液化地基和软土地基的处理施工44536.docx

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1、5.4.2 液化地基和软土地基的处理施工 字体 大 中 小常用的液化地基和软土地基的处理方法主要有：强夯法、振动水冲法、砂桩挤密、砾石井排水法、堆载预压法、砂井预压法、袋装砂井预压法、高压旋喷法、深层搅拌法、电硅化法、换土垫层法。其施工工序及特点见表5-4-2。 表5-4-2 液液化地基基和软土土地基的的处理序号方 法适用情况和和特点施 工1强夯法强夯法又称称动力固固 结法或冲击击加密法法。 它既适用于于可液化化的 饱和砂土、粉粉土的加加 固，又是一一种快速速加 固软土地基基的有效效方 法。一般地地说，软软弱 地基经强夯夯加固后后， 地基承载力力可以提提高 34倍，压压缩系数数 可以降低到到原

2、来的的 1/101/55，影响响深度 可以超过110m采用强夯法法加固松松软地基基，一定定要根据据现场的的地质条条件和工工程的使使用要求求，正确确选定 各个强夯参参数，才才能达到到有效而而经济的的目的。强强夯法的的主要设设备包括括：夯锤锤、起重重机、 脱钩装置等等三部分分。夯锤锤最好采采用铸钢钢制作，也也可采用用钢板外外壳内填填混凝土土。起重重设备 多采用履带带式起重重机，也也有采用用轮胎式式起重机机或三足足架 (1)夯锤锤重量：夯锤的的重量与与拟加固固土层的的深度和和落距有有关，可可按下式式确定夯夯锤重量量。目 前，世界上上采用的的最大锤锤质量为为2000t，落落距为225m，其其加固深深度

3、达到到40mm H= 式中H地基土土层的有有效加固固深度(m) M夯锤锤的质量量(t) h夯锤锤自由下下落的高高度(mm) 修正正系数，对对砂土和和地下水水位较高高的粉土土地基，取取0.66;对地地下水位位较低 的粉土，取取0.77 夯锤底面积积的大小小与土的的类型有有关，对对于砂土土，取224mm2;对于于第四纪纪黏土，取取3 4m2;对对于淤泥泥质土，以以取46m22为宜 (2)夯击击遍数：夯击遍遍数与土土体颗粒粒大小成成正比，即即颗粒粗粗的，需需要的夯夯击遍数数少; 颗粒细小，需需要的夯夯击遍数数多。一一般情况况下，对对于细砂砂、粉砂砂，23遍;粉土，33遍; 淤泥质土，446遍遍 (3

4、)夯击击间隔时时间：第第一遍夯夯击引起起的孔隙隙水压力力消散后后，即可可进行第第二遍夯夯击。渗渗 透系数较大大的砂性性土，可可以连续续作业 (4)加固固范围：夯击的的范围应应该比需需要加固固的地基基范围稍稍大，一一般每边边放大的的宽度应应 不小于地基基加固深深度的11/2 (5)夯点点布置：夯击点点的间距距，随锤锤重、落落距和加加固深度度而异。 新港强夯区区的夯点点布置方方案如图图5-44-1所所示。此此种布点点方案的的最大特特点是给给吊机留留有 通道，当全全部夯点点夯完后后，夯坑坑可一次次填平续表序号方 法适用情况和和特点施 工2振动水冲法法具有机具较较简单，费费 用低，不需需固结时时间，

5、振动影响范范围也不不大等 优点。适宜宜于加固固容易 液化的砂土土及黏粒粒含量 少于10%的粉土土地基振冲法是利利用在地地基中就就地振制制的砂石石桩进行行快速加加固松软软地基的的方法。施施工时，吊吊 起振冲器，启启动其筒筒内电机机带动偏偏心铁块块作高速速旋转，使使振冲器器产生高高频振动动，同时时喷 射高压水，在在土层中中形成下下沉孔。待待振冲器器沉到需需要加固固的深度度后，一一边向孔孔内填入入粒 径为5440mmm的细石石，一边边振实，最最后形成成一个细细石桩(图5-4-22)。目目前振冲冲法的有有效 加固深度为为18mm，国外外最深达达30mm3砂桩挤密适用于加固固处理深深层 松砂、杂填填土及

