软土地基路基病害与防治(共55页).doc

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017-96)将软土定义为“滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土”。软土的鉴别依据见表6-1。软土鉴别指标表6-1土类天然含水量（%）天然孔隙比直剪内摩擦角（°）十字板剪切强度（kPa）压缩系数a0.1-0.2（MPa-1）黏质土、有机质土35液限1.0宜5<35宜0.5粉质土300.90宜8宜0.3二、软土的类型1.软土的类型我国软土，按其成因可分为三大类，滨海沉积、内陆平原与山地沉积，按其沉积环境的不同又可分为7种类型。详见表6-2，软土的主要物理力学特性见表6-3。2.软土的工程性质软土无论按成因还是按土质划分，种类较多，但它们都具有下列特性：(1)颜色以深色为主，粒度成分以细粒为主，有机质含量高。(2)天然含水量高，密度小，天然含水量大于液限，一般在50-70之间，液限一般为40-60。(3)天然孔隙比大，一般大于1.0。软土的类型及特征表6-2类型厚度（m）特征分布概况滨海沉积滨海相6-200面积广，厚度大，常夹有砂层，极疏松，透水性较强，易于压缩固结沿海地区三角洲相5-60分选性差，结构不稳定，粉砂薄层多，有交错层理，不规则尖灭状及透镜体状泻湖相5-60颗粒极细，孔隙比大，强度低，常夹有薄层泥炭溺谷相 颗粒极细，孔隙比大，结构疏松，含水量高，分布范围较窄内陆平原湖相5-25粉土颗占主要成分，层理均匀清淅，泥炭层多是透镜体状，但分布不多，表层多有小于5m的硬壳洞庭湖、太湖、鄱阳湖、洪泽湖周边河床相、河漫滩相、牛轭湖相20成层情况不均匀，以淤泥及软黏土为主，含砂与泥炭夹层长江中下游、珠江下游及河口、淮河平原、松辽平原山地沉积谷地相10呈片状、带状分布，谷底有较大的横向坡，颗粒由山前到谷中心逐渐变细西南、南方山区或丘陵地区软土的主要物理力学特征表6-3类型天然密度(kN/m3)含水量（%）孔隙比e有机质含量（%）压缩系数a1-2(MPa-1)渗透系数k(cm/s)快剪强度标准贯入值N63.5Cu(kPa)u(°)软黏土16-19L<<100>1.0<3>0.3<1×10-6<20<10<2淤泥质土1.0-1.53-10淤泥>1.5泥炭质土10-16100-300>310-50>2.0<1×10-3<10<20泥炭10>300>10>50<1×10-2(4)渗透系数小，一般在1×10-4-1×10-8cm/s之间。沉降速度慢，固结完成所需时间长。而大部分淤泥和淤泥质土地区，由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉砂、细砂、粉土等，故在垂直方向的渗透性比水平方向要小。(5)压缩性高，淤泥和淤泥质的压缩系数一般为0.7-1.5MPa-1，最大达4.5MPa-1，且随着土的液限和天然含水量的增大而增高。(6)抗剪强度低，软土的快剪黏聚力小于10kPa，快剪内摩擦角小于5度，固结快剪的强度略高，凝聚力小于15kPa，内摩擦角小于10度。(7)软土的灵敏度高，灵敏度一般在2-10之间，有时大于10，并具有显著的流变特性。三、软土地基处理的目的与原则由软土组成的地基具有以下特点：（1）地基承载力低；（2）路基的沉降和差异沉降较大；（3）路基沉降历时长；由于软土地基的承载力较低，如果不做任何处理，一般不能承受较大的荷载。软土上的路堤可能会因为过大的沉降引起开裂甚至剪切破坏。因此在软土地基上修建路基，要求对软土地基进行处理。软土地基处理的目的主要是改善地基的工程性质，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度。软土地基处理有许多方法，如换土法、挤压法、排水固结法、胶结硬化法、调整路基结构法。各种方法都有各自的特点和作用机理。