优秀铁道工程技术 软土地基处理 论文.doc

1、摘 要所谓软土,是指强度低，压缩性较高的软弱土层。多数含有一定的有机物质。由于软土强度低，沉隐量大，往往给道路工程带来很大的危害，如处理不当，会给公路的施工和使用造成很大影响。软土根据特征，可划分为：软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。路基中常见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。选用软土作为路基应用，必须提采取出切实可行的技术措施。 这种土质如果在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基础中，最佳含水量不易把握，极难达到规定的压实度值，满足不了相应的密实度要求，

2、在通车后，往往会发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见,故禁止采用。 在软土地基上修筑路堤，特别是桥头引道，如不采取有效的加固措施，就会产生不同程度的坍滑或沉陷，导致公路破坏或不能正常使用。 软土地基下沉的一个主要原因是软土地基的沉降，包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。根据沉降标准，按我国现行的有关规定，用容许工后沉降路面设计使用年限内的剩余沉降来控制(其值见有关设计标准)。 一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到总沉降量的80%以上时，才容许铺路面。软土地基沉降严重时，不仅增加填方数量，而且沉降或水平位移对临近填土的桥

3、台、挡土墙、涵洞，甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都会产生很大的影响。 为此，首先应做好深入细致的工程地质勘探工作，充分研究已有地质资料，采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。查明路段所处的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和路基排水条件，明确松软土层的成因、类型、分布范围及其在路线通过地带分布的具体情况，确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质(如天然容重量、天然含水量、塑限、液限、孔隙比、内聚力、内摩擦角、承载力及渗透系数等)。根据路基土的工程特性，选用适当的处理措施。 关键词：软土地基、工程性质、地基危害、地基处理。- I -目录l摘

4、 要I目录II1 绪论22软土的地质特征及主要工程性质42.1 软土的成因及类型42.2软土的分布42.3软土的工程性质52.4软土路基的稳定分析及地基下沉的因素62.5软土路基处理的新技术73地基处理93.1地基处理的目的及采取措施93.2地基处理的基本原则103.3地基处理的发展114软土地基的危害125软土地基的处理措施135.1反压法135.2排水固结法165.2.1排水砂井法165.2.2排水砂垫层175.2.3人工地基175.3其他措施185.4针对兰新高速铁路软土地基处理的技术方法216结论23致谢24- III -软土地基处理毕业论文1 绪论软土在我国滨海平原河口三角洲湖盆地周

5、围及山间谷地均有广泛分布。在软土地基上修筑路基，若不加处理，往往会发生路基失稳或过量沉陷，导致路基病害的产生，继而影响列车正常运行。所谓软土,是指强度低，压缩性较高的软弱土层。多数含有一定的有机物质。由于软土强度低，沉隐量大，往往给道路工程带来很大的危害，如处理不当，会给公路的施工和使用造成很大影响。软土根据特征，可划分为：软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。路基中常见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。选用软土作为路基应用，必须提采取出切实可行的技术措施。

6、天然土体的性质不同于一般的均质材料，软土地基更是变化很大，不仅在空间上发生变化，而且随着时间的变化其性质也在发生变化。由于土力学中理论分析的计算模式都是在一定的假定条件下建立的，众多不同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循“因地制宜、综合考虑”的原则进行。软土路基可能导致出现一些的问题，当路基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷载时，地基就会产生局部或整体剪切破坏。当路基 在上部结构的自重及外荷载作用下，产生过大的沉降和 不均匀沉降变形时，会影响结构物的正常使用，特别是超过结构物所能

7、容许的不均匀沉降时，结构可能开裂破坏。路基的渗漏量超过容许值时，会发生水量损失导致事故发生。近40年来，国外的地基处理技术发展的十分迅速，老方法得到改进，新方法不断涌现。在20世纪60年代中期，从如何提高土的抗拉性质这一思路上，发展到土的加筋法；从如何有利于土的排水和排水固结这一基本观点出发，发展到了土工合成材料、砂井预压和塑料排水带；从如何进行深层密实处理的方法考虑，采用加大击实工的措施，发展到了强夯法和振动水冲法等。另外，国外现代工业的发展，对地基工程提供了强大的生产手段，如能制造重达几十吨的强夯起重机械；潜水电机的出现，带来了振动水冲法中振动器等施工机械；真空泵的问世，建立真空预压法，生

