一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。石灰是用石灰石、白云石、白垩、贝壳等碳酸钙含量高的原料，经900～1100℃煅烧而成。石灰是人类最早应用的胶凝材料。公元前8世纪古希腊人已用于建筑，中国也在公元前7世纪开始使用石灰。至今石灰仍然是用途广泛的建筑材料。石灰有生石灰和熟石灰（即消石灰），按其氧化镁含量（以 5％为限）又可分为钙质石灰和镁质石灰。由于其原料分布广，生产工艺简单，成本低廉，在土木工程中应用广泛。

　　原始的石灰生产工艺是将石灰石与燃料（木材）分层铺放，引火煅烧一周即得。现代则采用机械化、半机械化立窑以及回转窑、沸腾炉等设备进行生产。煅烧时间也相应地缩短，用回转窑生产石灰仅需2～4小时，比用立窑生产可提高生产效率5倍以上。近年来，又出现了横流式、双斜坡式及烧油环行立窑和带预热器的短回转窑等节能效果显著的工艺和设备，燃料也扩大为煤、焦炭、重油或液化气等。

　　凡是以碳酸钙为主要成分的天然岩石，如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等，都可用来生产石灰。

　　将主要成分为碳酸钙的天然岩石，在适当温度下煅烧，排除分解出的二氧化碳后，所得的以氧化钙(CaO)为主要成分的产品即为石灰，又称生石灰。

　　在实际生产中，为加快分解，煅烧温度常提高到1000～1100℃。由于石灰石原料的尺寸大或煅烧时窑中温度分布不匀等原因，石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。欠火石灰中的碳酸钙未完全分解，使用时缺乏粘结力。过火石灰结构密实，表面常包覆一层熔融物，熟化很慢。由于生产原料中常含有碳酸镁(MgCO3)，因此生石灰中还含有次要成分氧化镁(MgO)，根据氧化镁含量的多少，生石灰分为钙质石灰(MgO≤5％)和镁质石灰(MgO>5％)。

　　生石灰呈白色或灰色块状，为便于使用，块状生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏。生石灰粉是由块状生石灰磨细而得到的细粉，其主要成分是CaO；消石灰粉是块状生石灰用适量水熟化而得到的粉末，又称熟石灰，其主要成分是Ca(OH)2；石灰膏是块状生石灰用较多的水(约为生石灰体积的3—4倍)熟化而得到的膏状物．也称石灰浆。其主要成分也是Ca(OH)2。

　　石灰的深加工及应用:

　　(1)碳化法:将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成份为氧化钙) 和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成份为氢氧化钙),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。

　　(2)纯碱(Na2CO3)氯化钙法:在纯碱水溶液中加入氯化钙,即可生成碳酸钙沉淀。 

　　(3)苛化碱法:在生产烧碱(NaOH) 过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。在纯碱水溶液中加入消石灰即可生成碳酸钙沉淀,并同时得到烧碱水溶液,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。

　　(4)联钙法:用盐酸处理消石灰得到氯化钙溶液,氯化钙溶液在吸入氨气后用二氧化碳进行碳化便得到碳酸钙沉淀。

　　(5)苏尔维(Solvay)法:在生产纯碱过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。饱和食盐水在吸入氨气后用二氧化碳进行碳化,便得到重碱(碳酸氢钠)沉淀和氯化铵溶液。在氯化铵溶液中加入石灰乳便得到氯化钙氨水溶液,然后用二氧化碳对其进行碳化便得到碳酸钙沉淀。

[编辑本段]4.熟化与硬化

　　生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消化。反应生成的产物氢氧化钙称为熟石灰或消石灰。

　　石灰熟化时放出大量的热，体积增大1—2．0倍。煅烧良好、氧化钙含量高的石灰熟化较快，放热量和体积增大也较多。工地上熟化石灰常用两种方法：消石灰浆法和消石灰粉法。

　　根据加水量的不同，石灰可熟化成消石灰粉或石灰膏。石灰熟化的理论需水量为石灰重量的32％。在生石灰中，均匀加入60％～80％的水，可得到颗粒细小、分散均匀的消石灰粉。若用过量的水熟化，将得到具有一定稠度的石灰膏。石灰中一般都含有过火石灰，过火石灰熟化慢，若在石灰浆体硬化后再发生熟化，会因熟化产生的膨胀而引起隆起和开裂。为了消除过火石灰的这种危害，石灰在熟化后，还应“陈伏”2周左右。