6、黏黏粒含 量不高的粉粉土，不不适用 于饱和软土土。砂桩桩的直 径一般为00.60.88m， 间距一般为为122m，通通 过振动、冲冲击和挤挤实作 用，增加被被加固土土层的 相对密度，使使其抗液液化 能力得到较较大的增增强挤密土层用用的砂桩桩是采取取类似沉沉管灌注注桩的机机械和方方法，通通过冲击击和振动动把砂挤挤入土 层中所形成成。一般般可采用用单动式式汽锤将将钢管桩桩打入土土中，钢钢管桩下下端连有有自行开开启的活活 瓣桩靴。当当桩沉到到预定的的加固深深度后，向向桩管内内灌入770%的的砂，砂砂的含水水量在225%左左 右。然后将将桩管按按每分钟钟111.5mm的速度度拔起，并并用蒸汽汽锤上下下

7、冲击振振动，以以捣实桩桩孔 内的砂。当当桩管拔拔起56m后后，再向向管中进进行第二二次灌砂砂。当打打完第一一次砂桩桩后，再再沿 其中心第二二次打入入桩管，并并按上述述方法复复打第二二次砂桩桩，进一一步扩大大砂桩直直径 打桩的布点点顺序是是从地基基两侧开开始，依依次向中中间移动动，使地地基中间间部位能能够得到到最大 的挤密效果果。对于于流水的的砂桩宜宜间隔一一排施打打，使中中间的砂砂桩打入入时，为为周围土土层创造造 向相邻砂桩桩排水的的条件，从从而有利利于挤密密4砾石井 排水法适用于埋藏藏较深的的 具有较大密密度的较较厚 饱和砂层的的防液化化处 理，排水法法的噪声声比 振动增密法法小得多多， 因

8、而更适用用于增建建工 程以及已有有建筑物物液 化砂基的处处理砾石井排水水法是在在砂层中中设置砾砾石井，由由于缩短短了水平平方向的的排水路路径，提提高了砂砂层 的排水效率率，从而而减少饱饱和砂层层内地震震时孔隙隙水压力力的上升升，使液液化难于于发生 施工方法是是，在建建筑物整整个地基基范围内内，每隔隔3m左左右，用用振动锤锤将直径径为3000mmm左 右、端头合合叶关闭闭着的钢钢管打入入砂层中中，达到到预定深深度后，一一边从漏漏斗向钢钢管内填填入角 砾、圆砾、碎碎石、卵卵石或矿矿渣，一一边提升升钢管，形形成砾石石排水井井(图55-4-3)。排排水井的的 直径、间距距、深度度和填料料粒径，按按渗透

9、理理论计算算确定5堆载预压法法此方法适用用于埋藏藏 不太深的较较薄砂土土层 的压密处理理。此法法的 优点是经济济、方便便， 缺点是预压压时间长长堆载预压法法是在拟拟建场地地上堆土土或其他他重物，使使地基在在预压荷荷载下逐逐渐固结结，达到到增 强其抗液化化能力的的目的 采用预压法法时，若若当地缺缺少土源源，压重重物不易易解决时时，也可可在预压压区四周周筑堤围围成水 库，在水库库底和围围堤迎水水坡上铺铺设聚氯氯乙烯薄薄膜防渗渗，然后后泵水入入库，进进行预压压6砂井预压法法适用于深厚厚的粉土土 层、黏土层层、淤泥泥质 黏土层、淤淤泥层等等软 土地基的加加固处理理， 不适用于透透水性极极小 的泥岩层。

10、砂砂井预压压 法的特点是是，施工工简 单，造价低低，节省省钢 材、水泥，但但工期很很 长且仅适用用于新建建工 程的空旷场场地该法是打砂砂井之后后进行堆堆载预压压。具体体施工方方法是在在拟建场场地上，按按等边三三角形布布点 方案或正方方形布点点方案，每每隔24m，将将钢管桩桩打入软软土层，形形成井孔孔，然后后灌以粗粗砂 或中砂，制制成砂桩桩(图55-4-4)。砂砂井直径径一般采采用20004400mmm，砂砂井间距距取井径径的 810倍倍，砂井井的深度度应穿越越地基的的受压层层。若软软土层不不是很厚厚，下面面又有透透水层时时， 砂井应穿透透软土层层。砂井井的布置置范围应应扩大到到建筑物物基础轮轮