8、产了大于20MPa气压的空气压缩机，从而产生了高压喷射注浆法。通过不断的发展使得如今对软土地基处理变得更加简单快捷。在软土地基修筑堤防工程，必须解决好四个方面的问题：地基的强度和稳定性问题。地基的变形问题。地基的渗漏和溶蚀问题。地基的振动液化与振沉问题。因此，研究堤防工程软土地基的特征，提出相应的处理措施就十分重要了。处理方法有：表层处理法、强夯法、静力排水固结法、反压护道法，桩基法换土法，灌浆法，加筋法等， 排水砂垫层，石灰浅坑法及其他辅助方法！不同的软土地基应该结合工程实际采取有效经济的处理办法！在必要的情况下，我们也可以同时采取多个方案。2软土的地质特征及主要工程性质2.1 软土的成因及

9、类型所谓软土就是强度低压缩性高孔隙比大的软弱土层。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，按土的孔隙比及有机质含量，并结合其它指标，可将其划分为软黏性土淤泥质土淤泥泥炭质土及泥炭五种类型。软土在我国滨海平原河口三角洲湖盆地周围及山间谷地均有广泛分布。软土按其成因大致可分为海洋沿岸沉积和内陆湖特性差别，盆地沉积两大类。按其沉积环境和特性差别，可分为下表1-1的七种类型。表1-1软土的成因类型成因类型特征泻湖相沉积颗粒细，孔隙比大，强度低，常夹有薄层层炭溺谷相沉积空隙大，结构疏松，含水量高，分布范围窄滨海相沉积面积广，厚度大，夹有粉砂薄透镜体，空隙大三角洲相沉

10、积分选性差，结构不稳定，粉砂薄层多，有交错层理不规则夹炭层及透镜体夹层，结构疏松湖相沉积粉土颗粒成分高，呈放射状分布，层理均匀清晰，表层多有硬壳河漫滩相沉积沉积凌乱，以淤泥和软黏土为主，含中细砂交错层，呈透镜体分布丘陵谷地相沉积呈片状带状分布靠山侧浅，谷中心深，具有较大的横向坡，颗粒由山前到谷中心逐渐变细2.2软土的分布软土在我国滨海平原河口三角洲湖盆地周围及山间谷地均有广泛分布。表2-2软土的分布成因类型代表地区一般特性海岸沉积滨海相连云港、天津、大连、湛江、香港、厦门等地分布范围较广，常与海滩岸边及潮汐的水动力作用形成较粗颗粒想掺杂，在沿岸与垂直岸方向有较大变化，土质疏松切不均匀泻淋相温州

11、、宁波分布范围较宽，沉积颗粒表层覆盖有较厚的硬壳层，其下为较厚的淤泥层，在其边缘常有泥炭堆积涡谷相福州、泉州、海南分布范围较窄，结构疏松，边缘常有泥炭堆积续表2-2软土的分布成因类型代表地区一般特性海岸沉积三角洲相长江下游的南边、上海、珠江下游的广州等地在海陆相交叉作用下，软土层和砂层交错沉积，多形成尖灭或透镜体，分透度较差。结构疏松，软土层一般较厚浅海沉积海相天津塘沽多位于海湾区域内，河流入海携带的动植物残骸经生物化学作用，形成灰色或灰绿色淤泥或淤泥质土潮泊沉积湖相洞庭湖、太湖、洪泽湖、昭阳湖四周地区、云南的滨池地区是近代盆地的沉，其物质来源与四周岩性基本一致。淤泥结构松软，呈暗色、灰绿色或

12、黑色，时而又淤泥透镜体河滩沉积河漫滩相、牛牦胡相长江中下游地区、滨海平原、松辽平原范围相对较小，其成分不均一，厚度变化大，其形状常呈带状或透镜体存在丘陵谷地沉积丘陵谷地相贵州六盘水地区呈片状、带状，靠山边较浅，谷中心深，有较大的横向坡，颗粒由山坡到谷中心变细沼泽沉积沼泽相分布在陆地排水不畅的低洼地区多伴以泥炭，且常出露于地表下部常有淤泥层或泥炭互层人工吹填天津塘沽东突堤、深圳南油开发区颗粒成分与挖泥船区域的土质相同，但吹填沉积过程又有局部的区分，靠近出水口的颗粒较粗，远离出水口的较细2.3软土的工程性质软弱土包括淤泥、淤泥质土、杂填土及饱和松散粉细砂与粉土。堤防工程中主要是指天然孔隙比大于或等