　　石灰浆体的硬化包括干燥结晶和碳化两个同时进行的过程。石灰浆体因水分蒸发或被吸收而干燥，在浆体内的孔隙网中，产生毛细管压力。使石灰颗粒更加紧密而获得强度。这种强度类似于粘土失水而获得的强度，其值不大，遇水会丧失。同时，由于干燥失水。引起浆体中氢氧化钙溶液过饱和，结晶出氢氧化钙晶体，产生强度；但析出的晶体数量少，强度增长也不大。在大气环境中，氢氧化钙在潮湿状态下会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，并释放出水分，即发生碳化。

　　碳化所生成的碳酸钙晶体相互交叉连生或与氢氧化钙共生，形成紧密交织的结晶网，使硬化石灰浆体的强度进一步提高。但是，由于空气中的二氧化碳含量很低，表面形成的碳酸钙层结构较致密，会阻碍二氧化碳的进一步渗入，因此，碳化过程是十分缓慢的。

　　生石灰熟化后形成的石灰浆中，石灰粒子形成氢氧化钙胶体结构，颗粒极细(粒径约为1μm)，比表面积很大(达10～30 m2/g)，其表面吸附一层较厚的水膜，可吸附大量的水，因而有较强保持水分的能力，即保水性好。将它掺入水泥砂浆中，配成混合砂浆，可显著提高砂浆的和易性。

　　石灰依靠干燥结晶以及碳化作用而硬化，由于空气中的二氧化碳含量低，且碳化后形成的碳酸钙硬壳阻止二氧化碳向内部渗透，也妨碍水分向外蒸发，因而硬化缓慢，硬化后的强度也不高，1：3的石灰砂浆28 d的抗压强度只有0.2～0.5 MPa。在处于潮湿环境时，石灰中的水分不蒸发，二氧化碳也无法渗入，硬化将停止；加上氢氧化钙易溶于水，已硬化的石灰遇水还会溶解溃散。因此，石灰不宜在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用。

　　石灰在硬化过程中，要蒸发掉大量的水分，引起体积显著收缩，易出现干缩裂缝。所以，石灰不宜单独使用，一般要掺人砂、纸筋、麻刀等材料，以减少收缩，增加抗拉强度，并能节约石灰。

　　石灰具有较强的碱性，在常温下，能与玻璃态的活性氧化硅或活性氧化铝反应，生成有水硬性的产物，产生胶结。因此，石灰还是建筑材料工业中重要的原材料。

　　石灰中产生胶结性的成分是有效氧化钙和氧化镁，其含量是评价石灰质量的主要指标。石灰中的有效氧化钙和氧化镁的含量可以直接测定，也可以通过氧化钙与氧化镁的总量和二氧化碳的含量反映，生石灰还有未消化残渣含量的要求；生石灰粉有细度的要求；消石灰粉则还有体积安定性、细度和游离水含量的要求。

　　国家建材行业将建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉分为优等品和合格品三个等级。但在交通部门，JTJ 034—2000《公路路面基层施工技术规范》仍按原国家标准(GB1594—79)将生石灰和消石灰划分为三个等级。

　　石灰在土木工程中应用范围很广，主要用途如下：

　　（1）石灰乳和砂浆 消石灰粉或石灰膏掺加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配制石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆，用于砌筑或抹灰工程。

　　（2）石灰稳定土 将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的土中，经拌合、压实及养护后得到的混合料，称为石灰稳定土。它包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。石灰稳定土具有一定的强度和耐水性。广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。