没有哪一种方法是万能的，对于每一个工程都必须进行综合考虑，通过几种可能采用的地基处理方案的比较，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种地基处理方法的综合。第三节换土法一、开挖换土填当软土地基的承载力和变形不能满足设计要求，而软土层的厚度又不是很大时，将路基底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂(碎石、素土、灰土、二灰土等)或其他强度较高、性能稳定、无侵蚀性的材料，并用人工或机械方法压(夯、振)实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换土法。换土法按回填材料的不同，命名为不同的垫层，如砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、二灰土垫层等。虽然垫层材料不同，其应力分布稍有差异，但从试验结果分析其极限承载力还是比较接近的。通过沉降观测资料，发现不同材料垫层的特点基本相似，故可以近似按砂垫层的计算方法进行计算。但对湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等某些特殊土采用换土法处理时，因其主要目的是为了消除或部分消除地基土的湿陷性、胀缩性和冻胀性，所以在设计时所需考虑解决问题的关键也应有所不同。换土法的处理深度通常宜控制在3m以内，也不宜小于0.5m，因为垫层太薄，则换土垫层的作用也不显著。1垫层材料的选择(1)砂和砂石垫层材料用砂和砂石料作为垫层材料时，应选用颗粒级配良好、质地坚硬的中、粗砂为佳，可掺入一定数量的碎(卵)石，但要分布均匀，颗粒的不均匀系数(Cu)最好不小于10。砂垫层的用料虽然不是很严格，但含泥量一般不超过5，也不得含有植物残体、垃圾等有机杂质。如用作排水固结地基的砂、石材料，含泥量不应大于3，并且不应夹有过大的石块或碎石(<50mm)，因为碎石过大会导致垫层本身的不均匀沉降。(2)素土垫层材料素土可采用施工过程中挖出的黏性土，土料中有机质含量不得超过5，也不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。素土垫层材料不应采用地表耕植土、淤泥及淤泥质土、杂填土等。(3)灰土垫层材料灰土垫层是将路基底面下一定范围内的软弱土层挖去，用按一定体积配合比的灰土在最佳含水量条件下分层回填夯实或压实，适用于处理厚1-4m的软弱土层。石灰在施工现场用作灰土的熟石灰应过筛，其粒径不得大于5mm。熟石灰中不得夹有未熟化的生石灰，也不得含有过多的水分。石灰的性质取决于其活性物质(氧化钙、氧化镁)的含量，石灰中氧化钙、氧化镁含量越高，其活性越大，胶结力越强。一般常用的熟石灰粉末质量应符合级以上的标准，活性氧化钙、氧化镁含量不得低于50；如拌制强度较高的灰土，应选用、级石灰。当括性氧化物含量不高时，应增加石灰的用量。石灰储藏时间不宜超过三个月，长期存放将会使其活性降低。土料灰土中的土料不仅作为填料，而且参与化学反应，尤其是土中的黏粒具有一定的活性和胶结性，含量越多，则灰土的强度也越高。工程施工时常采用施工中挖出的不含有机质的黏性土或塑性指数大于4的粉土拌制灰土，不得使用表面耕植土、冻土、膨胀土以及有机质含量超过8的土料。土料应过筛，其粒径不得大于15mm。石灰用量对灰土强度的影响灰土中石灰用量在一定范围内，其强度随用灰量的增加而提高；但石灰用量超过一定限值后，灰土强度就增加很小，并有逐渐降低的趋势。如体积配合比为1：9的灰土，强度很低，只能改善土的压实性能；而体积配合比为2：8和3：7的灰土，一般为最佳含灰率，但与石灰的等级有直接关系，通常应以氧化物含量8左右为最佳。采用石灰、粉煤灰按适当比例加水拌和、分层夯实的垫层，称为二灰垫层。它和灰土垫层相似，但强度比灰土垫层高。其最佳含水量比灰土大，干密度比灰土小。压实系数为094-097，干密度为940-970kg/m3，施工最佳含水量为50左右，石灰掺入量以15-20为宜。