摘要:软土地基的处理在建筑施工、道路工程上有着重要的意义。本文首先分析了软土地基的特点,根据其危害指出了对其处理的重要意义,然后详细分析了主要的软土地基处理方法,在实际施工中可以起到良好的借鉴意义。
关键词:软土地基;建筑施工;地基处理;强桩法;表面处理
引言
软土在我国滨海平原,河口三角洲,湖盆地周围及山涧谷地均有广泛分布,特别是在珠江三角洲地区普遍分布。在这种地方的土木工程作业,软土地基承载力达不到其上面的结构物的要求,会发生建筑物下沉,危及人身安全的事故。只有充分考虑地基的变形和稳定问题,满足在软弱土地基上的建设需求。
一、软土地基的构成及特性
软土地基包括:软粘土、杂填土、冲填土、饱和粉细砂、湿陷性黄土、泥炭土、膨胀上、多年冻土等。软土是在静水或缓慢水流、缺氧、多有机质的条件下生成的,往往与泥炭和粉砂交错沉积。一般来说软土具有下列性质:
(一)流变性强软土层中因夹粉细砂透镜体,在平面及垂直方向上呈明显差异性,在荷载的作用下,软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减,其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的0.4-0.8倍。
(二)含水量高、空隙比大成份主要是由粘土粒组和粉土粒组组成,矿物晶粒很细呈薄片状,沉积形成各种絮状结构。含水量一般在34%-72%之间,饱和度一般大于95%,塑性指数为13-30,天然容重约为15kN/m3-19kN/m3,孔隙比在1.0-19之间。土中含大量微生物、腐植质和可燃气体,故压缩性高,且长期不易达到国结稳定。
(三)剪强度低通过现场作原位试验,可以发现软土抗剪强度很差。在荷载的作用下,如果地基能够排水固结,软土的强度将产生显著的变化,土层的固结速率愈快。
特别是软土一般出现在山区沿海等工程领域,更有着如下的一些忒但:不均匀性,即软弱层厚度的不均匀性。往往在较小的范围,如20m~30m内软土厚度急剧变化;地下水的隐患同时存在,这些路段一般泉水较发育,地面有间断性流水;软土底部往往有一倾斜面,且有时可能与路线平行,有时又可能与路线斜交,增加了处理的难度
二、软土地基处理的重要性
由于软土地基存在这些特点,所以软土地基的处理与一般地基不同,存在着很多风险。(1)强度和稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷载时,地基就会产生局部或整体剪切破坏。(3)液化问题。在动荷载(地震力、爆破、机器、车辆、波浪等等)作用下,饱和松砂的孔隙水压力增大,有效应力下降,砂土就像液体一样,这时轻的构筑物就会浮起来,重的构筑物就会沉下去。(2)沉降问题是软弱地基的第一个大问题。软粘土地基含水量高、压缩性大,在荷重作用下会产生很大沉降;同时软粘土的渗透系数小,固结系数小,完成沉降所需的时间很长,深厚粘性土层的沉降可达几十年,次固结沉降在总沉降中占的比例也较大,不能忽视。
三、施工应用中采用适当方法进行处理
(一)强夯法强夯法又名为动力固结法或动力压实法。强夯机就位,使夯锤对准夯点位置,测量夯前锤顶高程。将夯锤起吊至预定高度,待夯锤脱钩,自由落下后,测量锤顶高程,并做好现场记录;若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑底整平。按设计规定夯击次数及控制标准,完成一个夯点的夯击。重复以上步骤,直至完成第一遍全部夯点的夯击。夯击一遍后,应用推土机将场地推平,同时测量整平后的场地高程。按规定的间歇时间,重复以上步骤完成全部夯击遍数,最后用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程。强夯法的顺序应该是先深后浅,即先加固深层土,再加固中层土,最后加固表层土
(二)桩加固法而工程造价相对较低的刚性桩(CFG桩、预应力管桩等)由于桩体强度较高,具有较大刚度,能够满足较大深度加固要求而被房建工程大量采用,公路工程中近几年也有少量应用。这里介绍深层搅拌石灰桩加固软土地基。根据设计确定石灰搅拌桩钻机的位置,启动搅拌机,钻进时喷射压缩空气,准备加固的土在原位受到扰动。随着钻进到设计标高,钻机钻头反向旋转,边提升,边由压缩空气输送生石灰,向着由钻头搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷入被搅拌的土体中,使土体和石灰进行充分拌和,形成具有整体性好,水稳定性好和一定强度的石灰土桩。通过机构搅拌,将软土重塑的同时掺入适量的石灰,石灰与软土矿物发生化学反应,形成一种复杂的不溶于水的、将土颗粒粘结在一起的硅酸钙凝胶,硅酸钙凝胶起到包裹和联结的作用,形成网状结构,在土颗粒间相互穿插,使土颗粒联系得很牢固,改善了土的物理力学性质,发挥了石灰固化剂的强化作用。
(三)复合地基复合地基主要是指在天然地基中设置碎石桩或砂桩对松散地基进行加固,当时人们将注意力主要集中在碎石桩复合地基的应用和研究上。随着深层搅拌法和高压喷射注浆法在地基处理中的推广应用,人们开始重视水泥土桩复合地基的研究。随着水泥土桩复合地基的应用,复合地基的概念发生了变化,由碎石桩复合地基这种散体材料桩复合地基逐步扩展到粘结材料桩复合地基。随着减少沉降量,桩和桩筏基础的应用和研究,以及各类低强度混凝土桩复合地基的应用,人们将复合地基概念进一步拓宽。
(四)换填法换填法就是将基础地面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去,以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填,并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动,使之达到要求的密实度,成为良好的人工地基。当地基软弱土层较薄,而且上部荷载不大时,也可直接以人工或机械方法进行表层压、夯、振动等密实处理,同样可取得换填加固地基的效果。
(五)表层处理法又分为砂垫层法、表层排水法等等。表层处理法适用于地表面极软的情况下,通过排水、敷设或增添材料提高地表强度,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部于地基上。比如表层排水法是在路基填筑前,在地面开挖水沟,以排除地表水,同时降低地基表层的含水量,确保施工机械的作业条件,为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用,常用透水性良好的砂砾回填。
参考文献
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