　　（3）硅酸盐制品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)与硅质材料(砂、粉煤灰、火山灰、矿渣等)为主要原料，经过配料、拌合、成型和养护后可制得砖、砌块等各种制品。因内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙，所以称为硅酸盐制品，常用的有灰砂砖、粉煤灰砖等。

　　【异名】垩灰(《本经》)，希灰(《别录》)，石垩(陶弘景)，染灰、散灰、白灰、味灰(《石药尔雅》)，锻石(《日华子本草》)，石锻(《本草图经》)，矿灰(《纲目》)。

　　【来源】为石灰岩经加热煅烧而成。

　　【矿物形态】石灰岩

　　主要由方解石所组成，为致密块状体。光泽暗淡，呈土状或石头光泽。颜色变化甚大，视其所含杂质的种类及多少而定。透明度也较差。非常致密时多呈贝状断口。

　　为不规则的块状物，白色或灰白色，不透明。质硬。粉末白色。易溶于酸，微溶于水。暴露在空气中吸收水分后，则逐渐风化而成熟石灰。

　　又名：消石灰。为白色或灰白色粉末，偶见块状物。

　　石灰岩主要成分是碳酸钙，常见夹杂物为硅酸、铁、铝、镁等。石灰岩加高热，则发生二氧化碳而遗留氧化钙，即生石灰(石灰)。生石灰遇水，则成消石灰，成分是氢氧化钙。生石灰或消石灰露于大气中，不断吸收大气中的二氧化碳而成碳酸钙；因此，石灰陈久，成分都成为碳酸钙。

　　【性味】辛，温，有毒。

　　①《本经》："味辛，温。"

　　②《蜀本草》："有毒。"

　　③《日华子本草》："味甘，无毒。"

　　【归经】①《本草求真》："入肝、脾。"

　　②《本草撮要》："入手足太阴、厥阴经。"

　　【功用主治】燥湿，杀虫，止血，定痛，蚀恶肉。治疥癣，湿疮，创伤出血，汤火烫伤，痔疮，脱肛，赘疣。内服止泻痢，崩带。

　　①《本经》："主疽疡疥瘙，热气恶疮，癞疾死肌堕眉，杀痔虫，去黑子息肉。"

　　②《别录》："疗髓骨疽。"

　　③《药性论》："治瘑疥，蚀恶肉，不入汤服，止金疮血，和鸡于白、败船茹甚良。"

　　④《日华子本草》："生肌长肉，止血，并主白癜、疬疡、瘢疵等，疗冷气，痔瘘疽疮，瘿瘤疣子。又治产后阴不能合，浓煎汁熏洗。治酒毒，暖水脏。"

　　⑤《纲目》："散血定痛，止水泻血肉，白带白淫，收脱肛阴挺，消积聚结核，贴口喝，黑须发。"

　　⑥《医林纂要》："泻心坚肾，破瘀攻积，敛肺清金，杀虫解毒。"

　　【用法与用量】外用：研末调敷，或以水溶化澄清涂洗。内服：入丸、散，或加水溶解取澄清液服。

　　①治疥：淋石灰汁洗之。(《孙真人食忌》)

　　②治夏月痱子及热疮：葛粉一(三)两，石灰一两(微炒)，甘草二两(生用为末)。上药相和，研令匀，用绵扑之。(《圣惠方》)

　　③治卒发疹：石灰随多少和醋浆水调涂。(《元希声秘验方》)

　　④治外伤性出血：陈石灰二两，冰片二钱，白矾二钱(煅)。将石灰炒黄，加入冰片及白矾，研成细末，撒于创面包扎即可。(徐州市《单方验方新医疗法选编》)

　　⑤治痔疾，肛门边肿硬，痒痛不可忍：风化石灰三两，芫花三两，灶突内黑煤二两，上药捣罗为末，分作两分于铫子内点醋炒，侯梢热，以帛裹熨之，冷则再换。(《圣惠方》)

　　⑥治大肠久积虚冷，每因大便脱肛，不能收入：石灰熬令热，以故帛裹，坐其上，冷即换。(《圣惠方》)

　　⑦治偏坠气痛：陈石灰(炒)、五倍子、山栀子等分。为末，面和醋调敷之。(《医方摘要》)