(4)碎石和矿渣垫层材料碎石垫层用的碎石粒径，一般为5-40mm的自然级配碎石，含泥量不大于5。矿渣垫层应根据工程的具体条件选用矿渣垫层材料。大面积填铺时，多采用不经筛分的不分级高炉混合矿渣，最大粒径不大于200mm或不大于碾压分层虚铺层厚的2/3；小面积垫层采用20-60mm分级矿渣，采用的矿渣应符合下列技术条件：质地坚硬，稳定性合格，无侵蚀性；松散密度不小于1.1t/m3，压碎指标不大于13，含硫量不大于1.5，铁矿含量不大于1；泥土与有机杂质含量不大于5。在碎石和钢渣垫层的底部，为防止基坑表层软弱土发生局部破坏而产生过量沉降，一般应设置一层15-30mm厚的砂垫层，砂料应采用中、粗砂，然后再铺筑碎石或钢渣垫层。  2垫层施工方法(1)当地基表层具有一定厚度的硬壳层，其承载力较好，能上一般采用机械时，一般采用分堆摊铺法，即先堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊平。(2)当硬壳层承载力不足时，一般采用顺序推进摊铺法。(3)当软土地基表面很软，如新沉积或新吹填不久的超软地基，首先要改善地基表面的持力条件，使其能上施工人员和轻型运输工具。工程上常采用如下措施：地基表面铺荆笆。搭接处用铅丝绑扎，以承受垫层等荷载引起的拉力，搭接长度取决于地基土的性质，一般搭接长20cm。当采用两层荆笆时，应将搭接处错开，错开距离以搭缝之间间距的一半为宜，荆笆搭接如图6-1所示。图6-1  荆笆铺设示意图表面铺设塑料编织网或尼龙纺织网，纺织网上再作砂垫层，如图6-2所示。图6-2塑料纺织网铺设示意图表面铺设土工合成材料，土工合成材料上再铺排水垫层，如图6-3所示。以上软地基的常用施工方法，可单一使用，也可方织网混合使用，还可根据当地材料来源，选择具有一定抗拉强度、断面小的材料。但应注意：a饱水后材料要有足够的抗拉强度；b当被加固地基处在边坡位置或将来有水平力作用时，由于材料腐烂而形成软弱夹层，给加固后地基的稳定性带来潜在影响。尽管对超软地基表面采取了加强措施，但持力条件仍然很差，一般轻型机械上不去，在这种情况下，通常采用人工或轻便机械顺序推进铺设，常用的有两种方式：用人力手推车运砂铺设和用轻型小翻斗车铺垫。也可以将砂料运送到施工沿线两侧，用轻型推土机或皮带输送机运至路基，辅以人工找平。应该注意的是，无论采用何种施工方法，在排水垫层的施工过程中都应避免对软土表层的过大扰动，以免造成砂和淤泥混合，影响垫层的排水效果。3施工中的注意事项(1)换土法施工的关键是将垫层材料压实到设计要求的密实度。压实的方法常用的有机械碾压法、重锤夯实法和振动压实法。这些方法要求垫层材料分层铺设，然后逐层振密或压实。机械碾压法是采用压路机、推土机、羊足碾或其他压实机械，利用机械自重压实地基土。施工时先将一定深度内的软弱土挖去，开挖的深度和宽度应根据设计的具体要求确定。先在基坑底部碾压，再将砂石或素(灰、二灰)土等在基坑内分层铺筑，然后逐层压实。机械碾压法施工时，应根据压实机械的压实能量控制碾压土的最佳含水量，选择适当的碾压分层厚度和碾压的遍数。重锤夯实法重锤夯实法是用起重机械将夯锤提升到一定高度，自由落锤，以重锤自由下落的冲击能来夯实浅层地基和垫层填土。重锤夯实分层填土时，每层的虚铺厚度以相当于锤底直径为宜，夯实完后，应将路基表面修整至设计高程。重锤夯实的现场试验应确定最少夯击遍数、最后2遍平均夯沉量和有效夯实深度等。夯实遍数一般为8-12遍，一般重锤夯实的有效夯实深度可达1m左右，并可消除1.0-1.5m厚土层的湿陷性。振动压实法是用振动压实机械在地基表面施加振动力以振实浅层松散土的地基处理和垫层压实的方法。实践证明，振动压实法适宜于处理砂、砂石、碎石、炉渣等渗透性较好的无黏性土为主的松散填土，也适宜处理黏粒含量少、透水性较好的松散杂填土。(2)以黏性土为主的软弱土，宜采用平碾或羊足碾；对杂填土可用平碾；对砂土、砂石料、碎石土和杂填土宜采用振动碾或振动压实机；对于狭窄场地、边角及接触带可用蛙式夯实机。