软土地基处理论文范文

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第1篇

1.1沉降处理

沉降处理包括加速固结沉降和减少总沉降量两方面。加速固结沉降可采用加载预压、竖向排水(设置砂井或芯板排水)和挤实砂桩等方法。减少总沉降量可以采用换填好土、石灰(水泥)桩、挤实砂桩等方法。

1.2稳定处理

稳定处理可以采用换填土、挤实砂桩、石灰(水泥)桩等措施增加抗滑阻力。各种加速固结沉降措施都有助于促进软土层强度的增长;慢速或分期填筑路堤可以达到阻止地基强度降低的目的。

1.3应注意的问题

（1）地基的土质及土层构成(厚度、排水层等)条件。（2）道路的性质、路堤高度和宽度，是否为与构造物连接的地段等条件。（3）工期、材料供应、施工机械作业条件和对周围环境的影响等条件。以上处理方法可以单独使用，通常用几种方法组合使用，以发挥各种方法的特长，取得良好的处理效果。

2软土地基处理的具体措施

2.1换填土法

当淤土层厚度较簿时，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。可将软土全部挖除，使路堤筑于基底或尽量换填渗水性土。这种方法适用于软土厚度小于2m的路堤。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。

2.2抛石挤淤法

在路基底从中部向两侧抛投一定数量的片石，将淤泥挤出路基范围，以提高路基强度，所有片石宜采用不易风化的大石块，尺寸一般<0.3m。其上铺0.1m厚碎石及0.1m厚砂层后再填土。这种方法的适用范围为:软土厚度<3.0m，表层无硬壳，呈流动状态、排水困难的地基状态。

2.3反压护道法

当软土和沼泽较厚，路堤高度不超过极限高度的2倍时，路堤两侧填筑适当厚度和宽度的护道，在护道附加荷载的作用下，保持地基的平衡，增加抗滑力矩，防止路堤的滑动破坏。通过反压护道法使路堤下淤泥趋于稳定。护道一般可采用单组形式，其高度为路堤高度的0.3—0.5倍。适用范围:当路堤超过极限高度的1.5—2.0倍以内时适用。

施工时，护道尽量与路堤同时填筑，且压实度要达到90%以上。它的特点是施工工艺简单、费用较低，但施工用地增大。

2.4砂垫层法

在软土地基上铺设厚度为0.5—1.2m的砂层，可使软土顶面增加一个排水面，促进路基底的排水固结，提高路基的强度及稳定性。砂垫层材料的选择以透水性好的砂或砂砾(74u筛孔通过率为3%以下)为宜，以保证所需的排水能力;砂垫层的宽度以每侧宽出路堤0.5—1.0m为宜。砂垫层适用于路堤高度<2倍极限高度的状况。

2.5设置砂井法

砂井与连接的砂垫层配合使用效果较好，一般砂井直径为0.2—0.3m，井距为井径的8—10倍，常用范围为2—4m，平面上呈矩形或梅花形布置。适用范围:软土层厚度>5m，且路堤高度超过天然地基承载力容许的高度很多时适用。

2.6摊铺土工布法

高填土可适当分层，采用土工布加强路堤刚度，并在软土基上隔垫，使荷载均匀，避免局部破坏，对地下水防治相当有利，也可以用土工布摊铺软土底层，并折向沿边坡作防护，这样既提高基底刚度，也使边坡受到维护，有利于排水和因地基应力再分配而增加路基的稳定性

2.7排水固结法

排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施，由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体，利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系，根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。

2.8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，伸入闸基础10.5m，采用灌浆压力为20MPa，经过处理后闸基沉降基本得到控制。高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩，提高闸基承载力，达到控制沉降的目的。另一种对淤泥软土地基闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流，然后再对闸室进行灌浆处理。

3结语

总之，软土地基的强度或变形的问题是工程土中必须十分注意的问题，过大的沉降及不均匀的沉降造成软土地区大量的工程事故。因此，在软土地区进行设计与施工的道路工程时，必须从地基、建筑、结构、施工、使用等多个方面综合考虑，采取相应的措施，减少地基的不均匀沉降，保证建筑物的正常使用。

参考文献：

［1］徐至钧.建筑地基处理技术丛书:软土地基和预压法地基处理［M］.机械工业出版社，2005.

［2］王晓谋，袁怀宇.高等级公路软土地基路堤设计与施工技术［M］.人民交通出版社，2001.

第2篇

关键词：软土地基勘察基础设计

近几年，经济的发展带动了电力建设迅速发展，同时由于国家“西电东送”工程的实施，苏北沿海地区新建了若干输变电工程。由于该地区地质分布有含水量大、压缩性高、承载能力低的软土薄弱层，对工程基础设计带来极为不利的影响，稍微地质勘察不详细或基础设计形式不对，都可能引起建筑物（构筑物）的过大沉降、倾斜甚至倒塌。

1工程案例及原因分析

案例一：在苏北沿海地区新建某35kV变电所，主变容量31.5MVA，变压器总重17000kg，主变基础采用长5米，宽3.8米，厚0.6米的独立基础，内配Ф12@150双层双向钢筋，基础埋深1.5米，下设100厚C10混凝土垫层。就在主变就位后的第二天发现，主变基础产生不均匀沉降，最大沉降达50mm，明显不利于设备安全运行，基础只得从新浇筑。新主变基础在独立基础下布置了八根12米石灰桩进行地基处理，主变荷载由复合地基承担。基础浇筑养护成功后主变重新就位，安装结束观测至今发现沉降很小。

案例二：同一地区，某在建220kV变电所，配电楼共二层，框架结构，基础采用12米Ф500(壁厚80)预制管桩，承台埋深2米，单桩设计承载力400kN。在静压桩时发现，桩达到设计标高时，压力表读数换算为桩承载力仅为300kN，而且桩最终贯入速度一直很快，这说明桩端未进入持力层，仍然处于软土薄弱层中。经设计、勘察、监理、施工等单位多方协同论证，反复研究，确定接桩方案，在原来12米桩基础上加接8米同型号管桩，后来做静载试验发现，20米桩能满足设计要求。

经分析研究，案例一工程主变基础沉降过大是由于地质勘察不详细引起的，勘察报告就没能详细反映该主变基础下的软土地基分布情况，由于潮汐对地下水位的影响，软土在含水量高时极易压缩变形，从而引起主变基础过大沉降；案例二工程处地基存在9米厚的软土层，由于设计上没有高度重视软土地基对桩基础承载力的影响，导致桩设计不合格。

2软土地基分布及地质特点

软土地基给工程上带来的事故、缺陷很多，要减少软土地基的危害，工程技术人员熟悉软土的特性就显得非常重要。所谓软土是在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的饱和软弱粘性土。中国建筑工业出版社出版的《工程地质手册》称软土为“软土是指天然含水量大、压缩性高、承载能力低的一种软塑到流塑状态的粘性土，如淤泥、淤泥质土以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等”。特征指标也做了如下表述：当天然空隙比e大于1.5时，称为淤泥；天然空隙比小于1.5而大于1.0时，称为淤泥质土。

几千年来，苏北地区由于黄河淤积和改道，大陆逐步东移，形成了以粉砂、粉土为主，中间夹以粉质粘土和淤泥质粉质粘土软土的地貌。根据工程地质勘察报告发现，苏北沿海地区海拔在1.5～4.5米之间，整个地面从东南向西北缓缓倾斜，软土厚度从3米至14米，地下水位受大气和潮汐影响，一般在0.5～1.5米之间。该地区地质分布土质的一些典型物理性质指标见下表。

表一：土体物理性质指标

土层

厚度(m)

天然含水量ω(%)

天然孔隙比e

压缩模量Es(MPa)

塑性指数IP(%)

液性指数IL

承载力fk(Kpa)

耕土

0.5～1

粉土

2.5

32

0.724

8.21

8.21

9.7

100

粉质粘土

1.5

33

0.928

4.34

4.34

13.8

90

淤泥质粉质粘土

3～14

40～55

0.899～1.348

2.57～4.12

9～14.5

1.22～2.49

60

粉土

4～9

27.3

0.767

6.23

11.0

0.6

140

粉土夹粉砂

未钻透

24

0.598

15.98

170

以上数据是经统计该地区几个变电所工程地质勘察报告而来，从表中不难发现，作为软土层的淤泥质粉质粘土埋深不深，但对不同的场地，该土土层厚度分布不均，这对建筑物和构筑物基础设计提出了较高的要求。

3处理措施及设计对策

3.1细心勘察，查清场地水文地质情况。

拟建场地勘察评价很重要，如若勘测点布置过少，或只借鉴相邻建筑物的地质资料，对建筑场地没有进行认真勘察评价，提出的地质勘察报告不能真实反映场地条件，勘察资料不准确，结论不正确、建议不合理，就会给结构设计人员造成误导。如淤泥质土、暗塘等没有被发现，会使新建的建筑物和构筑物发生严重下陷、倾斜或开裂。

沿海地区工程现场的地质、水文勘察调查宜包括下列内容：了解工程区的地形地貌特征、微地貌类型，地层成因类型、岩土性质、产状与分布概况，不良地质现象概况，地下水类型和分布概况，区域稳定性和历史地震背景和震情。查明海水的侵入范围、咸水（包括现代海水和古代残留海水）与淡水的分界面及其变化规律；潮汐对地下水动态的影响。只有认真研究地质资料，以数据说话，才能设计出切实可行的基础方案。

3.2认真研究、多方论证，确定最佳地基处理和基础设计方案。

苏北沿海地区地质是由于黄河淤积和黄海冲积而成，地貌属于淤泥质海岸，为我国淤泥质海岸分布最广、最典型的地区之一。淤泥质软土的存在对工程基础设计提出了更高的要求。淤泥质软土地基承载力低，压缩性大的特点，不易满足建筑物和构筑物地基设计要求，需进行地基处理。根据软土地基处理的原理和作用，根据多年一些输变电工程建设实践，可以采取以下简单易行、经济效益较高的软土处理方法。

(1)．换土法

此方法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。当淤泥土层厚度在4m以内时，可采用挖除淤土层，换填砂土、灰土、粗砂、砾石、片石、卵石等办法进行地基处理，换填淤泥土层，提高软土地基强度，一般换填的厚度为30～100cm。换填土相对来说造价高，但可以节省工期。

(2)．地基加固处理及桩基法

当淤土层较厚，难以大面积进行深处理时，可采用打桩的办法进行加固处理。当淤土层厚度小于5m时，宜打砂桩或石灰桩，通过吸水和排水来挤密淤土，使其孔隙比小于1，以达到一般地基要求；当淤土层厚度在5～7m时，宜打预制管桩至硬土层，设承载桩台；当淤土层厚度在7～10m时，宜打灌注桩至硬土层，设承载桩台；淤土层厚度在10m以上时，宜采用打悬浮桩的办法，挤密淤土层并靠摩擦承载。

(3)．优化基础法

①扩大条基底面积，增设钢筋混凝土基础梁。可将条形基础浅埋，把基础设置在地基表层的密实土层上，从而避开淤土层，适当设置钢筋混凝土基础梁，增大基础的刚度，提高基础的稳定性和抗变形的能力。

②采用筏板基础或箱形基础。对小型建筑物可采用扩大基础底板的方法，如设计较薄的钢筋混凝土底板。对大中型工程，可采用空箱底板，即在不增加建筑物造价的情况下，用加大底板高度、减轻底板自重的办法来适应软土地基要求。

③采用合理的桩基础。钻孔灌注桩应用十分广泛，但因属隐蔽工程，成桩后质量检查比较困难，且由于软土的特殊性质，经常会出现一些缩径、断桩、桩身孔洞和“烂桩头”等质量问题。在潮汐地区，没有采取措施来稳定孔内水位，灌注砼时桩孔易坍孔，在该地区基础设计时应少使用；预制桩的承载力由桩端承力和桩侧摩擦力组成，由于软土不易固化，降低了桩的侧摩擦力，使桩在工程使用中不安全，因此该地区基础设计时也应少使用。根据施工实例统计，沉管灌注桩基础是沿海软土地区好的基础设计形式，桩设计承载力和施工成桩质量均好控制，对于沉管桩较能保证质量的桩长范围为Φ400mm在16m以内，Φ500mm在18m以内较合适，桩距最好在4d左右。

第3篇

1.1排水砂垫层

排水砂垫层主要是在地基的地表铺一层砂石，这样做可以将土层中的水分进行很好的控制，不会使水量发生重大变化，保证土层的良好排水，影响土质结构，同时铺设一层砂石可以增加软土层的承载力。在铺设砂石层时，砂石层的厚度以0.6～1.0m为宜，在进行软土地基的排水改造的同时还要进行地基两侧的排水系统的修建，保证良好的外部排水中间，在软土地基的土壤颗粒和置入材料产生摩擦力，将整个的软土层和抗拉力材料形成一个整体，增加整个软化土层的稳定性。例如:在福建省的围垦工程中间，就是采用的朔料排水板，加强土层中水分的排除，将剩下的土壤固结成可以承受高强度的土层，同时还在其中放置土工织物，将整个拉力均匀的分布在基地中，这样可以使得基地均匀承受力，同时增加软土地基的稳定性。