13、于15的亚粘土、粘土组成的淤泥和天然孔隙比大于10小于15的粘土组成的淤泥质粘土。其主要特征如下： 1孔隙比和天然含水量大 我国软土的天然孔隙比e一般在12之间，淤泥和淤泥质土的天然含水量W5070%，高的可达200%，普遍大于液限。 2.压缩性高 我国淤泥和淤泥质土的压缩系数一般a12都大于05MPa-1,建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，尤其是沉降的不均匀性，会造成建筑物的开裂和损坏。 3.透水性差 软弱土尽管其含水量大，透水性却很小，渗透系数K1（mm/d）。因此，土体受到荷载作用后，呈现很高的孔隙水压，影响地基的压密固结。 4.抗剪强度低 软土通常呈软塑流塑状态，在外部荷载作用

14、下，抗剪性能极差，我国软土无侧限抗剪强度一般小于30KN/m2（相当于03KN/m2）。不排水剪时，其内摩擦角几乎为零，抗剪强度仅取决于凝聚力C，一般C30KN/m2；固结快剪时，内摩擦角515。 5.灵敏度高 软粘土上尤其是海相沉积的软粘土，在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度，但一经扰动，抗剪强度将显著降低。其灵敏度（含水量不变时原状土与重塑土无侧限抗压强度之比）一般在34之间，有的甚至更高。 6.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。7.流变性显著 其长期抗剪强度只有一般土质抗剪强度的40% 80%。2.4软土路基的稳定分析及地基下沉的因素影响软土路基稳定性的因素较多

15、，他不仅取决于陆地的断面形状、填土高度、填土施工速率和地基土的性质，而且与软土的成因类型、地层的成层情况以及地基土的应力历史有关。例如土层倾斜能促使滑动面产生，即滑动面的位置和形状受到土层成因的影响，当软土地基下伏硬层时，则滑动面的形状可能由三段或三段以上的曲线组成，即复式滑动面。可见，滑动面的形状和位置受到地层结构的影响。软土路基的稳定性分析，目前广泛采用圆弧滑动面的假定，由软土路基稳定性的破坏试验和对坍滑路基的观测，证实了圆弧滑动面的假设，并且滑弧切入地基软弱底层中。按对路基土性质的假定条件不同，圆弧滑动面法又有固结有效应力法总强度法毕肖普法等，其中多采用固结有效应力法和总强度法。软土路基

16、的稳定安全系数要求：级铁路不考虑荷载时，稳定系数要求大于等于1.201.25，考虑荷载时，要求大于等于1.51.20。级铁路不考虑荷载时稳定系数要求大于等于1.20，考虑荷载时要求大于等于1.10。软土地基下沉的一个主要原因是软土地基的沉降，包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。根据沉降标准，按我国现行的有关规定，用容许工后沉降路面设计使用年限内的剩余沉降来控制(其值见有关设计标准)。 一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到总沉降量的80%以上时，才容许铺路面。软土地基沉降严重时，不仅增加填方数量，而且沉降或水平位移对临近填土

17、的桥台、挡土墙、涵洞，甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都会产生很大的影响。 为此，首先应做好深入细致的工程地质勘探工作，充分研究已有地质资料，采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。查明路段所处的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和路基排水条件，明确松软土层的成因、类型、分布范围及其在路线通过地带分布的具体情况，确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质(如天然容重量、天然含水量、塑限、液限、孔隙比、内聚力、内摩擦角、承载力及渗透系数等)。根据路基土的工程特性，选用适当的处理措施。2.5软土路基处理的新技术高压水切割消瘀水渠、水塘、河道的底部大

18、多都有一定厚度的浮泥，如不清除会使路堤处产生渗透差别，而严重阻止空隙水排出，延长固结时间；并对周围地基抗滑稳定性起到破坏作用，况且淤泥中的有机质经分解后，部分产物以沼气形式泄出会使路堤下沉，加大工后沉降，因此，这些浮泥必须清除干净。高压水切割清淤法是用高压喷射水枪沿水平方向切割浮泥，形成泥浆后，再用泥浆泵抽到堆放的低洼处。此种方法质量可靠，施工简单、效率高，易于推广。薄层轮加法填筑路堤薄层轮加法不是采用把预压划分为几级的方法，而是充分利用每次填土后地基强度的增长，根据沉降、位移等观测数据确定填土速率和停歇时间。时间证明，该方法一方面增加了路堤施工的稳定性，同时也争取了更多的预压时间，是一种经济