压实效果、分层铺填厚度、压实遍数、最优含水量等应根据具体施工方法及施工机具通过现场试验确定。一般情况下，用平板振动器时，最优含水量为15-20；用平碾及蛙式夯时最优含水量为8-12；用插入式振动器时，宜对饱和的碎石、卵石或矿渣充分洒水湿透后进行夯压。(3)垫层施工前必须对下卧地基进行检验，如发现局部软弱土层，应予挖除，用素土或灰土填平夯实。对垫层底部有古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应先予清理后，再用砂石逐层回填夯实，并经检验合格后，方可铺填上一层砂石料后再行施工。(4)严禁扰动垫层下卧的软土，为防止践踏、受冻、浸泡或暴晒过久，坑底可保留200mm厚土层暂不挖去，待铺砂石料前再挖至设计高程，如有浮土必须清除，当坑底为饱和软土时，须在土面接触处铺一层细砂起反滤作用，其厚度不计入砂垫层设计厚度内。(5)砂石垫层的底面宜铺设在同一高程上，如深度不同，基底土层面应挖成阶梯或斜坡搭接，各分层搭接位置应错开0.5-1.0m距离，搭接处注意捣实，施工应按先深后浅的顺序进行。垫层竣工后，应及时施工上层路面。(6)垫层施工应注意控制分层铺填厚度，每层压实遍数宜通过试验确定。分层松铺厚度，可按采用的压实机具现场试验来确定，一般情况下松铺30cm，分层压实厚度为20cm。为保证分层压实质量应控制机械碾压速度，一般平碾为2km/h；羊足碾为3km/h；振动碾为2km/h；振动压实机为0.5km/h。(7)人工级配的砂石应拌和均匀。用细砂作填料时，应注意地下水的影响，且不宜使用平振法、插振法和水振法。灰土、二灰土材料应拌和均匀，注意配合比，控制含水量，如土料水分过多或不足时应晾干或洒水润湿。(8)当施工中地下水位高于挖土底面时，宜采用排水或降水措施，注意边坡稳定，以防止坍土混入砂石垫层中。(9)压实后的灰土、二灰土应采取排水措施，3d内不得受水浸泡。二、抛石挤淤法抛石挤淤法是借助换填材料的自重或利用其他外力，如压载、振动、爆炸、强夯等，使软弱层遭受破坏后被强制挤出而进行的换填处理。采用这种施工方法，不用抽水、挖淤，施工简单，一般用于厚度小于3.0m，其软层位于水下，表层无硬壳，软土液性指数大，呈流动状态的泥沼及软土。一般来说，抛石挤淤比较经济，但技术上缺少把握，当淤泥较厚时须慎重使用。抛石挤淤应采用不易风化的石料，片石大小随软土稠度而定，对于容易流动的泥炭或淤泥，片石宜稍小些，但不宜小于30cm，且小于30cm的粒料含量不得超过20。抛石时应自路堤中部开始，逐次向两旁展开，使淤泥向两旁挤出。在片石露出水面后，应用较小石块填塞垫平，用重型机械碾压紧密，然后在其上铺设反滤层再进行填土，如图6-4。三、爆破挤淤法适用于换填深度超过3m，需要快速施工且允许爆破的场合。对于稠度较大的软土采用先爆后填，对于稠度小的软土，可以先填后爆破，如图6-5。图6-5爆破挤淤法示意图第四节 挤压法一、碾压法土是三相体，通过碾压机械，夯击或碾压填土、疏松土层，使其孔隙体积减少、密实程度提高，这种作用称为压实。压实能降低土的压缩性、提高其抗剪强度、减弱土的透水性，使经过处理的表层弱土成为能承担较大荷载的地基持力层。大量工程实践和试验研究表明，影响土的压实效果的主要因素是：土的含水量，土层厚度、压实机械及其压实功能等。土的压实效果常用压实度来衡量。二、强夯法强夯法是20世纪60年代末、70年代初首先在法国发展起来的，国外称之为动力固结法，以区别于静力固结法。它一般是通过10-40t的重锤采用10-20m的落距(最高可达40m)夯击地基，对地基土雄加强大的冲击能，在地基土中形成冲击波和动应力，使地基土压密和振密，以加固地基土，达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性的目的。