某客運專線黃土地基處理

xxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGEPAGE90第1章緒論1.1課題研究背景鐵路是國民經(jīng)濟的大動脈，隨著我國綜合國力的增強，科學(xué)技術(shù)的更新，鐵路建設(shè)得到了空前的發(fā)展，尤其是高速鐵路的發(fā)展。高速鐵路特點是高速、舒適、安全，要達(dá)到這個目標(biāo)對線路來說，必須確保軌道結(jié)構(gòu)幾何尺寸的高度平順和穩(wěn)定，而這依賴于給軌道結(jié)構(gòu)提供一個強度高、鋼度大且縱向變化均勻、長久穩(wěn)定的路基。黃土在我國秦嶺以北長城以南、太行山以西日月山以東的黃河中有地區(qū)的甘肅、寧夏、陜西、河南等省均有比較廣泛分布，它們具有多孔性、濕陷性、收縮膨脹性和抗水性差的特點。黃土地段的邊坡率應(yīng)根據(jù)黃土地基強度大小、壓縮性的高低、濕陷類型及等級，而黃土路塹的設(shè)計必須考慮邊坡的穩(wěn)定性和斷面的經(jīng)濟合理性，設(shè)計時根據(jù)地層的時代成因、邊坡高度、年降水量及自然山坡的穩(wěn)定坡度、形狀等因素綜合分析來確定。XX客運專線是經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)的《中國鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃》中的重要組成部分，全長484.5公里，建設(shè)工期為4年，建成后將滿足開行時速200公里以上旅客列車的需要，從鄭州至西安僅需3個多小時。客運專線對路基的基底處理、路基填筑、與結(jié)構(gòu)物的過渡段以及路基的監(jiān)測與評估都提出了嚴(yán)格要求，本文在查閱國內(nèi)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，參考了國外高速鐵路施工的相關(guān)文獻(xiàn)，并進(jìn)行了分析研究，以解決現(xiàn)階段客運專線施工存在的一系列問題。1.2.我國高速鐵路的發(fā)展概況從2006年到2010年，中國將投資12500億元人民幣，建設(shè)17000公里鐵路新線。其中客運專線7000公里，這些客運專線主要有京滬、京廣、京哈、沈大、隴海等，列車時速將達(dá)到200至300公里。盡管沒有使用高速鐵路這個概念，但是，按照國際上通用的高速鐵路以時速270公里為起點的標(biāo)準(zhǔn)，時速在300公里以上的客運專線，毫無疑問就是標(biāo)準(zhǔn)的高速鐵路。如此龐大的高速鐵路投資規(guī)模，我們說中國的高速鐵路時代到來了。客運專線建設(shè)為滿足快速增長的旅客運輸需求，建立省會城市及大中城市間的快速客運通道，規(guī)劃“四縱四橫”鐵路快速客運通道以及三個城際快速客運系統(tǒng)。建設(shè)客運專線1.2萬公里以上，客車速度目標(biāo)值達(dá)到每小時200公里及以上。完善路網(wǎng)布局和西部開發(fā)性新線以擴大西部路網(wǎng)規(guī)模為主，形成西部鐵路網(wǎng)骨架，完善中東部鐵路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高對地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的適應(yīng)能力，加強既有路網(wǎng)技術(shù)改造和樞紐建設(shè)，提高路網(wǎng)既有通道能力。規(guī)劃既有線增建二線1.3萬公里，既有線電氣化1.6萬公里。爭執(zhí)十多年而遲遲未決、被無數(shù)媒體一而再、再而三地宣布已經(jīng)“開工建設(shè)”的京滬高速鐵路，最近終于傳出立項建設(shè)的權(quán)威信息。而且這次要建設(shè)的，是總投資大約10000億元、總里程5457公里的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)，相當(dāng)于4條京滬線的長度?！笆晃濉逼陂g，中國將完成時速在300公里以上的客運專線大約5457公里。而且此次將要建設(shè)的項目時間非常緊迫，規(guī)定5年內(nèi)要建設(shè)成功。似乎要追回因長期爭論而耽誤的時間。由于高速鐵路造價數(shù)倍于常規(guī)鐵路，所以“十一五”期間的投資規(guī)模，比“十五”期間翻了兩番。2004年是500多億元；2005年原計劃投資1000億元，從2006年到2010年的5年間，總投資規(guī)模更是猛漲到12500億元人民幣，平均每年2050億元，等于又翻了一番。這樣的增速，尚屬空前。2004年國務(wù)院會議通過的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》測算，未來15年我國鐵路建設(shè)的資金總需求為20000億到25000億元。然而，到了今年年初，預(yù)計的“十一五”期間的投資規(guī)模，就已經(jīng)達(dá)到了12500億元人民幣，說明建設(shè)規(guī)模擴大了，進(jìn)度也推前了。如此急劇膨脹的投資規(guī)模，主要是用于建設(shè)包含高速鐵路的客運專線和城際軌道交通系統(tǒng)。以已經(jīng)開工的項目的造價估算，在12500億元人民幣的總投資中，用于客運專線和城際軌道交通的投資，將至少有10000億的份額。這樣大的規(guī)模，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了西班牙(410億歐元)、意大利(288億歐元)等國家在建的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。目前，對于時速200公里以上的線路、尤其是高速鐵路，中國企業(yè)還沒有掌握核心技術(shù)，能夠承擔(dān)的是路基、橋梁、鋼軌、枕梁、供電架等基礎(chǔ)部分的施工和生產(chǎn)。不過，這部分的工作量和原材料消耗量很大，所以訂單價值并不小。而技術(shù)高的核心部分，是列車、通訊、信號、供電等系統(tǒng)，需要從國外購買，當(dāng)然購買的形式是向中外企業(yè)聯(lián)合體購買；項目設(shè)計、施工監(jiān)理等專業(yè)服務(wù)，中國也沒有經(jīng)驗，需要從國外聘請。根據(jù)已有案例，在大約10000億元的總投資中，上述兩類設(shè)備和技術(shù)所占的訂單價值，大致各有一半份額。也就是說，中國企業(yè)至少可以獲得約5000億元；其次，在高速列車訂單中，雖然外方壟斷了技術(shù)，但中方企業(yè)也能從老虎嘴里搶一點零頭：在引進(jìn)高速鐵路技術(shù)方面，國家規(guī)定了“市場換技術(shù)”的政策，要求鐵道部不得直接向外方購買產(chǎn)品，而是必須向中外企業(yè)聯(lián)合體購買。之所以將中方企業(yè)搭配捆綁，目的就是促使外方轉(zhuǎn)讓技術(shù)、使中方企業(yè)摸索學(xué)會；或者是列車組裝工作分解出來讓中方干，使中方企業(yè)也分羹一杯。在2004年時速200公里列車招標(biāo)購買活動中，中方3家工廠由于“傍”上外方伙伴，分別獲得30%-40%的訂單份額。去年唐山車輛廠“傍”上西門子后，對方幾乎將一半的份額分給它?？傊磥韼啄旮咚勹F路的建設(shè)將是鐵路建設(shè)的重中之重！1.3高速鐵路的路基特點高速鐵路作為提高貨運與客運的一種有效手段在各國得到了廣泛的應(yīng)用，列車的提速也必然對線路本身提出了更高的要求。路基是軌道的基礎(chǔ)，也叫線路下部結(jié)構(gòu)。如果路基工后不均勻沉降過大，會造成線路的不平順，導(dǎo)致列車通過時產(chǎn)生巨大的沖擊力，輕則損壞軌枕和鋼軌，影響鐵路的正常使用，重則危及列車的安全。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大軸重、高密度、高速度的設(shè)計要求和運營技術(shù)已經(jīng)提出并開始發(fā)展，這就要求路基能夠提供一個穩(wěn)定可靠的下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。高速鐵路路基作為一土工結(jié)構(gòu)物來進(jìn)行設(shè)計與施工，對填筑材料、壓實標(biāo)準(zhǔn)、變形控制、檢測要求等較現(xiàn)行鐵路有很大提高，同時強化了基床結(jié)構(gòu)，特別是基床表層?；脖韺邮锹坊苯映惺芰熊嚭奢d的部分，它是路基中最重要的部分。基床表層不但給軌道提供了一個堅實的基礎(chǔ)，同時，也對其下的土路基提供保護，因此基床表層必須有足夠的強度和剛度，同時還要有穩(wěn)定性和耐久性。基床地層作為直接承受列車荷載作用的基床表層的下承層，也需要較高的壓實度和強度要求，以提供對上部結(jié)構(gòu)層的足夠支持，并不應(yīng)產(chǎn)生較大的變形。同時，應(yīng)考慮在高速列車在長期動應(yīng)力作用條件下，對基床地層變形和動力學(xué)的影響。1.4本設(shè)計的思路、方法、目的和成果XX鐵路客運專線是國家首批開工建設(shè)的三條設(shè)計時速350公里的高標(biāo)準(zhǔn)客運專線之一，全長458.886km，全線鋪設(shè)無碴軌道，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)格，尤其是對工后沉降的標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)格。而XX客運專線大部分處于黃土地段，路基工程要滿足濕陷性黃土工后沉降不大于3cm的要求。本設(shè)計的目的是綜合運用大學(xué)所學(xué)基礎(chǔ)理論知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識及專業(yè)知識，結(jié)合工程實際，對黃土路基處理做到深入了解，并對比優(yōu)化設(shè)計；培養(yǎng)學(xué)生的獨立施工設(shè)計和施工管理的能力，以適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)制度下的管理和市場經(jīng)濟下的施工設(shè)計、管理。