王建军
烟建集团有限公司第五建筑安装分公司
摘要:地基处理的恰当与否,不仅影响工程的安危,而且影响工程的造价,它关系到整个工程的投资、质量和进度,其重要性愈来愈多地被人们所认识。尤其在软土地区,地基处理是非常关键的环节,当天然地基不能满足建筑的要求时,需要采用各种地基处理措施,形成人工地基以满足建筑物对地基的各种要求,保证其正常使用与安全。结合实际工程地质等条件,选出最优的地基处理方案。本文介绍了几种软土地基的处理措施,对软土地基的施工具有一定的指导意义。
关键词:软土地基 处理方法 措施
一软土地基的特征
1.1 孔隙比和天然含水量大:我国软土的天然孔隙比e一般在1~2之间,淤泥和淤泥质土的天然含水量W=50~70%,高的可达200%,普遍大于液限。
1.2 压缩性高:建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降,尤其是沉降的不均匀性,会造成建筑物的开裂和损坏。
1.3 透水性弱:软弱土尽管其含水量大,透水性却很小。因此,土体受到荷载作用后,呈现很高的孔隙水压,影响地基的压密固结。
1.4 抗剪强度低:软土通常呈软塑~流塑状态,在外部荷载作用下,抗剪性能极差,我国软土无侧限抗剪强度一般小于30KN/m2(相当于0.3KN/m2)。不排水剪时,其内摩擦角几乎为零,抗剪强度仅取决于凝聚力C,一般C<30KN/m2;固结快剪时,内摩擦角=5°~15°。
1.5 灵敏度高:软粘土尤其是海相沉积的软粘土,在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度,但一经扰动,抗剪强度将显著降低。其灵敏度(含水量不变时原状土与重塑土无侧线抗压强度之比)一般在3~4之间,有的甚至更高。
二、软土地基的处理方法及措施
2.1 砂桩或抛石挤淤法
抛尸挤淤法就是把一定数量的石、砂抛在需要进行处理的淤泥地基中,或以震动、冲击的方法将石、砂等高强度材料强力挤入软土地基中,将原来的淤泥挤走,从而达到加固地基的目的。适用于排水困难,表层无硬壳、基底含水量超过液限、自重可以挤出的软土。在施工过程中应掌握挤淤顺序,从中部开始挤淤,逐渐向两边延伸,挤出淤泥。片石的直径一般不小于30cm,在片石堆出水面后,经碾压压实,再在上面铺设反滤层,最后再填土。 一般将不易风化的石料抛填于被处理地基中,抛填方向根据软土下卧地层横坡而定。这种方法施工技术简单,投资较省,常用于处理流塑态的淤泥或淤泥质土地基。
2.2换土垫层法
当软土地基的承载力或变形满足不了设计要求,而软土层的厚度又不是很大时,将基础地面下处理范围内的软土层部分或全部挖除,代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材,价格便宜,施工工艺较为简单,该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。它适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基。
2.3.粉喷法或浆喷法
粉喷法与浆喷法是利用水泥等材料作为固化剂强制搅拌使软土硬结成具有一定强度的水泥加固土,从而提高地基强度。该方法的优点在于施工过程中不需用水,搅拌时水泥土发生硬凝和水化反应所需水从地基土孔隙水中吸取,如采用浆喷时,浆液搅拌需加入一定量的水。这是一种改善土质,提高地基强度的软土地基加固方法,可以广泛地适用于淤泥质土,杂填土,软粘土等地基加固。
2.4砂井预压法
预压法是在排水系统和加压系统的相互配合作用下,使地基土中的孔隙水排出。首先在地基内按一定的间距打孔,将钢套管打入土中要求的深度,导管内径略大于砂袋直径,砂袋采用耐水性高、透水性好和韧性较强的聚丙烯编织袋,其有效孔眼不宜大于0.09mm,否则土粒易随渗水进入砂井,堵塞排水通道。孔内灌注透水性良好的砂,缩短排水路径,并在上部施加预压荷载的处理方法。它可加速地基固结和强度增长,提高地基稳定性,并使基础沉降提前完成。该方法往往加固时间过长,抽真空处理范围有限,适用于工期要求较宽的淤泥或淤泥质土地基处理。
流变特性很强的软粘土、泥炭土,不宜采用此法。
2.5振动水冲法