　　⑧去疣目：苦酒渍石灰六、七日，取汁滴点疣上。(《千金方》)

　　⑨治痄腮肿痛：醋调石灰敷之。(《简便单方》)

　　⑩治痰核红肿寒热，状如瘰疬：石灰火煅为末，以白果肉同捣贴之，蜜调亦可。(《活人心统》)

　　⑾治疔肿：石灰三分，马齿菜二分。上二味捣，以鸡子白和敷之。(《千金方》)

　　⑿治痢血数十年：石灰三大升，炒令黄，以水一斗搅，令澄清，一服一升，三服。(《外台》)

　　⒀治白带白淫及水泻不止：风化石灰一两，白茯苓三两。为末，糊丸梧子大。每服二、三十九，空心米饮下。(《集玄方》)

　　⒁治腹胁积块：风化石灰半斤，瓦器炒极热，入大黄末一两，炒红取起，入桂末半两，略烧，入米醋和成膏，摊绢上贴之，内服消块药，甚效。(《丹溪心法》)

　　取石灰0.5斤，加净水5斤，搅拌后沉淀24小时，取上清液，过滤。日服3次，每次20～30毫升。或再取黄芩0.5斤，水煎两次去渣，将药液浓缩至200毫升左右，加入石灰液中，使成2000毫升，黄芩含量约10%。日服3次，每次20～30毫升。

　　取陈石灰去浮污后研威细末，撒布创面。用时先将创面清洗干净；上药后再用硼酸油膏敷料外贴。如创口湿水淋漓，单用药粉即可。对久不收口的外伤，破烂的冻伤、烫伤等亦有疗效。

　　取生石灰1斤放入盆内，加凉开水1250毫升，待石灰潮解成糊状时，将盆轻轻振荡使石灰沉底，取上层无渣石灰乳约500克，加入鸡蛋清8个搅拌成胶冻样，再加香油60毫升，拌匀即得"石灰乳膏"。

　　使用时先用镊子将伤面浮皮拉平，水泡焦痂不要动，亦不用任何药液消毒；取大于伤面的纱布3～4层，摊上1～1.5厘米厚的石灰乳膏，贴于伤面，包扎固定，松紧适宜。48小时后药膏即凝固定型。如伤在颈部、腋下、腘窝时，上药要厚，包扎后在48小时内伤部不要屈曲，以防乳膏脱落，皮肤粘连。10～15天拆除纱布和石灰乳膏，可见水泡吸收，焦痂自行脱落。对烧烫面积较大，伤面已感染的病人，要及时控制感染，防止休克，保持水和电解质的平衡。

