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软土地基路基病害设计与施工资料 一、软土的概念　软土是指在滨海、湖泊、谷地、河滩上沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性强、抗剪强度和承载力低的软塑到流塑状态的细粒土。如淤泥和淤泥质土，以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土概述 天然孔隙比大：e>1天然含水量高：w≥wl压缩系数高渗透系数小抗剪强度低灵敏度高具有明显的流变性软土的物理力学特性流变：在应力不变的情况下，土体的剪应变和体应变仍随时间而增长的现象。 地基处理有许多方法，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。地基处理的原则 当持力层比较软弱、不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土法来处理软弱土地基，即将基础下一定深度内的土层挖去，然后回填以强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实。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。第1节换土法1 利用施工机械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开挖换填法。适用于软弱土层位于地表，换挖深度不超过3m的场合，也不宜小于0.5m，因为垫层太薄，则换土法的作用也不显著。1.开挖换填第1节换土法2 第1节换土法3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。适用于排水困难，软弱土层易于滑动，厚度又较薄，表层无硬壳，石料来源充分地段2.抛石挤淤 爆空区挤出区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。第1节换土法43、爆破挤淤 实践证明：换土法可以有效地处理某些荷载不大的地基问题。1.提高浅基础下地基的承载力；2.减少沉降量；3.加速基底下软弱土层的排水固结；4.防止冻胀；5.消除膨胀土的胀缩作用。换土法的主要作用 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。第2节挤压法1－碾压 常见压路机 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。影响土的压实效果的主要因素 挤密法的加固机理主要靠桩管打入地基中，对土产生横向挤密作用，在一定挤密功能作用下，土粒彼此移动，小颗粒填入大颗粒的空隙，颗粒排列紧密，孔隙体积减少，地基土的强度也随之增强。所以挤密法主要是使松软土地基挤密，改善土的强度和变形特性。第2节挤压法2－挤密法 利用成孔过程中沉管对土的横向济密及振密作用，使土休向桩周挤压，桩周土体得以挤密，同时分层填人并夯实碎石，形成碎石桩，使桩与土形成复合地基适用于处理松砂、杂填土和粘粒含量不大的普通粘土，亦能有效防止砂土基地的液化挤密法－1.粒料桩（碎石桩）振沉桩施工示意图 挤密法－2.石灰桩利用打桩机成孔过程中，沉管对土体的挤密作用和新鲜的生石灰成桩时对桩周土体的脱水挤密作用使周围土休固结;同时由于一系列的物理－化学反应、桩身与桩同土硬壳层组成变形模量较大的桩体，以置换部分软土，同原地基土形成复合地基，从而提高了地基的承载力适用于含砂量低，没有滞水砂层的软土 挤密法－3、CFG桩利用振动打桩机击沉直径300－400的桩管，在管内边振动边填入碎石、粉煤灰、水泥和水按一定比例的配合材料，形成半刚性的桩体，与原地基形成复介地基。从而提高地基承载力，也可用其他方法成孔 振冲法是利用一个振冲器，在高压水流的作用下边振边冲，使松砂地基变密；或在粘性土地基中成孔。如在孔中填入砂、碎石，将形成一根根的桩体，对原地基起到挤密作用。这样的桩体和原来的土构成复合地基。在砂土中和粘性土中振冲法的加固机理是不同的。在砂土中主要是振动挤密和振动液化作用；在粘性土中主要是振冲置换作用，置换的桩体与土组成复合地基。第2节挤压法3－振冲法 强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。这种强大的夯击力在地基中产生动应力和振动，从夯击点发出纵波和横波，向地基纵深方向传播，使地基浅层和深处产生不同程度的加固作用。第2节挤压法4－强夯法 广泛适用于杂填土、碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土和沼泽土，还可用于水下强夯法 排水固结法是利用地基土排水固结的特性，通过施加预压荷载，并增设各种排水条件（砂井/袋装砂井/塑料排水板和排水垫层等排水体），以加速饱和软粘土固结发展的一种软土地基处理方法。第3节排水固结法 土层的排水固结效果和它的排水边界条件有关。当土层厚度相对于荷载宽度比较小时，土层中孔隙水向上下面透水层排出而使土层发生固结，称为竖向排水固结。根据固结理论，粘性土固结所需时间与排水距离的平方成正比。因此，为了加速土层的固结，最有效的方法是增加土层的排水途径，缩短排水距离。固结理论1 垫层竖向排水情况砂井地基/塑料排水板排水情况固结理论图解 排水固结法主要适用于处理淤、淤泥质土及其他饱和软粘土。对于砂类土和粉土，因其透水性良好，无需用此法处理。一、堆载预压法二、砂井/袋装砂井/塑料排水板排水法堆载预压法三、真空预压法排水固结法分类 砂垫层填土软土层适用于：a.路堤高度小于两倍极限高度，软土表面无透水性低的硬壳；b.软土层不很厚，或虽稍厚，但具有双面排水条件；c.