其思路是初步設(shè)計階段應(yīng)對黃土的勘察與試驗資料根據(jù)需要進(jìn)行整理、統(tǒng)計、分析，針對不同路段、地形、工程地質(zhì)條件等比選可能采用的地基處理方案，綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟性確定設(shè)計采用的方案；根據(jù)各黃土段對應(yīng)的指標(biāo)著重計算黃土地區(qū)路基的工后沉降。XX客運專線是我國在黃土地區(qū)修建的第一條客運專線，沿線分布大面積濕陷性黃土，而對黃土地區(qū)鋪設(shè)高速鐵路的研究可以說是處在空白階段。濕陷性黃土地基具有易產(chǎn)生在交通荷載作用下不均勻沉降、變形積累過快，地震滑坡、液化和震陷，特別是浸水下沉等缺點。另一方面，黃土路基上修建無碴軌道，對路基的穩(wěn)定性和殘余沉降控制提出了嚴(yán)格的要求。為滿足黃土地區(qū)高速鐵路(特別是無碴軌道)在列車荷載作用下不均勻沉降、累積沉降及線路整體的穩(wěn)定性的嚴(yán)格要求，對地基、路基處理方法和地基、路基處理工藝也有更加嚴(yán)格的要求，選取合理有效的地基、路基加固措施，成為有待解決的一大關(guān)鍵技術(shù)。因此，開展XX客運專線濕陷性黃土地基加固技術(shù)研究，具有十分重要的工程應(yīng)用價值，并為今后黃土地區(qū)時速200km客貨共線和時速200km以上客運專線的修建積累工程技術(shù)儲備。目的：部科技研究開發(fā)計劃項目《客運專線濕陷性黃土地基動力特性及設(shè)計參數(shù)試驗研究》(編號:2005K001-A(G))，本文主要開展了以下研究工作：（1）對濕陷性黃土及黃土地基工程特性、黃土地基路基沉降規(guī)律、黃土地基的處理措施研究現(xiàn)狀進(jìn)行大量的調(diào)研分析；（2）收集濕陷性黃土的工程特性及處理方法，研究濕陷性黃土地基的處理方法，包括CFG樁、水泥土擠密樁、強夯、換填和復(fù)合地基處理的等方法的加固機理、施工工藝、質(zhì)量控制措施；（3）結(jié)合XX客運專線三段不同黃土特性、不同分布厚度的工程實例，計算了加固前后路基的最終沉降量和工后沉降。第2章黃土的工程特性2.1黃土的分布在我國，黃土和黃土狀土廣泛分布在華北、西北等地，面積約達(dá)六十萬平方公里，且地層多厚度大。在這些地區(qū)，一般氣候干燥，降雨量少，蒸發(fā)量大，屬于干旱、半干旱氣候類型。黃土分布地區(qū)年平均降水量在250～500mm之間。濕陷性黃土分布約占黃土分布面積的60%，大部分在黃河中游地區(qū)。由于各地黃土堆積環(huán)境、地理和氣候條件不同，致使其在堆積的物理、力學(xué)性質(zhì)等方面都具有明顯的差別，濕陷性有自西向東、自北向南逐漸減弱的規(guī)律。黃土分布很廣，面積達(dá)1300萬平方公里，約占陸地總面積的9.3%。世界上黃土主要分布于中緯度干旱、半干早地區(qū)，廣泛分布于大陸內(nèi)部、溫帶荒漠和半荒漠地區(qū)的外緣，或第四紀(jì)冰川地區(qū)的邊緣。我國黃土分布自西向東有三個大的分區(qū):西北干燥內(nèi)陸盆地、中部黃土高原、東部山前丘陵及平原。在黃土地帶內(nèi)部，黃土顆粒由西北向東南有規(guī)律地變細(xì)，東北地區(qū)黃土顆粒也是自西向東由粗變細(xì)。黃土的堆積厚度，也有規(guī)律地在黃河中游地區(qū)、新疆北部由西北向東南變薄，離風(fēng)源越遠(yuǎn)厚度越薄。黃土高原的地貌類型主要有塬、梁概述及各類溝谷，共同構(gòu)成了各種地扁型區(qū)。在黃土塬部分區(qū)域，因源面平坦，侵蝕較弱，水流向溝谷集中，土壤侵蝕類型以溝蝕為主，溝蝕量占流域侵蝕總量的80%以上:晉西、陜北等黃土丘陵區(qū)域，即使谷間地面積較溝谷地稍大，但侵蝕類型仍然以面蝕和溝蝕為主；六盤山以西的隴中地區(qū)，谷間地面積較大，坡地的坡度小，坡長大，坡面侵蝕成為侵蝕破壞的主要形式；靖邊、定邊、環(huán)縣、固原、海原和定西等地，黃土丘陵的發(fā)展歷史過程中形成各種地貌類型，有的已被溝谷切割，或目前正在逐步遭受朔源侵蝕影響，發(fā)生破澗侵蝕，形成了黃土高原中、北部區(qū)域的獨特侵蝕地貌。2.2黃土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造2.2.1物質(zhì)成分黃土的顆粒成分以粉粒為主，一般占總重55%以上，其中粗粉粒0.05～0.0lmm含量又大于細(xì)粉粒(0.001～0.005mm)的含量。黃土中的粘粒，大部分被膠結(jié)成集粒或附在砂粒及粗粉粒的表面。黃土中的粉粒和集粒共同構(gòu)成了支承結(jié)構(gòu)的骨架。較大的砂粒則“浮”在結(jié)構(gòu)體中，由于排列比較疏松，接觸聯(lián)接點較少，構(gòu)成一定數(shù)量的架空孔隙，而在接觸聯(lián)接處沒有或只有少量膠結(jié)物質(zhì)。常見的膠結(jié)物質(zhì)有聚集在聯(lián)接點的粘粒，易溶鹽與沉積在該處的碳酸鈣、硫酸鈣等。研究表明，黃土的粉粒含量越大，其孔隙比越大，干密度越小，其濕陷性越明顯。粘粒的存在對濕陷性有抑制作用，當(dāng)粘粒含量大于30%時，濕陷性幾乎減弱到不復(fù)存在，當(dāng)然這與粘粒的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及分布有關(guān)。2.2.2多孔隙性黃土以粉粒為主，顆粒間的結(jié)合不緊密，孔隙很多，孔隙率變化在35～60%之間，有沿深度減少的趨勢；在地理上分布則有著自東向西、自南向北孔隙率增大的規(guī)律。黃土中的孔隙呈垂直或傾斜的管狀，以垂直為主，上下貫通，其內(nèi)壁附有白色的碳酸鈣薄膜，碳酸鈣的膠結(jié)作用對黃土起著加固作用。一般將黃土孔隙分為以下三類:①大孔隙，直徑約0.5～1.0mm，肉眼就可辯識；②細(xì)孔隙，是架空結(jié)構(gòu)中大顆粒的粒間孔隙，肉眼看不見，可在放大鏡下觀察到；③毛細(xì)孔隙，由大顆粒與附在其表面上的小顆粒所形成的粒間孔隙，肉眼更看不見。由這三種孔隙形成了黃土的高孔隙性，故又將黃土稱為“大孔隙土”。一般認(rèn)為黃土的孔隙是引起黃土濕陷的主要原因，但有資料表明壓實黃土仍存在大孔隙，也具有濕陷性，表明這不是黃土濕陷的根本原因，但它為黃土濕陷提供了足夠的空間。還有研究表明，壓實土與原狀黃土相比，壓買黃土濕陷性要小，這又說明了大孔隙對濕陷性起了很大的作用。2.2.3節(jié)理新黃土中原生柱狀垂直節(jié)理[1]發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)有構(gòu)造節(jié)理。老黃土中普遍發(fā)育有斜節(jié)理，屬構(gòu)造節(jié)理。節(jié)理特別是構(gòu)造節(jié)理，對路基邊坡穩(wěn)定帶起控制作用，對黃土沖溝的發(fā)育和黃土暗穴的形成也常起控制作用。黃土的垂直節(jié)理極為發(fā)育，往往引起黃土沿垂直節(jié)理發(fā)生大規(guī)模崩塌和急溯源侵蝕，造成懸崖陡壁和“U"型溝谷，嚴(yán)重影響著公路建設(shè)。2.3黃土的特性2.3.1滲水性由于黃土具有大孔隙及垂直節(jié)理等特殊構(gòu)造，故其垂直方向的滲透性較水平方向大。新黃土的滲透性強，老黃土的滲透性差，所以新老黃土地層的接觸帶常為地下水出露的地帶，其附近往往有不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生。此外，粘粒含量也會影響黃土的滲透性，粘粒含量較多的埋藏土及紅色黃土經(jīng)常成為透水不良或不透水的土層。2.3.2收縮和膨脹性黃土遇水膨脹，干燥后又收縮，多次反復(fù)容易形成裂縫及剝落。由于黃土在堆積過程中，土的自重作用使粉粒在垂直方向的粒間距離變小，所以具有天然濕度的黃土在干燥后，水平方向的收縮量比垂直方向的收縮大，一般約大50%到100%。這種收縮與膨脹特性，易引起路基明顯變形，邊坡溝洞發(fā)展和穩(wěn)定性下降。2.3.3崩解性各類黃土崩解性差異特大，新黃土浸水后，很快就全部崩解；老黃土則要經(jīng)過一段時間才會全部崩解:而紅色黃土浸水后，幾乎不崩解。所以新黃土濕陷性明顯，而土層越老，崩解性越小，濕陷性也越小。2.3.4黃土的其他特性（1）黃土的水敏性問題黃土的水敏性是指其對水的特殊敏感性，即天然低濕度下具有明顯高強度和低壓縮性的黃土，在一旦浸水甚至增濕時會發(fā)生強度大幅度驟降和變形大幅度突增的特性。它們在定量上的不可忽視性和在定性上的急速發(fā)展性，是黃土變形影響其上建筑物穩(wěn)定性的兩大突出問題。對它們從產(chǎn)生機理、影響因素、估算方法、指標(biāo)選擇以及工程應(yīng)用諸方面的研究成了黃土力學(xué)研究的特色和重點。在這里用水敏性一詞是想比常用的濕陷性一詞更加體現(xiàn)這類變形和強度與水關(guān)系的特殊本質(zhì)，并同時包容增濕與浸濕以及濕陷與濕剪的影響。抓住水敏性來研究黃土的力學(xué)特性就抓到了問題的本質(zhì)，抓到了黃土力學(xué)的靈魂。力荷載和水荷載(廣義的力)及它們在狀態(tài)、路徑、速率、歷史、水平上的變化與黃土濕、密、構(gòu)特性綜合作用的力學(xué)效應(yīng)和物理機制是勾畫黃土特有面孔和心靈的主線條。近年來，黃土力學(xué)的研究出現(xiàn)了由側(cè)限壓縮到三軸壓縮，由常規(guī)三軸應(yīng)力路徑到多種復(fù)雜應(yīng)力路徑，由浸水濕陷量到濕陷敏感性，由狹義的浸水飽和濕陷到廣義的浸水增加濕陷性，由單調(diào)的增濕變形到增濕減濕、間歇性濕陷變形，由增(減)濕路徑到增(減)濕路徑與加(卸)荷路徑的耦合，由濕陷性到濕剪性以及由宏觀特性分析到宏、微觀結(jié)合的力學(xué)特性分析等諸多方面的發(fā)展，大大地豐富了對黃土特殊變形強度性質(zhì)的認(rèn)識，縮短了黃土力學(xué)與工程實際應(yīng)用之間的距離。（2）黃土的結(jié)構(gòu)性問題結(jié)構(gòu)性(構(gòu)度)應(yīng)該是描述土物理本質(zhì)中比粒度、密度、濕度更為重要的一個側(cè)面。它的重要性早為太沙基所指出，也早為一系列學(xué)者所重視。