　　取刚风化的石灰半碗，加水至1碗，搅拌后沉淀3分钟，取上层乳状液，加入桐油约4滴，用力搅拌，去多余水分使成膏状，外搽患部。治疗60余例，一般只搽数次即见效。

　　1.《石灰》 唐·释绍昙

　　炉鞴亲从锻炼来，十分确硬亦心灰。

　　盖空王殿承渠力，合水和泥做一回。

　　千锤万凿出深山， 烈火焚烧若等闲。 

　　粉骨碎身全不怕， 要留清白在人间。

2、所有钢材都会出现屈服现象。

3、抗拉强度是钢材开始丧失对变形的抵抗能力时所承受的最大拉应力。

4、钢材的伸长率表明钢材的塑性变形能力，伸长率越大，钢材的塑性越好。

5、与伸长率一样，冷弯性能也可以表明钢材的塑性大小。

6、钢材冲击韧性越大，表示钢材抵抗冲击荷载的能力越好。

7、锰对钢的性能产生一系列不良的影响，是一种有害元素。

8、钢材中的磷使钢材的热脆性增加，钢材中的硫使钢材的冷脆性增加，

9、钢材冷拉是指在常温下将钢材拉断，以伸长率作为性能指标。

10、钢材的腐蚀主要是化学腐蚀，其结果是钢材表面生成氧化铁等而失去金属光泽。

1、钢和铁是以含碳量（）为界，小于该数值的是钢，大于该数值的是铁。

2、下列钢质量的排列次序正确的是（）

①、沸腾钢＞镇静钢＞半镇静钢②、镇静钢＞半镇静钢＞沸腾钢③、半镇静钢＞沸腾钢＞镇静钢

3、钢结构设计时，碳素结构钢以（）强度作为设计计算取值的依据。

4、甲钢伸长率为δ5，乙钢伸长率为δ10，试验条件相同。若二者数值相等，则（）

①、甲钢的塑性比乙钢好②、乙钢的塑性比甲钢好③、二者塑性一样④、不能确定

5、对承受冲击及振动荷载的结构不允许使用（）。

①、冷拉钢筋②、热轧钢筋③、热处理钢筋

6、在建筑工程中大量应用的钢材，其力学性质主要取决于（）的含量多少。

①、锰②、磷③、氧④、碳

7、钢材随着含碳量的增加( )。

①、强度、硬度、塑性都提高②、强度提高，塑性降低

③、强度降低，塑性提高④、强度、塑性都降低

8、钢结构设计时，对直接承受动力荷载的结构应选用（）

①、镇静钢②、半镇静钢③、沸腾钢

9、从便于加工、塑性和焊接性能的角度出发应选择（）钢筋

10、热轧钢筋的级别高，则其（）

　　简介： 根据软土地基的生成原因和地基的厚度及其所处的位置，可采用表层处理法、置换法、加载法、竖向排水法四种方法进行软基处理。本文介绍了这四种方法的设计思想和注意事项。

　　关键字：公路 软基 处理 方法

　　道路软基处理尽可能早期进行，有充分的间隔时间使软基达到沉降稳定后方可进行填土施工。下面介绍软基处理的四种方法：

　　表层处理法用于地表面极软弱的情况。该法是通过排水、敷设或增添材料等办法，提高地表强度，防止地基局部剪切变形，保证施工机械作业；同时尽可能把填土荷载均匀地分布于地基上。属于这类处理方法的有：表层排水法，砂垫层法，敷设材料法，添加剂法等等。

　　1.1　表层排水法

　　对土质较好因含水量过大而导致的软土地基，在填土之前，地表面开挖沟槽，排除地表水，同时降低地基表层部分的含水率，以保障施工机械通行。为了发挥开挖出的沟槽在施工中达到盲沟的效果，应回填透水性好的砂砾或碎石。

　　设计、施工注意事项

　　①沟槽的布置　沟槽布置要考虑利用地形自然坡度排水；填土沉降要注意坡度的变化；不使来自四周挖方部位的地表水、渗透水浸入填土；沟槽的间隔要尽可能加密，以增大排水能力，即使有部分沟槽被切断也不会妨害整体排水。

　　②沟槽的构造　沟槽尺寸一般取宽0.5m，深0.5～1.0m.填土之前在沟槽内用透水良好的砂（砂砾）回填成为盲沟。纵向盲沟一般沿道路纵向或中央纵向开挖，横向盲沟一般间距10m～15m布置。沟槽内埋设多孔排水管时，必须用优质反滤层加以保护。

　　对于地基上部软土层极薄且含水量大时，在软土地基上敷垫0.5～1.2m左右厚的砂垫层。这样可达到固结软土层，使砂垫层起到上部排水层作用；同时，砂垫层又成为填土内的地下排水层，以降低填土内的水位；在进行填土及地基处理施工时，为施工机械提供良好的通行条件。

　　1.2.1　设计　如采用机械施工，在确定砂垫层厚度时，应考虑机械的重量，轮胎对地面接触压力，偏心程度及软土地基表层强度等。表1为砂垫层标准厚度。

　　在极软地基上，仅用砂垫层来确保大型施工机械的通行，往往需要较厚的砂垫层，是不经济的，所以常与表层排水或敷垫材料等法并用。

　　填土面积大且排水距离长，预计有多处地下水渗出时，若仅用山砂作砂垫层，不能获得充分排水效果，应采用设置盲沟，砂垫层内的排水距离宜短不宜长。

　　1.2.2　施工　砂垫层施工时应设放样板。摊铺作业一般采用自卸汽车与推土机联合操作。要尽量做到均匀一致。用透水性差的粉土作填料时，其坡脚附近的砂垫层一旦被土复盖，就有可能妨碍侧向排水，因此对砂垫层的端部要妥善处理。