当地有砂，运距不太远；d.施工期限不甚紧迫。砂垫层的厚度一般为0.6～1.0m，视路堤高度、软土层的厚度及压缩性而定。1.砂垫层法 真空堆载预压排水法示意图砂垫层堆载填土砂井/袋装砂井/塑料排水板塑料薄膜射流泵有孔管道网络有孔管道网络示意图广泛适用于各类饱和粘土、粉土2.砂井/袋装砂井/塑料排水板原理 3.塑料排水板施工图片 深层搅拌法深层搅拌法（DeepMixingMethod─DMM）是一种化学加固地基的方法。它通过特制机械──各种深层搅拌机，沿深度将固化剂（水泥浆、水泥粉或石灰粉，外掺一定的添加剂）与地基土强制就地搅拌，利用固化剂自身及其与地基土之间所产生的一系列物理、化学反应，使地基土硬结成为具有整体性、水稳定性、较低渗透性和一定强度的复合土桩（体），或与地基土构成复合地基，从而提高软土地基的承载力、减小地基的变形。第4节胶结硬化法1－深层搅拌法 深层搅拌法的分类深层搅拌法按固化主剂的不同可分为水泥系深层搅拌法和石灰系深层搅拌法；水泥适用于含砂量较大的软土，石灰适用于含沙量较低的软土或淤泥质土。深层搅拌法按施工工艺又可分为浆体喷射深层搅拌法（旋喷桩）和粉体喷射深层搅拌法（粉喷桩）。 深层搅拌法的工艺粉体搅拌复合地基技术处理厦门海沧大道海滩钻头叶片喷头软管旋喷桩示意图(a)定位(b)喷浆(粉)搅拌下沉(c)搅拌上升(d)重复喷浆(粉)搅拌下沉(e)重复搅拌上升(完毕)(a)(b)(c)(d)(e) 第4节胶结硬化法2－灌浆法灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度高、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。灌浆法按加固原理可分为渗透灌浆、挤密灌浆、劈裂灌浆和电动化学灌浆。 灌浆法工艺电化学灌浆劈裂灌浆 高压喷射注浆法（HighPressureJetGrouting）是用工程钻机钻至预定深度后，用高压泥浆泵等发生装置，通过安装在钻杆机端的特殊喷嘴，向周围土体喷射化学浆液(常用水泥浆液)，同时钻杆以一定的速度徐徐提升，高压射流破坏了附近的土体结构，并强制与化学浆液混合，在地基中硬化成直径均匀的圆柱体。第4节胶结硬化法3－高压喷射注浆法高压喷射注浆动画 高压喷射注浆法分类固结体的形态和喷射流移动方向有关，一般分为旋转喷射(旋喷)、定向喷射(定喷)和摆动喷射(摆喷)三种。 高压喷射注浆法的基本工艺当前，高压喷射注浆法的基本工艺类别有：单管法、二重管法、三重管法和多重管法等4种方法。 高压喷射注浆法在工程上的应用主要有两方面：1.加固地基，提高地基的承载力，改善地基的变形性质，既可应用于拟建道路的地基处理，又可应用于已建道路的事故处理。2.地基或土体的防渗处理，形成防渗帷幕，防止渗流破坏、流土或管涌。注浆法的工程应用 1.反压护道法反压护道法是指在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道，使路堤下的淤泥或泥炭向两侧隆起的趋势得到平衡，从而保证路堤的稳定性。适用于：a.非耕作区和取土不困难的地区；b.路堤高度不大于5/3～2倍极限高度；c.主要用于处理软土，对泥沼有时也可以采用。反压护道第5节　调整路基结构法1 第5节　调整路基结构法2通过带状拉筋与填土的摩擦力来平衡、减小作用于挡上墙的土压力土工织物加筋反铺塔头材排或梢捆土工织物砂垫层2.路堤加筋法 系杆夯石堆3侧向约束法 总　　结42 实验二十七电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度 一、目的要求★了解表面活性剂的特性及胶束形成原理。★掌握电导仪的使用方法。★用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度。 二、基本原理分子结构特点：不对称性整个分子可分为两部分，一部分是亲油的非极性基团，叫做疏水基（hydrophobicgroup）；另一部分是极性基团，叫做亲水基（hydrophilicgroup）。亲水基疏水基水(极性大)气体(极性小)亲水憎水 表面活性剂在气液界面上的定向排列根据实验，表面活性剂在水中的浓度达到一定数值后，它在表面层中的超额为一定值，与本体浓度无关，并且和它的碳氢链的长度也无关。这时，表面吸附已达到饱和，脂肪酸分子合理的排列是羧基向水，碳氢链向空气。 胶束(micelle)表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶束。随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。 胶束(micelle) 胶束(micelle) 临界胶束浓度(criticalmicelleconcentration)临界胶束浓度简称CMC表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。表面活性剂的临界胶束浓度都很小，cmc：0.001~0.010mol·dm-3 浓度性质临界胶束浓度(criticalmicelleconcentration)增溶作用摩尔电导率表面张力渗透压性质cmc电导率 三、仪器药品DDS-11D型电导率仪恒温水浴十二烷基磺酸钠（溶液）大试管 五、实验步骤1.调节恒温槽温度为25℃。2.依次配制0.002、0.004、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.012、0.014、0.016、0.018、0.020molL-1的十二烷基磺酸钠溶液，恒温10min，测电导率。注意：每次测量前都要用待测液将测量容器洗涤三次。 六、数据处理1.将实验数据列入表中2.作出电导率与浓度的关系图，找出临界胶束浓度。