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建筑工程中常用软弱地基处理方法探讨
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-04-27 17:19:43

 摘要:软弱土一般是指抗剪强度低,压缩性高,渗透性较小的土。地基持力层是由软弱土所组成的,称为软弱地基。软弱地基不经加固处理,一般不宜直接作为建筑物的地基。建设工程中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。本文就常见软弱地基处理方法原理及适用范围进行了一些探讨。 

  关键词:软弱地基;分类;处理方法;适用范围 

  中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:    

  1 软弱地基的分类及特性 

  根据《建筑地基基础设计规范》(GB5007- 2002) 规定,软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、杂填土、冲填土或其它高压缩性土层构成的地基。了解这些软弱土的特性可以帮助我们更有针对性地制定出适合的软弱地基处理的最佳方案。 

  1.1 淤泥及淤泥质土:指常在静水或者非常缓慢的流水环境中沉积的,经过生物化学作用形成的饱和粘性土。具软塑到流塑状态、天然含水量高、承载力(抗剪强度) 低、透水性差、变形大并且变形稳定历时长、结构性强等特点。 

  1.2杂填土:主要是指人们日常活动时随意堆积的建筑垃圾、工业废料及生活垃圾等,其主要特性是土质结构比较松散,均匀性差,变形大,承载力低,压缩性高。 

  1.3 冲填土:是在整治和疏通江河通道时,挖泥船通过泵把夹杂大量水分的泥沙吹到河的两岸形成的,其成分比较复杂,物理性质会因颗粒组成、均匀性、排水固结条件的不同而不同。 

  1.4 其它高压缩性土:饱和松散粉细砂也属于软弱地基的范畴,当机械推动或地震荷载重复作用时将产生液化。由于结构物的荷载和地下水的下降会促使砂性土下沉,基坑开挖时会产生管涌,其它湿陷性黄土、膨胀土和季节性冻土等不良地基现象,都属于软弱地基范畴。 

  综上所述,软弱地基具高压缩性、抗剪强度低、天然含水量大,承载力低,在荷载作用下易产生滑动或固结沉降、结构性强等特点,是一种不良地基。因此,施工过程中需要有针对性地采取各种措施对软弱地基进行处理,从而提高地基的强度,以保证地基的稳定性。如在高灵敏土基上进行地基处理时,应尽可能的避免土体扰动。因软土扰动后,随着时间的延长强度虽会逐步恢复,但难以恢复至原来水平。 

  2 常见软弱地基处理方法、作用机理及适用范围探讨 

  2.1 换土垫层法: 

  2.1.1 作用机理:是一种直接置换地基持力层中软弱土的处理方法。即将基础底面以下的软弱土层挖去,用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软土层,并分层夯实振密,以提高持力层的承载力,减少部分沉降量,改善土的抗液化性能。设计内容主要是确定垫层的厚度和宽度,使满足下式要求: Pz+Pcz≤faz。 

  2.1.2 主要的处理方法:砂石垫层、素土垫层、碎石垫层等。 

  2.1.3 适用范围:适用于软弱土层较薄(一般小于4m),上部荷载又不太大的条件下条件下,宜优先考虑此法。它是一种经济高效的浅层地基处理方法。淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层地基及不均匀地基均可用此法处理。 

  2.2 碾压夯实法: 

  2.2.1 作用机理:碾压夯实法是通过机械碾压或夯击实土的表层,使原来的软地基的结构变得密实,以提高其强度,减少其压缩特性和不均匀性,在有效的影响深度范围内消除土的液化及湿陷性。 

  2.2.2 主要的处理方法有:机械碾压法、振动压实法、重锤夯实法、强夯法。 

  2.2.3 适用范围:适用于处理低饱和度的粘性土、粉土、砂土、碎石土、人工填土、湿陷性黄土等。 

  2.3. 排水固结法: 

  2.3.1 作用机理:主要是通过对地基进行堆载或真空预压等,改善地基的排水条件,从而加速地基的固结,提高地基的强度和稳定性。 

  2.3.2 主要的处理方法有:堆载预压法、砂井堆载预压法、砂井真空预压法及井点降水预压法。 

  2.3.3 适用范围:厚度较大的饱和软土层,降水预压适用于渗透性较好的砂或砂质土。 

  2.4 振密挤密法: 

  2.4.1 作用机理:通过挤密或振动使深层土密实,并在振动挤压过程中,回填砂、砾石等材料,形成砂桩或碎石桩,与桩体间的土一起构成“复合地基”,以提高地基的承载力,降低沉降量。 