只是因為對它作定量描述上的困難而使它一直游離于對土物性的定量表述之外，但它的定性描述仍然顯示出了它在土性機理分析上極端的重要性。如果說結(jié)構(gòu)性對任何土都是重要的，那末，對黃土就更是不可回避的，具有更大的意義。研究黃土的結(jié)構(gòu)性及其在力和水作用下的變化規(guī)律對整個土力學(xué)研究的對象都會有很大的輻射作用。并且從現(xiàn)代計算土力學(xué)的發(fā)展看，研究能夠反映土結(jié)構(gòu)性特點的本構(gòu)關(guān)系應(yīng)是當(dāng)代土力學(xué)的一個中心課題。在土力學(xué)中，研究土結(jié)構(gòu)性問題的根本目的在于揭示結(jié)構(gòu)性及其變化的力學(xué)效果。從這個觀點出發(fā)來考察當(dāng)代土結(jié)構(gòu)性研究的三條基本途徑，即細(xì)觀形態(tài)學(xué)途徑，固體力學(xué)途徑及土力學(xué)途徑時，人們在承認(rèn)細(xì)觀形態(tài)學(xué)對土結(jié)構(gòu)性研究所取得的重要成果在深化土性變化機理分析上已發(fā)揮重大作用的同時，也不能不為它在定量引入本構(gòu)關(guān)系表述方面的巨大困難而焦慮。目前，將黃土受力、水作用后結(jié)構(gòu)由損傷到破壞作定量描述的固體力學(xué)方法，因其可以回避在尋求獨立表示土結(jié)構(gòu)性參數(shù)上的困難，使結(jié)構(gòu)性本構(gòu)關(guān)系的建立出現(xiàn)了新的活躍。但它仍然遇到了建立不同濕密狀態(tài)土在受到外力作用過程中損傷變量正確表述的困難。顯然，如果能夠找到一個能合理反映土的結(jié)構(gòu)性及其隨水與力的作用而變化的土結(jié)構(gòu)性參數(shù)，無疑會使問題的解決更加直觀、更加靈活，會使土力學(xué)的參數(shù)體系更加完善。（3）黃土的動力特性問題在我國廣大的黃土地區(qū)中，地震動強度大于或等于0.20g的區(qū)域約占50%，大于或等于0.15g的區(qū)域約占80%。在歷史上80多次強震(8級以上6次，7級以上22次，6級以上52次)過程中，黃土地區(qū)發(fā)生滑坡、震陷甚至液化的事例多有記載。因此，這個區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟建設(shè)的合理布局，尤其是西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，不能不考慮黃土體的動力穩(wěn)定性。黃土動力特性的研究應(yīng)是一個無可爭辯的重要課題。自然，黃土動力特性的研究必須既借鑒土動力學(xué)中通常對砂土的研究，更面對黃土的特殊性，即結(jié)構(gòu)性、欠壓密性、非飽和性以及由此而表現(xiàn)出的各向異性與對水作用的特殊敏感性，既重視靜、動力作用，更重視水作為廣義力的作用力以及水與靜、動力作用不同路徑組合的影響。在黃土動力特性研究的主題、黃土的動強度破壞標(biāo)準(zhǔn)、黃土試樣的合理高徑比與聯(lián)接方式、黃土的起始含水量控制方法、黃土上作用不規(guī)則動荷等效處理的有效性等方面的問題上，都不能照搬飽和砂土動力學(xué)的研究方法。近年來，不僅對于等幅往返荷載下黃土的動三軸試驗已做出了較系統(tǒng)的探索(從試驗方法，主要課題，強度標(biāo)準(zhǔn)，基本特性規(guī)律，水、力荷載路徑，動靜強度關(guān)系，濕陷與震陷聯(lián)系，黃土的震陷等方面)，而且對于不規(guī)則動應(yīng)力過程和隨機不規(guī)則動荷載過程條件下黃土動三軸試驗的方法也做了開拓性的工作。目前，在黃土動力特性的研究中，將水力、靜力、動力特征和土的濕密構(gòu)特征綜合作用下的力學(xué)效應(yīng)和物理機制的研究與黃土的區(qū)域性變化相結(jié)合應(yīng)該是一條主線。2.4黃土的力學(xué)特性2.4.1抗剪強度原狀黃土的各向異性:由于垂直節(jié)理及大孔隙的存在，原狀黃土的強度隨方向而異，黃土水平方向的強度較大，45°方向強度居中，垂直方向強度最小。2.4.2濕陷性黃土浸水后在外荷載或土自重的作用下發(fā)生的下沉現(xiàn)象，稱為濕陷。濕陷性黃土按其受力來源不同又可劃分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土兩大類。濕陷機理至今還未被完全揭示出來，多認(rèn)為膠結(jié)鹽類的溶解是黃土濕陷的原因。2.5黃土工程性質(zhì)研究歷史2.5.1第一階段(建國初至1966年)我國黃土工程性質(zhì)的系統(tǒng)研究開始于建國初期，為了適應(yīng)大規(guī)模經(jīng)濟建設(shè)的需要，50年代初至60年代中期的十余年間，我國學(xué)者對蘭州、西安、太原、洛陽等地的濕陷性黃土的各項工程性質(zhì)開展了從室內(nèi)到現(xiàn)場的大量試驗研究工作，取得了重大的成果，主要有以下幾方面（1）濕陷性黃土的濕陷變形是壓力的函數(shù)。隨著壓力的增大，其變形由小變大，再由大變小，最大值出現(xiàn)的位置規(guī)律為：隨地理區(qū)域的由西向東，同一區(qū)域地貌單元的由高到低，同一地點地層位置的由淺到深，而逐漸變小。（2）濕陷性黃土只有當(dāng)上覆壓力達(dá)到一定數(shù)值時，濕陷變形才會顯著，這個壓力稱之為濕陷起始壓力。其數(shù)值也與地理區(qū)域、地貌單元、所處深度有關(guān)。濕陷起始壓力的測定方法有野外浸水載荷試驗(單線法、雙線法)，室內(nèi)浸水壓縮試驗(單線法、雙線法)。（3）根據(jù)濕陷性黃土在飽和自重壓力作用下能否產(chǎn)生顯著的濕陷變形，分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土兩種類型。對前者整個濕陷性黃土層都可能發(fā)生濕陷，而后者濕陷僅可能發(fā)生地基受壓層范圍以內(nèi)。自重濕陷性黃土的判別以現(xiàn)場試坑浸水試驗結(jié)果為準(zhǔn)，也可以根據(jù)室內(nèi)浸水壓縮試驗，結(jié)合場地地貌、地質(zhì)條件、建筑經(jīng)驗等綜合判別。（4）濕陷性黃土地基的處理方法，應(yīng)根據(jù)地基土濕陷類型和等級、建筑類別等方面確定。常用的方法有：重錘表面夯實、土(灰土)墊層、土樁(或爆擴樁)等。另外，對黃土的結(jié)構(gòu)特性、抗剪強度特性、滲透性、動力特性、流變性質(zhì)等方面也進(jìn)行了一些研究，取得了初步成果，上述研究成果，某些方面已接近或達(dá)到了國際水平，大部分至今仍具有理論和工程意義，作為這一階段黃土工程性質(zhì)科學(xué)研究及工程建設(shè)經(jīng)驗總結(jié)，1966年4月建筑工業(yè)部正式頒布的《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(BJU20-66)》對當(dāng)時及以后十多年黃土地區(qū)的工程建設(shè)發(fā)揮了不可低估的作用。2.5.2第二階段(1966年-1978年)（1）在進(jìn)行山前、河谷區(qū)工程勘察及工程事故處理中，發(fā)現(xiàn)了一種特殊的黃土-新近堆積黃土，其沉積年代僅數(shù)百至千余年，特性指標(biāo)與黃土相近，但壓縮性高，濕陷性變化大，承載能力低。通過研究，初步弄清了其工程特性，野外鑒別及承載力確定方法。（2）在地基濕陷性評價方面，通過對一些工程事故的分析研究，對濕陷性的判別標(biāo)準(zhǔn)，浸水壓力值，自重濕陷性場地的濕陷評價深度等認(rèn)識程度更接近客觀實際。（3）通過大量的載荷試驗及建筑物觀測，對濕陷性黃土地基的容許承載力進(jìn)行了較深入的研究，得到了容許承載力[R]與含水量()及液限孔隙比()的數(shù)量關(guān)系。這段時間的研究成果是我國學(xué)者在極端困難情況下取得的，這些成果主要反映在1978年6月國家建委頒布的《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(TJ25-78)》中，其中的一些內(nèi)容至今仍在使用。2.5.3第三階段(1978年-1990年)（1）黃土的顯微結(jié)構(gòu)、孔隙結(jié)構(gòu)及其對黃土工程性質(zhì)影響的研究取得了突破性進(jìn)展。王永眾、雷祥義、高國瑞等先后采用電子顯微技術(shù)、壓汞法測試技術(shù)研究了我國各地區(qū)黃土的微觀結(jié)構(gòu)特征、孔隙結(jié)構(gòu)特征，認(rèn)為骨架顆粒形態(tài)(礦物顆粒接觸)、連接形式(膠結(jié)程度)、排列方式(孔隙特征)是決定黃土工程性質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)特征，而又以后者最為重要。根據(jù)上述三方面特征的相互組合，將黃土的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分類，并研究得出了微觀結(jié)構(gòu)類型、孔隙特征與黃土濕陷性等工程性質(zhì)的內(nèi)在關(guān)系。這些研究成果把黃土的宏觀工程性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)特征有機的結(jié)合起來，為研究黃土工程性質(zhì)的本質(zhì)特征開辟了新的途徑，引起了國際土力學(xué)及地學(xué)界的極大關(guān)注。（2）黃土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及本構(gòu)模型研究取得重大進(jìn)展。劉祖典等先后提出了六種不同情況下黃土(即黃土濕陷變形以及原狀黃土、飽和黃土、擠密黃土、擊實黃土、高圍壓下黃土)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。分析了原狀黃土(，)隨沉積年代及側(cè)壓力不同而表現(xiàn)出的不同類型和形式。分別得到了黃土的非線性彈性模型及彈塑性模型的本構(gòu)方程。并應(yīng)用在黃土邊坡穩(wěn)定性分析、以及考慮上部結(jié)構(gòu)與地基共同作用的飽和黃土地基變形-強度分析中。