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摘 要:介绍软土地基处理的一些方法和实际工作中遇到的问题和解决措施。
关键词:软土;地基处理;方法和问题
我国软土主要分布在沿海地区、内陆平原、湖盆地周围和山间谷地等地。随着国民经济的增长,越来越多的工程需修建在软弱地基上,而软土地基承载能力低,承受荷载后变形大,易造建筑结构的开裂,甚至失稳破坏,所以需要对软土地基进行特别的处理。通常软土地基处理的目的就是为了提高软弱地基的强度,保证地基的稳定性,降低软弱地基的压缩性,以及减少基础的沉降和不均匀沉降;防止震动时液化等。
一、软土地基的概念及特征
通常我们把抗剪强度低、压缩性高、透水性差以及在动力荷载作用下容易液化地基称为软土地基。软土一般为含有机质的饱和土,含水量较高、孔隙比较大、渗透性较差,压缩性较高,抗剪强度低。具有明显的结构性和流变性,具有变形量大、压缩稳定时间长、侧向变形较大等特征。
二、软土地基的处理方法
地基处理是利用换填、压实、挤密、胶结等方法对地基进行加固从而加强地基的工程性质。主要表现为提高地基的抗剪强度,降低地基的压缩性,改善地基的压缩性以及改善地基的动力特性。下面说一些常见的软土地基处理的方法。
(一)换填法
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,这地基处理方法称为换填法。其还适用低洼地域筑高和堆填筑高等。换填法的加固机理主要是利用人工、机械或其他方法将软弱土层清除,以强度较高的砂、碎石、石渣、矿渣以及其他性能稳定和无侵蚀性的材料分层置换,并夯实(或振实)至要求的密实度。当软土厚度 3m时,可全部挖除换填,而当厚度>3m时通常只采取部分挖除换填。换填土并将土压实后,增加了土的抗剪强度和抗冲刷性能,减少其渗透性和压缩性,并减弱了它的液化势。
(二)排水固结法
排水固结法地对天然地基,或先在地基中设置砂井、排水板等竖向排水体,然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载,或是在建筑物建造以前,在场地先行加载预压,使土整体的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。排水固结法的固结机理是在建筑物建造之前,通过对建筑场地进行加载预压,使得地基沉降基本完成同时提高地基土强度。
(三)强夯法
强夯法国际上称之为动力固结法,它是20世纪60年代末、70年代初首先在法国发展起来的。强夯法的加固机理主要是利用强夯机,将大吨位的夯锤起吊到10～40m的高度,让自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基土中形成冲击波和动应力,使得孔隙水压力增大,同时土颗粒发生错位,土体骨架解体,最终使得土颗粒趋于更密实的状态。强夯法主要适用于加固砂土和碎石土、低饱和度粉土与粘性土、素填土和杂填土等地基。具有加固效果显著,设备简单,施工方便、节省劳力、节约材以及利于环境等特点。需要指出的是强夯法对于饱和度较高的黏性土的处理效果不显著,尤其是淤泥质地基,效果更差,工程中不建意使用。
(四)挤实砂石桩
挤实砂石桩是以冲击、水冲或振动的方法强力将砂石等材料挤压入已成孔的软土地基中,形成较大直径的的砂石构成的密实柱体。挤实砂石桩是利用砂石与其桩间的土体构成复合地基,增大地基承载能力,防止砂土振动液化,这种桩同时也可增强软弱黏性土的整体稳定性。挤密砂石桩适用于下理松散砂土、粉土、黏土以及填土等地基。同强夯法一样它具有施工简单、加固效果好、节省材料、工程造价低和无污染等特点,因些广泛得应用于公路路堤、码头、仓库和住宅等工业和民用建筑物的地基处理工程。
(五)土工织物加筋法