强夯法主要适用于加固砂土和碎石土、低饱和度粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对于饱和黏性土地基，近年来发展了强夯置换法，这是利用夯击能将碎石、矿渣等材料强力挤入地基，在地基中形成碎石墩，并与墩间土形成碎石墩复合地基，提高地基承载力和减小沉降。强夯法以其适应性广、效果好、造价低、工期短等特点，成为我国地基处理的一项重要技术。1施工机械在国外，西欧国家所用的起重设备大多为大吨位(100t)的履带式起重机，稳定性好，行走方便。最近日本采用轮胎式起重机进行强夯作业，亦取得了满意的结果。国外除使用现成的履带吊外，还制造了常用的三足架和轮胎式强夯机，用于起吊40t夯锤，落距可达40m。我国绝大多数强夯工程只具备小吨位起重机的施工条件，所以只能使用滑轮组起吊夯锤，利用自动脱钩装置，使锤形成自由落体，见图6-6。拉动脱钩装置的钢丝绳，其一端固定在吊机上，以钢丝绳的长短控制夯锤的落距，夯锤挂在脱钩器的钩上，当吊钩提升到要求高度时，张紧的钢丝绳将脱钩器的伸臂拉转一个角度，致使夯锤突然下落，如图6-7所示。有时为防止起重臂在较大的仰角下突然释重而有可能发生后倾，可在履带起重机的臂杆端部设置辅助门架，或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。自动脱钩装置应具有足够的强度，且施工时要求灵活。图6-6  强夯机械脱钩装置示意图图6-7  定高度索脱钩示意图2施工方法正式施工前应进行强夯试验，埋设有关测试仪器，获取强夯参数，并提出施工工艺。(1)试夯正式开始强夯施工前，应根据初步确定的参数，在现场选择有代表性的地方试夯，与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。若不符合设计要求，应及时进行调整。在进行试夯时也可以采用不同的设计参数方案进行优选。(2)强夯施工平整场地；预估强夯后可能产生的平均地面变形，并以此确定地面高程，然后用推土机平整。铺设垫层；若地表层为细黏土，且地下水位较高或地面有水的情况，可先将地表水排出，在表层铺设0.5-2m左右厚的砂、砂砾或碎石等松散性材料或降低地下水位。这样做的目的是在地表形成硬层，有利于机械设备进场施工，另外，还可加大地下水和表层的距离，防止夯击效率降低。施工前，应认真查明强夯范围内地下构筑物和各种地下管线的位置，尽量避开在其上进行施工，必要时应采取相应的措施。夯点放线定位及测量高程；在整平后的场地上标出第一遍夯击点的位置，宜用石灰或打小木桩的方法标出夯点，并测量场地高程。施工工艺；强夯机就位，使夯锤对准夯点位置，测量夯前锤顶高程。将夯锤起吊至预定高度，待夯锤脱钩，自由落下后，测量锤顶高程，并做好现场记录；若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。按设计规定夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。重复以上步骤，直至完成第一遍全部夯点的夯击。夯击一遍后，应用推土机将场地推平，同时测量整平后的场地高程。按规定的间歇时间，重复以上步骤完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。强夯法的顺序应该是先深后浅，即先加固深层土，再加固中层土，最后加固表层土。三、砂桩、碎石桩（振冲桩）砂桩和碎石桩又称粗颗粒土桩，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入桩孔中，形成大直径的碎(砂)石所构成的密实桩体。1砂桩砂桩适用于松散砂土、人工填土、粉土或杂填土等地基，可以提高地基的强度，减少地基的压缩性，或提高地基的抗震能力，防止饱和软弱土地基液化。目前国内外砂桩常用的成桩方法有振动沉管法和锤击成桩法。振动沉管法是使用振动打桩机将桩管沉入土层中，并振动挤密砂填料。锤击成桩法是使用蒸汽或柴油打桩机将桩管引入土层中，并用内管夯击密实砂填料，实际上这也就是碎石桩的沉管法。1)材料选择砂桩的填料宜用级配较好的中粗砂，也可用砾砂。