1.2预压砂井法

预压砂井法是利用压力系统和排水系统的相互结合，在软土地基中，将空隙中的水分排除来，同时将剩下的土壤进行加压，增加土层的承压能力。在这种两种方法相结合的系统中，常用的排水系统是水平的排水垫层或者利用排水沟将水排除，还采用竖直方向的排水砂井和排水板;在加压系统中，常用的方法是推载预压、真空预压和降低低下水位等等。当在清除加固范围内的植被和土壤后将上面铺上砂层，再插入垂直的排水板，在砂层中放置横向的排水管，最后在砂垫层封膜，将膜内的空气抽出，这种方法我们称为真空联合堆载预压法。但是这种方法的作用范围有限，适用于工期较宽泛的工程。

1.3旋喷法

旋喷法是将带有喷嘴的机械作用到预订的土层深度后，从喷嘴中喷射出水泥，通过高速的旋转将土壤和水泥混合到一起，最后整个固结硬化成桩，这样的方法可以将整个的地基变成土壤和水泥混合硬化而成的桩，最后可以达到提高地基承载力的效果。这种方法对于有机质含量较多的土层作用很小，在塘泥等土层中要慎用。

1.2换土法

换土法是软土地基处理技术中比较常用的一种方法，这种方法简单有效，在实施过程中，通过对软土本质的改变，改变土质特性，达到水利地基建设的标准。例如:在水利施工中遇到软土地基问题，可以用水泥、灰土等替换软土，使土壤的承载力达到水利施工的标准。换土法可以直接的有效的提高土壤的承载力，但是这种简单直接的方法却很容易收到地理位置的制约，影响这种方法的使用，在比较偏远的位置，交通运输不便的情况下，这种方法就会加大工程的成本，因此，在采用换土法的同时，也要充分考虑到当地的实际，在交通便利的情况下采用这种方法。

1.5排水固结法

排水固结法是采用排水板将土壤中间的水分排出，然后提高土壤的稳定性，增加土壤的承载力。

1.6振动水冲法

振动水冲法是将软土地基打孔，然后将水泥等原料填充到其中，在采用分层夯实的方法，加固地基，一般在采用这种方法之前不要利用排水系统进行排水。

1.7硅化加固法

硅化加固法是将氯化钙和氧化钠等溶液通过两侧有洞的管注入到地基中间，通过这些化学溶液融入到土壤中间，在和土壤产生化学反应，在土壤之间生成一种胶状物，将土壤凝结在一起，从而增加土壤的承载力。在使用这一技术的过程中间，采用电化的方式可以加大硅化的范围，这种方法叫电动硅化法。

1.8人工材料加筋法

人工材料加筋法是采用人工合成材料覆盖在地基表层，这一工作要在工程施工之前完成，这样做主要是为了将整个建筑物的重量均匀的分布在地基的各个地方，不会出现某些地方承载的压力大，有的地方承载的压力小的情况，另外，这种方法可以有效的增加建筑物和地基之间的摩擦力，防止建筑物出现倾斜的现象。

1.9桩基法

基法在面对含水量大，软土地基层后等水利工程的建设中间使用的较多，将钢筋混凝土桩置入到软土地基中，代替传统的砂石桩。

2结语

第4篇

【关键字】软土地基，深基坑，支护，土压力

中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：

前言

随着我国经济的发展，城市中的用地越来越紧张，这突出表现在密集型的大城市，所以改造开发大型的地下空间来解决用地紧张的问题在这几年已经逐渐成为一种趋势，随着这种趋势的愈演愈烈，地下空间的开发愈来愈大，开挖深度也逐年加深，对深基坑支护技术的需求日益旺盛，要求也越来越高。同时，高楼越盖越高，高楼的稳固与深基坑技术也密不可分。现在，在全国的不同地区，在不相同的地质条件下，深基坑支护技术已经取得不少的成功经验，但是仍存在一些问题需进一步改进或提高，以适应现代化经济建设的需要。比如在软土上进行基坑建设所要面临的一系列问题就是我们必须尽快解决的问题。假如在设计时稍有不慎，在施工过程中不仅会危及基坑本身安全，可能还会殃及临近的建(构)筑物或各种地下设施，从而造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，在软土地基上进行支护工程设计时必须充分考虑软土的工程特性和深基坑工程的复杂性，确保基坑的稳固安全。其中对土压力的研究是极为重要的。

什么是软土地基深基坑支护建设中的土压力

所谓土压力，就是在工程建设中，作用在支护结构和土体界面上的压力，是作用于挡土支护结构中的主要荷载，它的形成是由土层的自身重量，土层所承受的长期的压力所产生的。在大型的深基坑工程建设中，很重要的一项工作就是准确的估算土压力，这对整个基坑建设的顺利圆满完成具有不可忽视的重要作用。根据挡土墙的位移情况和墙前土体所处的应力状态，传统土压力分为静止土压力、主动土压力、被动土压力三种(图2-1)。

对影响软土地基深基坑支护中土压力影响因素的分析

土压力的大小和分布的规律是同支护结构的水平位移方向和大小、土的性质、开挖深度及支护结构物的刚度等众多的影响因素相关，具体的来说。我们可以把它分为以下几种：

一是深基坑建设场地的岩石、土壤的成分状态及其性质特点。不同的地区的土地因为受不同的气候环境，地理环境，人为因素的影响会产生不同的岩石和土壤。它们的组成成分，结构构造，水分含量等等都是各不相同的，对基坑建设中所产生的土压力自然也有着不同的影响，从而产生不同的土压力。

二是不同施工单位在建设基坑支护时对设计参数的选取和测试方法的不同所产生的影响。不同的建设单位有着不同的水平和高度，对建设工程所抱有的理念和设计思想也是不一样的，他们在建设工程的过程中，依据自身的经验在设计时所选取的参数和测试的方法是不一样的。并且，试样都是从建设施工区域的局部取出来的，不同的单位会选取不一样的区域。这就导致对施工现场的岩石和土壤的测试所得到的指标是不一样的，这为接下来工程建设所提供的资料和信息也是不一样的，从而使得在施工的时候，采取不一样的施工方式，所产生的土压力也就必然是不一样的了。

三是施工现场的深基坑支护产生的土压力的计算方法的影响。土压力的计算方法有很多，除了Rankine和Coulomb土压力理论外，目前具有代表性的一些研究成果有：考虑施工过程的土压力增量分析计算方法；考虑开挖深度变化的土压力计算公式；根据桩身弯矩反分析土压力的数值分析方法；考虑时间因素和挡墙位移变化的土压力计算方法等等。不同的计算方法极有可能得到不一样的土压力值，可见，对计算方法的选取也是一件相当重要的事情。

四是基坑的施工现场支护体与土体之间的摩擦力也会对土压力的分布和大小产生影响。不同的支护体与土体之间的接触方式是不一样的，抵抗土压力作用的位置和强度也就是不一样的，支护的刚度、形状、和坑体作用力都会使两者之间的摩擦力产生变化，从而导致土压力的大小和分布情况产生变化。

五是各种其他因素之间的相互作用的影响，包括周围建筑物，施工的时间长度，施工人员的经验，能力和素质以及各种天气等等因素都时时刻刻的对基坑的施工现场产生影响，是土压力的大小和分布发生变化。

对软土地基的基坑建设中的土压力的一些看法和相关解决措施

一是切实加强对土压力相关问题的理论研究。理论永远是实践最好的指明灯，当然也不是空泛的探讨理论，要结合基坑建设的具体实践，配合长期的观察，资料统计来进行研究，争取在计算方法上能有新的更好的突破，对水土本身特征的了解，对压力相关知识的研究等等也必须是相伴的，只有在这些小的细节，各个单元部分上有所掌握和思考，才有可能在整体上找到突破。

二是建立区域性岩土信息管理系统。借助地理信息技术和数据库技术，建立全国范围内，尤其是大中城市区域性的岩土信息管理系统。该信息系统主要包括地层、水系的赋存特征，岩土的结构、组成、力学指标、流场的变化等。信息来源可通过大量已建在建工程的勘探、施工、监测结果，外加适当的补勘成果。拟建工程，可查询相关区域工程特性信息并做必要的补勘修正即可，不仅工程类比性好，且可减小岩土区域性和个性的影响。

三是尽量采用扰动较少的原位测试法获取设计参数，并选择有代表性的区域进行实际土压力的监测，利用这些实测的土压力反分析设计参数，并和原位测试获得的设计参数对比，建立其试验参数的修正关系。

四是加强基坑建设过程中的监测力度和水平，要实时的动态的监测现场施工的流程和情况变化，对每个阶段完成后的土压力及与其相关的因素都做细致的研究，一段发生变化，及时反映情况，做出应对举措，并把参数变化的结果记录在案，为以后的土压力研究提供实际的有效的参考资料和数据，为下一次的工程建设提供参考意见和指导。

五是采用动态支护技术的变形控制理念。基坑工程是一个典型的不确定性系统工程，受不确定因素影响显著” 。完全考虑到所有可能的影响因素并准确度量各因素可能的影响大小是非常困难的。设计中只能做到向真实土压力的无限接近，工程中只能借助于足够安全可靠的支护措施。但不确定因素引起的土压力变化既可能增大，也可能减小，不能一味采用安全系数很大的支护方法，浪费成本和延长工期。实践中可考虑采用能随土压力增减变化而相应动态调节支护能力的支护工艺。

五．结语

基坑开挖与支护技术的发展水平，在一定程度上标志着一个国家工业建设和建筑水平的高度，它从一个侧面反映了这个国家城市建设人员的能力和素质水平。从整个全球的发展和趋势看，我国工程建设技术，尤其在基坑支护水平上，还是有所欠缺的，为了适应经济的告诉发展水平，还必须继续深入研究和开发这方面的技术。软土地基不仅在空间上发生了变化，而且随着时间的变化其性质也在发生变化。众多不确定因素的影响，造成了理论分析结果与实际的差异。因此，在处理软土地基时，应认真进行调查，重视施工过程中的动态观测，随时进行调整。软土地基的处理一定要遵照“因地制宜、综合考虑”的原则进行。在基坑开挖与支护领域中，人们已应用各种手段和技术措施，集中解决了一个又一个工程问题和难题。相信今后在不断完善、认识和提高深化的过程中，必定会将这一工程领域的技术水平推向更新的高度，为岩土工程总体增添更加丰富的内容。通过本文，对软土地基深基坑支护中的土压力做了相应系统而又全面的介绍，对其产生原因和解决措施探讨的比较深入。然而，土压力相关的问题不仅仅只有这些，各方面的看法和理解也是各不相同的，鉴于土压力问题在基坑建设中的重要地位，对其的研究是不能停止的，各个研究者的相互交流探讨也是相当重要的。希望土压力的研究在未来的几年时间内能有长足的进步，为基坑建设提供更好的参考依据。

参考文献

[1]田高超 李维滨 软土地基深基坑支护工程设计 (被引用 3 次) [期刊论文] 《山西建筑》 -2007年28期

[2]赵宁刚 李朋 软土地基深基坑支护的模糊综合评判优选模型 (被引用 2 次) [期刊论文] 《山西建筑》 -2007年5期

[3]吴铭炳 软土地基深基坑支护中的土压力 (被引用 14 次) [期刊论文] 《工程勘察》 ISTIC PKU -1999年2期

[4]张虹翔 软土地基深基坑支护工程的施工技术分析 [期刊论文] 《广东科技》 -2009年10期

[5]黄茂兴 软土地基深基坑支护技术探讨 [期刊论文] 《科学之友》 -2010年18期

[6]张为 论述软土地基深基坑支护工程的施工技术 [期刊论文] 《建材发展导向》 -2011年5期

第5篇

关键词：动力排水固结法；土体沉降；侧向位移；软土地基

在工程建设过程中经常会遇到不满足承载力要求及觉降变形要求的软地基，此时就必须对软地基进行处理，针对软土所有的含水量高，渗透性小等特点，动力排水固结法是较为经济适用的方法之一，排水固结是指给地基预先施加荷载, 以加快地基中水分的排出速度,同时在地基中设置竖向和横向的排水通道,排出软土中的孔隙水，使土体不断固结并发生沉降，同时提高土体的强度的一种地基处理方法，其具体的实现方法是将强夯法与排水系统相结合来处理软土地基，与其余的地基处理方法相比，动力排水固结法具有节约工期，造价低廉等优点，因而具备广阔的应用前景，下面本文就动力排水固结法来进行探讨并对其加固效果进行分析。