土木织物加筋法是利用一层或数层抗拉能力很强的土工织物沿地基面铺设,利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,使得土体与加筋材料形成一个整体,从而减小整体变形,增加地基的承载力,提高地基稳定性。加筋法的加固机理是铺设土工织物后,作用在剪切滑动面的正应力增加,与此同时剪应力减少。需要注意的是利用加筋法,地基的抗剪强度的提高与土工织物铺设方向有关,将土工织物沿路堤中最大抗应变方向铺设,可起到很好的加固效果,如若加固土工织物沿剪切滑动面铺设,反而使得它的抗剪强度降低。加筋法地基处理工期短、抗不均匀沉降、压应力扩散效应好、工后沉降小、承载力高、成本低、节能和利用可再生资源等优点。
(六)水泥土搅拌法
水泥土搅拌法是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂,通过特殊的搅拌机械厂,就地将软土和固化剂(浆液或分体)强制搅拌,使得软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基土的强度,并且增大其变形模量。水泥搅拌法加固由两部分组成,一部分水泥水解和水化生成各种水化物,继续强化形成水泥石骨架,另一部分水化物与周围的黏性颗粒土发生离子交换形成较大的团粒结构,随后发生硬凝反应和碳酸化反应,使得水泥土的强度增大。利用水泥搅拌法时,搅拌的越充分,土块粉碎越细,则水泥在土中的分布越均匀,水泥土的结构离散性越小,从而水泥土的强度越高。
三、遇到的问题和结论
虽然软土地基处理方法比较多,许多专家学者都对其有了专门的研究,但实际工作时软土地基处理方法还存在的问题,如未能深透理解懂得每种地基处理方法的适用性,未能因地制宜合理选用处理方法,以及受施工单位施工质量的影响等。所以在实践中,应正确的面对这些问题,根据具体的工程地质条件和不同地基加固方法的不同加固原理,因地制宜合理选用处理方法计方法。提高施工单位的素质和和研发先进的施工机械,培养优秀的施工队伍,从而保证工程的质量。
参考文献:
[1]吴胜德.浅谈淤泥与软土质路基处理[J].水利水电快报平,2000,(10).
[2]胡昌文.土工织物加筋垫层法在公路软基处理中的应用[J].山西建筑,2006,(6).
[3]刘建新.软土地基处理方法研究[J].现代商贸工业,2009,(11).
[4]舒晓武,闫澍旺,祖文,吴景海.筋及灌浆联合处理软土地基的应用和分析[J].港工技术,2006,(3).
关键词:软土;地基处理;方法和问题
我国软土主要分布在沿海地区、内陆平原、湖盆地周围和山间谷地等地。随着国民经济的增长,越来越多的工程需修建在软弱地基上,而软土地基承载能力低,承受荷载后变形大,易造建筑结构的开裂,甚至失稳破坏,所以需要对软土地基进行特别的处理。通常软土地基处理的目的就是为了提高软弱地基的强度,保证地基的稳定性,降低软弱地基的压缩性,以及减少基础的沉降和不均匀沉降;防止震动时液化等。
一、软土地基的概念及特征
通常我们把抗剪强度低、压缩性高、透水性差以及在动力荷载作用下容易液化地基称为软土地基。软土一般为含有机质的饱和土,含水量较高、孔隙比较大、渗透性较差,压缩性较高,抗剪强度低。具有明显的结构性和流变性,具有变形量大、压缩稳定时间长、侧向变形较大等特征。
二、软土地基的处理方法
地基处理是利用换填、压实、挤密、胶结等方法对地基进行加固从而加强地基的工程性质。主要表现为提高地基的抗剪强度,降低地基的压缩性,改善地基的压缩性以及改善地基的动力特性。下面说一些常见的软土地基处理的方法。
(一)换填法
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,这地基处理方法称为换填法。其还适用低洼地域筑高和堆填筑高等。换填法的加固机理主要是利用人工、机械或其他方法将软弱土层清除,以强度较高的砂、碎石、石渣、矿渣以及其他性能稳定和无侵蚀性的材料分层置换,并夯实(或振实)至要求的密实度。当软土厚度 3m时,可全部挖除换填,而当厚度>3m时通常只采取部分挖除换填。换填土并将土压实后,增加了土的抗剪强度和抗冲刷性能,减少其渗透性和压缩性,并减弱了它的液化势。
(二)排水固结法
