桩机移至新的桩位，重复上述步骤进行下一根桩的施工。