11、廓线以以外24m 预压荷载的的大小宜宜接近设设计荷载载，必要要时可超超出设计计荷载110%20%。但在在预压过过程 中，任何时时刻作用用于地基基土层上上的荷载载，均不不得超过过该土层层的极限限荷载，以以免地基基失稳 破坏7袋装砂井 预压法袋装砂井预预压是在在 普通砂井预预压的基基础 上发展起来来的一种种软 土地基加固固新技术术(1)袋装装砂井设设计：袋袋装砂井井的直径径一般为为70mmm，间间距为111.5m，砂砂井在平平面上 的布置可采采取正方方形网格格或等边边三角形形网格方方案(图图5-44-5)，袋装装砂井长长度以110220m 为宜 (2)施工工程序：袋装采采用麻袋袋布或聚聚丙烯编编织

12、布缝缝制，利利用门架架式灌砂砂机充填填砂料。 按照定位，打打入带有有活瓣桩桩尖的钢钢管，然然后下放放砂袋，拔拔出钢管管，即形形成袋装装砂井续表序号方 法适用情况和和特点施 工8高压旋喷法法高压旋喷法法(简称称 旋喷法)适适用于标标贯 击数小于110的砂砂质 土、小于55的黏性性土、 不含瓦砾的的回填土土等 软弱地基的的加固(1)旋喷喷法工艺艺：旋喷喷法是先先将具有有特制喷喷嘴的钻钻头，喷喷射钻进进到预定定的加固固深度，然然后 利用超高压压(200400MPaa)脉冲冲泵，使使浆液以以高速喷喷出把土土搅动，同同时将钻钻杆旋转转和提升升， 使沿钻孔整整个深度度的土体体与浆液液混合，并并凝结成成圆柱

13、加加固体。旋旋喷法采采用的浆浆液有水水泥浆、 水玻璃、纸纸浆液和和丙烯酸酸氨。它它既可旋旋喷成竖竖直桩，也也可旋喷喷成水平平桩和斜斜桩 (2)施工工机具：主要机机械有高高压柱塞塞泵、泥泥浆泵、空空压机。附附属机具具有喷流流控制器器、 喷射管等。喷喷射管根根据施工工方法不不同又可可分为单单管、双双重和三三重喷射射管 (3)施工工顺序(图5-4-66) 1)钻孔：用低压压(1MMPa)的清水水或黏土土浆喷射射，同时时回转钻钻杆，钻钻头很快快即可钻钻到 预定加固深深度。此此时的清清水或黏黏土浆是是从特制制钻头的的末端喷喷口喷出出 2)横向喷喷射：钻钻孔结束束后，用用钢球或或压差阀阀关闭喷喷出孔，并并

14、接通管管路压送送浆液，高高 压浆液即从从特制钻钻头侧面面喷嘴喷喷出 3)旋喷：按照预预定的旋旋喷参数数(转数数、提升升速度、喷喷射压力力)进行行旋喷。此此时应转转 动喷嘴并缓缓慢提升升，形成成旋喷柱柱 (4)旋喷喷桩直径径：最后后完成的的旋喷桩桩加固体体的直径径，单管管法为00.30.55m;双双重管法法 为1m;三三重管法法可达22m9深层搅拌法法适用于各类类饱和软软 黏土地基的的加固。深深 层搅拌法又又分石灰灰系 拌合和水泥泥系拌合合两 大系列(1)加固固机理：水泥系系搅拌法法就是将将水泥浆浆连续不不断地分分散到土土中，水水泥和饱饱和软黏黏土拌 合后，凝聚聚成具有有整体性性、水稳稳定性和和