排水固结法地对天然地基,或先在地基中设置砂井、排水板等竖向排水体,然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载,或是在建筑物建造以前,在场地先行加载预压,使土整体的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。排水固结法的固结机理是在建筑物建造之前,通过对建筑场地进行加载预压,使得地基沉降基本完成同时提高地基土强度。
(三)强夯法
强夯法国际上称之为动力固结法,它是20世纪60年代末、70年代初首先在法国发展起来的。强夯法的加固机理主要是利用强夯机,将大吨位的夯锤起吊到10～40m的高度,让自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基土中形成冲击波和动应力,使得孔隙水压力增大,同时土颗粒发生错位,土体骨架解体,最终使得土颗粒趋于更密实的状态。强夯法主要适用于加固砂土和碎石土、低饱和度粉土与粘性土、素填土和杂填土等地基。具有加固效果显著,设备简单,施工方便、节省劳力、节约材以及利于环境等特点。需要指出的是强夯法对于饱和度较高的黏性土的处理效果不显著,尤其是淤泥质地基,效果更差,工程中不建意使用。
(四)挤实砂石桩
挤实砂石桩是以冲击、水冲或振动的方法强力将砂石等材料挤压入已成孔的软土地基中,形成较大直径的的砂石构成的密实柱体。挤实砂石桩是利用砂石与其桩间的土体构成复合地基,增大地基承载能力,防止砂土振动液化,这种桩同时也可增强软弱黏性土的整体稳定性。挤密砂石桩适用于下理松散砂土、粉土、黏土以及填土等地基。同强夯法一样它具有施工简单、加固效果好、节省材料、工程造价低和无污染等特点,因些广泛得应用于公路路堤、码头、仓库和住宅等工业和民用建筑物的地基处理工程。
(五)土工织物加筋法
土木织物加筋法是利用一层或数层抗拉能力很强的土工织物沿地基面铺设,利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,使得土体与加筋材料形成一个整体,从而减小整体变形,增加地基的承载力,提高地基稳定性。加筋法的加固机理是铺设土工织物后,作用在剪切滑动面的正应力增加,与此同时剪应力减少。需要注意的是利用加筋法,地基的抗剪强度的提高与土工织物铺设方向有关,将土工织物沿路堤中最大抗应变方向铺设,可起到很好的加固效果,如若加固土工织物沿剪切滑动面铺设,反而使得它的抗剪强度降低。加筋法地基处理工期短、抗不均匀沉降、压应力扩散效应好、工后沉降小、承载力高、成本低、节能和利用可再生资源等优点。
(六)水泥土搅拌法
水泥土搅拌法是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂,通过特殊的搅拌机械厂,就地将软土和固化剂(浆液或分体)强制搅拌,使得软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基土的强度,并且增大其变形模量。水泥搅拌法加固由两部分组成,一部分水泥水解和水化生成各种水化物,继续强化形成水泥石骨架,另一部分水化物与周围的黏性颗粒土发生离子交换形成较大的团粒结构,随后发生硬凝反应和碳酸化反应,使得水泥土的强度增大。利用水泥搅拌法时,搅拌的越充分,土块粉碎越细,则水泥在土中的分布越均匀,水泥土的结构离散性越小,从而水泥土的强度越高。
三、遇到的问题和结论
虽然软土地基处理方法比较多,许多专家学者都对其有了专门的研究,但实际工作时软土地基处理方法还存在的问题,如未能深透理解懂得每种地基处理方法的适用性,未能因地制宜合理选用处理方法,以及受施工单位施工质量的影响等。所以在实践中,应正确的面对这些问题,根据具体的工程地质条件和不同地基加固方法的不同加固原理,因地制宜合理选用处理方法计方法。提高施工单位的素质和和研发先进的施工机械,培养优秀的施工队伍,从而保证工程的质量。
参考文献:
[1]吴胜德.浅谈淤泥与软土质路基处理[J].水利水电快报平,2000,(10).
[2]胡昌文.土工织物加筋垫层法在公路软基处理中的应用[J].山西建筑,2006,(6).
[3]刘建新.软土地基处理方法研究[J].现代商贸工业,2009,(11).
[4]舒晓武,闫澍旺,祖文,吴景海.筋及灌浆联合处理软土地基的应用和分析[J].港工技术,2006,(3).