1 动力排水固结法加固机理

当土体受到夯击时，在强大的冲击能量作用下，土体被压缩，土体中的气相体积减少、孔隙水压力增大，同时，夯击点周围的土体出现裂缝，致使土体的渗透性能发生变化，在超孔隙水压力作用下，气体和孔隙水沿着这些裂缝排出土体旧。但是，由于这些裂缝并不是规则和连续贯通的，因而气体和孔隙水的排出并非很畅通，土体受扰动后强度降低，且需经很长时间才能恢复。所以，强夯加固效果不佳，动力排水固结法，是在对土体进行强夯之前将塑料排水板插入土体至强夯影响达到的深度，即在土体中增加了一个垂直的排水通道。当土体受到冲击荷载时，土体中的孔隙水压力增加，孔隙水可渗透到塑料排水板内，沿塑料排水板排出土体．通过缩短排水距离加快了孔隙水压力的消散和地基的沉降，防止土体产生液化，从而达到加固地基的目的。

2 工程概况

某工程建筑占地面积12.8 万平方米，地震设防烈度为7 度，场地地基分布有第四纪海陆沉积的耕土，淤泥，粉粘土及细中砂组成的软土层，具体的土层分布见表1所示

若不对该软土地基进行处理，则在建筑荷载及软土自重的双重作用下，临近地面18 米内土层可能会出现较大的沉降变形，相应的会给建筑桩基造成较大的负摩擦影响，使建筑出现沉陷事故，考虑到本工程的复杂程度以及软土层含有砂层，易于进行排水固结法的施作，故最终选择动力排水固结法对本工程的软土地基进行加固。

3淤泥软基处理方案设计

本工程淤泥质软土具有孔隙比大、含水量高、结构性强，灵敏度高等特点，软土地基稳定问题和次固结变形问题非常突出。经过经济技术对比分析，选择对地基土体扰动小(与强夯

法比)、工期短(与静力排水固结法比)、费用低的动力排水固结法处理方案。将强夯法的夯击机具与排水固结法中快速的排水体系有机结合起来进行软土地基处理，但又不是“插板+强夯”的简单组合(叠加)。通过设置水平排水体系和竖向排水体系，改善地基土的排水条件。软土在适量的静力(覆盖)、变化的动力荷载及其持续的后效力作用下，形成高水平的孔隙水压力梯度，在人工排水体系及土体微裂隙排水系统下，孔隙水压力发生多次升降，随着孔隙水不断排出，孔隙水压力逐渐消散，有效应力不断增长，孔隙体积减小，土的抗剪强度提高，工后沉降大大降低，地基土达到超固结状态。

4 地基处理方案设计

结合本工程地质情况与《地基处理手册》的有关规定，本工程拟采用水平及竖向排水系统，水平排水系统包括以下各部分：

1）砂垫层，采用中砂及石粉进行铺设，厚度选为0.8 米。

2）排水盲沟，采用布包碎石制成，在场地的中轴线处设一纵向的排水盲沟，并沿场地的横

向每隔一定距离（本工程选为50米）设置一横向排水盲沟，盲沟的坡度一般取为1%-2%，其底面最高处应低于砂垫层的底部10cm。

3）集水井，集水井是用于汇集横纵盲沟的排水量，故一般设置于纵横盲沟交接处，采用Φ12@200 箍筋与Φ12 纵筋形成钢筋滤水笼，滤料采用外填的砾石，滤网采用铁纱网或塑料网，滤水笼高于填土顶面的高度不应小于30cm，集水井的底部应低于盲沟至少30cm。集水井中的水采用抽水泵抽出，排至场地范围外50m 处，在完成地基的夯实后应持续抽水20天。横向排水系统采用SPD-II型排水板，插板机选用液压式，导管采用菱形导管，排水板的插入深度应到达淤泥层以下，间距不大于一米。考虑到本工程地质特性，拟采用少击多遍，逐级加能的强夯方法，先采用点夯式进行强夯，然后再采用普夯式进行强夯，点夯的间距按5mX5m 的正方形布置，夯击能由800 kN・m 逐步加大至1500kN・m，夯数次数选为两次，普夯的夯击能为1000 kN・m，夯数选为3次，在夯击的的过程中，应始终保证夯坑周围部分不会出现明显的隆起。在第一遍点夯击结束后应填入相应厚度的填土料，一般选用含砂量较多的土料，不得使用含生活垃圾的土料，在夯击整体结束后，采用振动式压路机对地基土进行碾压。

5填土垫层设计

在软黏土顶面设置一定厚度的表层硬壳层或者填筑一定厚度的填土作为施压垫层，作用是避免夯锤与软土直接接触，避免软土层产生较大的剪切变形；同时保证土体在动荷载作用下孔隙水压力的上升，随后在动静荷载联合作用后，孔隙水压力快速消散。施压垫层厚度≥1．0 m，采用砾质黏土或山土，也可采用砂或石粉；当采用晾干后再填筑的冲填土(含水量≤16％)时，要求其含泥量≤18％。

6 施工检测结果

在强夯完成后，对强夯后的地基土进行及时的监测，同时采取钻探取样的方法，对样品进行各方面的强度及荷载试验检测，地基处理效果分析如下：

3.1 孔隙水压力

在加固区内的不同深度处埋设孔隙水压力传感器，以实时监测各土层水压力随时间的变化情况，以此确定最佳的夯击间歇时间及加固深度。

3.3动力排水固结法处理地基前后土体的物理力学性能比较在经过动力排水固结法对地基土进行处理后，将处理前后的土体的物理力学性能进行了对比分析，分析结果如表3所示：

由表中可以看出，在经由动力排水固结法进行地基处理后，各层地基土的含水量降低，隙比减小，粘聚力及内摩擦角增大，压缩系数降低，压缩模量增大，这说明了动力排水固结法不仅可以对浅层的软土地基进行加固，也使得较深层的粉砂层土质得到了一定的加固效果。

7加固深度变化规律分析

动力排水固结法处理软基时，软土上部静力覆盖垫层削弱了冲击力对淤泥土层的扰动、侧向挤出和剪切破坏作用，对土的结构起到了很好的保护作用，同时保证施工机械和人员的行走安全。在夯击过程中，夯击能由浅向深传播和扩散，由于阻尼作用，夯击能的作用深度范围，称为影响深度，即此深度范围内孔压、土压、土体强度均有明显的变化深度。跟据研究，软黏土的有效加固深度指达到承载力设计要求与完成主固结沉降和减小次固结沉降确定的深度。由于软土含水量高、结构性强、灵敏度高，采用“先轻后重、逐级加载，逐层加固”的施工工艺，在浅层土体在静力和动力残余后效力作用下，孔隙水压力消散，土层固结。加大夯击能量，使夯能向深层传播，促使深层淤泥排水固结。因此，在夯击过程中，随着夯击遍数和夯击能量的增加，其影响深度也在不断扩大果。

8 结语

动力排水固结法可以有效的提高地基承载力，大幅度减小地基土质的含水量，降低孔隙比，增大土体粘聚力，同时动力排水固结法又具有成本低，施工简便以及效果显著等优点，这使得动力排水固结法在软土地基片时工程中具备了良好的应用前景，但由于当前还没有一套成熟的动力排水固结法理论体系，故而在当今的工程实际应用中还存在着诸多的问题，尤其在动力排水固结的计算方法上，很多工程人员因作了过多的简化而导致工程实施结果与计算出入很大，另外，土中的孔隙水具备粘滞特性，而我们在设计过程中则是将它作为理想流体考虑，这些都会导致设计方案与实际的相偏离，如何解决这些问题，从而做出一套较完善的动力排水固结方案的理论体系，仍是一个值得广大工程技术人员深入研究的课题。

参考文献

1贾敏才;王磊;周健砂性土宏细观强夯加固机制的试验研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2009(增1)

2.董伟;闫澍旺;冯守中采用强夯置换墩加固湿地中高速公路路基的研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2009(增

1)

3.周红波;卢剑华;蒋建军动力排水固结法加固浦东机场促淤地基试验研究[期刊论文]-岩土力学 2005(11

4.李彰明;林军华静动力排水固结法处理淤泥软基振动试验研究[期刊论文]-岩土力学 2008(09)

第6篇

【关键词】水利工程，软地基，施工技术，综述

中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：

一.前言

水利施工质量将直接关系到所有居民是切身利益，而整个水利质量管理过程中，地基的质量控制对整个水利的质量有着深远的影响。在水利施工过程中，经常会遇到软地基，也就是那些在承载力方面比较差的、需要在水利工艺方面进行特殊处理的、比较松软的地基。这样的地基是在进行水利设计和施工时应该特别注意的，施工过程中一定要进行技术方面的处理才能确保水利的安全。在水利工程的施工过程中，在地基工程的处理方面，一定要特别细心,因为地基将影响到整个水利工程的质量，不管是哪种结构的水利建筑物，其全部承重负荷都将由地基来承载。最容易因为地基方面出现水利安全问题的是软地基，一旦软地基没有采取一定的措施进行处理， 就会出现水利设施倒塌、倾斜等质量问题，因而，加强对软地基的施工技术探讨，有着十分重要的意义。

二.水利工程中软土地基的施工技术

1. 砂垫层和砂石垫层换填

在进行软地基施工过程中，由于软土地基是非常不稳固的一种地基，这给我们的水利工作带来了极大的难度，因此，我们可以采用铺设砂砾层的方式来避免这一过程，铺设完成后再夯实，就可以做到稳固作用。

采用这种施工技术的好处是既可以满足承载方面的要求,也可以优化地基表层的排水效果，不至于积水，使地基进一步软化。我们可以根据设计方案选取颗粒比较大的沙砾石，必要时可以掺入鹅卵石，可以依据施工地点的具体情况而定。当选用的沙砾石确定以后，就要对地基的沟槽进行处理，如果沟槽中有积水，应该采取必要的排水措施，然后再将事先配好的沙砾石填入。填入时，要逐层进行夯实，控制好填充料中的含水量，一般控制在10%到20%之间。

2.深层石灰搅拌桩的施工

深层次的石灰搅拌桩的施工是整个水利软地基施工过程中的中重要的环节。在水利施工中有一样不可缺少的材料就是石灰，因而在软土地基的施工中，就更该注意石灰的利用，并且要极其注重石灰搅拌桩的施工问题。在软地基中，针对于粘度较高的软粘土，可以采用深层石灰搅拌桩，实际上就是根据土壤的特性，强行将地基土和石灰按照一定的比例进行搅拌，让他们进行化学反应，这样处理以后,就会使地基达到设计中要求的承载力和耐压强度。在特殊的地基土条件下，这样处理的效果甚至要比水泥好得多。

（一）严格控制石灰原料的质量

我们所用的石灰是要经过处理的， 并且石灰的成分方面也有特殊的要求。石灰要磨碎到最大颗粒小于2 mm，氧化钙、氧化镁含量分别达到80%和8.5%以上。石灰中不能有太多的杂质，液性指标控制在70%左右。

（二）加强对软土地基的关键施工环节的控制

在进行水利工程施工过程中，首先应当对地面进行处理， 使表层地基有一定的硬度和承载力， 确保机械的进入和移动， 配备合格的粉尘发射器、空气压缩机等设备，并认真检查，是否符合施工要求。尤其是要取地基土进行化验，根据地表土的物理和化学特性，确定石灰的配比，并设计确定桩长度、密度和粗细等。施工过程中的技术要点，施工过程中，应该控制好风力的大小，注意不要让石灰粉尘过多散失，桩基的排列上也要按照一定的模式。最常见的两种排列是等边三角形和正方形，因为从力学角度来讲这样的排列是最佳的。

3.深层水泥搅拌桩的施工技术

在水利施工过程中为了加固水利设施，水泥的利用是必不可少的，也是极为重要的，尤其是在软土地基的施工过程中，就更该注意水泥的利用，并且要加深其深度。深层水泥搅拌桩主要使用于非常松软的淤积土质和粉尘土质等的地基，在水利施工过程中出现这样的地质状况时，我们应该运用深层钻探灌注水泥的办法来进行处理。

首先，精心筹划，做好施工前的准备工作。施工前的准备工作是非常重要的,主要应该做好施工地点的平整工作，以保障机械的进入和正常施工。如果施工地点有障碍物，应该及时清除；如果施工地点是一片洼地，应该用合适的土质进行回填，一般采用粘土，直至场地平整均匀。其次是要采购合适的水泥,我们一般采用的是42.5 级的硅酸盐水泥。再次就是要检查施工过程中所用的机械，是否性能良好，是否能够确保顺利施工，应该指派专业的人员进行检修。

其次，及时试桩，获取必要的参数。我们在施工以前，一定要进行试桩，其主要目的是了解施工地点的具体地质情况,获取施工过程中用以参考的必要参数。我们在试桩施工的过程中，可以了解到泵送速度、时间以及水泥的配比、搅拌的程度等方面具体的数据，可以为接下来的施工提供必要的依据。

