本發(fā)明屬于道路建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種公路工程軟土地基處理方法。
背景技術(shù)：
我國幅員遼闊，地質(zhì)情況復(fù)雜多變，其中軟土在我國分布廣泛，主要分布在沿海地區(qū)、珠江三角洲和韓江三角洲。給公路工程建設(shè)和人工構(gòu)造物帶來較大的影響和隱患，成為公路工程關(guān)鍵問題之一。道路選線應(yīng)盡可能避開軟土地區(qū)，但有時(shí)不得不將路線選在明知是相當(dāng)軟弱的軟土地基地區(qū)。在軟土地基修建公路，高路堤存在穩(wěn)定性差和過大的變形沉降，而低路堤在交通荷載作用下，常使道路沉降變形，嚴(yán)重影響道路的質(zhì)量和使用，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的。因此，軟土地基上修建公路，特別是高等級(jí)公路，地基的處理和路基工程的施工，不但在勘察、設(shè)計(jì)、施工階段，而且在養(yǎng)護(hù)期間，都要比一般路基工程地段難度更大，考慮的因素更全面、更慎重。
軟土是指在濱海、湖泊、谷地、河灘上沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性強(qiáng)、抗剪強(qiáng)度和承載力低的軟塑到流塑狀態(tài)的細(xì)粒土，如淤泥和淤泥質(zhì)土，以及其他高壓縮性飽和粘性土、粉土等。軟土孔隙比大，含水量高，壓縮性大，滲透系數(shù)小，凝聚力小，承載力低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理、使用方便的公路工程軟土地基處理方法，經(jīng)擠密法處理后的地基，持力層范圍內(nèi)土的變形減少，承載力可提高1-2.5倍，并可消除填土及濕陷性黃土的濕陷性，保證了路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長道路的使用壽命。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：它的處理方法：步驟一：在地面上把套管的位置確定好；步驟二：開動(dòng)振動(dòng)機(jī)把套管沉入土中，如遇到堅(jiān)硬難沉的土層，可輔以噴氣或射水沉入；步驟三：把套管沉到設(shè)計(jì)深度；步驟四：套管入土后，擠密了套管周圍土體，然后將料斗插入樁管，向管內(nèi)灌一定量的碎石；步驟五：再將套管提升到規(guī)定的高度，套管內(nèi)的碎石被壓縮空氣從套管內(nèi)壓出；步驟六：繼后又將套管沉入規(guī)定的深度，并加以振動(dòng)，使排出的碎石振密，于是碎石再一次擠壓周圍的土體；步驟七：再一次灌碎石于套管內(nèi)，把套管提升到規(guī)定的高度；步驟八：將步驟四-步驟七工序重復(fù)多次，一直打到地面就成為碎石擠密樁。
作為優(yōu)選，所述的碎石擠密樁的擠壓原理：碎石擠密樁加固軟弱地基主要是利用夯捶的垂直夯擊填入孔中的碎石，夯擊能量通過碎石向孔底及四周傳遞，將孔底及樁周圍的土擠密，并有一些碎石擠入碎石樁四周的軟土中，形成碎石樁的同時(shí)，樁周也形成一個(gè)與碎石膠結(jié)的擠密帶，提高原有地基的承載力，碎石樁與樁間地基土形成復(fù)合地基，共同承擔(dān)上部荷載。碎石擠密樁是通過成樁過程中對(duì)周圍砂土、粉土層的擠密、振密作用和靠碎石的壓入獲得加固效果，是砂土、粉土地基的密實(shí)度增加，孔隙比減小，承載力增大；同時(shí)設(shè)置的碎石擠密樁增強(qiáng)體，本身又是一個(gè)良好的排水通道，它的存在不僅有利于砂土、粉土地基中超空隙水壓力的消散，有效地增強(qiáng)土體的抗液化能力，而且在荷載的作用下，碎石擠密樁增強(qiáng)體又與砂土、粉土地基共同承擔(dān)荷載作用，即形成碎石擠密樁復(fù)合地基。碎石擠密樁復(fù)合地基適用于擠密松散砂土、粉土、素填土和雜填土等地基。
