液化地基和软土地基的处理施工172212.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 大大 中 小常用的液化化地基和软软土地基的的处理方法法主要有：强夯法、振振动水冲法法、砂桩挤挤密、砾石石井排水法法、堆载预预压法、砂砂井预压法法、袋装砂砂井预压法法、高压旋旋喷法、深深层搅拌法法、电硅化化法、换土土垫层法。其其施工工序序及特点见见表5-44-2。 表5-4-2 液化化地基和软软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 结法或冲击击加密法。 它既适用于于可液化的的 饱和砂土、粉粉土的加 固，又是一一种快速加加 固软土地基基的有效方方 法。一般地地说，软弱弱 地基经强夯夯加固后， 地基承载力力可以提高高

2、 34倍，压压缩系数 可以降低到到原来的 1/101/5，影影响深度 可以超过110m采用强夯法法加固松软软地基，一一定要根据据现场的地地质条件和和工程的使使用要求，正正确选定 各个强夯参参数，才能能达到有效效而经济的的目的。强强夯法的主主要设备包包括：夯锤锤、起重机机、 脱钩装置等等三部分。夯夯锤最好采采用铸钢制制作，也可可采用钢板板外壳内填填混凝土。起起重设备 多采用履带带式起重机机，也有采采用轮胎式式起重机或或三足架 (1)夯锤锤重量：夯夯锤的重量量与拟加固固土层的深深度和落距距有关，可可按下式确确定夯锤重重量。目 前，世界上上采用的最最大锤质量量为2000t，落距距为25mm，其加固固

3、深度达到到40m H= 式中H地基土层层的有效加加固深度(m) M夯锤锤的质量(t) h夯锤锤自由下落落的高度(m) 修正正系数，对对砂土和地地下水位较较高的粉土土地基，取取0.6;对地下水水位较低 的粉土，取取0.7 夯锤底面积积的大小与与土的类型型有关，对对于砂土，取取24mm2;对于第第四纪黏土土，取3 4m2;对对于淤泥质质土，以取取46mm2为宜 (2)夯击击遍数：夯夯击遍数与与土体颗粒粒大小成正正比，即颗颗粒粗的，需需要的夯击击遍数少; 颗粒细小，需需要的夯击击遍数多。一一般情况下下，对于细细砂、粉砂砂，233遍;粉土土，3遍; 淤泥质土，446遍 (3)夯击击间隔时间间：第一遍遍

4、夯击引起起的孔隙水水压力消散散后，即可可进行第二二遍夯击。渗渗 透系数较大大的砂性土土，可以连连续作业 (4)加固固范围：夯夯击的范围围应该比需需要加固的的地基范围围稍大，一一般每边放放大的宽度度应 不小于地基基加固深度度的1/22 (5)夯点点布置：夯夯击点的间间距，随锤锤重、落距距和加固深深度而异。 新港强夯区区的夯点布布置方案如如图5-44-1所示示。此种布布点方案的的最大特点点是给吊机机留有 通道，当全全部夯点夯夯完后，夯夯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，不需需固结时间间， 振动影响范范围也不大大等 优点。适宜宜于加固容容易

5、 液化的砂土土及黏粒含含量 少于10%的粉土地地基振冲法是利利用在地基基中就地振振制的砂石石桩进行快快速加固松松软地基的的方法。施施工时，吊吊 起振冲器，启启动其筒内内电机带动动偏心铁块块作高速旋旋转，使振振冲器产生生高频振动动，同时喷喷 射高压水，在在土层中形形成下沉孔孔。待振冲冲器沉到需需要加固的的深度后，一一边向孔内内填入粒 径为5440mm的的细石，一一边振实，最最后形成一一个细石桩桩(图5-4-2)。目前振振冲法的有有效 加固深度为为18m，国国外最深达达30m3砂桩挤密适用于加固固处理深层层 松砂、杂填填土及黏粒粒含 量不高的粉粉土，不适适用 于饱和软土土。砂桩的的直 径一般为00