再次，做好深层水泥搅拌桩的施工工艺控制。笔者结合多年的施工经验，主要表现在以下几个方面。

(一)检验堵塞：

在水泥搅拌桩开钻前期，施工人员需要对整个管道用水清洗．检查管道中有无堵塞现象，待确定水排尽后继续下钻。

(二)悬挂吊锤

为了使水泥搅拌桩桩体的垂直度能够达到施工的要求，可将吊锤悬挂在主机上，按照吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等这一原则实施控制。

(三)质量检查

这主要是针对成型的搅拌桩而言，质量检查的主要方面是水泥用量、水泥浆罐数、断浆现象、喷浆搅拌上升时间、及复搅次数等等。

(四)搅拌配合比

水泥配置时要对相关参数有效计算， 按照水利材料的标准进行， 具体为水灰比0．450．50、水泥掺量12％、每米掺灰量46-25kg、高效减水剂0．5％。

(五)二喷四搅：二喷四搅工艺在水泥搅拌桩的施工中常常被采用。第一次下钻可带浆下钻，堵管喷浆量控制在总量的1／2以下，禁止带水下钻。保证在低档操作下进行下钻和提钻，复搅需要适当提高～个档位。正常成桩时间在40min左右．喷浆压力0．4MPa。

最后，施工技术要点分析：整个施工工艺流程可以概括为:定、钻、喷、提。定:就是放样测量，定桩基的位置和钻机的位置；钻:就是用钻机正循环钻进到设计的深度；喷:就是当钻进到一定深度的时候开始向桩机高压喷入事先搅拌好的水泥浆；提:就是在灌注水泥浆的时候，钻机反循环退出。检查堵塞、悬挂吊锤为了确保桩基的质量，我们首先要检查管道中有无堵塞现象，及时排放钻探过程中的溢出物。为了确保整体达到施工设计方面垂直的要求,可以在主机上悬挂吊锤，依据吊锤的位置来判断垂直度，进而达到质量控制的目的。水泥的配比及钻进时的技术要领，水泥浆的配比为:水灰比例控制在0.5 左右，水泥的掺入量要达到12%以上，并添加0.5%左右的高效减水剂；钻进过程中我们采用常用的二喷四搅的方法,第一次下钻时可以带水下钻，当喷浆量达到一半时，禁止带水。喷浆压力应达到4个压以上。

四.结语

总之，软土地基在水利工程中是十分常见的且容易发生质量问题的施工环节，若在施工时遇到软弱地基，需要及时采取相关的措施进行处理解决，避免给水利造成破坏。 通过严格的技术要求及施工规定进行操作，这样才能保证较高的施工质量。

参考文献：

[1]张美丽 王丽萍 水利工程中软土地基的施工技术 [期刊论文] 《改革与开放》 -2010年10期

[2]刘含江 侯存亮 研究水利工程中软土地基的施工技术 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年16期

[3]徐斌 王栋 浅谈水利工程软土地基施工技术 [期刊论文] 《河南建材》 -2011年2期

[4]郑建军 金亮 谈水利整体倾斜矫正技术--深井法 [期刊论文] 《工程建设与设计》 -2005年6期

第7篇

关键词：桩-网复合地基 桩土应力比 桩土荷载分担比 土拱效应

Study of soil arching effect of geogrid-reinforced and pile-supported embankment

WANG LONG1，LONG Xiu-jun2

( 1. China Railway Engineering Consultants Group Co.,Ltd., Jinan 250022, China2.China Railway SIYUAN Survey and Design Group Co.,Ltd., Wuhan 430063, China)

Abstract: In this dissertation, based on soft soil foundation treatment of a coastal railway，Interaction characteristics between pile and soil on geogrid-reinforced and pile-supported embankment were studied. According to the the change law of pile-soil stress ratio and and pile-soil load share，soil arching effect and its change law with the load above were verified, which provide theoretical reference for optimization engineering design on soft soil foundation.

Key words: geogrid-reinforced and pile-supported embankment; pile-soil stress ratio; pile-soil load share; soil arching effect

中图分类号：TU47文献标识码： A 文章编号：

前言

我国幅员辽阔，软土分布范围广大，特别是在沿海地区，软土大面积发育。为了保证上部构筑物的稳定性，必须对软土地基进行处理。近年来，桩-网复合地基正在成为软土地区建筑工程中普遍采用的一种地基处理方式，对这种新型地基处理方式的作用机理及效果，已进行了大量研究，并取得了一定成果[1-6]，但是对桩网复合地基中的桩土相互作用规律的研究还有待深入。本文基于我国沿海地区某软土地基上的新建铁路地基处理工程，用模型试验的方法研究桩-网复合地基中的土拱效应。

1 工程概况

工程位于广东省潮州市，地表水网稻田发育。地表为第四系冲洪积相、海陆交互相成因淤泥及淤泥质粉质黏土、淤泥质砂，厚度约为10～32m，其下为第四系上更新统冲积层的粉质黏土、粉土、中细砂、粗砂、细圆砾土，总厚度30～60m。软土层主要为淤泥、淤泥质黏土、淤泥质砂层。

本模型试验原型地层分布特征如图1所示。可见，该断面软土地层主要为淤泥和黏土，层厚分别约为15m、10m，埋深5～30m，属于深厚层软土。现场采用PHC管桩对地基进行加固处理，管桩埋深约25m，桩间距2.5m；桩顶设置正方形桩帽；其上设置0.6m厚碎石垫层夹两层双向土工格栅。

图1现场地层分布特征

2 试验概况

模型中，采用聚丙烯PP-R冷水管（以下简称PP-R管）模拟管桩；选用普通杉木作为桩帽材料；选用聚乙烯四宗单层网来模拟土工格栅，采用常见的细角砾石来作为褥垫层材料；采用普通中砂来模拟路堤填料。模型中所用的地基土取自现场，为扰动样，物理力学性质与原型土层存在一定差异，模型试验中通过加水、搅拌、压实等操作保证了重度、含水量与原型相同。

本模型试验相似比为20，利用模型的对称性，在模型左右两边设置了不同桩间距进行对比试验。 本次模型试验选取了对应于现场的2.5m桩间距和比较用的3m桩间距，对应于模型中的桩间距为2.5/20=0.125m及3/20=0.15m。

3 数据分析

两种桩间距下桩土应力比随荷载的变化情况分别如图2、图3所示；两种桩间距下桩土荷载分担比随荷载的变化情况分别如图4、图5所示。

图2 小桩间距下桩土应力比变化曲线

图3 大桩间距下桩土应力比变化曲线

图4 小桩间距下桩土荷载分担比变化曲线

图5 大桩间距下桩土荷载分担比变化曲线

从图2～图5可以看出：

随着路堤填土荷载的增加，小桩间距下桩土应力比从最初的9逐渐增大到最终稳定的20，桩土荷载分担比从最初的79%逐渐增大到最终稳定的88%；而大桩间距下桩土应力比从最初的15逐渐增大到最终稳定的45，桩土荷载分担比从最初的81%逐渐增大到最终稳定的92%。且桩土应力比和桩土荷载分担比增大的速率随着时间的增长均逐渐变慢。说明在加载初期，桩的承载力发挥得并不充分，随着路堤填土荷载的进一步增加，桩同承担的荷载由桩间土逐渐向桩顶转移，桩的承载力才逐渐发挥出来。

小桩间距下，桩土应力比稳定在20左右，桩土荷载分担比稳定在88%左右；大桩间距下，桩土应力比稳定在45左右，桩土荷载分担比稳定在92%左右。可见，室内试验模型中，随着桩间距增大，桩土应力比明显增大，桩土荷载分担比略有增大，说明桩间距对桩土应力比有显著影响，而对桩土荷载分担比影响较小。其主要原因有以下两点：其一，由于桩的刚度相对于桩间土要大很多，在上部路堤填土荷载作用下，桩间土顶的沉降相对桩顶的沉降要大很多，使得路堤填土中产生了土拱效应，一部分原来由桩间土承担的荷载被转移到桩顶上来，因此桩土应力比明显增大；其二，由于桩帽的存在，直接与褥垫层接触的桩间土面积减小，大部分上部荷载都作用在桩帽上，在土拱效应作用下，从桩间土上转移到桩帽上的荷载相对于桩帽本身承担的荷载要小很多，因此桩土荷载分担比略有增大。

4 结论

本文采用模型试验的方法，研究了桩-网复合地基在软土地区的桩、土相互作用性状。可以看出：模型试验中，路基填土中存在土拱效应，刚度相对较大的桩承担了大部分荷载；随着桩间距增大，桩土应力比及桩土荷载分担比均增大，土拱效应发挥得更明显。本次模型试验对软土地区桩网复合地基的设计提供了一定参考依据。

此外，本次模型试验也存在不足之处，主要有：没有设计第三种桩间距进行同步的对比试验，因此不能就桩间距对土拱效应的影响做出准确评价。在下一步研究中可以重点进行桩间距对土拱效应的影响研究，为工程中选取最优的桩间距提供理论依据。

参考文献

[1]饶为国. 桩-网复合地基原理及实践[M]. 北京：中国水利水电出版社，2004

[2]连峰. 桩网复合地基承载机理及设计方法[D]. 博士学位论文, 杭州：浙江大学, 2009

[3]Alzamora, D.，Wayne, M. H.，Han,J.. Performance of SRW supported by geogrids and jet grout columns[A]. Proceedings of ASCE Specialty Conference on Performance Confirmation of Constructed Geotechnical Facilities[C]. USA：ASCE, 2000（94）：456-466

[4]肖宏. 高速铁路无碴轨道桩网结构路基研究[D]. 博士学位论文, 成都：西南交通大学, 2007

[5]孙献国，张思峰，陈文. 粉喷桩与土工格栅联合加固技术的现场试验研究[J]. 山东大学学报（工学版）, 2004, 34（05）：72-75

第8篇

关键词：高速公路，软基处理，卸载控制，固结度

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

地基规范提出的卸载标准是：对以沉降控制的地基，经预压消除的变形量满足设计要求且受压土层的平均固结度达到80%以上时，可以卸载。朱向荣对超载卸除后地基的残余变形进行了研究，结果表明，超载卸除后土层的残余应变与卸载时土层的平均固结度及超载比大小有关，当固结度相同时，土层的残余应变随卸载量的增大而减小，当卸载量一定时，土层的残余应变随平均固结度的提高而减小。

为了同时考虑卸除超载时地基达到的平均固结度和超载比对地基残余变形的影响，较合理的是以有效应力面积R作为超载预压设计和卸载控制的标准。对一维压缩情况，有效应力面积比R的简化公式为：

（1）

式中：Pf为永久荷载；为超载；为卸载前压缩土层的平均固结度。

在工程实际操作中，卸载标准的确定一般均以现场监测为准。在路堤工程中，确定卸载时间的监测方法有平均速率法和工后沉降值法平均速率法指的是当荷载施加完成以后，路基中心的月沉降速率或连续两个月沉降观测值小于某一个限值时(京津塘公路为8mm/月，沪宁公路为5mm/月),即可卸载。工后沉降值法是通过沉降观测资料预测最终沉降量，推算出的最终沉降量减去卸载时的实测沉降量应小于容许工后沉降。

工程实践已经表明:采用工后沉降允许法和沉降速率法判定是否可以卸除超载均是可行的，在工程中可以互为补充，互为验证。

2 现场超载预压卸载控制

根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）规定,在路面设计使用年限内（通常为15年）,允许工后沉降为：一般路基段不得高于30cm、桥头过渡段（约30 m长度范围）应小于10cm；沉降速率法卸载标准采用连续两个月沉降速率小于5mm/月。本路段采用工后沉降允许法和沉降速率法双层判定是否可以卸除超载预压土，为了保证路基的稳定性，更好的防止高速公路在今后使用过程中跳车现象的出现，允许工后沉降在一般路基和桥头过渡段一律采用小于10cm；沉降速率法采用连续两个月沉降速率小于5mm/月。

湖北某高速公路路基采用超载预压处理软土路基，淤泥厚度4.1～5.2m，塑料排水板间距1.2m，处理深度10m，塑料排水板打穿淤泥层，填土高度7m，其中包括预压土2m，土工格栅两层，实际路堤填筑期9个月，设计要求预压期6个月。

经实测资料推算得到地基最终沉降后，那么在超载作用下地基应该发生的沉降量至少是：St≥最终沉降量-容许工后沉降，对于该断面St≥最终沉降量-容许工后沉降（228.60 mm），按双曲线配合法计算可得预压时间t为31天，即可得到超载预压土的卸载时间。

根据本路段的卸载控制标准，虽然至2月9日工后沉降以满足卸载要求，但从表1可看出，二月月沉降量达18.2mm，路基沉降仍未稳定，如果在这个时候卸载，有可能由于路基纵向沉降不均匀而导致路面开裂，截止至最后监测日，本断面已连续两个月月沉降量在5mm以内，已满足卸载要求，可以卸载。预压期为163天，设计要求预压期6个月，基本一致。

表1 断面预压期月沉降信息表

3 固结度分析

固结度是评价地基处理效果和预估工后沉降的主要依据，图2为由实测孔压计算的断面单层填土固结度和总固结度与时间、填土的关系图。从图中可以看出，固结度总的变化规律：随着填土的增加，固结度也随之增大，加载期固结度增长速度明显比停载期快；在加下一级荷载时，其固结度基本上都在70%以上，说明土体固结较快，从总固结度变化曲线可以看出，在施工前期，土体固结度增长较快，说明前期固结沉降量较大。

对比理论计算和实测固结度发现，理论计算固结度尽管在加载期或预压前期比实测固结度小，但在预压后期（预压3个月以后），理论计算固结度都比实测固结度大，说明土体经预压后，其固结系数随时间和固结度的增加而不断减小，对比地基处理前后土工实验，其实测结果也证实了这一点。这是因为在加载前期，土体孔隙比较大，孔压消散快，土体有效应力增加较快，因此其固结较快即固结系数较大。随着土体逐渐被压缩，其孔隙比越来越小，孔压消散速率越来越慢，土体有效应力增长变慢，因此其固结也越来越慢即固结系数变小。

图2 断面固结度时程图

4 结论

从工后沉降及固结度两方面对超载预压加固软土路基进行了效果评价。结果表明，本标段预压六个月后，固结度均达到90%以上、沉降速率和工后沉降均满足卸载要求，可以卸载。

参考文献

王敏，段绍伟．双曲线配合法在某软基段沉降预测中的应用[J]．建筑科技与管理，2008，11(4)．49-51.