另外，還有學(xué)者提出了凝聚切線模量、弦線模量為基礎(chǔ)的非線性本構(gòu)關(guān)系。（3）通過對不同區(qū)域自重濕陷性黃土在浸水濕陷過程中的變化規(guī)律的研究，發(fā)現(xiàn)它們在產(chǎn)生自重濕陷的敏感程度方面差異較大。并根據(jù)敏感性系數(shù)及浸水時的自重濕陷發(fā)展情況，將自重濕陷性黃土地基按敏感性分為：很敏感、不很敏感、不敏感三類，建議對濕陷量(等級)相同但敏感性不同的自重濕陷性黃土應(yīng)區(qū)別對待。（4）隨著部分地區(qū)淺層地下水位的升高和工程建設(shè)規(guī)模的擴大，那些地下水位以下及其變化帶內(nèi)，飽和度大于70%的不具濕陷性的晚更新世()和全新世()黃土(稱之為飽和黃土和高濕度黃土)強度及變形特性逐漸成為部分地區(qū)黃土地基的主要問題。通過研究，對飽和黃土按其特性進(jìn)行了分類，得出了各自強度和變形的規(guī)律性，評價了飽和黃土地基承載力的各種確定方法。（5）濕陷性黃土地基處理方法有新的突破。通過現(xiàn)場試驗取得了強夯法在處理濕陷性黃土地基中有關(guān)參數(shù)，并證明是一種處理濕陷性黃土地基的有效方法。灰土擠密樁處理濕陷性黃土地基的加固原理及設(shè)計、施工方法的研究日趨完善，提出了“擠密系數(shù)”等一些重要概念。這些方法在濕陷性黃土地區(qū)廣泛采用，陜西省還制定了相應(yīng)的規(guī)程。另外，化學(xué)加固法、振沖法也在黃土地區(qū)推廣應(yīng)用。這十余年的研究成果是豐富的，它使我國在黃土工程性質(zhì)研究向前邁進(jìn)了一大步，某些方面還處在領(lǐng)先的位置。1990年5月頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GBJ25-90)》反映了這階段的部分研究成果。以地基處理為主的綜合措施的原則成為這本規(guī)范的一大特色。2.6黃土地區(qū)地質(zhì)情況及濕陷性黃土工程性質(zhì)濕陷性黃土大部分分布在黃河中游地區(qū)。這一地區(qū)位于北緯34～41度，東經(jīng)102～114度之間，北起長城附近，南達(dá)秦嶺，西自烏鞘嶺，東至太行山，除河流溝谷切割地段和突出的高山外，濕陷性黃土幾乎遍及本地區(qū)的整個范圍，是我國濕陷性黃土的典型地區(qū)。除此以外，在山東中部、甘肅河西走廊、西北內(nèi)陸盆地、東北松遼平原等地也有零星分布，但一般面積較小，且不連續(xù)。2.6.1濕陷性黃土特征濕陷性黃土一般都覆蓋在非濕陷性黃土層上，其厚度以六盤山以西地區(qū)較大，最大達(dá)30米:六盤山以東地區(qū)稍薄，再向東至河南西部則更小，并且常有非濕陷性黃土層位于濕陷性黃土層之間。黃土分布區(qū)的干旱、半干旱氣候類型導(dǎo)致黃土具有低含水量、高孔隙度和碳酸鹽含量高的特征，因此有遇水崩解、濕陷的特性。黃土顆粒的組成以粉粒(0.05～0.005mm)為主，含量一般在60%以上，粒徑大于0.25m，的較少，有肉眼可見的大孔隙，富含碳酸鹽，垂直節(jié)理發(fā)育。黃土的主要造巖礦物約有15種，粘粒部分(<0.005mm)基木上由粘土礦物組成，如蒙脫石、高嶺石、伊利石和水云母。粘土礦物成份和比例在某種程度上體現(xiàn)著黃土的濕陷性，因為各種粘土礦物的親水性不同，如高嶺石和水云母等能促進(jìn)黃土濕陷的發(fā)生與發(fā)展，而蒙脫石、綠高嶺石等具有特殊的膨脹性，可以阻止?jié)裣葸^程的發(fā)展。黃土中的粉細(xì)砂粒部分(0.1～0.05mm)，其礦物同水不起作用，不影響濕陷過程。粉粒在黃土顆粒組成中占絕對優(yōu)勢，而粒徑為0.05～0.01mm的粗粉粒含量最大，一般在50%-60%范圍，其浸水活動性也強，黃土中細(xì)粉粒和粘粒所構(gòu)成的團粒能賦予黃土不同的濕陷性。黃土中含有大量的可溶鹽類，包括易溶鹽、中溶鹽和難溶鹽三種。易溶鹽指鈉、鉀、鎂和鈣的氯化鹽類、碳酸鹽和硫酸鹽，中溶鹽指石膏，難溶鹽指碳酸鈣?？扇茺}的種類含量與黃土的成巖作用有關(guān)，影響著黃土的工程性能。當(dāng)含水量較低時，土體中無自由水，可鹽呈固態(tài)，對土粒起膠結(jié)作用:當(dāng)土體中含水量較高時，可溶鹽溶解呈離子狀態(tài)存在于水中，其中的陽離子和土粒表面吸附的陽離子發(fā)生置換。這兩種不同作用都對黃土的工程性能有較大的影響。黃土分布由北向南，從西向東、易溶鹽含量逐漸減少，中溶鹽含量增多，濕陷敏感性增強。難溶鹽在黃土中起骨架作用，又起膠結(jié)作用。黃土骨架顆粒的形狀可分為粒狀和凝塊狀兩類，粒狀又分為單粒和全由粘膠微細(xì)碎屑碳酸鹽膠結(jié)成的集粒。在西北地區(qū)，氣候千燥，集粒中的碳酸鹽保存較好，集粒具有剛性:在東南地區(qū)，氣候潮濕，集粒中的碳酸鹽被淋失，集粒變軟，從而促使西北地區(qū)的黃土具有強烈的濕陷性，而東南地區(qū)的黃土濕陷性輕微或不具有濕陷性二黃土的顯微結(jié)構(gòu)具有明顯的區(qū)域性變化規(guī)律，由西北的粒狀架空接觸式結(jié)構(gòu)逐漸過渡到東南的凝塊、鑲嵌、膠結(jié)式結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致黃土的濕陷性由西北向東南逐漸減弱。2.6.2濕陷性黃土的基本概念及特殊性質(zhì)（1）濕陷變形濕陷性黃土由于它的特定生成環(huán)境、發(fā)生原因、地質(zhì)歷史、埋藏產(chǎn)狀、地理地貌位置、氣候條件、物質(zhì)成分，尤其是它的特殊結(jié)構(gòu)、特殊組成情況等等，致使壓力和水的作用下發(fā)生濕陷現(xiàn)象，產(chǎn)生濕陷變形。濕陷變形是指濕陷性黃十在一定的壓力(包括自重壓力或者自重壓力和附加壓力)作用下，下沉穩(wěn)定后浸水飽和所產(chǎn)生的附加下沉量。它的大小除了與土本身密度和結(jié)構(gòu)性有關(guān)外，主要取決于土的初始含水量和浸水飽和時的作用壓力。初始含水量較低的濕陷性黃土，其濕陷變形相對較大。由于受荷條件的不同，濕陷變形又可分為自重濕陷變形〔僅在上覆土的飽和自重應(yīng)力作用下)和外荷濕陷變形(在土的飽和自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下)。（2）濕陷類型濕陷性黃土地基分為自重濕陷性和非自重濕陷性兩種類型。當(dāng)濕陷性黃十地基或場地浸水后，沒有任何外部的附加荷載，僅在地基上的自重壓力作用下發(fā)生濕陷的，稱為自重濕陷性黃土地基或場地；當(dāng)濕陷性黃土地基或場地在沒有外部附加荷載的作用下浸水不發(fā)生濕陷，需要有一定的附加荷載作用下浸水才能發(fā)生濕陷的，叫非自重濕陷性黃土地基或場地。關(guān)于濕陷性類型的劃分，《濕陷性性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》[10](GBJ25-90)規(guī)定:黃土的濕陷性，應(yīng)按室內(nèi)試驗在一定壓力下測定的濕陷系數(shù)，值判定，并應(yīng)符合下列規(guī)定:當(dāng)濕陷系數(shù)小于0.015時，應(yīng)定為非濕陷性黃土；當(dāng)濕陷系數(shù)等于或大于0.015時，應(yīng)定為濕陷性黃土。建筑物場地的濕陷類型，應(yīng)按實測自重濕陷量或按室內(nèi)壓縮試驗累計的計算自重濕陷量判定。當(dāng)實測或計算自重濕陷量小于或等于7cm時，應(yīng)定為非自重濕陷性黃土場地；當(dāng)實測或計算自重濕陷量大于7cm時，應(yīng)定為自重濕陷性場地。（3）濕陷性黃土的特殊性質(zhì)濕陷性黃土是黃土的一種，在覆蓋土層的自重壓力和建筑物的附加壓力共同作用下，其受水浸濕后發(fā)生顯著的附加沉降，結(jié)構(gòu)迅速破壞，強度也隨著迅速降低。濕陷性黃土一般呈黃色或褐黃色，粉土粒含量常占土重的60%以上，含有大量的碳酸鹽和氯化物等可溶鹽類，天然孔隙比在1.0左右，具有肉眼可見的大孔隙比，它呈松散多孔結(jié)構(gòu)狀態(tài)，豎直節(jié)理發(fā)育，為能保持直立的天然邊坡。濕陷性黃土作為一種特殊性土，其特殊性更突出地表現(xiàn)在它的結(jié)構(gòu)性、欠壓密性和濕陷性三個方面結(jié)構(gòu)性。濕陷性黃土是一種結(jié)構(gòu)性土。形成初期，季節(jié)性的少量雨水把松散的粉粒粘聚起來，而長期的干旱又使水分不斷蒸發(fā)，于是，少量的水分以及溶于水中的鹽類都集中到較粗顆粒的接觸點上，可溶鹽逐漸濃縮沉淀而形成膠結(jié)物，從而形成以粗粉粒為主體骨架的多孔隙結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有顯著的強度，在一定條件下具有能保持土的原始基本單元結(jié)構(gòu)而形成不被破壞的能力，由于結(jié)構(gòu)強度的存在，使得濕陷性黃土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和強度特性表現(xiàn)出與其它土類有明顯不同的特點。但一旦受水浸濕，結(jié)構(gòu)性遭受破壞時，其結(jié)構(gòu)迅速破壞，將呈現(xiàn)出屈服、軟化、濕陷等特性。欠壓實性。濕陷性黃土由于特殊的地質(zhì)條件，沉積過程一般比較緩慢，在此漫長的過程中，上覆壓力增長速率比顆粒間固化強度的增速率要慢的多，顆粒接觸點間的結(jié)構(gòu)強度始終超過上覆土重，黃土的顆粒保持著比較疏松的高孔隙度結(jié)構(gòu)而未在上覆荷重作用卜被固結(jié)壓密，處在欠壓密狀態(tài)。欠壓密狀態(tài)是黃土產(chǎn)生濕陷的充分條件。濕陷性。濕陷性是濕陷性黃土最主要的核心問題。濕陷性黃土的結(jié)構(gòu)性在力和水的作用下，將遭受破壞使其強度喪失，而其欠壓密性、高孔隙度則為浸水時產(chǎn)生附加下沉提供了必要的體積變化條件，沒有結(jié)構(gòu)性和欠壓密性，就不可能有黃十的濕陷性。2.6.3黃土濕陷的原因及機理黃土濕陷的原因[3]是黃土工程地質(zhì)領(lǐng)域尚未解決的一個復(fù)雜問題。蘇聯(lián)從30年代到50年代曾有過比較系統(tǒng)的論述，美國在一些論文中也有所涉及，但觀點不明確。