　　1.3　敷垫材料法

　　对于地基土层不均匀，可能发生局部不均匀沉降和侧向变位，可利用所敷垫材料的抗剪和拉抗力，来增强施工机械的通行，均匀地支承填土荷载、减少地基局部沉降和侧向变位，以提高地基的支承能力。

　　敷垫材料主要有化纤无纺布、土工布、玻璃纤维格栅等被广为采用。

　　设计、施工注意事项

　　①应注意地基表层强度，施工机械重量，以及填土荷载大小和宽度等，据以选用合适的敷垫材料。

　　②施工机械通过区域，使局部地段产生较大的拉压力，应作特别的补强。

　　③敷垫材料四周应超过填土边缘，端部卷入填土内，上面用填土压紧。

　　④在特别软的地基上进行第一层填土时，可使用放置干筏上的手摇传送带撒铺，有时也用皮带抛射式撒砂机撒铺。

　　⑤第一次撒布厚度应尽可能薄些，并要求用透水性好的河砂为材料。含砾石时，要注意不使其损坏敷垫物。

　　对于表层为粘性土时，在表层粘性土内渗入添加剂，改善地基的压缩性能和强度特性，以保施工机械的行驶。同时也可达到提高填土稳定及固结的效果。

　　添加材料通常使用的是生石灰，熟石灰和水泥。石灰类添加材料通过现场拌和或厂拌，除了降低土壤含水量、产生团粒效果外，对被固结的土随着时间的推移会发生化学性固结，使粘土成分发生质的变化，从而促进土体稳定。

　　设计、施工注意事项

　　①生石灰消解程度的判断　生石灰消解过程伴随体积膨胀，在此期间进行碾压，不可能获得预期效果。因此在固结时要掌握发热温度、准确判断消解结束时间。

　　②添加材料的配比设计　添加材料的适当剂量，要根据所处理的土质，施工方法和试验配比的结果来决定。一般有改良土、石灰土、水泥稳定土较为常用。改良土是利用现场地基土掺石灰（一般含灰6％）后再次利用，其施工方便、造价低；石灰土是用黄土掺石灰（一般含灰10％～12％）后使用，其造价较改良土要高；水泥稳定土是用黄土掺水泥（一般含水泥3％～5％）后使用，其造价较贵，在秋、冬季雨天施工时，工期短时不得已采用，其优点是不需太长的养生时间，就可使地基固化板结达到施工要求的强度。

　　③固结与养生　用水泥或熟石灰处理，在拌和一结束即产生固结。用生石灰处理，从拌和时的初步碾压到生石灰消解结束，要进行二次固结，若强度足够可不必养生。但因土质或施工条件不同，被处理过的土质强度增长也各不相同，大体上以养生一周后的强度为所要求的固结强度。

　　本法是以优质土置换软弱土，确保填土稳定和减少沉降量。施工方法分有人工挖掘置换和借填土自重或用爆炸法将软弱土挤出的强制置换。其施工都比较容易，多数情况下能在短时间内达到所要求的目的。从可靠性来说人工挖掘置换较优。置换材料应采用即使受到水浸也不致降低承载力的粗粒土。但必须进行充分压实。

　　加载法是为了预先促进软土地基沉降，增加地基强度，以防止设置在填土上或邻接填土的路面和构造物或者埋入填土内的构造物发生有害沉降而导致破坏。促进地基固结沉降的方法有：在地基上增加总压办法；减少土中的间隙水压提高有效应力法等。前者用填土荷载时，一般为填土加载法，后者又可分通过井点，竖井等的降低地下水法和在地表面铺砂，覆盖不透水膜使之形成真空，依靠大气压力加载来促进固结的大气压加载法。采用填土加载法时，须注意地基的稳定状态。而降低地下水法和大气压加载法则不必担心地基遭到破坏，但受到地基适应性的限制且工程费用大，一般不采用。上述方法，都很少单独采用。