15、一定强强度的土土体，从从而达到到加固地地基的目目的 (2)加固固工艺流流程：深深层搅拌拌机械系系统是由由深层搅搅拌机、起起重机、导导向、量量测、固固化 剂制备等机机具组成成。深层层搅拌加加固的工工艺流程程(图55-4-7)如如下 1)将深层层搅拌机机吊至加加固位置置，定位位对中，启启动电机机 2)待搅拌拌头转动动速度正正常后，边边旋转切切土，边边下沉，直直至设计计加固深深度 3)配置水水泥浆，将将搅拌机机略为提提升，泵泵送水泥泥浆压开开球阀，水水泥浆进进入软土土中 4)停止喷喷浆，将将深层搅搅拌机重重复下沉沉、提升升，再拌拌合一次次，使软软土和水水泥浆搅搅拌得 更加均匀 5)待深层层搅拌机机提

16、升到到地面后后，关闭闭电机，移移位至新新的加固固地点10电硅化法此法适用于于加固软软 黏土地基，也也可用于于 细砂、粉细细砂、粉粉土 地基的加固固对于渗透系系数小于于10-6m/minn的黏性性土，需需要借助助于电渗渗作用，方方能使具具有一定定压力的的硅 混合溶液注注入土的的孔隙中中。施工工时，先先在土中中打入两两个电极极(即两两根金属属管);然后把把以硅酸酸 钠(水玻璃璃)为主主的硅混混合溶液液(水玻玻璃、氯氯化钙、明明矾)和和浓氯化化钙溶液液，先后后由阳极极压 注入软土层层中，通通以电流流，使溶溶液在土土体中发发生电渗渗。硅混混合液经经一定时时间后便便形成硅硅胶凝 体，将土颗颗粒胶结结在一

17、起起，并使使软土脱脱水11换土垫层法法适用于淤泥泥、淤泥泥 质土等可能能发生震震陷 的软弱土地地基换土垫层法法是将基基础底面面以下一一定范围围内的软软弱土层层挖去，换换填以低低压缩性性的散体体材 料，分层夯夯实，作作为基础础下的垫垫层 (1)垫层层材料：换土垫垫层按回回填材料料可分为为砂垫层层、碎石石垫层、灰灰土垫层层、矿渣渣垫层等等， 但以采用砂砂垫层为为最多。砂砂垫层的的砂料以以中粗砂砂为好，并并可均匀匀掺人一一定数量量的碎石石 当采用碎石石垫层时时，为了了防止基基坑底部部的表层层软土遭遭到局部部破坏，而而使建筑筑物基础础产 生附加沉降降，最好好在基坑坑底部先先铺一层层砂垫底底，然后后再铺

18、碎碎石垫层层垫层为为最多 (2)垫层层厚度(图5-4-88)：砂砂垫层的的合理厚厚度H应应该满足足如下条条件：上上部荷载载通过砂砂垫层 按一定扩散散角传至至下卧软软土层时时，该下下卧软土土层顶面面所受的的全部压压力，不不超过下下卧土层层的静 承载力。当当垫层材材料为碎碎石、粗粗砂或中中砂时，垫垫层的压压力扩散散角=30;若为为其他较较细材料料 时，=222。一一般情况况下，砂砂垫层的的厚度取取122m，垫垫层太厚厚，施工工比较困困难 (3)垫层层宽度：砂垫层层的合理理宽度BB，应应该既能能满足应应力扩散散的要求求，又能能防止垫垫层 向两边挤动动。设垫垫层的厚厚度为HH，垫层层底宽应应比基础础底

19、面每每边扩出出Htaan再再加500mm，即即 不小于B+2HHtann+1100。对对于条形形基础，砂砂垫层的的底宽BB，一一般取基基础宽度度B加上上 1.211.5倍倍垫层厚厚度，即即B=B+(1.221.5)HH图5-4-1 强强夯法的的布点方方案图5-4-2 振振冲法施施工过程程图5-4-3 砾砾石排水水井的布布置(a)(b)图5-4-4 沙沙井预压压法示意意图(a)(b)图5-4-5 砂砂井的平平面布置置(1)(2)(3)(4)(5)图5-4-6 旋旋喷法施施工(a)(b)(c)(d)(e)(f)图5-4-7 深深层搅拌拌加固过过程 (a)定位位; (b)下下沉; (c)喷浆; (d) 二二次下沉沉; (e) 重复搅搅拌; (f) 完毕毕图5-4-8 砂砂垫层剖剖面