戴济群，深厚软基高等级公路的路基沉降实用计算方法研究及其工程应用[D]．河海大学硕士学位论文，1997，33-39.

张在喜，超载预压加固软土路基现场试验研究[D]．中国科学院硕士学位论文，2003，55-58.

第9篇

论文关键词：公路软基 处理 研究 发展 展望

论文摘要：对现阶段我国高等级公路软基处理方法进行了探讨，介绍了常用的软基处理方法和其理论依据，对所存在的问题作出了分析，并且对未来的发展方向进行展望。

一、高速公路软基处理研究背景

近年来，随着经济建设的不断发展，我国基础设施建设的规模愈来愈大，高速公路也迎来了大发展的崭新局面。1988年10月全长18.5km的沪嘉高速公路建成通车，此后，又相继建成全长375km的沈大高速公路和全长143km的京津塘高速公路。自1990年以来，我国高速公路建设进入了快速发展期，一大批高速公路相继建成通车，2003年全国交通基础设施建设投资又创历史新高，高速公路通车总里程突破3万公里，稳居世界第二位。交通部于2004年提出未来20年公路发展的远景规划，将在2030年之前建成85 000公里的高速公路网。高速公路的建设地域已从沿海、平原等经济发达地区向内陆腹地、山区发展。然而，受地理位置的限制，许多高速公路不得不修筑在软弱土地基上。由于软弱土地基具有的强度低、压缩性大和明显的触变性等不良特征，对于路基危害很大。因此，在路基设计与施工中，必须给予充分的重视，根据实际情况，因地制宜地处理，以提高地基的强度，减少其压缩性，改善其稳定条件。

我国地域辽阔，有各种成因的软土层，如东海、黄海、渤海的滨海相沉积土；长江、珠江、闽江中下游的三角洲相沉积土；洞庭湖、太湖、洪泽湖、滇池的湖相沉积土等，其分布范围广、土层厚度大。这类软土的特点是含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数低、沉降稳定时间长。在这类地基上修建高等级公路，若地基不经处理或处理不当，将会引起道路质量的降低甚至破坏。据调查统计，在世界各国土木、水利工程事故中，以地基问题处理不当引起的最多。而且，因地基问题造成的事故一旦发生，轻者影响使用，重者危及生命财产的安全，并且补救比较困难，补救工程费用很大。如日本的常磐高速公路神田桥自1986年09月20日通车后，19个月平均每月补修一次错台，严重影响了路面质量和通行能力；我国沪嘉高速公路、湖北汉宜一级公路等通车后，由于软土沉降等问题，使路面开裂，桥头错台，错台大者可达7~8cm，使行车速度大为下降，一直小修不断。随着高等级公路的修建，软土路基问题越来越突出，已成为影响工程质量、工程周期和工程造价的关键因素之一。因此，加强高等级公路软基处理的研究，科学地选择经济、有效的软基处理方案，是确保高等级公路的工程质量的重要措施。

二、我国高等级公路软基处理研究现状

1、软弱地基基本特性的研究

软弱地基主要是指呈软塑和流塑状态的粉土和粉质粘土，是在地表下相当深度范围内存在软弱土。软弱土的主要物理力学指标表现为：天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.0，塑性指数20左右，不排水抗剪强度小于30kPa，压缩系数a1-2大于0.5MPa－1。这类土具有压缩性高、强度低，排水固结慢、地基稳定性差等特性，通常很难满足地基承载力和变形的要求。因此，不能作为永久性大型建（构）筑物的天然地基。软弱地基在不同地区或在同一地区的不同路段，表现出的工程特性有较大的差异，如在软弱土厚度较大的地区，表层在长期气候的影响，含水量减小，在收缩固结作用下，其表面形成所谓的“硬壳”。该硬壳层具有中等或低的压缩性，较高的强度。在工程上如何利用这一硬壳层，节约工程造价，积累了一定的经验。

2、高速公路软基处理的实例研究

近年来，随着高速公路大规模的建设，工程中遇到的软基问题愈来愈多，在软基处理的过程中，对软土的性质、基坑开挖稳定性及其地基加固技术的研究日益深入，在软土加固的工程实践及桩基或其他类型基础的设计和施工等方面，积累了丰富的经验和大量的资料。可以说，公路软基处理的方法可涉及到所有的地基处理方法。软基加固技术由最早的采用填土缓速平衡碾压、生石灰桩、浅层换填等方法发展到下述的主要的处理方法：(1)排水预压法；(2)粉体搅拌桩深层处理法；(3)轻质路堤；(4)垫层及浅层处理；(5)自重预压，超载预压；(6) 化学方法；(7) 土工织物等加固技术；(8)砂桩、碎石桩等。国内外的软土地基加固方法归纳起来已达几十种，但目前仍然处于新老方法不断完善和发展的阶段。不论采用哪种方法，就其原理说不外乎分为以下几类：(1)改良土质；(2)换置；(3)补强。从以上的软基处理方法在工程实际中的应用情况来看，对其效果评价不一，由此看来，在如此众多的软基处理方法中，要采用哪一种方法效果较好、施工方便、又节省资金，这无疑也是软基加固处理中的一个关键问题。

3、软土地基加固方案选择的研究

高速公路对地基变形量的要求很高，一般要求在使用期内路堤的工后沉降不超过30cm，路桥搭接处不超过10cm。大量的工程实践证明，软土地基加固工程成败的先决条件之一是地质资料的可靠性。地基加固的费用可占总投资的1/3，甚至更大，所以选取经济、有效的加固方案非常重要。要想确定科学合理的加固方案，除了

设计上重视工程地质调查外，应尽可能采用精密和现代化的勘探仪器与手段，获得准确数据，综合考虑土的特性、产生压缩变形的机理、加固方案和质检的难易程度以及施工队伍的素质等条件。

软土地基加固处理技术比较复杂，地基的沉降过程长达几十年，为使软基加固处理取得长远的效果，应尽量采用理论上成熟、计算方法完善的加固处理技术。

经过多年的实践，可以得出如下经验：(1)强夯对于以泥炭为主的软土层，仍然是有明显效应的；(2)对于基础面积较小的软粘土地基，如柱基、墩基等，采用强夯，即使不能形成良好的排水通道，产生周围隆起，但也能达到强迫预沉降、强迫换土的效果。(3)软粘土采用强夯，最好配以较疏的砂井，而砂井的井径，尽可能采用较大直径，以加强压密排水效应。(4)软粘土采用强夯，孔隙压力消散迟缓，相邻夯点，先后夯击的间歇时间，常需达到3周~5周，如果平均按一个月计算，则整个施工期间，必须在3个月以上。 　三、高等级公路软基处理研究存在的问题及展望

目前公路软基处理的研究己经达到了相当的水平和规模。但从国内、外现有资料来看，仍存在着一些不容忽视的问题，因此，结合当前公路软基处理研究的现状，应在相应的方面加强研究。

1、 数值计算技术没有充分表现出其优越性。

因为以太沙基(Terzaghi)的经典土力学为基础的理论公式法仍被广泛应用，所以在实际工程应用的研究中应将深入开展软土地基沉降计算方法的研究和数值计算方法的实用研究作为今后的工作重点。

2、 地基加固新技术的研究还不够，应加强复合地基的应用及其研究。

对于软土层厚度较大，深层土体强度很难改善时，复合地基能将外力较合理地传递给全土层，并按桩（柱）体刚度和置换率的不同，承担不同的外力，减轻土直接受力的负担，不必对较难改善强度的深层软土进行加固处理，如采用深层搅拌桩、预制桩法均可形成复合地基，工程实践证明效果很好。

3、 地基处理方案的决策分析研究不够，目前的方案选择基本上停留在人为凭经验选取阶段。应加强公路软基处理方案的决策分析，对软基处理方法进行优选。使目前人为定性决策方法数值化、科学化和智能化。

（1）加强公路软基处理的系统化研究。近年来，大量出现的实例研究为系统性的理论研究提供了基础，应着手对这些实例研究资料进行系统化的研究，对软土的工程评价，处理方法的选择等都具有重要的理论和实践意义。

（2）应用系统工程( system engineering) “ 量化评分” 法进行软基处理方法的选择。因为不同地区的土层厚度、分布、质量有所差异的，地基处理在技术、造价、时间和施工难度上均是不同的，所以只有对具体的工程地基加固采用系统工程“ 量化评分” 法进行分析、优选，才能收到较好的效果 。如上海新港址软基处理方法选择， 上港十四区对多个试验成果进行优选， 均采用系统工程的量化分析理论，得到有关专家的好评。

（3）提高公路软基处理研究的智能化水平，研究表明，在工程领域，寻求最优解往往很困难，获取满意解不失为一种合理的选择，人工智能方法是目前获取满意解最好方式之一。

4、地基处理方法的选择应与环保问题结合起来。

5、地基处理效果的检测技术有待进一步发展。

6、经济快速的处理方法是有生命力的处理方法。随着工程建设的高速发展，要求对地基的处理速度要加快，周期要缩短；再由于建筑市场的开发，往往经济实惠的方法较易被市场所接受。因此经济快速的加固方法仍然是今后发展方向。

参考文献：

[1]张诚厚，袁文明，戴济群．高速公路软基处理[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．

[2]曾国熙等．地基处理手册[M]．北京:中国建筑工业出版社，1988．

[3]王国体，方诗圣，潘恒芳．复合地基理论与其工程应用[J].合肥工业大学学报，2000（6）：1009~1012．

[4]李坐山．石灰桩—粉喷桩在高速公路上的应用[J]．东北公路，2001（4）：29~30．

第10篇

关键词：高速公路 扩建 路基沉降 特性 影响因素

Abstract: With the development of society of our country economy, highway traffic volume to increase ceaselessly, gradually cannot meet society traffic demand, the extension becomes necessary. This paper adopted in expressway extension occurred in the process of new old roadbed settlement, to study the settlement characteristics, influence factors, and put forward a constructive suggestion, for future highway expansion project to provide reference.