我國在50年代曾有一段時間發(fā)表討論黃土濕陷性原因的論文，之后從70年代到80年代又有討論黃土濕陷原因的論文先繼發(fā)表，并以X衍射和高分辨率的電子掃描等先進(jìn)儀器，對黃土的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，取得了一些成果。其中郭見揚曾用加入不同溶液的試驗研究黃土的濕陷性，雷樣義從黃土的空隙類型、大小入手研究濕陷性，關(guān)文章從黃土的本構(gòu)關(guān)系入手研究黃土的濕陷性對黃土濕陷的原因和機理的各種不同的論點，可以歸納為內(nèi)因和外因兩個方面。內(nèi)因主要是由于土本身的物質(zhì)成分(顆粒組成、礦物成分和化學(xué)成分)和其結(jié)構(gòu)，外因則是水和壓力的作用。從圖2-1我們可以清楚的看出黃土濕陷性的影響因素。（1）黃土微結(jié)構(gòu)的影響黃土結(jié)構(gòu)是由許多單粒和集合體共同組成的，而粘粒、粉粒、腐殖質(zhì)、易溶鹽與水形成的溶液，與沉積在該處的碳酸鈣、硫酸鈣一起形成膠結(jié)物，其聚集的形式隨地區(qū)不同，差異較大。黃河中游黃土總的趨勢是西北部粘粒含量少而東南部較多，前者膠結(jié)物集聚類型以薄膜狀、鑲嵌狀為主，后者以團聚狀為主。因此前者濕陷性強，而后者濕陷性弱。（2）黃土物質(zhì)成分的影響①顆粒組成的影響。一般情況下，粘粒含量越多，濕陷性越弱，當(dāng)然也有例外。因此不能單看粘粒含量的總量，還要分析粘粒中小于0.001mm顆粒的含量及其賦存狀態(tài)。②化學(xué)成分的影響響。對黃土土濕陷性有有明顯影響響的化學(xué)成成分主要是是碳酸鈣和和石膏的含含量。（3）黃土物理性質(zhì)的的影響。主要取決于孔隙隙比(或干重度度)和含水量量這兩項指指標(biāo)。在其其他條件相相同的情況況下，黃土土的孔隙比比越大，濕濕陷性越強強。黃土的的濕陷性還還隨其天然然含水量的的增加而減減弱。（4）壓力的影響。黃土的濕陷必須須在一定的的壓力(土本身的的自重壓力力或自重壓壓力與附加加壓力之和和)下浸水才才會發(fā)生?？傊?，黃土濕陷陷機理是一一復(fù)雜的物物理化學(xué)過過程，包含含了眾多的的影響因素素。經(jīng)過國國內(nèi)外學(xué)者者從不同角角度的研究究，一致認(rèn)認(rèn)為黃土含含水量低，大大孔，有利利于吸收水水分，因而而為浸水和和發(fā)生化學(xué)學(xué)作用創(chuàng)造造了條件::浸水時結(jié)結(jié)構(gòu)強度降降低，是因因為發(fā)生化化學(xué)和物理理化學(xué)作用用從而導(dǎo)致致了內(nèi)部聯(lián)聯(lián)結(jié)力降低低，這是發(fā)發(fā)生濕陷的的基本原因因；大孔、多多孔是發(fā)生生濕陷變形形的條件，可可溶鹽含量量不僅影響響濕陷性，而而且還決定定了濕陷類類型。從力力學(xué)角度認(rèn)認(rèn)為，濕陷陷與否取決決于濕陷土土體界面上上的抗剪強強度。當(dāng)濕濕陷土體的的應(yīng)力大于于抗剪強度度時，則產(chǎn)產(chǎn)生濕陷，反反之則不產(chǎn)產(chǎn)生濕陷。而而上面各種種假說或理理論，因?qū)羌茴w粒粒間膠結(jié)物物成分及其其與水的作作用認(rèn)識不不同，實驗驗手段各異異，只從某某一方面出出發(fā)，注意意到一個或或兩個影響響因素，由由此得出了了不同的結(jié)結(jié)論。第3章黃土地基處理方方法綜述3.1地基處理技術(shù)國國內(nèi)外發(fā)展展現(xiàn)狀近40年來，國外外在地基處處理技術(shù)方方面發(fā)展極極為迅速，老老方法得到到改進(jìn)，新新方法不斷斷涌現(xiàn)。在在60年代中中期，從如如何提高土土的抗拉強強度這一思思路中，發(fā)發(fā)展了土的的“加筋法”；從如何何有利于土土的排水和和加速固結(jié)結(jié)這一基本本觀點出發(fā)發(fā)，發(fā)展了了砂井(袋裝砂井井或塑料排排水帶)預(yù)壓和土土工合成材材料；從如如何進(jìn)行深深層密實處處理的方法法考慮，采采用加大擊擊實功的措措施，發(fā)展展了“強夯法”[4]和“振動水沖沖法”等。另外外，現(xiàn)代工工業(yè)的發(fā)展展，對地基基處理工程程提供了強強大的生產(chǎn)產(chǎn)手段：如如能制造重重達(dá)幾十噸噸的專用地地基加固施施工機械，解解決了選用用“強夯法”加固時提提錘的起重重機械；潛潛水電機的的出現(xiàn)，隨隨之帶來了了振動水沖沖法的振沖沖器的施工工機械；真真空泵的問問世，才能能建立真空空預(yù)壓法；；生產(chǎn)了大大于2000個大氣壓壓以上的壓壓縮空氣機機，從而產(chǎn)產(chǎn)生了“高壓噴射射注漿法”等地基加加固方法。隨著地基處理工工程的實踐踐和發(fā)展，人人們在加固固土的工程程性質(zhì)的同同時，不斷斷豐富了對對土的特性性研究和認(rèn)認(rèn)識，從而而又進(jìn)一步步推動了地地基處理技技術(shù)和方法法的更新，因因而地基處處理成為土土力學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)工程領(lǐng)域域中一個較較有生命力力的分支。在在19811年6月召開的的第十屆國國際土力學(xué)學(xué)及基礎(chǔ)工工程會議上上，有466篇論文專專門論述了了“地基處理理”技術(shù)，并并成為大會會中12個重要要議題之一一；在19983年召召開的第八八屆歐洲土土力學(xué)及基基礎(chǔ)工程會會議上所討討論的主題題就是“地基處理理”；國際土土力學(xué)及基基礎(chǔ)工程學(xué)學(xué)會下成立立了“地基處理理學(xué)術(shù)委員員會”，在該學(xué)學(xué)術(shù)委員會會下于19997年1月正式創(chuàng)創(chuàng)辦了“地基處理理”的期刊“GrouundIImproovemeent"((ThommasTTalfoordSServiicesLimiited，1HeeronQuayy，LonndonE144JD，UK)。19884年中國國土木工程程學(xué)會土力力學(xué)基礎(chǔ)工工程學(xué)會下下成立了“地基處理理學(xué)術(shù)委員員會”(由浙江大大學(xué)負(fù)責(zé)))，并于19986-11997年年先后召開開了全國性性五屆地基基處理學(xué)術(shù)術(shù)討論會，并并組織編著著了《地基基處理手冊冊》（19988，中中國建筑工工業(yè)出版社社，該手冊冊第二版即即將問世))和出版了了“地基處理理”期刊(浙江大學(xué)學(xué)負(fù)責(zé)主編編)；19877年由中國國建筑科學(xué)學(xué)研究院地地基所主編編了中華人人民共和國國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)《建筑地地基處理技技術(shù)規(guī)范》(JGG79-91)；為了適應(yīng)地區(qū)地質(zhì)條件，1990年由同濟大學(xué)主編了上海市標(biāo)準(zhǔn)《地基處理技術(shù)規(guī)范》(DBJ08-40-94)；1994年由深圳市勘察研究院和深圳市環(huán)宇巖土工程公司主編了深圳市標(biāo)準(zhǔn)《深圳地區(qū)地基處理技術(shù)規(guī)范》（SJC04-96）。由此可見，地基處理技術(shù)在國內(nèi)外土木和水利工程中都處于十分重要的地位。3.2常用的地地基處理方方法根據(jù)上述軟弱地地基特別是是軟土的特特點，以軟軟土作為建建筑物的地地基是十分分不利的。由由于軟土的的強度很低低，天然地地基土的承承載力特征征值一般為為50-880KPaa，不能承受受較大的建建筑物荷載載。由于軟軟土的壓縮縮性較高，建建筑物基礎(chǔ)礎(chǔ)沉降和不不均勻沉降降是比較大大的，對于于一般四層層至七層的的砌體承重重結(jié)構(gòu)房屋屋，最終沉沉降約為00.2-00.5mm，對于荷荷載較大的的構(gòu)筑物((貯罐、糧糧倉、水池池)基礎(chǔ)的沉沉降一般達(dá)達(dá)0.5m以上，有有些達(dá)到22m以上。如如果建筑物物各部位荷荷載差異較較大，體形形又比較復(fù)復(fù)雜，可能能產(chǎn)生較大大的不均勻勻沉降。沉沉降和不均均勻沉降過過大將引起起建筑物基基礎(chǔ)標(biāo)高的的降低，影影響建筑物物的正常使使用，或者者造成傾斜斜、開裂破破壞。由于于滲透性很很小，固結(jié)結(jié)速率很慢慢，沉降延延續(xù)時間很很長，給建建筑物內(nèi)部部設(shè)各的安安裝和與外外部的環(huán)境境帶來許多多困難。由由于軟土具具有比較高高的靈敏度度，若在地地基施工中中采取振動動、擠壓和和攪拌等方方法，可能能引起軟土土結(jié)構(gòu)的破破壞，降低低軟土的強強度。因此此，在軟土土地基上建建造建筑物物，要求對對軟土地基基進(jìn)行處理理。地基處處理的目的的主要是改改善地基的的工程性質(zhì)質(zhì)，達(dá)到滿滿足建筑物物對地基穩(wěn)穩(wěn)定和變形形的要求，包包括改善地地基土的變變形特性和和滲透性，提提高其抗剪剪強度，消消除其不利利影響。我國勞動人民在在處理地基基方而有著著極其寶貴貴的經(jīng)驗，根根據(jù)歷史記記載，早在在兩千多年年前，就已已采用夯實實法和在軟軟土中夯人人碎石等加加固地基的的方法?；一彝梁腿虾贤烈彩俏椅覈鴤鹘y(tǒng)的的地基處理理技術(shù)。常用的地基處理理方法[55]按其原原理和作法法主要分為為十三類：：（1）換填墊層法①處理方法：砂石石墊層，素素土墊層，灰灰土墊層，工工業(yè)廢渣墊墊層；②原理及作用：以以砂石、素素土、灰土土和礦渣等等強度較高高的材料，置置換地基表表層軟弱土土，提高持持力層的承承載力，擴擴散應(yīng)力，減減少沉降量量；③適用范圍：適用用于處理淤淤泥、淤泥泥質(zhì)土、濕濕陷性黃土土、素填土土、雜填土土地基及暗暗溝、暗塘塘等的淺層層處理。（2）預(yù)壓法①處理方法：天然然地基預(yù)壓壓，砂井預(yù)預(yù)壓，塑料料排水帶預(yù)預(yù)壓，真空空預(yù)壓，降降水預(yù)壓；；②原理及作用：在在地基中增增設(shè)豎向排排水體，加加速地基的的固結(jié)和強強度增長，提提高地基的的穩(wěn)定性；；加速沉降降發(fā)展，使使基礎(chǔ)沉降降提前完成成；③適用范圍：適用用于處理淤淤泥、淤泥泥質(zhì)土和沖沖填土等飽飽和粘性土土地基。