对于饱和软黏土，因为原地基较软弱，侧限不大，为了利于成桩应选用级配好、强度高的砂砾混合料；填料中最大颗粒尺寸由桩管直径和桩尖的构造决定，以能顺利出料为宜，但最大不应超过50cm。关于材料的含水量：在饱和土中施工时，砂的含水量宜采用饱和状态；在非饱和且能形成直立桩孔孔壁的土层中用捣实法施工时，含水量采用7一9。2)施工顺序施工时应注意打桩先后位置次序：为使砂桩进展顺利，挤密砂桩宜从路之一侧向另一侧施打，或由中心向两边施打。就道路纵向而言，宜从道路一端向另一端施打，避免由两端向中间施打，以减少挤密砂桩施工的困难。3)施工机械砂桩机械通常包括桩机架、桩管及桩尖、提升装置、挤密装置(振动锤或冲击锤)、上料设备及检测装置等。高能量的振动砂石桩机配有高压空气或水的喷射装置，同时还配有自动记录桩管贯入深度、提升量、压入量、管内砂石位置及变化以及电机电流变化等的检测装置。4)施工方法挤密砂桩施工根据砂井成孔的机械和方式(1)振动沉管法般可分为振动沉管法和锤击成桩法两种。振动沉管法按其成桩工艺可以分为以下三种：一次拔管法施工工艺首先，用振动沉桩机将安有活瓣式或脱离式管靴的导管，在规定的桩孔位置垂直就位；然后，将桩管沉入软土层中，并达到设计高程(略深一个桩靴的深度)；然后用装砂漏斗或采用空压机将砂灌入导管；灌满之后，封闭管口，通入压缩空气或者加入水，缓慢提起导管直到地面，在拔管的同时边振动边输入压缩空气(或水)使活动瓣门开启(或脱离式桩靴离开导管)，桩管中的砂通过压缩空气的力量或水的作用落入孔中，形成砂桩。逐次拔管法施工工艺首先，将带有桩靴的导管在规定的位置垂直就位；然后，将桩管沉入软土到设计高程；之后，用料斗向导管内灌装砂子；灌满之后，在振动以及向导管输送压缩空气的条件下，边振动边将导管拔起一定高度，停止拔管继续振动若干秒，使落入孔中的砂密实；之后再拔起一定高度又继续振动，如此反复进行，直到导管拔出地面。重复压拔管法施首先，将桩管在设计位置垂直就位；其次，将桩管沉Ai层中达到设计高程，如果桩管下沉速度很慢，可以利用桩管下端喷嘴射水口加快下沉速度；然后，用装砂料斗向导管内灌砂；灌满之后，在振动的条件下，将导管拔起到规定高度，同时向桩管内送入压缩空气使砂容易排出落入桩孔，桩管拔起后核定砂的排出情况；最后，用振动机将管按规定深度往已灌砂的孔中压下，使桩径扩大并振实；如此反复进行，直到导管拔出地面。对于桩管每次拔起和压下的高度，应根据砂桩直径要求通过试验确定。这一成桩法，是使桩体分段成型。其优点是可以压实桩体的砂和扩大桩径，对软土施加了挤密作用。(2)锤击成桩法锤击成桩法按其施工工艺，分为单管法和双管法。单管法a施工机械：单管法施工机械主要有蒸汽打桩机或柴油打桩机，下端带有活瓣钢制桩靴或预制钢筋混凝土锥形桩尖(留在土中)的桩管及装碎石料斗等。b施工工艺：单管法施工工艺见图6-8所示，施工步骤分别是：第1步：桩靴闭合，桩管垂直就位。第2步：将桩管沉入土层中，其深度宜大于设计高程10-20cm。第3步：用料斗向桩管灌砂及水，当灌砂量较大时，可分成两次灌入。第一次灌入2/3，待桩管从土层中提升一半长度后，再灌剩余的1/3。如灌水不便，亦可改用压缩空气，将通气管接于导管上，密封管口，使砂在压缩空气的作用下，落入孔中形成砂桩。第4步：待砂全部落入孔中后，按规定的提升桩管速度从土层中提升出桩管。双管法a施工机械：双管法施工机械主要有蒸汽打桩机或柴油打桩机、底端开口的外管(套管)和底端封口的内管(芯管)、履带式起重机及装碎石料斗等。b施工工艺：双管法施工工艺见图6-9所示，施工步骤分别是：第1步：桩管垂直就位；第2步：用冲击锤将锤击内管和外管下沉到土层中的设计深度；第3步：提升内管，向外管中灌入砂或砂砾，提管的速度，一般为1.5-3.0m/min；第4步：放下内管，提高外管，其高度小于所灌砂的高度；第5步：用内管冲击所灌之砂，使其挤密； 第6步：检查其贯入度达到规定要求之后，再提起内管(即芯管)，向外管内灌砂；第7步：重复进行以上第4步-第6步工序直到桩管拔出地面。