如何处理软土地地基对建筑的制约

2015-07-16 160 0

   一、前言
 
  软土地基是由软土构成的地基,其土壤成份主要是软土。它在工程上属于一种不良地基。
 
  软土是指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土,具有孔隙比大(一般大于1)、天然含水量高(接近或大于液限)、压缩性高(a1-2>0.5MPa-1)和强度低的特点,多数还具有高灵敏度的结构性。
 
  软土地基在我国主要广泛分布在江苏里下河平原、滨海平原和长江三角洲,苏北沿海北部地区地质中也分布有较厚软土,其对工程建设存在极大的危害性,处理不当,会引起建筑物(构筑物)过大变形或丧失稳定。
 
  二、对建筑工程的制约
 
  软土地基的性质因地而异,因层而异,不可预见性大。在设计、施工过程中,稍有疏忽就会出现质量事故。例如:
 
  1、勘察设计不详细或不准确,导致对应该作软基处理的地段未作处理设计。
 
  2、虽然作了软土地基处理,但是措施不力,施工不当造成路堤失稳。珠海南屏桥引道,虽然软土采用砂并结合分级加裁预压处理,路堤填土高度7m,南岸砂井施工完成后,仅填土到2.5m高(第一级加载)时就发生破坏,北岸在第三级填土完成时发生破坏。填土完成也发生破坏。经开挖分析,原因是地质资料不准确,填土速度过快,后加的反压护道又阻塞了砂垫层的排水通道。最后采取了挖深边沟排水(挖边沟时,原路堤底有大量的水流出),用袋装砂并(原先的砂并是无袋砂并)和捕土工布进行修复。
 
  3、堆料不当,未按规定分层填筑,填土过快,碾压不当,造成路堤失稳。新会虎坑、大洞桥的引道,原设计对软基都作了袋装砂并结合砂垫层加固处理,由于投资限制,大部分路段的处理被取消。在施工过程中,有几处路堤发生滑塌现象,通车后整个路段不均匀沉降明显。
 
  三、对软土地基的处理方法分析
 
  (1)细心勘察,查清场地水文地质情况,认真研究、多方论证,确定最佳地基处理和基础设计方案
 
  拟建场地勘察评价很重要,如若勘测点布置过少,或只借鉴相邻建筑物的地质资料,对建筑场地没有进行认真勘察评价,提出的地质勘察报告不能真实反映场地条件,勘察资料不准确,结论不正确、建议不合理,就会给结构设计人员造成误导。如淤泥质土、暗塘等没有被发现,会使新建的建筑物和构筑物发生严重下陷、倾斜或开裂。
 
  要了解工程区的地形地貌特征、微地貌类型,地层成因类型、岩土性质、产状与分布概况,不良地质现象概况,地下水类型和分布概况,区域稳定性和历史地震背景和震情。查明海水的侵入范围、咸水(包括现代海水和古代残留海水)与淡水的分界面及其变化规律;潮汐对地下水动态的影响。只有认真研究地质资料,以数据说话,才能设计出切实可行的基础方案。
 
  (2)强夯置换法
 
  对于孔隙较大的地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基,可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是:土层在巨大的冲击能作用下,土中产生很大的压力和冲击波,致使土体孔隙压缩,夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道,使土中的孔隙水(气)顺利排出,土体迅速固结。强夯后地基承载力可得到一定的提高,压缩性可降低200%~1000%。由于夯击能力大,加固深度也大。对于一般的软土地基加固有着良好的效果。现在常用的强夯技术加固软土地基的方法有:挤密碎石桩加夯法、砂桩加夯法、真空/堆载预压加强夯、强夯碎石墩。
 
  (3)水泥土搅拌桩法
 
  水泥土搅拌加固机理是用水泥做固化剂,通过使用特制的深层搅拌机械,在钻进的同时往软土中喷射水泥浆液或干水泥粉,在地基深处将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定性的水泥土,这些加固土、柱体与柱体间的土构成了一种复合地基,从而达到地基加固的目的。在工程施工中,保证水泥掺入量,控制搅拌桩机钻进、提升速度及搅拌均匀性是保证地基处理成功的关键因素。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土和含水量较高的地基及承载力特征值不大于120kPA的黏性土、粉土等软土地基。它具有施工速度快,设备轻便,便于移动,方法容易掌握,处理深度较大等优点。但是不宜用于处理泥炭土、塑性指数Ip>25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。
 
  (4)粉煤灰应用法。
 
  粉煤灰具有容量小,渗透性好,有较高的静力抗剪强度,较低的压缩性,与石灰等碱性物质产生水化反应后产生凝硬性。根据软土地基存在的弱点,利用粉煤灰可处理软土地基。粉煤灰应用的主要有二灰桩,粉煤灰混凝土桩,粉煤灰固结桩等,与土体形成复合地基加固深层软土地基。
 
  粉煤灰固结桩由粉煤灰,石膏,水泥加水而成,加压注入尼龙袋中,挤密周围土体,必要注浆管可上下反复二次压浆,尼龙袋具有模板,过滤脱水,加压和增强等作用,由于灌注加压排水措施,尼龙袋微孔在灰浆向外渗出的过程中,水只能向外渗,并被隔离在袋外,形成固结硬化均匀的桩体。在软土地基中采用粉煤灰固结桩,具有成型可靠,形状任意选择,造价低廉,改良地基的效果好,抗变形能力强,桩体密实度高等优点。
 
  (5)换土垫层法
 
  当软弱土地基的承载力或变形满足不了设计要求,而软弱土层的厚度又不是很大时,将基础地面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后分层换填强度较大的砂或其它性能稳定、无侵蚀性的材料,并压实至要求的密度为止,这种地基处理方法称为换土垫层法,简称为换填法。它适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基。
 
  换填法的加固机理是:将软弱土层利用人工、机械或其他方法清除,分层置换强度较高的砂、碎石、素土、灰土以及其他性能稳定和无侵蚀性的材料,并夯实(或振实)至要求的密实度。对软土厚度小于3米的情况,一般可采用全部挖除换填的方法。对厚度大于3米的情况,通常只采取部分挖除换填的方法。全部挖除换填从根本上改善了地基,不留后患,效果最佳,是最为彻底的措施。
 
  (6)复合地基处理法。
 
  复合地基是用专门机械将固化剂、水泥、石灰或掺加粉煤灰单一的或混合物喷出后,在地基深处就地与软土强制搅拌,利用固化剂和软土间发生的一系列物理化学作用,在原地基中形成强度、刚度较大的加固桩体,同时也使桩周土体性质得到改善,使桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外部荷载,可实现稳定条件下的快速填土。这些加固土桩,不考虑加固土桩加快地基的排水固结速度和对地基的挤密作用,仅考虑桩的置换作用、应力集中效应,进而减少总沉降量。加固土桩按施工划分有拌和法和粉喷法。
 
  四、结语
 
  软土地基的处理方法很多,总之,软土地基处理的目的是增加地基稳定性,减少施工后的不均匀沉陷,所以施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性,坚决以数据说话,认真测定基底的承载力,并根据不同的地质情况,不同的投资和工期要求,采用切实可行的处理方案,同时一定要采集桥涵施工后的工后沉降数据,积累经验,为今后的施工打下坚实的基础。
 
  参考文献
 
  [1]叶书麟.地基处理与托换技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1992.
 
  [2]朱梅生.软土地基[M].北京:中国铁道出版社,1989.
 
  [3]刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京:人民交通出版社,2002
 
  [4]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京:中国电力出版社,2006.

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