19、实用、合理的科学施工方法。该方法首先要确定路基的极限填土高度。在极限填土高度以下可以采取较快的填土速度；在极限填土高度以上，为了确保路堤的稳定，应适当放慢加载速度。在施工中着重控制侧向位移速率，使侧向位移速率基本在允许范围内变化。该施工法的关键是要保证准确连续的动态观测，通过观测数据的分析，掌握路堤在施工中的变动态，确定合理的控制标准来控制填土速度，以保证是施工的安全稳定。CFG桩近年来，复合地基理论的研究和发展较快，一些新的桩型、施工设备和施工工艺应运而生。复合地基可分为两大类：一类是由散体材料如砂、碎石、土、钢渣等组成的桩与天然地基复合；另一类是由水泥与土结合而成的桩与天然地基复合。CFG

20、桩按其性质属于后者，适用于软土处理且是一种较为经济合理的地基处理方法。砂石桩与低强度混凝土组合型复合地基散体桩主要靠桩间土的被动约束，特别是桩顶24倍桩径范围内，桩间土将承受很大的径向应力，容易使桩体产生膨胀破坏，因而在软弱粘性土中的砂石桩复合地基承载力难以有效提高。为了改变这种状态，对散体桩复合地基中的部分砂石进行桩体增强，在砂石桩中增加一定量的、及粉煤灰与少量水泥，使其成为一种粘结强度较高的半刚性体，由此构成部分散体砂石桩与部分低强度混凝土组和型复合地基。组和型复合地基特点是既能发挥砂石桩的优点，又由于低强度混凝土桩的插入而使砂石桩的侧向约束作用得到加强，从而减少散体桩顶部分的压胀变形。同

21、时发挥半刚性桩能向深部传递荷载的作用，使复合地基的承载力大幅增加，提高了复合地基的整体稳定性。为使两种不同刚度桩体的作用、变形协调一致，需在桩顶设置一定厚度的砂石料垫层，以保证不同刚度桩体与土共同承担荷载。 3地基处理3.1地基处理的目的及采取措施地基处理是为了提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。我国土地辽阔、幅员广大、自然地理环境不同、土质差异很大、地基条件区域性很强，因而地基处理这门科学特别复杂。地基处理的对象是对天然的软弱地基和人工堆填地基进行加固，以满足各类土木建筑和水利、交通、石化、电力等工程的技术要求。地基处理的目的是为了提高软弱地基和人工堆填地基的

22、强度，保证地基的稳定；降低地基的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降；防止地震时液化；消除特殊性土的湿陷性、胀缩性和冻胀性等。随着我国国民经济的持续发展，不仅事先要选择在地质条件良好的场地上从事工程建设，而且有时也不得不在地质条件不良的地基上进行建设，另外，随着科学技术的日新月异，结构物的荷载日趋增大，高层建筑层数越来越高，对变形要求也越来越严，因而原来一般可被评价为良好的地基，也可能在某些特定条件下非进行地基处理不可。所以，不仅要善于针对不同的地质条件、不同的结构物选定最合适的基础型式、尺寸和布置方案外；而且要善于选取最恰当的地基处理方法。地基处理应采取适当的措施以改善地基条件，这些措施应包括

23、以下五方面内容：(1)改善剪切特性：地基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性，取决于地基土的抗剪强度。因此，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地基土的抗剪强度。(2)改善压缩特性：需要研究采用何种措施以提高地基土的压缩模量，借以减少地基土的沉降。另外，防止侧向流动(塑性流动)产生的剪切变形，也是改善剪切特性的目的之一。(3)改善透水特性：由于在地下水的运动中所出现的问题。为此，需要研究采用何种措施使地基土变成不透水或减轻其水压力。(4)改善动力特性：地震时饱和松散粉细砂(包括一部分轻亚黏土)将会发生液化。为此，需要研究采取何种措施防止地基土液化，并改善其振动特性以提高地基的

24、抗震性能。(5)改善特殊土的不良地基的特性：主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等特殊土的不良地基的特性。3.2地基处理的基本原则地基处理的核心是处理方法的正确选择与施工实施。而对某一具体工程来讲，在选择处理方法时需要综合考虑各种影响因素，如建筑物的体型、刚度、结构受力体系、建筑材料和使用要求，荷载大小、分布和种类，基础类型、布置和埋深，基底压力、天然地基承载力、稳定安全系数、变形容许值；地基土的类别、加固深度、上部结构要求、周围环境条件、材料来源、施工工期、施工队队伍技术素质与施工技术条件、设备状况和经济指标等。对地基条件复杂、需要应用多种处理方法的重大项目还要详细调查施工区内地形