　　3.1　填土加载法

　　3.1.1　方法与原理

　　已完成设计填土（荷载qf）时，其全部垂直力为Po＋ΔPf＝P1，由此引起的沉降量为S1.加载后经Δt时间，固结度为U，又从图1b知沉降量为S1U，通过固结沉降过程时间t以后的残余沉降量为ΔS1.当增加Δqs的超载时，全部垂直应力为P0＋ΔPf＋ΔPS＝P2，由此引起的沉降量为S2，加载经过Δt时间的度固结为U，沉降量达到S2U.此时如把Δqs荷载卸除，对于qf（m）来说即达到了U＋ΔU的固结度，换句话说，原只能达到U的固结度，由于超载Δqs经Δt时间，增加了ΔU的固结度。不过实际加载不会瞬时完成，卸荷后又会产生一定膨胀，对已经增长的固结效果有些丧失。

　　假如加载Δqs及荷载时间选择恰当，经t时间后的残余沉降量如图1b所示，有可能从ΔS1减少到ΔS2.

　　设计施工注意事项采用本法的主要目的是使铺装完成后路面残余沉降量控制在允许值以内。所以它与载荷重量、放置自沉时间、固结层厚和沉降时间曲线，及荷载设计、允许工期等有关。

　　①本法施工以不损伤支承荷载的地基稳定为宜。对难以保证稳定或加载重量很大时，应考虑与竖向排水井法或缓速加载法并用。

　　②如果仅为了处理沉降，可选择超载重量，且作长期放置自沉，其效果较好。

　　③由于沉降――时间关系一般是难以预测的，所以在施工时应进行全面的动态观测，随时注意防止地基的破坏，根据所获得的观测资料，确定卸载后的残余沉降量和卸荷时间。

　　3.2　降低地下水法

　　本法适用于上部，中间部位有砂层分布的地基，但粘性也仍然有效。本法的特点是与软土层深度无关。

　　原理　设位于地下水位以下Z处的垂直总应力为P，有效应力为P0′则

　　一旦使地下水位降低△Z，水压分布发生变化，地下水面以下的压实有效应力为P1′则P1＇＝P＋Yw（Z－ΔZ）

　　YwΔZ为增加的有效应力。通常可以认为，水位每降低1m，有效应力增加10kPa.如降低了的水位处，地基系由粗粒土组成，由于排水而使土的单位体积重量减小，于是P也变小，效果也就有所降低。

　　②使用井点时，理论可抽水深度为10.3m，但考虑水头损失和动力关系，能够降低水位的最大值约5.5～6.0m左右。

　　③邻近有水源（河、池、海或沟）时，需要抽水的量增多。

　　④降低地下水位，如对抽水区以外地域及沿线有损害时，为了既隔断对四周的影响又达到降低地下水位的效果，可在施工区间打入钢板桩围护。

　　⑤因为需在整个固结期内降低地下水位致使经历时间长，机械费用高。

　　在粘性土地基中设置垂直的排水柱，以缩短排水距离，促进地基排水固结，增加抗剪强度。由于垂直排水柱所用材料不同，分为砂井和纸板排水两种。

　　4.1　砂井排水法

　　砂井排水法根据砂井的施工方法不同，可分为打入式、振动式、螺旋钻式、水射式及袋装式等。本法很少单独使用，多与加载法或缓速填土法并用，对层厚大，均质的粘土地质最为有效；对泥炭质地基效果稍差。