（3）強夯法和強夯置置換法①處理方法：強力力夯實(動力固結(jié)結(jié))②原理及作用：利利用強夯的的夯擊能，在在地基中產(chǎn)產(chǎn)生強烈的的沖擊能和和動應(yīng)力，迫迫使土動力力固結(jié)密實實，強夯置置換法兼具具擠密、置置換和加快快土層固結(jié)結(jié)的作用；；③適用范圍：適用用于碎石土土、砂土、低低飽和度的的粉土、粘粘性土、濕濕陷性黃土土、雜填土土等地基；；強夯置換換法可應(yīng)用用于淤泥等等粘性軟弱弱土層，但但墩底應(yīng)穿穿透軟土層層到達(dá)較硬硬土。（4）振沖法①處理方法：振沖沖置換法、振振沖擠密法法；②原理及作用：采采用專門的的技術(shù)措施施，以砂、碎碎石等置換換軟弱土地地基中部分分軟弱土，對對樁間土進(jìn)進(jìn)行擠密，與與未處理部部分土組成成復(fù)合地基基，從而提提高地基承承載力，減減少沉降量量；③適用范圍：適用用于處理砂砂土、粉土土、粉質(zhì)粘粘土、素填填土和雜填填土等地基基。不加填填料振沖加加密適用于于處理粉粒粒含量不大大于10%%的中砂、粗粗砂地基。（5）砂石樁法①處理方法：振動動成樁法、錘錘擊成樁法法；②原理及作用：通通過振動成成樁或錘擊擊成樁，減減少松散砂砂土的孔隙隙比，或在在粘性土中中形成樁土土復(fù)合地基基，從而提提高地基承承載力，減減少沉降量量，或部分分消除土的的液化性；；③適用范圍：適用用于擠密松松散砂土、素素填土和雜雜填土等地地基。（6）水泥粉煤灰碎石石樁法①處理方法：長螺螺旋鉆孔灌灌注成樁，長長螺旋鉆孔孔、管內(nèi)泵泵壓混合料料成樁、振振動沉管灌灌注成樁；；②原理及作用：水水泥、粉煤煤灰及碎石石拌和形成成混合料，成成孔后灌入入形成樁體體，與樁間間土形成復(fù)復(fù)合地基；；采用振動動沉管成孔孔時對樁間間土具有擠擠密作用，樁樁體強度高高，相當(dāng)于于剛性樁；；③適用范圍：適用用于粘性土土、粉土、黃黃土、砂土土、素填土土等地基；；對淤泥質(zhì)質(zhì)土應(yīng)通過過現(xiàn)場試驗驗確定其適適用性。（7）夯實水泥土樁法法①處理方法：人工工洛陽鏟成成孔、螺旋旋鉆機成孔孔、沉管成成孔、沖擊擊成孔；②原理及作用：采采用各種成成孔機械成成孔，向孔孔中填入水水泥與土混混合料夯實實形成樁體體，構(gòu)成樁樁土復(fù)合地地基；采用用沉管和沖沖擊成孔時時對樁間土土有擠密作作用；③適用范圍：適用用于處理地地下水位以以上的粉土土、素填土土、雜填土土、粘性土土等地基，處處理深度不不超過100m。（8）水泥土攪拌法①處理方法：用水水泥或其他他固化劑、外外滲劑進(jìn)行行深層攪拌拌形成樁體體。分干法法和濕法；；②原理及作用：深深層攪拌法法是利用深深層攪拌機機，將水泥泥漿或水泥泥粉與土在在原位拌和和，攪拌后后形成柱狀狀水泥土體體，可提高高地基承載載力，減少少沉降，增增加穩(wěn)定性性和防止?jié)B滲漏、建成成防滲帷幕幕；③適用范圍：適用用于處理淤淤泥、淤泥泥質(zhì)土、粉粉土、飽和和黃土、素素填土、粘粘性土以及及無流動地地下水的飽飽和松散砂砂土等地基基。（9）高壓噴射注漿法法①處理方法：單管管法、二重重管法、三三重管法；；②原理及作用：將將帶有特殊殊噴嘴的注注漿管，通通過鉆孔置置入到處理理土層的預(yù)預(yù)定深度，然然后將漿液液(常用水泥泥漿)以高壓沖沖切土體；；在噴射漿漿液的同時時，以一定定速度旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、提升，即即形成水泥泥土圓柱體體；若噴嘴嘴提升而不不旋轉(zhuǎn)，則則形成墻狀狀固結(jié)體加加固后可用用以提高地地基承載力力，減少沉沉降，防止止砂土液化化、管涌和和基坑隆起起，形成防防滲帷幕；；③適用范圍：適用用于處理淤淤泥、淤泥泥質(zhì)粘土、粘粘性土、粉粉土、黃土土、砂土、人人工填土等等地基；當(dāng)當(dāng)土中含有有較多的大大粒徑塊石石、堅硬粘粘性土、大大量植物根根-或有過多多的有機質(zhì)質(zhì)時，應(yīng)根根據(jù)現(xiàn)場試試驗結(jié)果確確定其適用用程度對既既有建筑物物可進(jìn)行托托換工程。（10）石灰樁法法①處理方法：人工工洛陽鏟成成孔、螺旋旋鉆機成孔孔、沉管成成孔；②原理及作用：人人工或機械械在土體中中成孔，然然后灌入生生石灰塊，經(jīng)經(jīng)夯壓形成成的一根樁樁體；通過過擠密、吸吸水、反應(yīng)應(yīng)熱、離子子交換、膠膠凝及置換換作用，并并形成復(fù)合合地基，提提高超載力力，減少沉沉降量；③適用范圍：適用用于處理飽飽和黏性土土、淤泥、淤淤泥質(zhì)土、素填土、雜填土地基等地。（11）土或灰土擠密樁法①處理方法：沉管管(振動、錘錘擊)成孔、沖沖擊成孔；；②原理及作用：采采用沉管、沖沖擊或爆擴擴等方法擠擠土成孔，分分層夯填素素土或灰土土成樁；對對樁間土擠擠密，與地地基土組成成復(fù)合地基基，從而提提高地基承承載力，減減少沉降量量，部分或或全部消除除地基土濕濕陷性；③適用范圍：適用用于處理地地下水位以以上的濕陷陷性黃土、素素填土和雜雜填土等地地基。（12）柱錘沖擴擴法①處理方法：沖擊擊成孔、填填料沖擊成成孔、復(fù)打打成孔；②原理及作用：采采用柱狀錘錘沖擊成孔孔，分層灌灌入填料、分分層夯實成成樁，并對對樁間土進(jìn)進(jìn)行擠密，通通過擠密和和置換提高高地基承載載力，形成成復(fù)合地基基；③適用范圍：適用用于處理雜雜填土、素素填土粉土土、黏性土土、黃土等等地基；對對地下水位位以下飽和和松軟土層層應(yīng)通過現(xiàn)現(xiàn)場試驗確確定其適用用性。（13）單液硅化化法和堿液液法①處理方法：主要要用于既有有建筑物下下地基加固固；②原理及作用：在在沉降不均均勻、地基基受水浸濕濕引起濕陷陷的建(構(gòu))筑物下地地基中通過過壓力灌注注或溶液自自滲方式灌灌入硅酸鈉鈉溶液或氫氫氧化鈉溶溶液，使土土顆粒之間間膠結(jié)，提提高水穩(wěn)性性，消除濕濕陷性，提提高承載力力；③適用范圍：適用用于地下水水位以上滲滲透系數(shù)為為0.1-0.2mm/d的濕陷陷性黃土等等地基；在在自重濕陷陷性黃土場場地，對III級濕陷陷性地基，當(dāng)當(dāng)采用堿液液法時，應(yīng)應(yīng)通過試驗驗確定其適適用。根據(jù)樁身剛度不不同，將砂砂石樁等樁樁身剛度低低的散體材材料形成的的樁稱為柔柔性樁，相相應(yīng)的復(fù)合合地基稱為為柔性復(fù)合合地基，而而深層攪拌拌法及高壓壓噴射注漿漿法形成的的水泥土樁樁構(gòu)成的復(fù)復(fù)合地基則則可稱為半半剛性樁復(fù)復(fù)合地基。近近年來，地地基處理技技術(shù)發(fā)展較較快，出現(xiàn)現(xiàn)了一些新新的地基處處理技術(shù)，如如以鋼筋混混凝土樁或或混凝土樁樁取代原常常用的砂樁樁、水泥攪攪拌樁，形形成剛性樁樁復(fù)合地基基，復(fù)合地地基的理論論有了很大大的發(fā)展，復(fù)復(fù)合地基承承載力大為為提高。（14）復(fù)合地基基樁-網(wǎng)復(fù)合地基的定定義：樁--網(wǎng)復(fù)合地地基，是指指天然地基基在地基處處理過程中中，下部土土體的倒數(shù)數(shù)之鄉(xiāng)增強強體——“樁”的加強從從而形成樁樁復(fù)合地基基加固區(qū)，并并在該區(qū)上上部鋪設(shè)水水平向增強強體——“網(wǎng)”從而形成成加徑土復(fù)復(fù)合地基加加固區(qū)，使使網(wǎng)—樁—土協(xié)同作作用、共同同承擔(dān)荷載載的人工地地基。樁網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的的網(wǎng)的作用用機理：按按目前的概概念，土與與網(wǎng)組成加加筋土，稱稱為水平向向增強體復(fù)復(fù)合地基；；土與網(wǎng)之之間存在著著共同作用用，這種共共同作用是是通過界面面摩阻力（=咬合力+摩擦力+粘著力）來實現(xiàn)的，稱為張力膜效應(yīng)，拉力的作用不明顯；由于網(wǎng)的鋪加和張力膜效應(yīng)，網(wǎng)將網(wǎng)上土體自重連同上部荷載傳遞給下部樁土復(fù)合地基；由于網(wǎng)自身的剛度較小，無法起到很好的傳遞作用，為此可把網(wǎng)加強成墊，即用網(wǎng)與砂石組成一個立體的墊子，使其具有更大的剛度，可擴散應(yīng)力，減少應(yīng)力集中，明顯降低上部土體所承擔(dān)或傳來的荷載，從而提高整個體系的承載力，減少沉降及差異沉降。樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的墊層的作用機理：樁在柔性墊層或下臥層有一定的刺入變形，這是復(fù)合地基形成并共同發(fā)揮作用的必然條件，刺入變形的大小與樁、土、墊層或下臥層三者的模量比有關(guān)，也與樁徑及置換率等有關(guān)。樁-網(wǎng)復(fù)合地基的加加固機理高高速鐵路路路基施工的的關(guān)鍵是有有效降低并并控制工后后沉降，達(dá)到確保保結(jié)構(gòu)物及及上部軌道道系統(tǒng)的安安全和功能能的正常發(fā)發(fā)揮，減少工后后維護工作作量，節(jié)省維修修費用，最終滿足足列車安全全、高速、舒舒適運行的的需要。單單一的水平平向增強體體復(fù)合地基基雖有加筋筋、過濾、排排水、隔離離、防滲、防防護等好的的功能；但不方便便在較深的的土層下施施工，且不能充充分調(diào)動下下部土的承承載潛力，尤其是遇遇有軟土地地基需處理理時，所需沉降降變形時間間較長，不利于加加快工程進(jìn)進(jìn)度。單一一的豎直向向增強體((樁體)復(fù)合地基基卻能方便便在較深的的土層下施施工，并能充分分調(diào)動下部部及樁間土土的承載潛潛力，應(yīng)用于軟軟土地基處處理時，所需沉降降變形時間間較短；但但沒有加筋筋、過濾、排排水、隔離離、防滲、防防護等功能能。此外，針對深層層攪拌法及及高壓噴射射注漿法形形成的水泥泥土樁，由由于樁身強強度限制，使使復(fù)合地基基承載力提提高有限，有有人提出在在水泥土樁樁中心插入入一定長度度的小直徑徑鋼筋混凝凝土樁形成成加勁水泥泥土樁，使使單樁極限限承載力大大為提高，從從而使復(fù)合合地基承載載力大為提提高。還有一些其他地地基加固方方法，如熱熱處理法、凍凍結(jié)法、電電滲加固、土土工合成材材料加固等等方法。