作為優(yōu)選，所述的碎石擠密樁可替換為生石灰，生石灰吸水消解經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后膨脹，樁間土脫水，樁周圍的土被擠壓后土壤密實(shí)度逐漸增大，使地基強(qiáng)度提高，從而達(dá)到了滿足工程要求的地基承載力。擠密樁復(fù)合地基主要用于處理軟弱地基，使處理后的地基變成由樁和樁間土共同受力的復(fù)合地基，以提高地基承載力，減少建筑物沉降，特別是避免建筑物不均勻沉降。
采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明所述的一種公路工程軟土地基處理方法，經(jīng)擠密法處理后的地基，持力層范圍內(nèi)土的變形減少，承載力可提高1-2.5倍，并可消除填土及濕陷性黃土的濕陷性，保證了路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長道路的使用壽命。
具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
本具體實(shí)施方式采用如下技術(shù)方案：它的處理方法：
步驟一：在地面上把套管的位置確定好；
步驟二：開動(dòng)振動(dòng)機(jī)把套管沉入土中，如遇到堅(jiān)硬難沉的土層，可輔以噴氣或射水沉入；
步驟三：把套管沉到設(shè)計(jì)深度；
步驟四：套管入土后，擠密了套管周圍土體，然后將料斗插入樁管，向管內(nèi)灌一定量的碎石；
步驟五：再將套管提升到規(guī)定的高度，套管內(nèi)的碎石被壓縮空氣從套管內(nèi)壓出；
步驟六：繼后又將套管沉入規(guī)定的深度，并加以振動(dòng)，使排出的碎石振密，于是碎石再一次擠壓周圍的土體；
步驟七：再一次灌碎石于套管內(nèi)，把套管提升到規(guī)定的高度；
步驟八：將步驟四-步驟七工序重復(fù)多次，一直打到地面就成為碎石擠密樁。
其中，所述的碎石擠密樁的擠壓原理：碎石擠密樁加固軟弱地基主要是利用夯捶的垂直夯擊填入孔中的碎石，夯擊能量通過碎石向孔底及四周傳遞，將孔底及樁周圍的土擠密，并有一些碎石擠入碎石樁四周的軟土中，形成碎石樁的同時(shí)，樁周也形成一個(gè)與碎石膠結(jié)的擠密帶，提高原有地基的承載力，碎石樁與樁間地基土形成復(fù)合地基，共同承擔(dān)上部荷載。碎石擠密樁是通過成樁過程中對(duì)周圍砂土、粉土層的擠密、振密作用和靠碎石的壓入獲得加固效果，是砂土、粉土地基的密實(shí)度增加，孔隙比減小，承載力增大；同時(shí)設(shè)置的碎石擠密樁增強(qiáng)體，本身又是一個(gè)良好的排水通道，它的存在不僅有利于砂土、粉土地基中超空隙水壓力的消散，有效地增強(qiáng)土體的抗液化能力，而且在荷載的作用下，碎石擠密樁增強(qiáng)體又與砂土、粉土地基共同承擔(dān)荷載作用，即形成碎石擠密樁復(fù)合地基。碎石擠密樁復(fù)合地基適用于擠密松散砂土、粉土、素填土和雜填土等地基。
碎石樁設(shè)計(jì)：
樁距確定碎石樁的布樁原則是有利于施工，同時(shí)加固后的地頂不發(fā)生隆起或下沉．打入的碎石樁能起到100％的擠密效果，被加固的土體沒有流失。樁距的確定方法同砂樁所述，按要求的孔隙比確定樁距的有關(guān)內(nèi)容。出于每個(gè)建筑場地的條件不同，樁距宜由現(xiàn)場試驗(yàn)確定?！闱闆r下，干振碎石樁的樁距采用1.0--1.3m。
布樁方式：
通常對(duì)于大面積的地基加固宜采用正方形或正三角形布樁；對(duì)于獨(dú)立、條形基礎(chǔ)宜采用矩形、正力形或等腰三角形布樁，對(duì)于圓形或環(huán)形基礎(chǔ)宜用放射性布樁。
樁徑確定：
干振碎石樁的直徑應(yīng)根據(jù)工程要求、地基土質(zhì)情況和成樁設(shè)備等因素確定，干振碎石樁樁徑一般為0.4一0.7m。
承載力和變形驗(yàn)算：
1、復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算
復(fù)合地基承載力標(biāo)淮值應(yīng)按現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，也可以用單樁和樁間土的載荷試驗(yàn)按下式確定:
式中
2、變形計(jì)算