6、.600.8m， 间距一般为为12mm，通 过振动、冲冲击和挤实实作 用，增加被被加固土层层的 相对密度，使使其抗液化化 能力得到较较大的增强强挤密土层用用的砂桩是是采取类似似沉管灌注注桩的机械械和方法，通通过冲击和和振动把砂砂挤入土 层中所形成成。一般可可采用单动动式汽锤将将钢管桩打打入土中，钢钢管桩下端端连有自行行开启的活活 瓣桩靴。当当桩沉到预预定的加固固深度后，向向桩管内灌灌入70%的砂，砂砂的含水量量在25%左 右。然后将将桩管按每每分钟11.5mm的速度拔拔起，并用用蒸汽锤上上下冲击振振动，以捣捣实桩孔 内的砂。当当桩管拔起起56mm后，再向向管中进行行第二次灌灌砂。当打打完第一次

7、次砂桩后，再再沿 其中心第二二次打入桩桩管，并按按上述方法法复打第二二次砂桩，进进一步扩大大砂桩直径径 打桩的布点点顺序是从从地基两侧侧开始，依依次向中间间移动，使使地基中间间部位能够够得到最大大 的挤密效果果。对于流流水的砂桩桩宜间隔一一排施打，使使中间的砂砂桩打入时时，为周围围土层创造造 向相邻砂桩桩排水的条条件，从而而有利于挤挤密4砾石井 排水法适用于埋藏藏较深的 具有较大密密度的较厚厚 饱和砂层的的防液化处处 理，排水法法的噪声比比 振动增密法法小得多， 因而更适用用于增建工工 程以及已有有建筑物液液 化砂基的处处理砾石井排水水法是在砂砂层中设置置砾石井，由由于缩短了了水平方向向的排水

8、路路径，提高高了砂层 的排水效率率，从而减减少饱和砂砂层内地震震时孔隙水水压力的上上升，使液液化难于发发生 施工方法是是，在建筑筑物整个地地基范围内内，每隔33m左右，用用振动锤将将直径为3300mmm左 右、端头合合叶关闭着着的钢管打打入砂层中中，达到预预定深度后后，一边从从漏斗向钢钢管内填入入角 砾、圆砾、碎碎石、卵石石或矿渣，一一边提升钢钢管，形成成砾石排水水井(图55-4-33)。排水水井的 直径、间距距、深度和和填料粒径径，按渗透透理论计算算确定5堆载预压法法此方法适用用于埋藏 不太深的较较薄砂土层层 的压密处理理。此法的的 优点是经济济、方便， 缺点是预压压时间长堆载预压法法是在拟

9、建建场地上堆堆土或其他他重物，使使地基在预预压荷载下下逐渐固结结，达到增增 强其抗液化化能力的目目的 采用预压法法时，若当当地缺少土土源，压重重物不易解解决时，也也可在预压压区四周筑筑堤围成水水 库，在水库库底和围堤堤迎水坡上上铺设聚氯氯乙烯薄膜膜防渗，然然后泵水入入库，进行行预压6砂井预压法法适用于深厚厚的粉土 层、黏土层层、淤泥质质 黏土层、淤淤泥层等软软 土地基的加加固处理， 不适用于透透水性极小小 的泥岩层。砂砂井预压 法的特点是是，施工简简 单，造价低低，节省钢钢 材、水泥，但但工期很 长且仅适用用于新建工工 程的空旷场场地该法是打砂砂井之后进进行堆载预预压。具体体施工方法法是在拟建