25、及地质成因、地基成层状况、软弱土或不良土层厚度、不均匀性和分布范围、持力层位置及状况、地下水情况及地基土的物理和力学性质；施工中需考虑对场地及邻近建筑物可能产生的影响、占地大小、工期及用料等。只有综合分析上述因素，坚持技术先进、经济合理、安全适用、确保施工质量的原则拟订出地基处理方案，才能获得最佳的处理效果。其中地基处理方案的确定可按下列步骤进行：(1)搜集详细的工程地质、水文地质及地基基础的设计资料。(2)根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层构造、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素，初步选定几种可供考虑的地基处理方案。另外。在选择地基处理方案时，应同时考虑上部结

26、构、基础和地基的共同作用；也可选用加强结构措施(如设置圈梁和沉降缝等)和处理地基相结合的方案。(3)对初步选定的各种地基处理方案，分别从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比，根据安全可靠、施工方便、经济合理等原则，从而因地制宜地选择最佳的处理方法。值得注意的是，每一种处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点。没有一种处理方法是万能的。必要时也可选择两种或多种地基处理方法组成的综合方案。(4)对已选定的地基处理方法，应按建筑物重要性和场地复杂程度，可在有代表性的场地上进行相应的现场试验和试验性施工，并进行必要的测试以验算设计参数和检验处理效果

27、。如达不到设计要求时，应查找原因、采取措施或修改设计以达到满足设计的要求为目的。(5)地基土层的变化是复杂多变的，因此，确定地基处理方案，一定要有有经验的工程技术人员参加，对重大的工程的设计一定要请专家们参加。3.3地基处理的发展近些年来，基本建设规模不断扩大，在建筑、水利、石化、电力、交通和铁道等土木工程建设中，愈来愈多地遇到不良地基问题，各种不良地基需要进行地基处理才能满足建造上部构筑物的要求。地基处理是否恰当关系到整个工程质量、进度和投资。合理地选择地基处理方法和基础型式是降低工程造价的重要途径之一。国内外在地基处理技术方面发展十分迅速，使传统方法得到改进，新的技术不断涌现。随着工业的发

28、展，给地基处理工程提供了先进的生产手段，潜水电机的出现，带来了振动水冲法；真空泵的问世，才能建立真空预压法；生产了大于20的压缩空气机，从而产生了“高压喷射法”。地基处理技术新的发展反映在地基处理机械、材料、现场监测技术，以及地基处理新方法的不断发展和多种地基处理方法综合应用等各个方面。地基处理材料的发展也促进了地基处理水平的提高。新材料的应用，不仅使一些原有的地基处理方法效能提高，而且产生了一些新的地基处理方法。土工合成材料在地基处理领域得到愈来愈多的应用。土工合成加筋材料的发展促进了加筋土法的发展。轻质土工合成材料EPS作为填土材料形成EPS超轻质料填土法。塑料排水带的应用提高了排水固结法

29、的施工质量和工效，且便于施工管理。灌浆材料的发展有效地扩大了灌浆法的应用范围，满足了工程需要。地基处理的工程实践促进了地基处理计算理论的发展。随着地基处理技术的发展和各种地基处理方法的推广使用，复合地基概念在土木工程中得到愈来愈多的应用，复合地基理论得到发展，逐步形成复合地基承载力和沉降计算理论。地基处理理论的发展又反过来推动地基处理技术新的进步。人们在改造土的工程性质的同时，不断丰富了对土的特性研究和认识，从而又进一步推动地基处理技术和方法的更新，因而成为土力学基础工程领域中一个较有生命力的分支。各项地基处理方法的施工工艺近年来也得到不断改善和提高，不仅有效地保证和提高了施工质量，提高了工效

30、，而且扩大了应用范围。可以说，每一项地基处理方法的施工工艺都在不断提高。地基处理的监测日益得到人们重视。在地基处理施工过程中和施工后进行监测，用以指导施工、检查处理效果、检验设计参数。检测手段愈来愈多，检测精度日益提高。地基处理逐步实行信息化施工，有效地保证了施工质量，取得较好的经济效益。4软土地基的危害及后果软土地基的性质因地而异，因层而异，不可预见性大。在设计施工中，稍有疏忽就会出现质量事故。软土路基可能导致出现一些的问题 。1） 当路基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷载时，地基就会产生局部或整体剪切破坏；2） 当路基在上部结构的自重及外荷载作用下，产生过大的沉降和不均匀沉降变形时