　　粘性土层固结所需时间t与垂直方向最大排水距离D的平方成正比。很清楚，粘土层越厚，所需固结时间就越长。

　　4.1.1　设计　以间距d布置，直径为dw的排水砂井。设想直径为de的圆柱状地基，如间隙水只流向砂井，其固结时间为：

　　式中：t――固结时间（d）

　　Th――水平向固结时间因数（无因次）

　　Ch――水平向固结系数（m2／d）

　　de――有效直径（m）

　　当砂井间距离为d间（见图4）；

　　正三角形布置de＝1.05d；

　　dw――砂蟛直径（m）

　　可知de越小，排水砂井间距d就越小，越能促进固结。

　　固结度Uh与时间因数Th是以有效直径和排水砂井直径之比n＝de／dw为参数。de与垂直向的固结排水距离D相对较小，所以多把垂直方向排水忽略。但粘占层厚度较小时，不能忽略。粘土层总的固结度U由下式求得。

　　U＝1－（1－Uh）（1－Uv）

　　式中：Uh-水平向固结度；

　　Uv-竖向固结度。

　　地基处理范围，为了稳定，以填土坡面下为处理对象；为防止沉降，主要以路基顶面宽度下作为处理对象。

　　设计排水砂井时，首先假定施工方法、砂井直径、排水距离和改良范围。然后进行稳定及沉降计算，若不能满足时，修正假定数据，再进行计算。并注意下列几点。

　　①是否有砂层存在。

　　②防止扰动四周土壤，避免降低透水性或地基强度。宜取尽可能宽的排水间距。一般情况水平向固结系数Ch为竖向的固结系数CV的数倍，但是由于砂井打设方法不同，实际Ch只能达到CV甚至小于CV的值。

　　③砂井中的砂，在固结过程中起到排水通路的作用，因此必须长期发挥良好的透水性能。通常采用干净优质的粗砂。

　　4.1.2　施工程序

　　①铺砂。在砂井施工之前，地表面先铺一砂垫层。并设置排水沟，使填土内不致有较高的地下水位。

　　②打入排水砂井。其法有打入式、振动沉桩式、射水式、螺旋钻进式及袋装式等。无论何种方式一般的沉入深度为15～20m，超过这一深度工程费用明显增大。

　　a.打入式和振动沉桩式　这是最常用的两种方式。使用履带式起重机时沉入深度为10m左右；使用特制的钢打桩架，沉入深度可达30m.桩径一般采用30～50cm，间距为1.5～3.0m.

　　打入式和振动沉桩式的施工程度大致相同：

　　（1）套管底端接上管靴，放置在设计井位上；

　　（2）用汽锺锺击或振动锤振打至设计深度；

　　（3）用铲斗把砂喂入套管中；

　　（4～5）将喂砂口封闭，一边压入压缩空气，一边拔出套管；

　　（6）待套管完全拔出，砂井沉入即告结束。

　　b.射水式　该法与别的方法相比对地基扰动最小，在水源丰富，排泥处理无困难时宜采用。其施工顺序：

　　（1）将套管置在设计井位上；

　　（2）在套管内放入喷咀杆，并用喷沮射水；

　　（3）一旦开始射水，即将套管缓缓下降，如遇障碍物或固结硬层，可用锤轻轻敲击套管顶面；

　　（4）套管下到设计深度升降喷咀杆，使管中的土溢出。

　　（5）灌入砂，徐徐拔出套管，砂井即告成。

　　c.螺旋钻进式和袋装式　螺旋钻进式的直径为40～100cm，钻入深度15m左右，本法对地基扰动较小，但施工速度慢。

　　袋装式是为了避免井内所填的砂被土壤切断，不能排水，而把砂装入直径12cm左右的柔韧透水袋内。

　　①按设计图间距布置砂井。用不同颜色标志已打入或待打入的井位。

　　②导杆应始终保持竖直，并经常检查。打入深度按设计规定。

　　③允许以较快的速度打入，但套管拔出速度应控制在填充砂及压气能从容地操作为度。留心套管拔出时砂在成拱作用下与套管一起被上提产生间隙，这样常使软土侵入砂井切断砂柱。

　　④填充砂料可采用传送带连续投入，也可采用漏斗提升喂入，从正确计量考虑，以后一种方式为优。

　　以上是公路道路软基处理较为常用的方法，另外，在有些特殊情况下还采用粉喷桩处理软基及塑料排水板处理软基等方法。