10、建场地上，按按等边三角角形布点 方案或正方方形布点方方案，每隔隔24mm，将钢管管桩打入软软土层，形形成井孔，然然后灌以粗粗砂 或中砂，制制成砂桩(图5-44-4)。砂砂井直径一一般采用22004400mmm，砂井间间距取井径径的 810倍倍，砂井的的深度应穿穿越地基的的受压层。若若软土层不不是很厚，下下面又有透透水层时， 砂井应穿透透软土层。砂砂井的布置置范围应扩扩大到建筑筑物基础轮轮廓线以外外24mm 预压荷载的的大小宜接接近设计荷荷载，必要要时可超出出设计荷载载10%20%。但但在预压过过程 中，任何时时刻作用于于地基土层层上的荷载载，均不得得超过该土土层的极限限荷载，以以免地基失失稳

11、破坏7袋装砂井 预压法袋装砂井预预压是在 普通砂井预预压的基础础 上发展起来来的一种软软 土地基加固固新技术(1)袋装装砂井设计计：袋装砂砂井的直径径一般为770mm，间间距为11.5mm，砂井在在平面上 的布置可采采取正方形形网格或等等边三角形形网格方案案(图5-4-5)，袋装砂砂井长度以以10220m 为宜 (2)施工工程序：袋袋装采用麻麻袋布或聚聚丙烯编织织布缝制，利利用门架式式灌砂机充充填砂料。 按照定位，打打入带有活活瓣桩尖的的钢管，然然后下放砂砂袋，拔出出钢管，即即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 旋喷法)适适用于标贯贯 击数小于1

12、10的砂质质 土、小于55的黏性土土、 不含瓦砾的的回填土等等 软弱地基的的加固(1)旋喷喷法工艺：旋喷法是是先将具有有特制喷嘴嘴的钻头，喷喷射钻进到到预定的加加固深度，然然后 利用超高压压(2040MPPa)脉冲冲泵，使浆浆液以高速速喷出把土土搅动，同同时将钻杆杆旋转和提提升， 使沿钻孔整整个深度的的土体与浆浆液混合，并并凝结成圆圆柱加固体体。旋喷法法采用的浆浆液有水泥泥浆、 水玻璃、纸纸浆液和丙丙烯酸氨。它它既可旋喷喷成竖直桩桩，也可旋旋喷成水平平桩和斜桩桩 (2)施工工机具：主主要机械有有高压柱塞塞泵、泥浆浆泵、空压压机。附属属机具有喷喷流控制器器、 喷射管等。喷喷射管根据据施工方法法不

13、同又可可分为单管管、双重和和三重喷射射管 (3)施工工顺序(图图5-4-6) 1)钻孔：用低压(1MPaa)的清水水或黏土浆浆喷射，同同时回转钻钻杆，钻头头很快即可可钻到 预定加固深深度。此时时的清水或或黏土浆是是从特制钻钻头的末端端喷口喷出出 2)横向喷喷射：钻孔孔结束后，用用钢球或压压差阀关闭闭喷出孔，并并接通管路路压送浆液液，高 压浆液即从从特制钻头头侧面喷嘴嘴喷出 3)旋喷：按照预定定的旋喷参参数(转数数、提升速速度、喷射射压力)进进行旋喷。此此时应转 动喷嘴并缓缓慢提升，形形成旋喷柱柱 (4)旋喷喷桩直径：最后完成成的旋喷桩桩加固体的的直径，单单管法为00.300.5m;双重管法法

14、为1m;三三重管法可可达2m9深层搅拌法法适用于各类类饱和软 黏土地基的的加固。深深 层搅拌法又又分石灰系系 拌合和水泥泥系拌合两两 大系列(1)加固固机理：水水泥系搅拌拌法就是将将水泥浆连连续不断地地分散到土土中，水泥泥和饱和软软黏土拌 合后，凝聚聚成具有整整体性、水水稳定性和和一定强度度的土体，从从而达到加加固地基的的目的 (2)加固固工艺流程程：深层搅搅拌机械系系统是由深深层搅拌机机、起重机机、导向、量量测、固化化 剂制备等机机具组成。深深层搅拌加加固的工艺艺流程(图图5-4-7)如下下 1)将深层层搅拌机吊吊至加固位位置，定位位对中，启启动电机 2)待搅拌拌头转动速速度正常后后，边旋转