Key words: expressway; extension; subgrade settlement; characteristics; influencing factors

中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：

随着我国市场经济的的快速发展,人们驾车出行次数逐年增加,导致高速公路的交通量逐年递增。由于早期修建高速公路时受当时各种条件制约，设计人员对对高速公路的交通量迅猛增长估计不足,一些营运量较大主要干道的高速公路呈现出交通量饱和态势,经常出现严重的拥堵现象。对现有交通量过大的高速公路进行加宽扩建将成为今后公路发展的趋势。对现有高速公路进行改扩建,在我国还是一个新生事物,国内对高速公路拓宽改建工程完成的较少,如何进行改建拓宽没有可以参照的方案和成熟的理论,从设计到施工,没有经验可循,对公路拓宽工程设计、施工规范涉及也不多。

1. 高速公路扩建过程中的路基差异沉降及技术现状

高速公路扩建工程中,由于地基处理不当引起的破坏形式主要表现在路堤的差异沉降。通常道路从建设到运营,再到拓宽,往往需要经过很长的时间，经过长时间各种荷载作用,路基下的地基土颗粒骨架之间的气体和水分逐渐扩散排出被荷载作用的地基体系,土颗粒重新排列后形成新的土体骨架,使得地基土颗粒之间变得更加紧密。也就是说道路拓宽施工之前,老路路基的固结沉降、次固结沉降己基本结束,地基几乎不再发生沉降变形。但是拓宽工程一般是双向加宽,在施工时对老路路肩产生扰动,新路基的填筑又会对扰动后的老路路基产生新的附加应力,在应力作用下会产生新的沉降,而新老路基的竖向变形不能保持一致,这就产生了差异沉降。同时,新建路堤的施工对原有结构物的影响也不可忽视,新路基填土超载预压可能会引起路堤两侧的软土地面上升挠曲,这种现象严重时可能会造成现有结构物失稳坍塌;而且新搭接路基土体向老路堤方向的挤压可能引起老路堤的水平移动或倾斜。因此，在对现有高速公路改扩建工程方案分析中,研究发现工程实践中最大的技术难题就是解决新老路基不均匀沉降导致路面纵向开裂和反射裂缝的问题。

目前，在我国虽然对已完成的高速公路加宽工程中积累了一些经验,但对在软土地基上拼接新路基时,防止新旧路基不均匀沉降还是没有探索出技术可靠,经济合理的方法能够较好地解决这一问题。很多高速公路改扩建工程因在软土地基处的地基处治效果不佳,通车不久后就出现了沿新旧路基拼接处纵向开裂等病害;同时,对拓宽工程的相关成果大多数是建立在试验的基础之上,缺乏相应的理论支撑,所以，有必要结合实际工程对高速公路拓宽工程中地基变形特性!新老路基拼接处地基处治方法及新老路面衔接等技术问题进行研究,寻求比较合理的解决方法,以减少工后各种病害,为今后道路拓宽改造工程施工提供科学依据,确保工程的设计施工质量。

2. 差异沉降的特性分析及影响因素

建筑物基底在附加应力作用下,地基土内各点除了承受土自重引起的自重应力外,还要承受附加应力。在建筑物荷载作用下,基底地基土主要由于压缩而引起的竖向方向的位移称为沉降。一般拓宽路基的沉降分成两个部分,即老路路基的沉降和拓宽路基的沉降。

（1）拓宽对差异沉降的影响

拓宽方式分为两种，一种是单侧加宽：差异沉降的增加和拓宽宽度的增加是不同步的。并且，当拓宽宽度较小时，最大沉降发生在新路基路肩边缘处，随着拓宽宽度的增加，路基最大沉降点越靠近道路内侧，且在新路基出现反向横坡，即在新路基出现凹陷，在雨季容易出现雨水积聚，使路面使用功能下降且造成路面水损害。另一种是双侧加宽：与单侧加宽相比，新旧路基的最大差异沉降略有减小。若对于相同的拓宽宽度，双侧加宽能使得加宽路堤重量分配到旧路两侧，将极大地改善新旧路基沉降曲线形态，对路面结构的受力也是有利的。另外，双侧拓宽可以减少拓宽所需土石方量。但是，双侧拓宽也加大了工程的施工难度。

（2）土基压缩模量对差异沉降的影响

土基压缩模量对拓宽路基顶面沉降曲线影响极大。首先，土基强度提高速度和沉降减小的速度不成比例，而是存在减速性。当提高相同的强度时，土基越软弱，则对降低沉降的效果越明显，这也从一个侧面反映出对于软弱地基进行处理的必要性。其次，土基在不同强度条件下，拓宽路基最大差异沉降也不同，总体上土基强度越低，拓宽后最大差异沉降越大。再者，土基强度变化时，拓宽路基顶面越远离旧路中心点，沉降变化越明显。

（3）沉降计算对差异沉降的影响

高速公路对地基要求甚高，在公路施工过程中，为了控制施工进度，指导后期的施工组织与安排，同时保证路基的稳定与适用，需要对路基的最终沉降量进行计算预测。所以，沉降计算方法也是影响差异沉降的重要因素。不同的计算理论，有不同的衡量标准，由于现实条件的限制，我国还没有相当科学的计算理论体系，只是尽可能科学的计算差异沉降。因此，会造成差异沉降的不同。

（4）路基高度对差异沉降的影响

对于拓宽公路，路堤越高，稳定性越差，所产生的不均匀沉降也越严重，填土高度越小，新路基对旧路基的影响越小，旧路基的沉降越小，故沉降曲线前段越平缓；而因为填土高度小，旧路基对新路基的沉降影响作用也较小，旧路基坡脚线与新路基路肩间有相当的距离，沉降曲线受旧路基边坡影响发生渐变的效果不明显，使得沉降曲线后段也比较缓和。

3．高速公路扩建路基工程建议

（1）路基稳定性检测

高速公路软土地基沉降量的变化相当复杂,它与设计总沉降量的大小、观测频率、地质条件、地基处理方式、填土速率、填土高度、沉降控制方法以及沉降稳定状态等因素有关。因此需要对施工全过程分阶段确定测量等级。首先，根据施工路段的具体情况,制定详细的沉降观测现场工作要点、工作程序,成立自上而下的沉降观测工作管理体系。 其次，详细制定各施工阶段的沉降观测方法、观测精度标准,以及观测数据汇总格式,确保沉降观测数据的精确性和正确性。最后，基准点、工作基准点必须按规范要求制做和埋设,基准点、工作基点和沉降板观测标的保护,要有一个具体措施,确保沉降观测数据的连续性和完整性。

（2）确定土基压缩模量

最大差异沉降的增加和土基压缩模量的减小不成反比例。当土基压缩模量减小到一定程度，路基最大差异沉降将急剧增大，工程中对软弱土基进行处理是十分必要的；路基的差异沉降导致的路面应力是很大的，只要路基差异沉降超过临界值，路面衔接部必然会发生开裂现象。因此拓宽工程中应主要针对加宽部分地基以及路基进行处理，而没有必要对路面衔接部进行防裂处理，但应适当进行封水处理。

（3）科学的沉降计算理论

不同的计算方法有不同的优缺点，不同的适应范围。在实际工程的沉降计算中，并不单纯地依赖于某一种方法，只有对每一种计算方法的原理、优缺点和计算结果的质量都有了了解之后才能在实际运用的过程中灵活地选择适合的计算方法。目前我们对拓宽后旧路基的差异沉降还没有成熟的理论来计算,而新旧路基的沉降差异主要是对老路路肩开挖后的道路结构体系的平衡被破坏和新路堤填筑后新老路基固结的速度不协调所引起的,而新填路基的沉降有较为成熟的理论计算可以得到解析解基于这种情况的限制,我们将在今后的理论创新中进一步发展。

4 结论

随着我国综合实力的提升，针对当前交通业的不断发展，我国立志于将交通建设事业推向一个新的阶段。在不断避免现实障碍的同时，努力学习外国的现今技术，借鉴与创新相结合，走出一条具有“中国特色”的交通建设道路。

参考文献：

[1]傅珍.高速公路拓宽工程路基差异沉降及控制技术研究.长安大学博士学位论文,2007.

[2]高捷婷.高速公路路基加宽方案的技术经济比选分析.东北林业大学硕士学位论文,2009.

第11篇

叶吉，1957年6月生于江苏省江阴。先后毕业于中国地质大学土木工程专业、中国科技工程学院港口航道与海岸工程专业、工学学士；1976年进入交通部澄西船厂工作；1983年在江阴澄西机械施工处从事打桩队工作；1997年任江阴澄西机械施工处打桩队队长；2000年在江阴市华澄建筑安装工程有限公司历任机械施工队队长、打桩队队长、项目部经理等职。现为注册岩土高级工程师和国际特级职业经理人。

人有人性　土有土性

在地基处理方面，业内人士常说的一句话就是“神仙难降淤泥水”，由此说明淤泥质土的处理难度。地基中常见的软土，一般是指处于软塑料或者流塑状态下的黏性土，天然软土具有含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低的特点，还具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，这便是土的“性情”。在施工中，路基填土或桥涵构造物的最佳含水量很难把握，不易达到满足压实度值，而如果无法满足相应的密实度要求，一经使用荷载，往往会发生路基失稳、沉降不均、塌陷开裂等情况。尤其对淤泥土而言，业内长期采用“真空预压法”、“堆载预压法”，但以上方法往往会导致工期长、成本高，且由于大量使用塑料、化纤等材料而对土体产生二次污染。

参与过上海浦东机场第二及第三跑道、上海海港新城、上海虹桥机场第二跑道、上海洋山港陆域配套道路施工、天津中心渔港等市级、国家级重点工程项目的叶吉，凭借着对祖国广袤土地的热爱，将满腔热情都投入到攻克软土地基施工处理难点的研究中，在近20多年的施工实践中，他在施工第一线将所学专业知识与沿海、沿江新吹填软土地基的特点相结合，探索出了不同土性的特点，发明了应用于软土地基加固处理的专利技术——“双控动力固结处理软地基的方法”。

“双控动力固结法”即结合二种控制方法处理软弱地基的一种施工方法，特别是针对我国沿海地区普遍存在的淤泥质黏土，该工法能有效快速提高地基的承载力，使流塑状淤泥快速改变为软塑甚至固结。在饱和黏土中，特别是在淤泥和淤泥质黏土中，由于土的透水性差，持水性强，若用一般方法处理效果较差。而本工法则是利用电渗降水的方法对透水性差的土体产生疏干作用，从而使地下水得以排出。通过电渗降水降低施工区域内的地下水位，使加固范围内土体的含水量达到满足强夯施工要求的最佳含水量，再利用电渗后流塑状淤泥在外力作用下可塑成任何形态这一特点，通过施加电渗(外力)激活水分子，通过抽水使之成为半固结状态或固结状态。由于淤泥质黏土在外力除去后，能继续保持以上一特点。同时在塑态变成半固态时，土的形状不变，在电渗降水的作用下，土的体积因水分减少而发生收缩，特别是当土体水分进一步减少后，在淤泥质土体转变为软塑状态后；对需处理的软土地基铺设垫层后进行动力加固(如强夯，冲击碾压和振动碾压等方法)，再通过动力夯击的作用，使土体中结合水进一步排出，经多轮电渗降水——动力挤密，从而最终达到固结密实处理，提高软土地基的承载力。

“双控动力固结法”专利技术分别于2006年被评为“国家专利战略促进计划重点推荐项目”；2008年，被国家建筑协会列为“建筑业十项新技术推荐项目”。由于叶吉在软土加固领域的出色贡献，他本人也相继于2007年在北京人民大会堂被授予“优秀职业经理人”；2008年在

北京钓鱼台国宾馆被授予“诚信企业家金鼎奖”；2009年获得江苏省“民间发明家一等奖”等多项荣誉。

百年大计　诚信施工

基础不牢，地动山摇。继发明“双控动力固结处理软地基的方法”后，针对我国不同地区、不同地质条件的不同特点，叶吉相继申请发明专利及实用专利20余项，从工法上和设备上为软弱地基特别是淤泥质土的再生利用奠定了基础。目前他已获得了包括“砂袋井点复合轻型井点深层速排动力固结法”、“水汽分离平衡筒”、“大面积地基处理电渗降水的直流电源”、“复合型加筋吸水井点管”等二十余项国家级发明专利及实用新型专利。其中“复式负压固结法”发明专利，是针对新吹填淤泥土浅层处理而发明的，填补了国内现有对同类土质加固处理的空白，在欠固结土加固时采用这种方法处理，可达到浅层5米范围快速加固的效果。浙江省科技局特对此给予了高度重视，确定科技立项并在温州周边地区投入大面积施工，为当地沿海产业区节约了上亿元地基处理经费，大大加快了该地区的建设速度，并获得了浙江省科技A类奖。

由于这项技术处理软土地基速度快、性价比高，也受到了有关专家和业内人士的青睐，为我国快速处理软土地基，减少工后沉降，提高承载力，加快道路、场地的建设速度奠定了坚实的基础，促进了我国沿海发展战略的实施。

严谨务实创新发展

“永无休止的求知欲和创新精神，敦促着你生活的脚步”。在新技术成功应用的同时，叶吉还不忘总结现有技术的不足，以一个科研人员严谨的态度，探索研究软土地基深层处理的方法，发明了“软弱地基轻型井点管结合塑料排水板复合加固方法(以下简称‘轻井塑排加固法’)”，该技术一经面世，行业内专家、研究生相继针对该技术进行了专题研究，在国家级、省级刊物发表学术研究论文多篇，被业内称赞为一项“节约投资，快速处理软土地基，减少工后沉降，提高深层承载力；加快道路、场地的建设速度”的新工法。

轻井塑排加固法用于处理软弱地基加固，适用于我国沿海、沿江地区新吹填含砂但有淤泥夹层、淤泥质粉土以及含泥量较高的淤泥质粉砂土。适合大面积堆场及道路的施工，在大面积施工时，成本低、工期短、速度快。该工法还综合应用堆载预压、真空预压、电渗降水结合强夯工艺，通过多种工艺的巧妙结合，突破了现有工法对软弱地基加固无法达到深层加固及承载力指标无法提高的瓶颈，使加固深度达到处理10米以下土体的效果，形成了整体平板桩基效果。所需处理10—20米范围内的土体承载力指标提高了2～3倍，固结度达到了90％以上。由于利用原土作为堆载物及密封层，因此该技术造价为“真空预压”的一半，为堆载预压的三分之一，而单位面积工期仅需“真空预压、堆载预压”的三分之一，工后场地无大量的废弃物，因此无二次污染。