图6-8  单管法施工工艺 图6-9  双管法施工工艺2碎石桩碎石桩适用于挤密松散的砂土、粉土、素填土和杂填土地基。在复合地基的各类桩体中，碎石桩与砂桩同属散体材料桩，加固机理相似。随被加固土质不同机理有所差别：对砂土、粉土和碎石土具有置换和挤密作用；对黏性土和填土，以置换作用为主，兼有不同程度的挤密和促进排水固结的作用。碎石桩在工程中主要应用于软弱地基加固、堤坝边坡加固、消除可液化砂土的液化性、消除湿陷性黄土的湿陷性等方面。碎石桩按其制桩工艺分为振冲(湿法)碎石桩和干法碎石桩两大类。利用振动水冲法施工的碎石桩称为湿法碎石桩；干振碎石桩和锤击碎石桩统称为干法碎石桩。1)材料选择碎石或卵石可选用自然级配，含泥量不宜超过10，材料的最大粒径不宜大于80mm，对碎石常用的粒径为20-50mm，粒径太大不仅容易卡孔，而且能使振冲大外壳强烈磨损。作为桩体材料，碎石比卵石好，碎石之间咬合力比卵石大，形成的碎石桩强度高；而卵石作料下料容易。2)施工顺序碎石桩的施工顺序一般采用“先中间后周边”或“由一边推向一边”的顺序进行。在软黏土地基中施工时，要考虑减少对地基土的扰动，宜用间隔跳打的方式。在既有建筑物邻近施工时，必须向远离建筑物的方向施工，或者用功率较小的振动器施工。3)施工方法碎石桩根据其施工工艺一般可分为振冲碎石桩和干振碎石桩。 (1)振冲碎石桩施工施工机具振冲法施工的主要机具有振冲器、起吊机械、水泵、泥浆泵、填料机械、电控系统等。施工工艺振冲碎石桩施工过程见图6-10所示。其施工步骤如下：a就位。施工机具就位，振冲器对准桩位，开动水泵，待振冲器下端水口出水后，起动振冲器，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常，如图6-10a)所示。b成孔。启动起吊机械，使振冲器以1-2m/min的速度下沉。成孔过程中应使振冲器保持铅直状态，并观察振冲器电流的变化，其电流的最大值不得超过电机的额定电流值：当下沉过程中电流值超过额定电流值时，必须减速或者停止下沉，或者向上提起振冲器，待电流下降后继续下沉。在成孔过程中要记录电流值、成孔速度和返水情况。当孔口不返水时，应加大水量。当振冲器达到设计处理深度以下0.3-0.5m时，开始往上起，直到孔口，如图6-10b)所示。c清孔。成孔后孔内泥浆比重较高，甚至有泥块，填料在孔内的下降速度将减慢，甚至造成淤塞，不利于制桩，因此成孔后要留一定时间(一般1-2min)进行清孔，如图6-10c)所示。清孔时将振冲器在孔底适当留振，将泥浆冲出孔口，再将振冲器提起，上下往返1-2次，使孔道通畅。图6-10  振冲碎石桩施工步骤示意图a)就位；b)成孔；c)清孔；d)填料：e)振密加固；f)成桩d填料。清孔后，将振冲器提出孔口，即可开始自下而上逐段填料。填料一般有三种方式：一种是把振冲器提出孔口往孔内加料，然后再放入振冲器振密，每次往孔内倒入约0.15-0.5m石料，分段填料分段振密，直到制桩结束；另一种是振冲器不提出孔口，只是往上提一些，使振冲器离开原来振密过的地方，然后往下倒料，再放下振冲器进行振密；第三种方式是连续加料：即振冲器只管振密，而填料是不断往孔内添加，只要在其深度上达到规定的振密标准后就往上提振冲器，再继续进行振密，如图6-13d)所示。e振密加固。利用振冲器将填入桩孔的石料不断挤入侧壁土层，同时使桩身填料密实。振密加固时应该记录时间、投料数量和振冲器潜水电机所反映的电流值。无论哪种填料方式都应保证振密自孔底开始，以每段30-50cm长度逐段自下而上直至孔口，如图6-13e)所示。f成桩。振密加固到孔口时桩体形成，先关闭振冲器，再关闭水泵，如图6-13f)所示。加固区的碎石桩全部施工完毕后，再进行表面清理。(2)干振碎石桩施工干振碎石桩适用于加固松散的非饱和黏性土(含水量小于25)、素填土、杂填土和二级以上非自重湿陷性黄土，加固深度6m左右；不适宜加固砂土和孔隙比小于0.85的饱和黏性土。