15、转切土，边边下沉，直直至设计加加固深度 3)配置水水泥浆，将将搅拌机略略为提升，泵泵送水泥浆浆压开球阀阀，水泥浆浆进入软土土中 4)停止喷喷浆，将深深层搅拌机机重复下沉沉、提升，再再拌合一次次，使软土土和水泥浆浆搅拌得 更加均匀 5)待深层层搅拌机提提升到地面面后，关闭闭电机，移移位至新的的加固地点点10电硅化法此法适用于于加固软 黏土地基，也也可用于 细砂、粉细细砂、粉土土 地基的加固固对于渗透系系数小于110-6mm/minn的黏性土土，需要借借助于电渗渗作用，方方能使具有有一定压力力的硅 混合溶液注注入土的孔孔隙中。施施工时，先先在土中打打入两个电电极(即两两根金属管管);然后后把以硅酸

16、酸 钠(水玻璃璃)为主的的硅混合溶溶液(水玻玻璃、氯化化钙、明矾矾)和浓氯氯化钙溶液液，先后由由阳极压 注入软土层层中，通以以电流，使使溶液在土土体中发生生电渗。硅硅混合液经经一定时间间后便形成成硅胶凝 体，将土颗颗粒胶结在在一起，并并使软土脱脱水11换土垫层法法适用于淤泥泥、淤泥 质土等可能能发生震陷陷 的软弱土地地基换土垫层法法是将基础础底面以下下一定范围围内的软弱弱土层挖去去，换填以以低压缩性性的散体材材 料，分层夯夯实，作为为基础下的的垫层 (1)垫层层材料：换换土垫层按按回填材料料可分为砂砂垫层、碎碎石垫层、灰灰土垫层、矿矿渣垫层等等， 但以采用砂砂垫层为最最多。砂垫垫层的砂料料以中

17、粗砂砂为好，并并可均匀掺掺人一定数数量的碎石石 当采用碎石石垫层时，为为了防止基基坑底部的的表层软土土遭到局部部破坏，而而使建筑物物基础产 生附加沉降降，最好在在基坑底部部先铺一层层砂垫底，然然后再铺碎碎石垫层垫垫层为最多多 (2)垫层层厚度(图图5-4-8)：砂砂垫层的合合理厚度HH应该满足足如下条件件：上部荷荷载通过砂砂垫层 按一定扩散散角传至下下卧软土层层时，该下下卧软土层层顶面所受受的全部压压力，不超超过下卧土土层的静 承载力。当当垫层材料料为碎石、粗粗砂或中砂砂时，垫层层的压力扩扩散角=30;若为其他他较细材料料 时，=222。一一般情况下下，砂垫层层的厚度取取12mm，垫层太太厚，

18、施工工比较困难难 (3)垫层层宽度：砂砂垫层的合合理宽度BB，应该该既能满足足应力扩散散的要求，又又能防止垫垫层 向两边挤动动。设垫层层的厚度为为H，垫层层底宽应比比基础底面面每边扩出出Htann再加550mm，即即 不小于B+2Httan+100。对对于条形基基础，砂垫垫层的底宽宽B，一一般取基础础宽度B加加上 1.211.5倍垫垫层厚度，即即B=BB+(1.21.5)H图5-4-1 强夯夯法的布点点方案图5-4-2 振冲冲法施工过过程图5-4-3 砾石石排水井的的布置(a)(b)图5-4-4 沙井井预压法示示意图(a)(b)图5-4-5 砂井井的平面布布置(1)(2)(3)(4)(5)图5-4-6 旋喷喷法施工(a)(b)(c)(d)(e)(f)图5-4-7 深层层搅拌加固固过程 (a)定位位; (bb)下沉; (c)喷浆; (d) 二二次下沉; (e) 重复搅搅拌; (f) 完完毕图5-4-8 砂垫垫层剖面