第12篇

【关键词】软土路基;粉喷桩法;加固机理

软土地基具有高含水量、大孔隙比、高压缩性的特点，此种地基在我国沿江、沿湖以及沿海等地广泛分布，对港口建设、公路路基、大型桥梁、涵洞、通道都存在着不同程度的危害。在高速公路的软基处理中，地基土的强度和变形对地基土上的路堤及路面结构的安全和稳定性、行车安全有重要的影响。随着我国公路事业的大力发展，大量工程实践表明，用粉喷桩法加固高等级公路的路基和涵基，在满足设计的前提下，不仅能提高地基土的承载力，从而能适应快速填筑施工，而且能较好地解决沉降过大的问题，大大节约了施工作业时间。因此，该法已越来越普遍地用于高等级公路的软基处理中。

1.粉喷桩的成桩原理及特点

粉喷桩是利用粉喷桩机,用压缩空气将水泥干粉加到软弱地基土中,并在原位进行强制搅拌,吸收地下水,水泥和土进行化学反应,硬化固结后具有较高强度整体性水稳性的粉喷桩。桩与软土地基一起组成复合地基,两者共同工作,承担上部荷载。粉喷桩与桩间土的协调变形使地基土承载能力得到充分发挥，最终使土体得以加固,获得所需强度,提高地基承载力,减少沉降。

采用粉喷桩的优点如下：

1.1水泥与原土就地搅拌混合, 因此可最大限度地利用原土的承载力。

1.2水泥粉与原地基土就地搅拌混合时, 不必或只需向地基中注入少许水分(根据地基土的含水量确定),水泥粉充分吸收周围软土中的水分, 因此对含水量高的软土加固效果尤为显著。

1.3水泥干粉喷射时对土壤无侧向挤压, 对周围建筑物影响小。

1.4土体加固后重度基本不变, 对软弱下卧层不会引起附加沉降。

1.5在满足承载力及其它各项指标要求的情况下, 技术经济指标效果显著。

1.6施工时无振动, 无污染, 无噪音, 工期短, 施工现场较文明, 尤其适合在城市中使用, 且可取得良好的技术经济效益和社会效益[1]。

2.粉喷桩的加固机理

粉喷桩处治软基属于深层搅拌法中的一种，它是利用压缩空气向软弱土层中输送石灰、水泥等粉状加固料，使其与原位软弱土混合、压密，通过加固料与软弱土之间的离子交换作用、凝聚作用、化学结合作用等一系列物理化学作用．使软弱土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固土，它与原位软弱土层组成复合地基，提高软土地基承载力，减少地基沉降量[2]。

2.1溶解-析出理论及水泥与软土的化学反应

溶解一析出理论是水泥固结理论中较为经典的理论之一，该理论认为水泥的固结过程就是水泥熟料在水中溶解成离子形式，并以水作为介质进行化学反应，形成了各种晶体从水溶液中析出．最终形成具有一定强度的整体。实际工程中，常采用水泥固结理论中的溶解一析出理论来解释水泥和软土的反应[2]。

2.1.1水泥熟料在水中的溶解过程

在水泥等固化剂与软土充分搅拌之后，很快与软土中的水发生水化反应生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙及水化铁酸钙等化合物。其化学反应为

(1)硅酸三钙的水化：

(2) 型硅酸二钙的水化：

(3)铝酸三钙的水化：

(4)铁铝酸四钙的水化：

另外，在水化过程中，形成了能吸收大量自由水的钙矾石：

2.1.2土颗粒与水泥水化物之间的相互作用

一般情况下，因水泥与土的搅拌不能绝对均匀。使水泥熟料包裹在软土团粒表面，这种灰包土的结构由于电化学作用，水泥熟料的水化产物易渗透入土颗粒的内部。这样，最后在粉喷桩桩体范围内形成了外层是水泥水化产物相联结，内层是被包裹的软士团粒的空间结构，这种结构是粉喷桩强度的基础。其次，软土中含有多种矿物质并含有游离的钠离子、钾离子，它们能和水泥水化生成的钙离子进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的团粒，使土体强度提高。

2.2其他因素对粉喷桩加固机理的影响

首先，粉喷桩在施工过程中对土体的振动或挤压使土体得到挤密，利用横向挤紧作用，提高了桩间土的强度和桩侧法向应力，使得桩侧摩阻力得到增加，桩体的承载力得到加强，使路基土粒彼此靠紧，空隙减少，提高复合地基的承载力，有利于满足路基压实度的要求。

其次，水泥的各种水化物生成后有的自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的与周围具有活性的粘土颗粒发生反应，形成水泥土的团粒结构，并封闭各土团间的孔隙，形成坚硬联结体。由于粉喷桩的刚度较桩周围土体大，在路堤填筑荷载作用下，大部分填土荷载由桩体承担，作用在桩间土的应力相应减少。

另外，地基的加速固结作用也是粉喷桩的加固机理之一。由固结系数Cv的计算式：Cv=■

可以看出，虽然水泥土类桩会降低地基土的渗透系数K，但它同样会减小地基土的渗透系数α，而且通常后者的减小幅度要较前者大，由此，使加固后水泥土的固结系数Cv大于加固前原地基土的系数，因而起到加速固结的作用。

3.粉喷桩加固软土路基的设计计算

粉喷桩加固软土路基的设计计算的主要内容为：决定设置搅拌桩的范围；选择桩长及确定桩的根数，使之能满足建筑物所需要的承载力与允许沉降量[3]。

在掌握了工程地质条件以及设计要求之后，可按以下设计步骤进行设计：

3.1根据路基基础尺寸及软土范围决定采用粉体喷搅加固的范围；根据软土层厚度决定搅拌桩桩体的长度，一般情况下，桩体应伸至软土层底部。

3.2根据要求的承载力的大小，初步选定搅拌桩的间距，从而定出加固范围内搅拌桩的总数及每平方米内搅拌桩所占的面积。在公路路基土中，搅拌桩的排列一般按等边三角形或正方形布置，需要时，再作偏心计算看能否满足要求。

3.3根据初步选定的桩长L，加固区宽度B，加固区长度H，搅拌桩总数n，搅拌桩面积与加固基础面积之比（灰土置换率）αc，每排（宽度B范围内）桩的根数以及上述已取得的上部构筑物资料，进行地基承载力计算和总沉降量计算。

当计算出施工结束后的剩余沉降量小于或等于路基允许值时，说明计算满足要求，否则应重新选择桩长进行计算。

4.粉喷桩在实际应用中存在的问题及建议

4.1粉喷桩施工的主要工序在地下进行，无法直接监控。由于其关键工序是喷粉，因此，喷粉开始后，应设专人严格把关，严格控制喷粉时间、停粉时间和水泥喷入量。

4.2虽然目前粉喷桩设计计算方法尚能满足设计需要，但总的来说计算方法欠成熟，因为影响复合地基的应力和应变的因素较多。今后应从研究桩同作用、复合地基破坏机理入手，推导出更为合理的设计计算方法。

4.3施工是保证粉喷桩质量的实施关键环节，钻机深度等对加固深度有较大的影响；另一方面是空压、动力及喷搅工艺也有待进一步明确和改进，以确保深部桩体的质量。

工程应用中要提高粉喷桩的质量，使其强度更高，提高粉喷桩的完整性、均匀性，使粉喷法在公路建设工程中有更广泛的使用范围。■

【参考文献】

［1］阮永芬,李佳彬.水泥粉喷桩在软土地基处理中的应用［J］.昆明理工大学学报,2001,26(5):74-75.

［2］周金鹏.粉喷桩加固高速公路软土路基的机理与设计［D］.硕士论文.南京理工大学.2003,(1).

第13篇

关键词：填土，注浆，地基加固

 

一、工程概况

大连石化新厂新建项目，场地位于大连石化分公司院内，拟建餐厅长36.0m，宽20.7m，二层框架结构。

二、基础以下工程地质条件及地下水

（一）基础以下工程地质条件

①素填土，黑褐色，松散，由灰岩碎石及少量粘性土等组成，层厚2.5～4.6m，属软弱土，不稳定。

②中风化石灰岩，岩体具中厚层结构，岩芯呈碎块状、短柱状，岩体较破碎，属较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。

（二）地下水

地下水稳定水位埋深2.0～3.0m，为海水和第四系潜水混合的地下水，水位受潮汐影响。

三、设计参数

由于拟建餐厅周边分布石油管线及建筑物，处理范围小，不适宜采用桩基及强夯，综合考虑，采用注浆处理后的素填土为复合地基，处理后复合地基承载力特征值fak不小于200Kpa，压缩模量Es不小于20Mpa，即可满足设计要求。

处理基础范围为36.0*20.7m，根据理正软件计算，按1.4m的等边三角形布点，共布置17排注浆孔，总孔数为434个，注浆孔径为110mm，注浆孔钻至中风化石灰岩，注浆套管管径为108mm。①注浆压力：　注浆过程中，由于填土位于上层，层顶位于地表，浆液沿水平剪切方向流动会在地表出现冒浆现象，因此注浆的极限压力值Pu须满足下式：

Pu＝γhtan2（45°+φ/2）+2ctan（45°+φ/2）

式中h为注浆孔的深度。在实际注浆过程中，应考虑注浆管道的压力损耗、注浆端头浆体堵塞等影响。经调整后采用注浆压力为0.5～2.0MPa。

②注浆浆液配比为1：1（体积比），此次注浆加固法选用水泥作固相材料。免费论文。免费论文。水泥可采用425普通硅酸盐水泥，液相用一般饮用淡水。③注浆量

注浆量按单孔注浆量控制，单孔注浆量按下式计算：

Q=πLR2nη

式中：Q——单孔注浆量（m3）；

L——注浆段长度（m），取全孔长减去孔口段；

R——浆液扩散半径（m），0.85；

n——注浆段土层孔隙率，取54.3%；

η——浆液损失率1.2。

单孔注浆量根据深度不同经计算在3.5～5.8 m3之间。

四、现场试验和施工要点

由于该场地地下水为海水，且受潮汐影响，为保证地基处理后，复合地基承载力满足设计要求，特选取了一块4.8*5.6m的场地进行试验，检测合格后再进行整个场地的钻孔注浆施工。①平整场地，使XY-100型钻机能够进场施工

②施放钻孔，依据设计图现场放孔，水平偏差不大于25mm，垂直偏差小于1%。

③花管制作，在无缝钢管管壁按0.5m左右切割3个孔径10mm的注浆孔，地面以下一米不用切割

④钻孔施工，钻至中风化石灰岩，钻孔应按基岩面由浅至深的地方施工，成孔后，将108mm花管下入孔中距基岩面0.5m处，孔口预留长度0.2m以上。

⑤注浆：先用水泥砂浆将花管四周密封，待封孔水泥凝固24小时后，对该孔进行高压注浆，浆体经搅拌机充分搅拌均匀后，将注浆管与花管连接上，开始加压注浆，若漏浆严重，可采取分段分次注浆。

⑥注浆压力超过设计压力，地面冒浆或注浆量小于1L/min，即注浆结束，挪至下一孔，重复上述钻孔注浆工作，注浆顺序应按跳孔间隔注浆方式进行，宜采用先外围后内部的施工方法。

⑦检验合格后进行全场施工

五、质量检验

注浆检验时间在注浆结束28d后进行，抽2～5%个孔进行重型动力触探检测，取样10组和不少于3个静力载荷试验。六、注浆加固的范围内钻孔取芯观察，浆脉呈纵向和水平分布，局部岩芯呈短柱状，与理论设计相符；动力触探检测结果：连续动探击数均大于5击，承载力特征值为200KPa；载荷试验3点结果承载力特征值为200KPa，相应沉降量为2.5～4.2mm。注浆加固地基效果满足设计要求。

六、结语

本本工程施工及检验情况均良好，证明在填土地基中进行注浆地基加固是可行的。免费论文。注浆效果的成败还在于施工管理和质量控制，须建立详细、可操作的管理程序和丰富的经验及可靠的检测手段。

参考文献

1、中华人民共和国建设部．建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）

2、刘景政，等．地基处理与实例分析 北京：中国建筑工业出版社，1998．

3、中华人民共和国建设部．建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）

4、曾国熙，等．地基处理手册 北京：中国建筑工业出版社，2002．

第14篇

【关键词】：振动打桩机；碎石；挤密桩

中图分类号： TU521 文献标识码： A 文章编号：

一.引言

本单位使用振动打桩机施工碎石挤密桩, 还是最近几年才开始的事，可以说是一项新工作,有很多问题还处在认识与摸索的过程之中。特别是对保证施工的质量, 还不能做到有完全的把握, 因此在这里只就本单位在具体施工过程中产生的问题以及相应的解决办法来作简单介绍。本单位所使用的振动打桩机是组合式产品, 立柱和锤头是由浙江瑞安生产的DZ-30型号，机架底盘则是由我单位探矿修配厂仿造兰建机械厂而生产的60型号滚杠式底盘，设计深度能够打到21m，原来计划安装60型号锤头,但是最终只买了13m立柱, 因此目前只能打到10m以内。

