摘要:各种性质的土都是建筑物最常遇见的地基,在建筑工程中,人们不仅要选择地质条件良好的地基,在许多情况下也不得不在土质不良的软弱地基地区进行工程建设。本文就软土地基的处理方法进行探讨。 

  关键词:软土地基;选择;处理;   

  中图分类号: TU471.8 文献标识码:A 文章编号: 

  一、地基处理的基本原则 

  1、要综合考虑各种影响因素 

  1)建筑物的各种特征:例如体型、刚度、结构. 受力体系、建筑材料和使用要求,荷载大小、分布和种类,基础类型、布置和埋深,基地压力、天然地基承载力、稳定安全系数、变形容许值; 

  2)地基土的类别、加固深度、上部结构要求、周围环境条件; 

  3)材料来源、施工工期、施工队伍技术素质与施工技术条件、设备状况和经济指标等; 

  4)对地基条件复杂、需要应用多种处理方法的重大项目还要详细调查施工区内地形及地质成因、地基成层状况、软弱土层厚度、不均匀性和分布范围、持力层位置及状况、地下水情况及地基土的物理和力学性质等。 

  2、地基处理的总的原则 

  在综合分析上述因素的基础上,必须坚持技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的原则拟定处理方案,才能获得最佳的处理效果。 

  二、软土地基处理方法的选择 

  各种地基处理方法有各自的机理和适用范围,在选择处理方法时,须根据地质条件、上部结构类型、使用要求、对周围环境的影响、材料供应情况、施工条件以及技术经济指标等因素作综合考虑,做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。 

  1、选择地基处理方法的步骤:地基处理方案的确定可按下列步骤进行 

  1)准备工作:根据实际情况,搜集详细的工程地质、水文地质及地基基础的设计资料。 

  2)初选方案:根据结构类型、荷载大小及使用要求(即处理目的),结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素,初步选定几种可供考虑的地基处理方案。另外,在选择地基处理方案时,应同时考虑上部结构、基础和地基的共同作用;也可选用加强结构措施(如设置圈梁和沉降缝等)和处理地基相结合的方案。 

  3)比较确定:对初步选定的各种地基处理方案,分别从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和比较。根据安全可靠、施工方便、经济合理等原则,因地制宜地选择最佳的处理方法。必须指出:每一处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点,没有一种处理方法是万能的,必要时也可选择两种或多种地基处理方法组成的综合方案。 

  4)进行现场试验和试验性施工:对已选定的地基处理方法,应按建筑物重要性和场地复杂程度,可在有代表性的场地上进行相应的现场试验和试验性施工,并进行必要的测试以验算设计参数和检验处理效果。如达不到设计要求时,应查找原因、采取措施或修改设计以达到预期效果。 

  2、几种常用处理方法的讨论比较:以下就国内目前常用的几种方法进行实用性讨论和比较 

  1)排水固结法:这是一种使用多年的方法。至今仍被普遍采用,其主要特点是理论成熟,施工设备简单,费用低。如砂井排水法,对于盛产砂料的地区,当是首选方案。但由于排水固结法需要预压荷载,且预压时间长,对工期紧迫、缺乏压载条件的工程是难以采用的。此外,排水固结法只能加速固结沉降而不能减少固结沉降量,对于对沉降和不均匀沉降要求严格的工程必须慎重选择。大量的实测资料表明,排水固结法的有效处理深度约为12.15m,超过这一深度,孔隙水压力消散相当困难和缓慢,故设计时应加以考虑。当地基中有下伏透水层时,排水速度将大大加快。近年来,塑料排水板应用日广,施工机械应以静压插板机为好,而实际工程中多采用振动插入法,这对灵敏度高的软土来说,扰动太大,破坏了软土的结构强度。所以,无论是砂井或塑料排水板,其间距均不易太密。 