振动水冲法是利用一根类似插入式混凝土振捣器的机具,称为振冲器,有上、下两个喷水口,在振动和冲击荷载作用下,先在地基中打孔,再往孔内分别填入砂、碎石等材料,并分层振实或夯实,使地基得以加固。用砂桩、碎石桩加固初始强度不能太低(初始不排水抗剪强度一般要求大于20kpa),对太软的淤泥或淤泥质上不宜采用。
2.6旋喷法
旋喷法是利用旋喷机具做成旋喷桩以提高地基的承载能力,也可以做联锁桩施工或定向喷射成连续墙用于地基防渗。旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度后提升,喷嘴同时以一定速度旋转,高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化而成桩。所成桩与被加固上体相比,强度大,压缩性小。适用于冲填土、软粘土和粉细砂地基的加固。对有机质成分较高的地基土加固效果较差,宜慎重对待。而对于塘泥土、泥炭土等有机质成分极高的土层应禁用。
2.7强夯法
强夯法一般是用50吨左右的强夯机,将大吨位(100—400KN)的夯锤吊到6—40米高,让锤自由落下,这样对地基施加强大的冲击能,对土进行夯实,使土体孔隙压缩。同时,夯点周围产生的裂隙为孔隙水的出逸提供了方便的通道,有利于土的固结,以加固地基土从而提高了土的承载能力,而且夯后地基由建筑荷载所引起的压缩变形也将大为减小。强夯法适用于加固砂土、低饱和度粉土与粘性土、湿性黄土、杂填土和素填土等地基。因其加固效果显著,设备简单,施工方便、快捷,经济易行和节省材料,有利于保护环境等特点,很快为人们所接受。
2.8土木材料加固法
土木材料加固法是通过在土层中埋设强度较大的土木聚合物、受力杆件、拉筋等,使这种人工的复合土体,当地基可能出现塑性剪切破坏时,土木合成材料将起到阻止破坏面形成或减破坏发展范围的作用,从而达到提高地基承载力的目的。此外,土木合成材料与地基土之间的相互磨擦将限制地基土的侧向变形,从而增加地基的稳定性。
常见的的土木织物有土木格栅、土木带及土木格室,在软土沼泽地区,地基湿软,地下水位较高情况下可采用土木带加固地基,可以使荷载均匀地分布,提高地基刚度,利于排水,效果很好
三软弱地基的局部处理
在工程建设中,需要经常对地基作局部的加固处理,这样可以保证工程的质量,缩短工程建设的进度。在对软弱地基作局部处理时,要首先查明局部地基异常的原因和范围,然后根据软弱地基的实际情况,适用各种软弱地基处理方法,使得建筑物的各个部位的沉降量趋于一致,从而较少地基的不均匀沉降。
3.1松土的处理。当遇到范围较小的松土坑时,可以先将松软土挖掉至老土,然后用压缩性相近的材料回填,当天然土为砂土时,用砂或级配砂石回填,回填时应分层洒水,夯实或用平板振捣器振密,每层厚度不大于 20cm,同时根据土的性质和范围的不同,采用不同比例的灰土分成夯实。应通过配置适当的钢筋提高地基上部的刚度能力。
3.2砖井和土井的处理。如果砖井在基槽的中央,这时的内填土已经变得很密实,同时用合适比例的灰土夯实到槽低,当井的直径大于 1.5 米以后,这时采用提高上部结构的刚度,并运用钢筋做墙内的地基,使得地基梁跨越砖井,对于井在基础的转角处的情形,一方面应对基础进行必要的加固处理,另一方面采用拆除回填的方法进行合适的处理。
3.3局部范围内硬土处理。对于桩基周围有部分过分坚硬的土质时,这就需要挖掉旧的墙基、老灰土 大树根等等,这样就能减少地基的不均匀下降,也能有效避免建筑物建成之后的开裂,从而保证建筑物的质量。
3.4橡皮土的处理。对于地基的土质出现粘性土的时候,这种土一般含有较多的水分,对这部分进行夯排以后,就会形成所谓的橡皮土,因此,对于这样的情况,要采用其它办法先进行处理,比如进行晾槽或者使用白灰沫等办法,使得土的含水量得到有效的降低,对于出现的地基颤动情况,应把这些土进行全部的挖除,并填入相应部分的砂土,从而消除地基颤动情况。
四结束语:
总之,软土地基处理是工程施工中的难点之一,也是勘察设计及施工单位的重点之一,因此,在软土地区进行设计与施工时,施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性,坚决以数据说话,减少地基的不均匀沉降,为今后的施工打下坚实的基础。
参考文献:
薛永.房建工程中软土地基处理的施工方法[J].建筑工程,2013.