二．施工方法与措施

本单位使用两种沉管,管径为325mm 和377mm,侧开活门式投料口。桩头采用四活瓣式锥形桩头,张开时其内径和管子径相同。封闭时呈现出一个密封的圆锥体。沉管后采用孔口投料和管内投料相结合的方式将碎石灌入到桩孔内,通过凭借打桩机产生的压、挤、振的作用力将碎石挤密压实，从而形成较大的碎石桩体并挤密桩间土形成复合地基,增强软弱地基的承载力和稳定性。为了确保每条桩都能够达到满足设计承载力的要求,应该做到以下几点：

1.首先要了解场位的工程地质资料。它包括各类土的物理力学性质, 土体结构、成分、含水量以及地下水位埋深。

2.设计要求复合地基承载力。

3.正式开工前应该要工程试桩,计算确定施工技术参数, 它不仅包括桩长、布桩形式、分设填料量、密实电流，也包括留振时间，提管高度，贯入度等。

4.确定施工过程中的检测质量标准以及质量检查方法。

4.1我们在施工过程中所采取的具体质量控制指标是:

4.1.1 密实电流: 通常要求振动密实电流应该要比沉管电流大20-25A。

4.1.2 分段填料量：要求应该从管内下料。每次填料用量要适中,过多则会导致降低挤密的质量,过少则会影响施工的进度,一次填料在孔内充填的高度不应该超过1m,一般应为0.14m。

4.1.3 提管高度：提管高度非常重要,若每段内下料的用量较多,则可以采取提管高度的方法来控制桩体密实的厚度,达到成桩质量的稳定可靠，提管高度一般我们要求在1～1.5m。

4.1.4 留振时间：应该控制在15～20s之间。

4.1.5 贯入度：应该在留振时间内不大于3cm。

施工过程中的检测质量标准和质量检查方法，应该采取有关文献推荐桩身碎石密度的标准：

在桩中心处进行重型动力触探,满足全桩平均击数N（63、5）> 8击,存在有N（63、5）< 8击的局部深度段情况时,按以下公式来计算局部欠密系数K’，K’=。

K’——局部欠密系数。

N（63、5）欠密段内的平均动力触探击数。

L——欠密段长度（m）。

合格标准为K’< 1.33。􀀁􀀁 􀀁

三.施工结果及分析

采用以上的标准，运用动力触探施工过程中的质量监控手段,对于我们地质勘探单位来说设备不存在问题,方法也基本上可行,能够保证施工质量。施工得以实践证明,我们所采用检测方法，技术指标以及检测标准都是切实而可行的, 例如我们所施工的宁夏吴忠市物资局综合楼碎石挤密桩工程, 总共布桩有874根, 采用上述的检测指标和技术指标进行施工质量监控,在施工工程结束之后,经过宁夏自治区建筑质量监督检验站检验,处理后的复合地基承载力基本上满足设计的要求,质量达到合格。吴忠市物资局综合楼碎石挤密桩试验的结果见下表：

稍密的砂类土振动打桩机沉管非常困难。原因在于砂土地层在振动锤的连续振动之下,土层颗粒在激振力的作用产生下下沉、位移、密集、重新排列组合成为新的更加密实的结构形式。软弱粘性土施工过程中土层容易隆起。通常隆起约50～80cm。原土结构遭到破坏,导致强度降低,而且桩周土的约束力又小,影响到桩体的密实程度,失去了地基处理的意义。孔口下料时在沉管成孔的过程当中, 当桩管通过桩管提离淤泥、淤泥层成孔时, 淤泥又漏回到原处, 给施工带来了很大的不便之处。 而在管内下料时,由于成桩直径很大,基本上将相邻各桩连接成为一个整体,而且在地面隆起严重时, 桩体密实程度很差。

四.施工中应注意的问题及对策

1.采用振动挤密桩加固后的沉降量和地基承载力在很大程度上取决于周围土对桩的约束力。如果周围土过于软弱,会导致土的侧向约束力始终无法平衡填料挤入孔壁的力, 就会始终不能形成桩体,也就不会达到复合地基强度。而对成桩所需土的最低强度意见不一。1979年2月，日本新吉见合在我国南京召开的振冲置换法加固技术鉴定会上提出地基强度不应低于20KPa，该法加固软弱地基时要求地基土不排水抗剪强度应不小于19.6KPa。在这个问题上,还应该深入认真的研究,以便积累更多的经验。如果地基强度小于20KPa,应该慎重选择使用这种方法。

2.振动挤密桩还处在半经验半理论的状态, 其最终沉降量复合地基承载力以及计算方法均不成熟, 大都是以经验数据作为设计参数。因此在应用中要依据现场的实际情况,通过参照前例,经过试桩来完善和修改设计。例如，太原某厂编织袋厂房地基处理, 原设计为振动挤密砂桩, 毛砂作真料, 充盈系数为1.3。但在施工过程中发现地表 1m 以下的土质呈现为软塑状,成桩以后的效果很差。在经过施工单位、设计单位以及建设单位共同研究后,决定改为振动挤密碎石桩, 充盈系数为2.0,原打完的砂桩进行重打，之后再经检验,符合设计要求。

3.桩距的确定是当桩径选定后, 一般应根据天然地基的土质情况和设计承载力的要求,通过现场试验来确定桩距和桩体的填料用量, 当由于施工工期等因素不具备试验条件时, 可根据以往施工经验来确定, 一般桩距 L =2.0～3.5倍桩径，对软质粘性土取较小的桩距, 对砂质，土取偏大的桩距, 对粘性土和填土地基置换率取值在0.1～0.25之间，对饱和软土取偏高值, 对砂土地基取值可小于或等于0.1。在饱和粘性软土地基中, 挤密桩置换面积和桩体的密实性对地基的加固效果起决定作用, 桩距小, 有利于桩间土的排水固结, 为了提高对饱和粘性土基的加固效果, 桩距不宜大于3.0倍桩径。

五.结束语

综上所述，通过本文的讨论我们知道影响振动打桩机施工碎石挤密桩质量的因素非常多, 但是只要施工场区技术参数、地层条件适应确定无误,振动打桩机施工碎石挤密桩处理软弱地基的产生效果还是非常明显的。

【参考文献】

1. 刘军玉.液压振动打桩机设计[期刊论文]-农业装备与车辆工程2007(12)

2. 萧琴 汉欣利V系列高频液压振动打桩机[期刊论文]-工程机械与维修2006(5)

3. 盛兰 V-250型高频液压振动打桩机[期刊论文]-工程机械与维修2006(10)

4. 王安德.高金川.胡郁乐.振动沉管中的一种"反常现象"的处理及原因分析

[期刊论文]-地质与勘探2000,36(2)

5. 李智 应用免疫遗传算法优化设计防汛打桩机激振器[期刊论文]-中国农村水利水电2004(3)

6. 霍晓强.周传立.李思鼎DZ60KS型振动桩锤的试验研究及改进措施[期刊论文]-建筑机械2000(11)

7. 王玉兴.罗锡文.邹广德.张为春汽油内燃式防汛抢险打桩机研制[期刊论文]-农业机械学报2000,31(5)

8. 陈建业.张希恒.包继德.张海峰桩架过载保护装置的设计及使用[期刊论文]-建筑机械化2004,25(10)

第15篇

Abstract: Using Winkler elastic thin plate theory, the stress distribution characteristics of thinner artificial hard shell layer in the elastic stage under vertical load was studied, and stress and deflection curve of sheet were obtained according to specific examples. The elastic sheet model with simply supported at both ends, and with free at another both ends was established, the Winkler elastic thin plate theory is become procedure by using Matlab language, the stress and deflection value of all coordinates of inside and outside of the model was calculated, and the stress and deflection curve were fitted by using Matlab. The applicable scope of Winkler elastic thin plate theory in the plane strain was verified, and then obtained stress diffusion rule of thinner artificial hard shell layer in the elastic stage, namely, in transverse section of sheet, when being in the vicinity of X = B / 4, it appears stress diffusion effect in the sheet and reduced amplitude is about 10% of stress typical value; when being far from X = B/4, the stress is irregular mutations, and the Winkler elastic thin plate theory is no longer applicable.

关键词： Winkler弹性薄板理论；Matlab编程；人工硬壳层；应力扩散

Key words: Winkler elastic thin plate theory；Matlab programming；artificial hard shell layer；stress diffusion

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）23-0049-03

0引言

人造硬壳层法处理软土地基的技术近年来已广泛的应用于高等级道路的路基建设，国内针对这方面的研究也逐步成熟。对于上硬下软的双层地基而言，地基上部的土层是地基承载的关键部位，上覆硬壳层的厚度、变形模量等因素对下卧软土层受力的影响是显著的。位于地表的具有较高强度和较小厚度的硬壳层，与下卧软土层形成较为鲜明的强度差和刚度差，因而使双层地基在荷载作用下呈现出一种特殊的承载方式，一种柔性的类似于板体的承载方式。硬壳层本身变形模量大，受力后变形小，由于对下卧层起应力扩散作用而使得地基中的变形得到遏制，可类似看作弹性地基板来处理。

1Winkler双层地基模型

1.1 模型描述假定地基是由许多独立的且互不影响的弹簧组成，即地基任一点所受的压力强度p只与该点的地基变形s成正比，而p不影响该点以外的变形。表达式为：p（x，y）=ks（x，y）（1）

当采用弹性地基上无限长板模型进行模拟时，力学计算模型如图1所示。

边界条件为在y=0和y=b边上有：ω=0（5）

上式是在满足两对边简支情况下的通解，它还包括Am、Bm、Cm、Dm四个系数，可以由其余边界条件求出。将这些系数代入式（10）的通解中就可以求出板中各点的挠度值，进而求导，得到各点的应力值。将式（5）、（6）、（7）、（8）代入式（11）中可以求得待定系数：如图1所示，可见函数ω（x，y）关于x轴对称，由函数的奇偶性可得：待定系数Bm、Cm=0；而由自由边

然后，将Am、Bm、Cm、Dm代入表达式（11）中，即可求得薄板内各点的挠度理论值ω（x，y），进而求得各点的应力值?滓z（x，y）。

当级数参数m取1、3、5…不同值时，可以求得不同精确度的双层地基内任一点挠度值。

2算例

2.1 国内的软土地基上覆硬壳层的厚度一般在5m以内，其变形模量为5~30MPa（中等压缩性土），而软土的变形模量在5MPa以下。随着所取得级数项的增加，挠度最大值向板的两边靠近，当级数取50左右时，波动基本趋于稳定，整个板的各点挠度值趋向一个统一值。

2.2 本文算例中，取上覆人工硬壳层厚度h=1m，变形模量为E=10MPa，泊松比为ν=0.35，级数m=51，Winkler弹性地基薄板模型的尺寸如图1所示，板上施加的竖向条形荷载为q=200kN/m。通过对薄板内多点进行数值计算，得出各点的应力和挠度值，采用Matlab拟合出应力和挠度曲线，如图3~图7所示。

2.3 算例结果分析

2.3.1由图3可以看出在弹性薄板模型简支的两端，弹性薄板的应力值发生大幅度的突变。这是由于弹性薄板的两端受约束作用，使得原本趋于平稳的应力和挠度值因边界条件的强制改变而发生较大波动。

2.3.2 由图4和图5可以看出，沿纵轴Y方向，当Y取值在50~950m范围内时，应力和挠度曲线趋于稳定，但是在Y=50~150m以及850~950m两个区间，应力和挠度的波动幅度仍然较大，应力曲线越靠近中点越平稳；应力和挠度曲线关于薄板中点对称，而且应力和挠度的变化形状一致。除去约束边界后的弹性薄板的应力变化趋于线性平稳。

2.3.3 由图6和图7可以看出人造硬壳层薄板横断面方向的应力和挠度在薄板尺寸范围内(X=0m~±10m)基本上趋于统一数值；在板外X=10~14m范围内应力和挠度变化同板内基本一致，在某一平均值上下波动，曲线如图7所示；在板外X=15m处，应力在靠近Y中点出现应力扩散效应，在靠近简支端处增大，但其增大和减小的幅度均在应力均值的10%范围内；但是在Y=50~100m范围内不遵循该规律，这是因为靠近简支约束端应力分布受边界条件影响。

另外，越靠近纵轴中点，应力分布越遵循上述规律，这表明在没有约束条件影响时，应力扩散发生在板外X=B/2处，而且应力减小值在10%范围以内，其余坐标处应力和挠度趋于统一。在X>B/2时，本文在X>16m时，应力扩散停止，应力变化无规律波动，此处应力发生突变，甚至局部点处还出现拉应力和不正常的超大压应力，因而Winkler弹性薄板理论不在适用。

参考文献：

[1]徐洋.复合双层地基应力扩散效应研究.河海大学硕士论文,2001，（1）.