【摘 要】软弱地基处理的优劣,关系到整个工程的质量。合理的软弱地基处理方法,可以减轻和消除软弱地基对上部建筑的不利影响。
【关键词】软弱土地基;地基处理
软弱土一般指抗剪强度较低、压缩性较高、渗透性较小的淤泥、淤泥质土、某些冲填土和杂填土以及其它高压缩性土层。主要受力层由软弱土组成的地基称为软弱土地基。
软弱土物理性质:一是含有很多细颗粒及大量有机腐植质;二是颜色深灰色或暗绿色,有臭味;三是一般天然含水量在40%~70%之间,有的大于70%,孔隙比>1.0,天然容量在15~18kN/m3之间。力学性质:强度极低,压缩性大,透水性差。工程特性:地基承载力低,强度增长缓慢,加荷后易变形且不均匀,变形速率大且稳定时间长,具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。
1 软弱地基加固处理方法
鉴于软弱土地基承载力低,压缩性大,透水性差,不易满足水工建筑物地基设计要求,故需进行处理,下面介绍软弱土地基几种处理方法。
1.1 桩基法
当淤土层较厚,难以大面积进行深处理,可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样,早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩,目前钢筋混凝土预制桩(钢筋混凝土桩和预应力管桩)由于具有较强承载力,投资省,质量有保证,施工速度快等特点,得到普遍运用。
软弱土层较厚地基处理还可以采用灌注桩,打灌注桩至硬土层,作承载台,灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩,但两种方法灌注桩还存在一些技术难题,一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题;二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题,桩身混凝土灌注质量,桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。
1.2 换土垫层法
当淤土层厚度较簿时,也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理,鉴于换砂不利于防渗,且工程造价较高,一般应就地取材,以换填泥土为宜。换土垫层法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基承载力特性,提高抗变形和稳定能力,施工时应注意坑边稳定,保证填料质量,填料应分层夯实。换土垫层法的主要作用是:提高浅基础下地基的承载力、减少沉降量和加速软土层的排水固结。实践证明:换土垫层可以有效地处理某些菏载不大的建筑物地基问题,例如:一般的三四层房屋、路堤、油罐和水闸的地基。
1.3 化学加固法
利用化学溶液或胶结剂,通过压力灌注或搅拌混合等措施,而将土粒胶结起来的地基处理方法称为化学加固法。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。化学加固法有高压旋喷法和电硅化法等。
高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩,提高闸基承载力,达到控制沉降的目的。这种方法用途较广,作为旋喷桩可以提高地基的承载力,作为连续墙则可防渗止水,此外,还应用于深基础的开挖,以便防止基坑隆起或减轻支撑的侧壁压力等。高压旋喷法对加固淤泥软土地基具有明显效果,如福建省龙海市某水闸由于淤泥软基不均匀,沉陷闸基沉降最大达到0.63m,加固时采用单管高压旋喷灌浆处理,每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔,沿闸墩轴线两侧布孔,灌注水泥浆,成桩直径0.5m,伸入闸基础10.5m,采用灌浆压力为20MPa,经过处理后闸基沉降基本得到控制。
利用硅酸钠(水玻璃)为主的混合溶液进行化学加固地基的方法称为硅化加固。该法是在透水性较大的土中,利用一定的压力将浆液通过一根下端带孔的管子注入土中,使土中的硅酸盐达到饱和程度。硅酸盐在土中分解时形成的凝胶转变为固态胶结物,把土粒胶结起来。硅化法的优点是加固作用快,工期短,亦可以用于处理已建成工程的隐蔽部分。但是这种方法所用的浆液价格太贵,一般只在特殊的工程中应用。
1.4 排水固结法
排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施,由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体,利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系,根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。下面介绍效益较高塑料排水板处理淤泥软基方法,插入软基排水板,当填筑基础及上部建筑物时,荷载作用软基,地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内,由砂层向两侧排出,从而提高基底承载力,塑料排水板要在砂垫层完成后施工,由测量人员测量出需处理范围,标出每根排水板具体位置,插板机对中调平,把排水板在钻头安放好,开动打桩机锤打钻杆,将地面上塑料排水板截断,并留有一定富余长度,在塑料排水板四周填砂后即完成本根施工。
1.5 碾压夯实法
一定含水量范围内的土通过碾压或夯实之后,可以提高其强度,降低其压缩性。碾压夯实法除了应用于整平基坑或对填土层夯实外,还应用于处理杂填土和地基表层的松散土。一般的夯实影响深度很浅,只能应用于整平基槽或对填土分层夯实。如果要求增大处理的影响深度,就必须具有较大的压实或击实能量,如采用重锤夯实、机械碾压和振动压实等方法。近年来夯实技术的发展突破了原来的压实机理,出现了强夯法。这一方法已在许多工程中应用,并取得了较好的结果。
2 软弱地基处理方法的选择
在地基处理中,我们要遵循的原则是:技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。可根据以下条件进行选择:
2.1 地质条件
不同的方法适用于不同的地质条件,可参看有关规范。
2.2 设计施工条件
设计时应考虑工期及用料情况:工期不宜安排得太紧;时间充分,施工时地基稳定性好,遗留问题少。工程用料要求就地取材。施工时应采用科学的管理方法。
2.3 场地环境条件
要考虑施工时对周围环境的影响。如:新填土会挤压原有道路、房屋,产生侧向位移或附加沉降;用砂桩、砂井时,施工有噪声,靠近居民点会扰民;采用降低水位法时,要考虑引起周围地基的下沉和对周围居民用水的影响故应预先调查或做隔水墙,并考虑施工后注水复原的问题;采用填土堆载时要有大量的土料运进运出工地,会影响交通和环境卫生;打石灰桩、灌注药物或采用电渗排水时,会污染周围地下水,应慎重对待。
2.4 结构物条件
要考虑结构物的等级、结构体系、断面形状、位置、埋深、使用要求和建筑材料等因素对所选择加固方法的影响,特别是有地下结构物(地下室、涵洞、地铁等),或者结构物高低不同、沉降不均时,应当特别注意。
3 结束语
以上介绍了较为常用的软弱土地基处理的几种方法和选择软弱土地基处理方法的原则。最后,本人认为设计人员不仅要选择好软弱土地基的处理方法,而且还要考虑其建筑物结构优化设计,尽量采用较为轻型结构,减轻上部重量,这样将会减少对软弱土地基处理的造价。
参考文献:
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