【摘要】在现代铁路、公路、建筑、电力等工程项目的建设中,经常会遇到软土地基的问题,如果不能对软土地基进行科学、有效的处理,将会对建筑物的安全性与稳定性产生严重的威胁。在地基工程的软土地基处理中,设计、施工、监理单位都要加强对于先进工艺和技术的研究,并且在不断总结现有经验的基础上,逐步形成与国内地基工程相适应的软土地基处理方法。
【关键词】地基工程;软土地基;处理方法
在国内现阶段的地基工程中,由于受到项目所在地水文条件、地质条件、土层分布等原因的影响,经常会遇到软土地基处理的问题。软土地基与软土存在一定的区别,但是其地质结构是基本相同的,一般是指处于软塑、流塑状态下的粘性土,软土地基的特点主要表现为:土层中的含水量较大,孔隙比相对较大,强度低,压缩系数高,并具有触变性、蠕变性等。与其他地质结构相比,在软土地基上修筑建筑物时,如果不能采取科学、有效的处理方法,将有可能造成地基出现局部失稳或过量沉陷的现象,最终导致结构的整体稳定性受到破坏,甚至不能正常使用,因此,软土地基处理方法的应用在现代工程项目的建设中具有重要的作用,必须引起工程项目参与单位,尤其是相关技术人员的高度重视。
1 软土及软土地基的特点
在地基工程项目施工中,设计单位必须结合相关地质勘查数据和资料,逐步制定合理的软土地基处理方案,而且要准确区分软土于软土地基的特点,进而保证处理方法的科学性、合理性与可行性。
1.1 软土的特点
软土是指湖沼、滨海、谷地、河滩沉积的天然含水量高、压缩性高、孔隙比大、抗剪强度低的细粒土。软土主要具有天然含水量高、天然孔隙比大、、抗剪强度低、压缩性高灵敏度高、固结系数小、固结时间长、透水性差、扰动性大、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
1.2 软土地基的特点
在我国现行的公路及建筑行业规范中,对于软土地基并未给出明确的定义。日本高等级公路设计规范将其定义为:软土地基主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭,以及松散砂等土层构成。日本高等级公路设计规范中还对软土地基做了具体的划分,并且提出了类型概略的判断标准。在给出软土地基定义的同时指出:软土地基不能简单地只按地基条件确定,因填方形状及施工状况而异,有必要在充分研究填方及建筑物的种类、规模、形式、地基特性的基础上,判断是否应按软土地基进行处理。
2 国内软土地基的常用处理方法
2.1 预压排水固结法
预压排水固结法主要是对天然地基,或在地基中设置砂井、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。另外,在建筑物修筑以前,可以先在场地周围进行加载预压,使土整体的孔隙水排出,逐渐固结,防止地基发生沉降,同时利用强度逐步提高的方法。预压排水固结法的应用主要可以解决以下两个问题:
2.1.1 地基沉降问题
使地基沉降在加载预压期间,即修筑路面之前沉降大部分或基本完成,路面在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。
2.1.2 地基稳定问题
排水固结法加速地基土抗剪强度的增长,从而提高地基的承载力和稳定性,公路是条带状荷载,在横断方向受力面积较小,稳定问题尤为重要。
2.2 粉喷桩加固处理法
粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料施工场地的工程地质报告,土工试验报告,室内配比试验报告,粉喷桩设计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。如场地低洼,应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时,应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。施工机具准备,进行机械组装和试运转。设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。粉喷桩的数量一般为5-6根,通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
2.3 强夯法
在软土地基处理中,强夯法由于具有加固效果好、施工方便、适用土类广、设备简单、节省劳力、节约材料、施工期短、施工文明和施工费用低等优点,在国内地基工程中得到了广泛的应用。我国在上世纪70年代后期开始引进此项技术,并分别在河北、天津、山西等地进行了试验研究,取得了较好的效果,后来很快在全国各地推广开来。上世纪8O年代中期,我国采用强夯法处理填海地基获得成功,并在沿海地区进行了推广应用,取得了较好的经济效益和社会效益。强夯法适用于处理粘性土、碎石土、粉土、砂土、杂填土和素填土等地基,其不但可以有效提高地基的强度、降低其压缩性、还能改善其抗振动液化的能力和消除土的湿陷性,所以还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基等。
2.4 表层处理法
2.4.1 表层排水法
所谓表层排水法是指在填筑路基前,首先在地面开挖水沟,排除地表水,与此同时降低地基表层的含水量,确保施工机械的作业条件,一般情况下,常用透水性良好的砂砾回填。
2.4.2 砂垫层法
砂垫层法是指在软土地基顶面,铺设厚度约为O.6-1.0m的砂垫层作为软土层固结所需要的上部排水层,加速沉降的发展、缩短固结过程的方法。砂垫层可作为路堤内的地下排水层,以降低堤内水位,改善施工时重型机械的作业条件。从专业技术角度进行分析,砂垫层法具有施工简单,不需要特殊机具设备等特点。
2.4.3 稳固剂表层处治法
稳固剂表层处治法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤离子稳固剂等稳定材料,掺入软弱的表层地基土中,改善地基的压缩性和强度特性,保证机械作业条件,提高路堤填土的稳定及压实效果。
2.5 深层搅拌法
在国内现阶段的软土地基处理中,深层搅拌法主要用于加固饱和软粘土,其利用水泥浆体作为固化剂,应用特制的深层搅拌机将固化剂送入地基土中与土体强制搅拌,形成水泥土桩体,与原地基组成复合地基。水泥土桩的物理力学性质取决于固化剂与土之问所产生的一系列物理、化学反应。固化剂的掺入量、搅拌均匀性和土的性质,是影响水泥土桩性质,以及复合地基强度和压缩性的主要因素。在软土地基工程施工中,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。
3 结束语
在地基工程的软土地基处理中,一定要注重对于相关处理方法的合理应用,并且保证处理方法的可行性、经济性与科学性,进而全面提升软土地基的处理效果,保障建筑物的稳定性与抗震性。
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