1)分層總和法＼即規(guī)范法：
碎石樁復(fù)合地基的變形計(jì)算主要包括復(fù)合地基加固五的變形量相加固區(qū)下臥層變形鼉，地基處理后的變形計(jì)算按國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行：
復(fù)合土層的壓縮模量可按上式確定樁土應(yīng)力比n在無實(shí)測資料的情況下，粘性土可取2，粉土可取1.5～2。有關(guān)碎石樁復(fù)合地基的沉降系數(shù)，日前尚無完整的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值。
2)沉降折減系數(shù)法：
一般天然粘性土地基的沉降量可用下式表示(同砂樁類似）
作為優(yōu)選，所述的碎石擠密樁可替換為生石灰，生石灰吸水消解經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后膨脹，樁間土脫水，樁周圍的土被擠壓后土壤密實(shí)度逐漸增大，使地基強(qiáng)度提高，從而達(dá)到了滿足工程要求的地基承載力。擠密樁復(fù)合地基主要用于處理軟弱地基，使處理后的地基變成由樁和樁間土共同受力的復(fù)合地基，以提高地基承載力，減少建筑物沉降，特別是避免建筑物不均勻沉降。
灰土擠密樁設(shè)計(jì)計(jì)算原則：
1、以消除地基土濕陷性為目的的設(shè)計(jì)計(jì)算；(宜采用土擠密樁法）
2、以提高地基承載力和水穩(wěn)定性為目的的設(shè)計(jì)；（宜采用灰土擠密樁法和夯實(shí)水泥土樁法）
3、樁間距應(yīng)以保證樁間土擠密后達(dá)到要求的密實(shí)度和消除濕陷性為原則。
樁徑設(shè)計(jì)時(shí)如果樁徑d過小，則樁數(shù)增加，并增加了打樁和回填的工作量；如果樁徑過大，則樁間土擠密不夠，消除濕陷性的效果不夠理想，且對(duì)成孔機(jī)械的要求也提高。目前我國樁徑最小為250mm，最大為600mm，一般為300～450mm，常用400mm；
樁距和排距
樁距的設(shè)計(jì)一般應(yīng)通過試驗(yàn)或計(jì)算確定；計(jì)算主要是通過樁間土被擠密后達(dá)到應(yīng)的密實(shí)度來確定的（平均擠密系數(shù)和土的干密度）為了均勻擠密樁間土，一般采用正三角形步孔，有時(shí)為了適應(yīng)基礎(chǔ)尺寸和形狀，可采用其它形式布孔；
對(duì)于等邊三角形布置時(shí)，樁間距可取樁孔直徑的2.0～2.5倍，也可按下式估算
式中：s－樁孔之間的中心距離；d－鉆孔直徑；
樁孔數(shù)量可按下式估算：
樁頂標(biāo)高以上應(yīng)設(shè)置300～500mm厚的2：8的灰土墊層，其壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.95。
灰土（土）擠密樁復(fù)合地基承載力特征值，應(yīng)通過現(xiàn)場單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。初步設(shè)計(jì)當(dāng)無試驗(yàn)資料時(shí)，可案當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，單對(duì)于灰土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的2.0倍，并不宜大于250mpa；對(duì)土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的1.4倍，并不宜大于180mpa。
本具體實(shí)施方式所述的一種公路工程軟土地基處理方法，經(jīng)擠密法處理后的地基，持力層范圍內(nèi)土的變形減少，承載力可提高1-2.5倍，并可消除填土及濕陷性黃土的濕陷性，保證了路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長道路的使用壽命。
以上所述，僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。