31、，会影响结构物的正常使用，特别是超过结构物所能容许的不均匀沉降时，结构可能开裂破坏；3） 路基的渗漏量超过容许值时，会发生水量损失导致事故发生。软土的变形破坏，简单地说软土地基的变形破坏主要是承载力低，使地基变形大或发生挤出。破坏形式主要有以下几种。1） 桩的负摩阻力。由于软弱土层的自身固结相对桩身向下移，对桩体产生向下的力即出现负摩阻力。2） 软土土体失稳。软土体上施加荷载后，土中超孔隙水压力产生或消散，常造成下沉边坡蠕滑等危害。3） 基坑开挖时基底隆起等。4） 修筑在软土路基上的铁路路堤受强度控制，必须控制在零界高度以下，否则容易发生挤出破坏。如某铁路支线通过62m厚的淤泥层，8m高的桥头

32、路堤一次整体下沉4.3m，坡脚地面隆起2m，变形范围涉及路堤外56m远处。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。5软土地基的处理措施5.1反压法1、概述反压法是一种传统的软土地基处理方法，很早就使用在堤坝两侧(或一侧)填土或堆石(称为反压平台)，以防止基土被挤

33、出，保证堤坝的稳定。使用反压法来处理地基，可以就地取材，施工简便，不需特殊材料，适用于对变形要求不高的道路工程、水利工程等。但是反压平台占地面积大，在农耕区、用地受限制地区不宜采用。这种方法除了可以稳定地基外，反压平台还可以起防浪防渗的作用，又常有可能在防汛期间利用堤背反压平台作为防护抢险的工作场地。我国在软弱粘土地区进行了关于采用反压法来稳定地基的试验研究工作，为使用反压法处理软土地基提供了依据。如我国连云港利用抛石反压护坡处理地基，大大降低了工程造价；铁路和公路交通部门用反压法改善路堤的稳定性；另外还有港口护岸、平衡围堤等都积累了许多成功的经验。在饱和软粘土地基上造堤时，起初在刚受到填土(

34、或抛石)荷载作用时，饱和软土地基来不及固结，此时地基土的抗剪强度最小，地基破坏现象多出现在堤未建成或刚建成初期阶段，这是最不利的情况，因此反压平台的设计根据这一情况来进行，也就是设计时必须考虑使外加荷载在地基中产生的剪应力始终小于土的抗剪强度。一般路堤施工速度较快，而且路堤底部又不便设置透水层，因此设计时地墓土抗剪强度采用快剪试验的结果。反压护道的适用范围，是非耕作区和取土不困难的软土地区，同时路堤的设计高度不大于532倍极限高度。2、加固原理反压平台的设计根据控制极限平衡区发展范围的原理来进行。虽然这个方法在理论上还不完善，但实际工程说明它与其他方法相比更符合实际，现也常采用圆弧滑动法进行计

35、算。在路堤的两侧(或一侧)填筑适当高度(一般低于极限高度)与适当宽度的反压平台(护道)，在护道荷重的作用下，形成反向力矩来平衡路堤填土的滑动力矩，从而保证路堤的稳定。反压法处理的基本原理是以反压土体重量改变地基的应力状态和变形条件，它可以压制地基因加荷的不均匀而出现的塑性挤出和地面隆起的趋势，还能使软土地基得到部分固结，从而提高了反压平台下面地基的强度，特别是对排水条件比较好的薄层软土，效果尤为显著。 反压平台的尺寸可参照当地经验选定，如无经验参考时，则叫通过试算法假定多个反压平台尺寸h和L，用圆弧滑动法找出路堤边坡最小安全系数，并使最小安全系数满足没计标准，也可根据在路堤自重作用下发生的极限

36、平衡区和极限平衡发展的宽度L，来确定，如图61所示。3、设计计算为了利于地墓受力平衡，反压护道通常在路堤两侧对称布置。当软土层较薄且下卧层有横向坡度时，可在路堤两侧采用不等宽的反压护道，在横坡下方(软土层较厚的一方)的护道应宽寸：横坡上方的护道。反压护道有单级、多级形式，这与软土分布范围有关，一般采用单级，但在软土分布范围较狭窄的地方也可采用多级形式。 反压护道的高度往往凭经验拟定。单级护道首先要保证稳定，故其高度必须低于极限高度，但也不宜太低，以免被滑弧所切穿，一般为路堤高度的1312，且不超过地基稳定性所要求的极限高度。反压护道的宽度应通过圆弧法或塑性区开展法进行稳定性验算，一般可采用(0