干振碎石桩是对振冲碎石桩的一种改进，它可克服施工过程中及其后一段时间内桩间土含水量增加，导致强度降低及施工过程中大量排泥浆、污染环境的缺点。施工机具：干振碎石桩的主要设备是干法振动成孔器，如图6-11所示。施工工艺：干振碎石桩施工工艺如图6-12所示，其施工步骤如下：首先用振动成孔器成孔，将桩孔中的土挤入周围土体，提起振孔器，向孔内倒入约lm厚的碎石，再用振孔器进行捣实，要求达到密实电流并留振10-15s，然后提起振孔器。如此分段填料振实，直到形成碎石桩。  图6 12  干振碎石桩施工步骤示意图a)振孔器就位；b)振动挤土成孔；c)上提振动器填料；d)振捣；e)再提振孔器，填料；f)再振捣；g)形成碎石桩  3砂桩(碎石桩)质量检验方法(1)检测项目：包括桩体深度、连续性及密实度。(2)质量要求：砂桩(碎石桩)必须采用一定级配的中、粗、砾砂，其净含泥量<3。砂桩(碎石桩)1m深度以下必须处于中密状态(N63.510)，1m深度以内应钎探密实。砂桩(碎石桩)处理的黏性土地基，其复合地基的承载力应满足设计要求。(3)检测方法、频次抽样检验砂子含泥量和级配，同一产地、品种、规格且连续进场的砂料，每2000m3为一批，当不足2000m3时也按一批计。在砂桩(碎石桩)施工结束后，达到规定静置时间，进行标准贯入、静力触探或动力触探试验，当探头达到桩顶1m以下后，开始计数，按砂桩数量的2抽样检验，且不少于2根。同时对原状土、桩周土进行对比，重型动力触探需对桩体8-10m以上部位进行检测。进行复合地基载荷试验，沿线路纵向每100m抽样检验3处，不足100m也检验3处(4)检验龄期(饱和黏土中桩)：静力触探：宜在成桩桩体2周后、桩周土大于4周后进行；重型动力触探：宜在成桩2周后进行；复合地基载荷试验：宜在成桩2周后进行。四、CFG桩CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(CcmentFlyashGravelPile)的简称，由碎石、石屑、粉煤灰掺加适量水泥加水拌和，用振动沉管打桩机或其他成桩机具制成的一种具有一定黏结强度的桩。桩体主体材料碎石、石屑为中等粒径骨料，可改善级配；粉煤灰作为细骨料，可以和低强度水泥作用。通过调整水泥掺量和配合比，桩体强度可在C5-C20之间变化，一般为C5-C10。CFG桩由于桩身具有一定的黏结性，故可在全长范围内受力，能充分发挥桩周摩阻力和端承力，桩土应力比一般为10-40，复合地基承载力的提高幅度较大，有沉降小、稳定快的特点。CFG桩可用于加固填土、饱和及非饱和黏性土、松散的砂土、粉土等；对塑性指数高的饱和软黏土使用应慎重。1施工顺序CFG桩的打桩顺序有连打法、间隔跳打法。具体采用何种打法最好由现场试验来确定。连打法易造成邻桩被挤碎或缩颈，在黏性土中易造成地面隆起；跳打法不易发生上述现象，但土层较硬时，在已打桩中间补打新桩，可能造成已打桩被震裂或震断。在软土中，桩距较大可采用隔桩跳打，但施工新桩与已打桩时间间隔不少于7d；在饱和的松散粉土中，如桩距较小，不宜采用隔桩跳打；全长布桩时，应遵循由“由一边向另一边”的原则。2施工工艺(1)沉管桩机就位，桩管保持垂直，垂直度偏差不大于1；若采用预制钢筋混凝土桩尖，需埋入地表以下300mm左右；开始沉管，为避免对邻桩的影响，沉管时间应尽量短；记录激振电流变化情况，一般可1m记录一次。(2)投料沉管过程中可进行空中投料。沉管至设计高程后须尽快投料，直到管内混合料与钢管投料口对齐。若投料量不够，应在拨管过程中空中投料，以保证成桩桩顶高程满足设计要求。(3)拔管拔管前，应原位留振约10s后再振动拔管。控制拔管速度，一般1.2-1.5m/min较合适。拔管过快易造成局部缩颈或断桩；拔管太慢，振动时间过长，会使桩顶浮浆增厚，易使混合料离析。对淤泥质土，拔管速度可适当放慢，拔管过程中也不宜反插留振。桩管拔出地面后，应用粒状材料或用黏土封顶。(4)开槽及桩头处理CFG桩施工完成后7d即可开槽，若基坑深度不大于1.5m，可采用