摘 要:本文阐述了软弱地基的定义,介绍了几种常用的软弱地基处理方法,探讨了软基处理中常见的问题和施工要点,以积累软弱地基处理经验,帮助工程技术人员选择最优的软基处理方法。
关键词:软弱地基;处理方法;常见问题
软弱土一般指土质疏松、压缩性高、抗剪强度低的软土和未经处理的填土。持力层主要由组成的地基称作软弱地基。在珠江三角洲地区,最常见的软土主要为淤泥、淤泥质土、泥炭土等,它们有一个共同的特点就是:沉积时间短,含水量高,压缩性高,抗剪强度低,灵敏度高。在软弱土层上建造建(构)筑物时,采用天然地基其强度往往不能满足设计要求,遇到诸如土体稳定、变形等一系列问题。于是,需采取措施对软弱地基进行地基处理,以满足设计的要求,确保建筑物的安全与正常使用。地基处理的对象包括:软弱地基与不良地基。建设工程越来越多地遇到不良地基。因此,软弱地基处理问题也就显得更为常见和更加重要。现就常用的软弱地基处理方法谈点看法与同行作一些探讨。希望在今后类似工程的施工中得以借鉴,确保工程质量。
一、常用的软弱地基处理方法。(一)换填法。换填法是进行软弱地基处理的方法之一,又名换土垫层法。本方法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等的浅层处理。换填材料可用中(粗)砂,级配良好的砂石、灰土、素土、石屑或煤渣等。换填法的作用,是提高持力层的承载力,改善土的压缩性,减小地基变形。当软弱土较薄时,可全部挖去;当软弱土较厚时,可部分挖去。填土可采用砂、碎石、素土等。现行的设计思路是将换填垫层作为基础的持力层,利用基底附加应力在换填垫层中向下扩散时应力不断减小的特点,选择合适的垫层厚度,以达到软弱下卧层顶面所受的压应力不大于其容许应力的目的。(二)预压法。预压法适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和黏性土地基。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时,可采用天然地基堆载预压法处理,当软土层厚度超过4m时,应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程,必须在地基内设置排水竖井。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。(三)砂石桩法。砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和黏土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软黏土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。(四)深层搅拌法。深层搅拌法是使用特制的搅拌机械,以水泥、石灰等材料为固化剂,在土层中强行与软土搅拌,使软土硬结成水泥(或石灰)土桩(柱)体或连成地下桩排,使之成为具有整体性和一定度的复合地基。深层搅拌法目前分“干法”的粉喷桩法和“湿法”的旋喷注浆法。深层搅拌法主要适用于原料堆场、码头岸壁、高等级公路地基加固,以及地下基坑的挡土结构等。例:江门市新会区的江裕科技园多幢厂房就是用粉喷桩处理地基,经钻孑L抽芯检查及静载试验反映良好,满足设计要求。(五)强夯法。强夯法是以巨大的夯击能(通常为几十吨•米至几百吨•米)将块石或碎石夯穿软土层,使之沉底形成桩或墩柱体,与软土形成共同体以达到加固软基的目的,同时,它与垂直排水法一样,也有加速固结沉降的效果强夯法基本不受地表填土(石)的限制。它适用于对地基沉降要求高,而且承载力大,软土层厚但下伏有较坚实土层的场地。例:某机场停机坪场地,地质情况为:上部为1m～1.5m的素填土、耕植土,其下为6m～7、5m的淤泥,淤泥层下部为可塑状的残积粉质黏土层。其处理方法是:在软土地基上铺填2m～3m厚的块石(块径以1O∞～80 ClTI为主),然后定点强夯,夯击完毕后铺垫0、5m厚块石垫层,面夯形成上下两层,下层为强夯块石墩及墩问软土组成的复合层,上层为夯击密实块石垫层,形成复合地基。
此外,预制桩、灌注桩也是常见有效的软基处理措施,但缺点是造价高昂。
二、软基处理中常见的问题。建(构)筑物由于未进行软基处理或处理不当导致建(构)筑物产生不均匀沉降而引起倾斜甚至倒塌现象。笔者在1985年―1989年间曾在珠江三角洲地区进行过1/5万的区域地质调查工作,发现了一个有趣的现象:软基区内绝大多数村、队(集体)的仓库墙体向前(门)倾斜,而民房则多数往后倾斜。原因是集体的仓库一般进深较大,为方便,人们一般习惯于把重物堆载于门口等较前方的位置;而民房则多数于房子的后半部设置阁楼,阁楼上多堆放谷物、杂物等重物,且早期的民房、仓库等大都未作地基处理,天长日久,便形成这一怪现象。这是典型的沉降不均匀造成的现象。2)软弱地基仅作局部处理而引起的不均匀现象。开车行驶于软基道路的人不难发现,在高速公路或高等级公路中,平均200m左右就有一个涵洞或通道,而涵洞或通道等构筑物往往比两侧路基高出很多,小者30cm-40cm,大者60cm-70C1TI,在纵断面上形成“驼峰”现象,这极大地影响公路行车的舒适性,甚至危及人车的安全。产生该现象的原因主要是由于涵洞等构筑物一般都采用了深基础处理软基(如桩基础),其自身的沉降要比两侧仅作浅基处理或未作处理的路堤要小得多。
三、施工时的注意事项和施工要点。砂垫层的承载力决定于砂的级配及施工质量,砂垫层以中粗砂为好。施工时要适当加水,分层压实,压实方法可使用平振、插振、夯实、辗压和水撼法,在砂垫层中掺入一定数量的碎石和卵石,即成砂石垫层。石子的最大粒径不宜大于5cm,并将砂石拌和均匀。开挖基坑铺设砂垫层时,必须避免扰动土层表面和破坏坑底土的结构,因此,基坑开挖后应立即回填,不能暴露过久或浸水,更不得任意践踏坑底,在地下水位以下施工时,应采取排水或降低地下水位的措施,使基坑保持无积水状态,在淤泥质粘土等软弱的基坑表层上铺抗拉强度较高的合成纤维布或竹筋等,再在上面填砂或石,可以增加地基的强度和防止地基的侧向移动。
四、结语。在软土地基的设计中,认真进行工程地质勘察和土工试验,查清土层分布情况和土的物理力学性质,正确地进行设计和施工。还要从场地土层的特点出发,对地基与基础的结构、施工及使用各方面进行综合考虑比较,合理地选择地基设计方案。