37、51)L，L为路肩至坡趾的水平距离。采用反压护道后，路堤填土高度仍有限制，有文献指出不能超过极限高度的32-53。 反压护道的实质是加宽荷重分布的宽度，减小水平方向的应力梯度。就这个意义来说，放缓边坡与反压护道的作用完全一致，但一般认为反压护道比放缓边坡经济。 路堤标高一般是定值，反压护道的尺寸可根据满足路堤稳定性要求的条件，用宫川法来决定。通常是先假定反压护道尺寸，然后用宫川法进行稳定性验算。若计算出的稳定性系数小于允许值时，应重新假定反压护道尺寸，直到算出的稳定性系数满足要求为止。官川法是一个简易的圆弧滑动法，它不需分条，不需试算，就可计算出稳定性系数。但对重点工程用宫川法确定出反压护道尺

38、寸后，可再用圆弧滑动的条分法进行验算。 宫川法的计算图，如图62所示。假定任意形状的填土荷载作用在均匀的饱和软土地基上，软土产生圆弧滑动面AB。A点位于路堤D点的下方，填土内滑动面(图6-2中虚线右侧)上的滑动力及抗滑力均忽略不计。 W代表DA线以左地面以上的填土重，它作用在填土几何中心位置处；离DA线的水平距离为fo当土体与地基对转动中心。发生刚性转动时，根据静力平衡条件，M=0：有：5.2排水固结法我们一般用排水固结的方法，来提高地基软土的强度。这类方法如排水砂井（sand drain）和排水砂垫层（sand filled drainage layer）等。起作用是加速地基固结，使强度得到

39、提高。5.2.1排水砂井法排水砂井是在软土地基中挖直径为0.42.0m的井眼置入砂土，加速地基排水固结，提高地基土的强度。排水砂井是利用各种打桩机具击入钢管，或用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼，并灌入中、粗砂而成。由于这种砂井在饱和软黏土中起排水通道的作用，故称为排水砂井。排水砂井顶面应铺设砂垫层或砂沟，以构成完整的地基排水系统。软土地基设置砂井后，改善了地基的排水条件，缩短了排水途径，因而地基承载附加荷载后，排水固结过程大大加快进而使地基强度得到提高。用砂井加固软土地基，对于提高地基承载力是有效的。当路堤较高，软土层较厚时，用其他办法（如反压护道法）难以满足路堤稳定要求

40、时，改用砂井加固可获得良好效果。砂井加固，由于用砂量大，当砂料来源困难时，造价较高。根据我国的实践资料，砂井的使用范围大致如下：1） 路堤高度大于极限高度的532倍。2） 路堤高度大于极限高度，而小于极限高度的532倍，但地处良田和填料来源困难时。3） 软土层厚度大于5m。5.2.2排水砂垫层软土地基的固结必须排水。由于软土渗透性差，常采用一些措施加速排水固结，在地基软土较薄、底部有砂砾层时，则在路堤底部地面铺设砂垫层，砂垫层宽度应大于路堤底部宽度，便于排水。排水砂垫层就是在路堤底部的地基铺设的一层较薄的砂层。以使软土顶面增加一个排水面，在逐级加荷作用下促使地基排水固结，提高强度。这种砂垫层厚

41、度较薄，它对基底应力的分布及沉降量的大小无明显影响，但可加速沉降发展，缩短其过程。砂垫层施工简易，不需特殊施工机具，需备砂料即可实验，但需放缓施工速度，使地基有足够时间排水固结，故施工期较长。砂垫层适用于施工期长，路堤高度在极限高度2倍以内，软土表面无渗透性特低的隔水层情况，如软土层较薄，底部有透水层，则效果更好。砂垫层的厚度与路堤高度、软土层厚度等有关，一般为0.61.0m为了不影响砂垫层排水效果并保证路堤下沉时不发生错断，当地基沉降量大时，砂垫层应厚一些，反之可薄一些。5.2.3人工地基人工地基是在软土地基内设置各种材料制成桩，构成复合地基，后将地表换成性能较好的土料，以提高地基承载力，保