  2.4.2 主要的处理方法有:土或灰土挤密桩、石灰桩、砂石桩等。 

  2.4.3 适用范围:适用于砂土、粉土、填土及湿陷性黄土地基。 

  2.5胶结加固法: 

  2.5.1 作用机理:又叫做化学加固法。是利用胶结剂、加固料或化学溶液,通过压力灌注或搅拌混合等方式,将土颗粒胶结起来,组成复合地基,从而改善土的性质,提高地基承载力,减少沉降量。 

  2.5.2 主要的处理方法有:高压喷射灌浆法。深层水泥土搅拌法。 

  2.5.3 适用范围:适用于处理砂土、粘性土、粉土、湿陷性黄土等。可用于基础施工以前或施工期间的地基处理,也可在建筑物投入使用 

  后作为补强措施。 

  2.6 加筋法: 

  2.6.1 作用机理:通过在地基土中设置强度较大的土工合成材料、拉筋等加筋材料,从而提高地基的承载力,减少沉降量。 

  2.6.2 主要的处理方法有:加工合成材料构成加筋、锚固、加筋土、树根桩。 

  2.6.3 适用范围:适用于处理砂土、软弱土、人工填土等。 

  值得注意的是,严格地按照地基处理的作用机理进行分类也是困难的,很多地基处理的方法具有多种处理的效果。如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重作用; 石灰桩又挤密又吸水,吸水后又进一步挤密等反复作用; 在各种挤密法中,同时都有置换作用。可见,每一种处理方法可能具有多种处理的效果。 

  3 软弱地基处理方案的选择 

  软弱地基处理方案的选择应遵循安全适用、经济合理、技术先进的原则。为此之前必须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。同时结合现场施工条件、场地环境条件、经济因素等综合考虑来选择合理的地基处理方案。 

  例如:1)当软弱土层较薄且上部荷载不大时,采用换土垫层法能取得快速有效且安全的效果。2)当软弱土层厚度较大,浅层处理不能满足设计要求时,则可采用排水固结法(砂井、塑料排水带等垂直排水法是有效的方法)或复合地基(砂桩、碎石桩、胶结加固等)进行处理,若再加上堆载预压则效果更为理想。3)当工期要求短,且对沉降量控制较严格时,可采用喷粉或喷浆型搅拌桩。4)在处理较为复杂的软弱地基时,单一的处理方法,由于受工期、资金等多方面限制,往往难以解决问题,如饱和软粘土,用作基础持力层的主要障碍是含水量大,固结慢、承载力低,稳定性差。要使其短时间内固结并具有足够的承载力,单一采用堆载预压法,短期内难见成效;若采用堆载预压加旋喷桩处理可加速软土的排水固结,问题就迎刃而解。5)对于饱和粘性土地基,近年来发展了强夯置换法,即利用夯击能将碎石、矿渣等材料强力挤入地基,在地基中形成碎石墩,并与墩间土形成碎石墩复合地基,提高地基承载力和减小地基沉降。具有加固效果显著、施工工期短和施工费用低等优点。由此可见有时将两种或多种方法综合处理软弱地基,可以弥补相互的不足而发挥各自的长处。 

  在软弱地基处理工程中,应加强多种地基处理方法的比较,从经济合理性、技术可靠性、工期可控性等多方面进行全面比较已确定最佳方案。有时在软弱地基处理工程中,应坚持试验桩工作,并且应针对不同地质条件进行试验,以确定施工参数并验证是否满足设计要求。当遇到用常规方法进行软弱地基处理效果都不理想时,采用混凝土桩、钢结构桩基础或许是最有效的方法,当然经济代价也比较高。 

  4 结语 

  随着我国建筑工程项目的不断增多,软弱地基的处理变得越来越重要。处理好地基问题,不仅关系到所建工程是否安全可靠,而且关系所建工程投资大小;掌握各种地基处理技术,提高地基处理水平对保证工程质量,加快工程建设速度,节省工程建设投资具有特别重要的意义。 

  参考文献: 

  [1] 建筑地基基础设计规范(GB5007- 2002)中国建筑工业出版社,2002. 

  [2]地基处理手册: 龚晓南. 第三版[M].中国建筑工业出版社,2008. 

  [3]软弱地基处理方法研究进展[J]. 李健,刘国伟. 科技经济市场,2006, 

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