3.3濕陷性黃黃土地基處處理新技術(shù)術(shù)和施工工工藝3.3.1孔內(nèi)內(nèi)深層強夯夯擠密法((DDC技術(shù)術(shù))（1）特點長城建筑新技術(shù)術(shù)研究所司司炳文將地地基處理與與碴土(無機固體體垃圾)消納結(jié)合合起來，提提出了孔內(nèi)內(nèi)深層強夯夯擠密法，它它是先成孔孔，再向孔孔內(nèi)填料以以重錘在孔孔內(nèi)進(jìn)行沖沖擊夯實，使使填料向孔孔周側(cè)向擠擠壓，而形形成的一種種復(fù)合地基基，目前此此法已在西西安某自重重濕陷性場場地地基處處理中應(yīng)用用。與一般般的擠密法法相比，其其特點為：：①加固深度大。深深度可達(dá)數(shù)數(shù)十米，主主要取決于于成孔的深深度。②夯擊能量大，按按樁斷面換換算可達(dá)2220以上上，最大可可達(dá)8800。③樁體是不等徑串串珠狀。樁樁徑隨土層層密度而定定，在軟弱弱層中可產(chǎn)產(chǎn)生更大的的橫向擠密密，使復(fù)合合地基趨于于均勻。④很廣泛。碎石、砂砂土、工業(yè)業(yè)廢料、碴碴土等各類類無機材料料或它們的的混合物均均可使用。柱錘沖擴樁法[[7]就是是反復(fù)將柱柱狀重錘提提到高處使使其自由落落下沖擊成成孔，然后分層層填料夯實實形成擴大大樁體，與樁間土土組成復(fù)合合地基的地地基處理方方法。其加加固作用機機理為:在成孔及及成樁過程程中對原土土的動力擠擠密作用及及固結(jié)作用用，使得樁孔孔內(nèi)的土被被擠向四周周，樁間土得得以擠密，然后將備備好的填充充物分層填填入樁孔內(nèi)內(nèi)，并分層夯夯實至施工工地面。以以前限于設(shè)設(shè)備條件的的限制，處理深度度一般不大大于6.0m，隨著科學(xué)學(xué)技術(shù)的發(fā)發(fā)展，施工機具具已有了突突破性的進(jìn)進(jìn)展，地基處理理深度可根根據(jù)工程地地質(zhì)情況及及設(shè)計要求求確定。（2）準(zhǔn)備①核查地質(zhì)資料，結(jié)結(jié)合設(shè)計參參數(shù)，選擇擇合適的施施工機械和和施工方法法。②施工前清除地表表耕植土，平平整場地，清清除障礙物物，標(biāo)記處處理場地范范圍那地下下構(gòu)造物及及管線。③測量放線，定出出控制軸線線、打樁場場地邊線并并標(biāo)識。④施工前進(jìn)行成樁樁工藝試驗驗，確定施施工工藝和和參數(shù)，試試樁數(shù)量應(yīng)應(yīng)符合設(shè)計計要求且不不得少于22根。（3）工藝①機具就位：施工工機具就位位，使柱錘錘對準(zhǔn)樁位位。②成孔：采用長螺螺旋鉆機鉆鉆孔成孔，成成孔直徑4400mmm，深度達(dá)達(dá)到設(shè)計要要求③孔內(nèi)填料、成樁樁：用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)料斗或運運料車將拌拌和好的填填料分層填填入樁孔，用用柱錘夯實實形成樁體體。錘的質(zhì)質(zhì)量、錘長長、落距在在確定的情情況下，通通過工藝試試驗確定分分層填料量量、夯擊次次數(shù)。每個個樁孔應(yīng)夯夯填至樁頂頂設(shè)計標(biāo)高高以上至少少0.5mm，其上部部樁孔宜用用原槽土夯夯封。施工工中應(yīng)設(shè)技技術(shù)人員作作好每根樁樁的記錄，并并對發(fā)現(xiàn)的的問題及時時進(jìn)行分析析處理。④移位：施工機具具移位，重重復(fù)上述步步驟進(jìn)行下下一根樁施施工。柱錘錘沖擴法施施工夯擊能能量大，易易發(fā)生地面面隆起，造造成表層樁樁和樁間土土出現(xiàn)松動動，從而降降低處理效效果，因此此成孔及填填料夯實的的施工順序序宜間隔進(jìn)進(jìn)行。（4）工藝流程圖[22]清理平整場地布置樁位鉆孔鉆孔檢測孔清理平整場地布置樁位鉆孔鉆孔檢測孔內(nèi)填料柱錘分層沖夯成樁檢測施工機具移位施工機具就位填料拌和初步確定施工（5）控制及檢驗①樁點位置及場地地標(biāo)高應(yīng)與與施工圖相相符。②把好材料關(guān)，施施工材料應(yīng)應(yīng)符合質(zhì)量量要求，配配合比要準(zhǔn)準(zhǔn)確，每米米樁長灌入入量應(yīng)符合合要求。③按設(shè)計要求，填填料采用石石灰土或水水泥土，填填料的配合合比按設(shè)計計要求進(jìn)行行配置。樁樁間土經(jīng)成成孔擠密后后的平均擠擠密系數(shù)不不宜小于00.95。樁樁體內(nèi)的平平均壓實系系數(shù)不應(yīng)小小于0.998。④DDC樁施工屬屬隱蔽工程程，施工完完畢報監(jiān)理理簽認(rèn)后方方可進(jìn)行下下一道工序序施工。⑤原材料的檢測方方法、數(shù)量量及標(biāo)準(zhǔn)見見設(shè)計要求求。填料采用灰土、水水泥土，檢檢測方法、數(shù)數(shù)量及標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)同灰土擠擠密樁、水水泥土擠密密樁。⑥樁和樁間土的質(zhì)質(zhì)量檢測方方法、數(shù)量量及標(biāo)準(zhǔn)：：⑦同灰土擠密樁和和水泥土擠擠密樁。⑧滿足設(shè)計文件要要求。質(zhì)量量控制和檢檢驗方法除除上述內(nèi)容容外，還應(yīng)應(yīng)符合灰土土擠密樁、水水泥土擠密密樁相應(yīng)內(nèi)內(nèi)容的要求求。3.3.2水泥泥粉煤灰碎碎石樁（CCFG）CFG樁是水泥泥粉煤灰碎碎石樁的簡簡稱，它是由水水泥、粉煤煤灰、碎石石、石屑或或砂加水拌拌和形成的的高粘結(jié)強強度樁，成樁后與與樁間土、褥褥墊層一起起形成復(fù)合合地基。CFG樁復(fù)合地地基通過褥褥墊層與基基礎(chǔ)連接，無論樁端端落在一般般或堅硬土土層，均可保證證樁間土始始終參與固固結(jié)。由于于樁體的強強度和模量量比樁間土土大，在荷載作作用下樁頂頂比樁間土土表面應(yīng)力力大。樁可可將承受的的荷載向較較深的土層層中傳遞并并相應(yīng)減少少了樁間土土承擔(dān)的荷荷載。由于于樁的作用用使復(fù)合地地基承載力力提高，變形減小小，再加上CFG樁不配筋筋，樁體采用用工業(yè)廢料料粉煤灰作作摻和料，大大降低低了工程造造價。CFG樁地基是是一種有效效的復(fù)合地地基處理技技術(shù)，非常適用用于高層建建筑以及高高速鐵路的的地基處理理，通過地基基處理達(dá)到到設(shè)計所要要求的地基基承載力。（1）CFG樁復(fù)合地基加固固機理①樁體的置換作用用CFG樁中的水水泥經(jīng)水解解和水化反反應(yīng)以及與與粉煤灰的的凝硬反應(yīng)應(yīng)，生成了主主要成分為為鋁酸鈣和和硅酸鈣水水化物等不不溶于水的的纖維狀結(jié)結(jié)晶化合物物，并不斷延延伸充填到到碎石和石石屑的孔隙隙中，將原來由由點-點和點-面接觸的的骨料緊繞繞粘結(jié)在一一起，使樁體的的抗剪強度度和變形模模量大大提提高。理論論分析和3軸壓縮試試驗表明，與碎石樁樁或石灰樁樁等低粘結(jié)結(jié)強度樁相相比，CFG樁具有較較高的樁體體模量、強強度和承載載能力；樁體的置置換作用顯顯著，承載力提提高幅度較較大。②褥墊層的調(diào)整均均化作用在豎向荷載作用用下，CFG樁復(fù)合地地基由于褥褥墊層的作作用，樁體逐漸漸向褥墊層層中刺入，樁頂部墊墊層材料在在受壓縮的的同時，向周圍發(fā)發(fā)生流動；；墊層材料料的流動補補償，使樁間土土的承載力力得到充分分發(fā)揮，樁體承擔(dān)擔(dān)的荷載相相對減少，從而使基基底的接觸觸壓力得到到了均衡和和調(diào)整，地基中的的豎向應(yīng)力力分布均衡衡，其變形狀狀況明顯改改善，復(fù)合地基基的承載力力大大提高高。此外，作用在樁樁間土上豎豎向荷載的的增大，提高了樁樁間土的壓壓密程度，使樁側(cè)法法向應(yīng)力增增大，樁身側(cè)摩摩阻力增加加，樁體及復(fù)復(fù)合地基的的承載能力力進(jìn)一步提提高。③擠密作用在粉土、砂土和和塑性指數(shù)數(shù)較低的粘粘性土地基基中，采用非排排土法施工工時，施工對土土體的振動動或擠壓使使土體得到到擠密，提高了樁樁間土的強強度和樁側(cè)側(cè)法向應(yīng)力力，使樁側(cè)摩摩阻力增加加，樁體的承承載力加強強，進(jìn)而提高高了復(fù)合地地基的承載載力。（2)實工方案、方方法及工藝藝①施工方案、方法法。根據(jù)實實驗結(jié)果，CFG樁采用長長螺旋鉆孔孔管內(nèi)泵壓壓混合料施施工方法，施工順序序采用間隔隔跳鉆法，遵循“由一邊向向另一邊”的原則。混混凝土采用用自動配料料，強制拌和和。②施工工藝。施工工工藝流程程:測量部點→鉆機就位→成孔→鉆桿內(nèi)灌灌注混凝土土→提升鉆桿→灌注孔底底混凝土→邊泵送邊邊提升鉆桿桿→成樁→鉆機移位位。③樁點布置。按照照圖紙要求求進(jìn)行樁點點布置正確確放樣，并經(jīng)過復(fù)復(fù)核和監(jiān)理理驗收。放放樣時按照照20mm或者20排的排距距進(jìn)行放樣樣，并設(shè)控制制樁，便于樁點點布置后進(jìn)進(jìn)行檢查其其準(zhǔn)確性。樁樁點放樣前前路基必須須平整壓實實。④鉆機就位。是用用鉆機塔身身前后和左左右的垂直直標(biāo)桿檢查查塔身導(dǎo)桿桿來校正位位置，使鉆桿基基本垂直對對準(zhǔn)樁位中中心，檢測人員員再通過觀觀察平衡器器和采用磁磁性線錘量量測塔身導(dǎo)導(dǎo)桿垂直度度，利用磁性性線錘量測測的縱橫方方向各一組組相對差值值來預(yù)先計計算CFG樁垂直度度，進(jìn)行預(yù)防防并控制CFG樁垂直度度超標(biāo)，從而使鉆鉆桿比較精精密地垂直直對準(zhǔn)樁位位中心來確確保CFG樁垂直度度容許偏差差不大于1%。⑤鉆進(jìn)成孔。鉆孔孔開始時，關(guān)閉鉆頭頭閥門，向下移動動鉆桿至鉆鉆頭觸及地地面時，啟動馬達(dá)達(dá)鉆進(jìn)。一一般應(yīng)先慢慢后快，這樣既能能減少鉆桿桿搖晃，又容易檢檢查鉆孔的的偏差，及時糾正正。在成孔孔過程中遇遇到姜石層層或其他完完整巖層，鉆桿會搖搖晃或難鉆鉆，應(yīng)放慢進(jìn)進(jìn)尺，否則較易易導(dǎo)致樁孔孔嚴(yán)重偏斜斜、位移，甚至使鉆鉆桿、鉆具具扭斷或損損毀。根據(jù)據(jù)樁長確定定鉆孔深度度。