42、证路基稳定的一种方法。其方法包括换土、侧向约束和碎石桩等。1） 换土垫层法以人工、机械或爆破方法将地基软土挖出，换填强度较高的黏土或砂、砾、卵石等渗水土。此法从根本上改善了地基的性质，效果甚佳，但仅适用于软土层较薄、其上无覆盖层的情况。在液性较大的软土中，可采用抛石挤淤的措施以强迫换土，施工简易迅速，不必抽水挖淤，可取得良好的效果。垫层法：垫层法就是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。其优点是可以就地取材、价格便宜、施工工艺比较简单。适用于软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地。其基本原理是挖除浅层软弱土或不

43、良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量;常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2m3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。2） 侧向约束在路堤两侧设置木桩、板桩、钢筋混凝土桩或片石齿墙等，以限制地基侧向变形。此类方法在

44、软土层厚度较小且底部有较硬土层的情况下，效果较好。特别是下卧层面具有横坡时，尤其适宜。3） 碎石桩碎石桩时采用碎石材料做桩料，并依靠振动沉管机，水振冲器等在软土地层内做成。碎石桩与桩间的软土形成复合地基，碎石桩对地基起加固、置换作用.由于桩与土体的共同作用，从而提高地基承载力，降低土层的压缩性。碎石桩的直径较大，常用0.51.0m。桩材一般用未风化的干净砾石或轧制碎石，粒径宜为2050mm，含泥量不应大于10%。4） 加固土桩加固土桩是用某种专用机械将软土地基内局部范围内的软土主体用无机结合料加固、稳定，使桩体与桩间的软土层形成复合地基。改良后的加固土桩起置换作用和应力集中效应，以减少地基的总

45、沉降。加固土桩的材料有水泥、生石灰和粉煤灰等。5.3其他措施1）表层处理法(1)表层排水法。表层排水法是在路基填筑前，在地面开挖水沟，以排除地表水，同时降低地基表层的含水量，确保施工机械的作业条件，为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用，常用透水性良好的砂砾回填。水沟布设应全面考虑地形与土质情况，使排水畅通。水沟断面尺寸一般取宽0.5m，深0.5m1.0m。路堤填筑前，宜用砂砾回填成盲沟，若埋设孔管，必须用良好的过滤材料保护。(2)垫层法。垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为0.6m1.0m的砂垫层或土工布等化学物质(具体厚度视路堤高度、软土层厚度及压缩性而定，太厚施工困难，太薄效果差)作为软土层固结

46、所需要的上部排水层，以加速沉降的发展，缩短固结过程的方法。砂垫层可作为路堤内的地下排水层，以降低堤内水位，改善施工时重型机械的作业条件。采用砂垫层，砂宜采用中砂及粗砂，要求级配良好。颗粒的不均匀系数不大于5，且含量不宜超过35。砂垫层一般用自卸汽车及推土机配合摊铺，摊铺应均匀，注意不要有很大的集中载荷作用。当路堤为粉土类土，透水性不好时，路堤坡脚附近砂垫层被路堤覆盖，可能会阻碍侧向排水，必须注意做好砂垫层端部的处理。(3)稳固剂表层处治法。稳固剂表层处治法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤离子稳固剂等稳定材料，掺人软弱的表层地基土中，改善地基的压缩性和强度特性，保证机械作业条件，提高路堤填土的稳定

47、及压实效果2）堆载预压法在建筑物施工前用与设计荷载相等或略大于设计荷载的荷载在建筑场地上，达到压实地基土、提高强度、减少建筑物后期沉降量的目的。该方法经济、有效，缺点是预压时间长。3）预压砂井法预压法是在排水系统和加压系统的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出，有效应力增加达到硬化固结的目的。其基本做法如下：先将加固范围内的植被和表土清除，上铺砂垫层；然后垂直下插塑料排水板，砂垫层中横向布置排水管，用以改善加固地基的排水条件；再在砂垫层上铺设密封膜，用真空泵将密封膜以内的地基气压抽至80KPa以上。该方法加固时间长，抽真空处理范围有限，适用于工期要求较宽的淤泥或淤泥质土地基处理。流变特性很强的软粘土、泥炭土不宜采用此法。4）强夯法夯实加固地基是一种古老的、行之有效的方法强夯法，但一般的夯实方法加固软土地基，效果极差。是将80KN的夯锤起吊到630m的高度，让锤自由落下，对土进行夯实。经夯实后的土体孔隙压缩，同时，夯点周围产生的裂隙为孔隙水的出逸提供了方便的通道，有利于土的固结，从而提高了