  2)水泥土搅拌法:水泥土搅拌法是最新软土加固方法之一,分为喷粉法(或称干法)及喷浆法(或称湿法)两种,这两种方法的加固机理和设计方法相同,仅施工方法不同,因而从实用条件出发也宜分别采用。天然含水量小于30%的软弱土层,例如杂填土及粉粒含量高的粉土、砂土宜采用喷浆法;如地基土为天然含水量大于30%、塑性指数大于10的软土则宜采用喷粉法。从搅拌效果看,相对于同样的搅拌时间,喷粉法比喷浆法获得的强度高,且强度离散性小。但喷浆法施工简单,质量容易控制,尤其在加固料的计量方面,水泥浆的计量比水泥粉的计量容易得多。水泥土搅拌法不仅可以较大地提高地基土的承载力,而且在加固深度内可以减少原地基沉降量的l/3至2/3,沉降较快趋于稳定,在方案选择时,具有明显优势。与其他处理方法相比,水泥土搅拌法一般造价较高,水泥用量大。所以,寻求更经济合理的配方以降低工程费用,是亟待解决的课题。目前国内有些单位已着手研究,例如在水泥中掺入粉煤灰、生石灰等,取得良好效果,但对适用地层、材料配方等方面尚有待继续研究。还须指出的是,水泥土搅拌法所获得的加固体虽成桩形或柱形,人们常称为搅拌桩或粉喷桩,但决不能理解为桩基,将它视为复合地基更为妥当。因此,这些加固体即使在某些部位有缺陷,却不影响整体加固效果,这与桩基是完全不同的。 

  3)强夯法:亦称动力固结法,近年来用强夯法处理地基的工程较多,有成有败,因而学术界和工程界争论较多。强夯法施工设备简单,不需加固材料,费用低、周期短。但应注意,强夯法有严格的土质适用范围,主要适用于处理素填土、杂填土、砂土、低饱和度粘土、粉土和黄土地基。软土的饱和度接近1,是不宜使用强夯法的,但在有些地区,软土中夹多层松砂,具“千层饼”状构造,为夯击时高孔隙水压力的消散提供了条件,故成功的实例也不少见。所以,采用强夯法首先应考虑的是地层构造。 

  4)振动碎石桩法:碎石桩法是在砂井基础上发展起来的,与砂井不同的是,碎石桩不仅具有砂井的排水固结作用,而且具有置换挤密作用,故亦称振冲置换法及振冲挤密法。振冲置换法适用于不排水抗剪强度大于20Kpa的粘性土、粉土、砂土和填土地基;振冲挤密法适用于粘粒含量小于10%的松散砂土或粉土地基。对于软土地基,由于软土侧向约束作用微弱,透水性差,高灵敏度的软土被“挤密”破坏了原结构,以致达不到预期的加固目的,故失败的工程亦不鲜见。所以采用时必须十分慎重,并进行仔细的方案比较。 

  5)石灰桩法:利用生石灰加固土体在我国具有悠久的历史,在盛产石灰的地区,当是一种首选方法。但石灰桩法在国内仍未推广使用,其主要原因是施工机具和施工工艺尚不能满足要求。据研究,解决石灰桩的“软心”问题,必须在石灰中掺入粉煤灰等其他掺入料,投入孔中的石灰必须粉碎并压密,以提高桩身强度。生石灰的运输、保管都比较困难,这些涉及施工机具和施工工艺问题都有待解决。 

  6)钢渣桩法:利用工业废料钢渣制桩是近年来采用的新方法之一,与水泥土搅拌法一样,也是一种复合地基。有人担心钢渣的后期膨胀作用,作为换土垫层,钢渣宜作一定处理,如令其充分膨胀再使用,作为制桩材料,这种膨胀、吸水作用显然有利元弊。采用钢渣桩法应注意:钢渣来源应就地取材,否则,运输费过大,造价提高,失去“价廉”的优越性;钢渣化学成分不稳定,各钢厂的钢渣成份差别很大,使用前应作调查研究;钢渣必须粉碎,保证合理的粒径级配。 

  最后,必须强调指出:上述加固处理方法的选择采用,均应周密考虑多方面的因素。在软土土质方面,对渗透性与灵敏度更应予以重视,因为这些特殊性常常成为一些方法成败的关键。只有在特殊条件下才能采用强夯、振冲桩、电渗、硅化,在软土含砂较多而有较强的渗透性,或不因受冲击、扰动而强度有较大的降低时,才有可能取得较理想的效果,所以采用这些加固方法时应特别慎重,应周密考虑多方面因素的影响。 

  参考文献: 

  [1]宋正琦,李玉《软土地基管理改革的思考》,水利水电工程造价,2008年第3期。 

  [2]尹贻林、陈伟坷、王亦虹等,《浅议软土地基选择方法》,中国建设工程造价信息网,2009年(06) 

  [3]建设部标准定额司,《软土地基造价管理的影响及对策》,中国建设信息,2006年(10)