當(dāng)鉆頭頭到達(dá)預(yù)定定標(biāo)高時，在動力頭頭底面停留留位置處在在鉆機塔身身上作醒目目標(biāo)注，作為施工工時控制樁樁長的依據(jù)據(jù)。⑥灌注及拔管。CCFG樁成孔到到設(shè)計標(biāo)高高后，停止鉆進(jìn)進(jìn)，開始泵送送混合料，當(dāng)鉆桿芯芯管充滿混混合料后開開始拔管，混合料泵泵送量應(yīng)與與拔管速度度相配合，邊灌注邊邊提鉆，保持連續(xù)續(xù)灌注，均勻提升升，嚴(yán)禁采用用先提鉆后后灌注混凝凝土，形成往水水中灌注混混凝土的錯錯誤做法，遇到飽和和砂土或飽飽和粉土層層，不得停泵泵待料，避免造成成混合料離離析、樁身身縮頸、斷斷樁和夾泥泥等。拔管管后，要用粒狀狀材料或粘粘土封頂。⑦移機。當(dāng)上一根根樁施工完完畢后，鉆機移位位，進(jìn)行下一一根樁的施施工。施工工時由于CFG樁排出的的土較多，最好安排排人力及時時將CFG樁排出的的土清除，否則經(jīng)常常將鄰近的的樁位覆蓋蓋，有些還會會出現(xiàn)鉆機機支撐腳壓壓在樁位旁旁使原標(biāo)定定的樁位發(fā)發(fā)生移動，為了防止止樁點位置置偏移，下一根樁樁施工時，還應(yīng)根據(jù)據(jù)軸線或周周圍樁的位位置對需施施工的樁位位進(jìn)行復(fù)核核，保證樁位位正確。(3)常見施工質(zhì)質(zhì)量問題和和控制措施施1）堵管造成斷樁樁①操作人員精力不不集中。輸輸送泵操作作人員在泵泵送施工中中應(yīng)精力集集中，時刻注意意泵送壓力力表的讀數(shù)數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)現(xiàn)壓力表讀讀數(shù)突然增增大，應(yīng)立即反反泵2～3個行程，再正泵，堵管即可可排除。若若已經(jīng)進(jìn)行行了反泵—正泵幾個個操作循環(huán)環(huán)，仍未排除除堵管，應(yīng)及時拆拆管清洗，否則將使使堵管更加加嚴(yán)重。②泵送速度選擇不不當(dāng)。泵送送時，速度的選選擇很關(guān)鍵鍵，操作人員員不能一味味地圖快，有時欲速速則不達(dá)。首首次泵送時時，由于管道道阻力較大大，此時應(yīng)低低速泵送，泵送正常常后，可適當(dāng)提提高泵送速速度。當(dāng)出出現(xiàn)堵管征征兆或某一一車混凝土土的坍落度較小時，應(yīng)應(yīng)低速泵送送，將堵管消消滅在萌芽芽狀態(tài)。③混凝土的坍落度度過小時采采取措施不不當(dāng)。當(dāng)發(fā)發(fā)現(xiàn)有一斗斗混凝土的的坍落度很很小，無法泵送送時，應(yīng)及時將將混凝土從從料斗底部部放掉，若貪圖省省事，強行泵送送極易造成成堵管。切切忌在料斗斗中加水?dāng)嚁嚢?。④停機時間過長。停停機期間，應(yīng)每隔5～10mmin(具體時間間視當(dāng)日氣氣溫、混凝凝土坍落度度、混凝土土初凝時間間而定)開泵一次次，以防堵管管。對于停停機時間過過長，已初凝的的混凝土，不宜繼續(xù)續(xù)泵送。⑤管道未清洗干凈凈。上次泵送完畢，管道未清清洗干凈，會造成下下一次泵送送時堵管。所所以每次泵泵送完畢一一定要按照照操作規(guī)程程將輸送管管道清洗干干凈。2）樁頭空芯產(chǎn)生樁頭空芯的的主要原因因是:在施工過過程中，排氣閥不不能正常工工作所致。鉆鉆機鉆孔時時，管內(nèi)充滿滿空氣，混合料在在泵送過程程中，需要排氣氣閥將管內(nèi)內(nèi)空氣排出出，若排氣閥閥堵塞不能能將管內(nèi)空空氣排出，就會導(dǎo)致致樁體存氣氣而形成空空芯。為避避免樁頭空空芯，施工中要要經(jīng)常檢查查排氣閥的的工作狀態(tài)態(tài)，發(fā)現(xiàn)堵塞塞及時清洗洗。3）樁端不飽滿產(chǎn)生樁端不飽滿滿的主要原原因是:在施工過過程中，為了方便便閥門的打打開，先提鉆后后泵料所致致。這種情情況可能造造成鉆頭上上的土掉入入樁孔或地地下水浸入入樁孔，影響CFG樁的樁端端承載力。為為杜絕這種種情況，施工前、后后臺應(yīng)密切切配合，保證提鉆鉆和泵料一一致。4）樁頭破壞樁頭損壞一般都都是在清理理樁間土?xí)r時不小心人人為造成的的，也有破樁樁頭的方法法不當(dāng)造成成的。采用用小型挖機機和人工配配合清理樁樁間土，破樁頭嚴(yán)嚴(yán)禁放炮和和使用大型型機械，應(yīng)采用人人工鑿除或或用環(huán)型砂砂輪片切割割。3.3.3水泥泥土擠密樁樁水泥土擠密樁[[13]與與一般灰土土樁相同，而強度較較高，采用沉拔拔管法、爆爆擴法、沖沖擊法和人人工挖孔法法等成孔。然然后將水泥泥土灌入孔孔內(nèi)，分層錘擊擊擠密，把部分原原土置換出出來形成水水泥土擠密密樁復(fù)合地地基，以達(dá)到提提高地基承承載力、消消除黃土濕濕陷性和減減少沉降的的目的。適適用于厚6～14m的濕陷性性黃土，經(jīng)工后沉沉降分析可可滿足無碴碴軌道技術(shù)術(shù)條件的地地基處理。（1）水泥土擠密樁加加固機理①擠密樁加固機理理濕陷性黃土的處處理方法很很多，常用的手手段有挖除除換填法、灰灰土墊層法法、強夯法法、擠密樁樁法、樁基基礎(chǔ)法等。由由于客運專專線的特殊殊重要性對對地基沉降降要求很高高，擠密樁加加固法是一一種行之有有效的手段段。擠密樁樁法處理地地基的加固固機理是用用機械、人人力、或爆爆擴成孔等等手段，通過振動動或擠壓使使樁孔部分分的土質(zhì)被被強制擠向向樁孔周圍圍的土中，然后填以以最優(yōu)含水水量的素土土或灰土、水水泥土并分分層夯實，使樁周土土體孔隙比比減小，密實度增增大，壓縮性降降低，承載力提提高，力學(xué)性質(zhì)質(zhì)得到改善善。它的密密實主要是是由于土結(jié)結(jié)構(gòu)的破壞壞和孔隙中中氣體的排排放所致。同同時灰土擠擠密樁由于于粘土和消消石灰或水水泥土之間間產(chǎn)生離子子交換和硬硬凝反應(yīng)，擠密樁樁樁身的變形形模量隨著著齡期的增增長而不斷斷提高，樁體強度度顯著提高高，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)大大于擠密后后樁間土的的變形模量量。在荷載載作用下，應(yīng)力向樁樁身發(fā)生集集中，并對樁間間土起側(cè)向向約束作用用，使得復(fù)合合地基承載載力較天然然地基有明明顯提高，壓縮模量量則顯著提提高。②水泥土擠密樁在在路基加固固中的作用用機理水泥土擠密樁加加固路基后后與樁間土土一起形成成復(fù)合地基基，共同承承受列車高高速運行時時動應(yīng)力。由由于受列車車運營的影影響，水泥泥土擠密樁樁采用人工工洛陽鏟或或小型機具具成孔、人人工橄欖錘錘夯實。其其主要作用用為：③水泥土成樁時對對土體的擠擠密作用水泥土夯實成樁樁過程中，樁樁孔四周土土體受到強強制側(cè)向擠擠壓，使樁樁周一定范范圍內(nèi)的土土層密實度度提高；據(jù)據(jù)有關(guān)擠密密樁相鄰樁樁孔間擠密密效果的試試驗表明，在在相鄰樁孔孔擠密區(qū)交交界處擠密密效果相互互疊加，樁樁間土中心心部位的密密實度增大大，且樁間間土的密度度變得均勻勻，樁距愈愈近，疊加加效果愈顯顯著。④水泥土樁本身的的剛性支撐撐作用水泥土夯實后，水水泥與拌和和土間發(fā)生生一系列的的物理化學(xué)學(xué)反應(yīng)，從從而形成具具有一定強強度和滲透透性較低的的水泥土固固結(jié)體。水水泥土中土土粒內(nèi)的鈉鈉離子或鉀鉀離子能和和水泥水化化生成的鈣鈣離子進(jìn)行行當(dāng)量吸附附交換，使使較小的土土顆粒形成成較大的土土團粒，從從而使土體體強度得到到提高；水水泥水化中中生成的凝凝膠粒子的的比表面積積約比原水水泥顆粒大大1000倍，通過過團?；髯饔媚苁馆^較大的土團團粒進(jìn)一步步結(jié)合起來來，形成水水泥土的團團粒結(jié)構(gòu)，通通過堅固的的連接，水水泥土的強強度大為提提高；隨水水泥水化反反應(yīng)的深入入，組成黏黏土礦物的的二氧化硅硅及三氧化化二鋁的一一部分或大大部分與鈣鈣離子進(jìn)行行化學(xué)反應(yīng)應(yīng)，逐漸生生成不溶于于水的穩(wěn)定定的結(jié)晶化化合物，增增大了水泥泥土的強度度，因其結(jié)結(jié)構(gòu)比較致致密，水分分不易侵入入，因而也也具有足夠夠的水穩(wěn)定定性。另外，水水泥土中的的氫氧化鈣鈣能不斷吸吸收水中和和空氣中的的二氧化碳碳，發(fā)生碳碳化反應(yīng)，生生成不溶于于水的碳酸酸鈣，也能能使水泥土土增加強度度。⑤加固后的復(fù)合地地基與道碴碴的共同作作用鐵路道碴作為一一種散體軌軌下基礎(chǔ)，具具有一定的的柔性和彈彈性，可起起到褥墊層層的作用，把把來自剛性性軌枕的應(yīng)應(yīng)力按一定定的擴散形形式均勻傳傳遞到路基基表面，使使得水泥土土擠密樁與與樁間土共共同承受上上部荷載。（2）水泥土擠密樁的的適用性灰土及水泥土擠擠密樁適用用于處理地地下水位以以上含水量量<244%，飽和度<655%的濕陷性性黃土、素素填土、雜雜填土等地地基，不適適用于地下下水位以下下使用。當(dāng)當(dāng)?shù)鼗梁?gt;224%，飽和度超超過65%時，成孔及拔拔管過程中中，樁孔容容易縮頸，樁樁孔周圍容容易隆起，擠擠密效果差差，不宜采采用擠密樁樁法。處理理地基深度度一般為5~15mm.若用于處處理5mm以內(nèi)土層層，其綜合合效果不如如強夯法、重重錘夯實法法，以及換換填墊層法法。對大于于15m的土土層，若地地下水位較較深，近年年內(nèi)有采用用螺旋鉆取取土成孔，分分層回填灰灰土，并強強力夯實，使使加固深度度超過200m的黃土土地基加固固實例。當(dāng)以消除地基的的濕陷性為為主要目的的時采用土土擠密樁法法，當(dāng)以提提高土地基基承載力或或增強其水水穩(wěn)性為主主要目的時時宜采用水水泥土擠密密樁法。3.4水泥土擠擠密樁設(shè)計計參數(shù)及技技術(shù)要求3.4.1水泥泥土擠密樁樁設(shè)計參數(shù)數(shù) （1）設(shè)計參數(shù)水泥土擠密樁設(shè)設(shè)計參數(shù)見見表3-1。表3-1水水泥土擠密密樁施工參參數(shù)類型配合比樁身填料樁長(m)樁徑(mm)樁間距(m)布置形式=1\*ROMANI6﹪水泥土135001.05正三角形=2\*ROMANII6﹪水泥土145001.05正三角形=3\*ROMANIII6﹪水泥土154001.05正三角形（2）技術(shù)要求1)材料要求: