淺談軟土地基處理方法
【摘 要】筆者通過(guò)對(duì)已建典型道路軟土地基進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程調(diào)研結(jié)果,對(duì)軟土的工程性質(zhì),軟土地基常用處理方法的加固機(jī)理,適用范圍,施工工藝等方面進(jìn)行研究分析。同時(shí)針對(duì)軟土地基加固處理工程特點(diǎn),建立軟土地基處理方案多屬性決策模型,對(duì)軟土地基處理方案進(jìn)行優(yōu)選。
【關(guān)鍵詞】軟土;地基;加固處理
一、軟土地基分析
土作為一種多孔介質(zhì),其物理性質(zhì)對(duì)力學(xué)性質(zhì)有著十分重要的影響,如軟土的低抗剪強(qiáng)度就與其高含水量、高孔隙比有很大的關(guān)系,因此從土的物理性質(zhì)往往能對(duì)土的力學(xué)性質(zhì)做出一些粗略的估計(jì)。軟土是自然歷史的產(chǎn)物,是隨著古地理、氣候、沉積環(huán)境的變化而形成的。軟土一般是指在濱海、湖泊、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度和承載力低的軟塑到流塑狀態(tài)細(xì)粒土,各地軟土形成環(huán)境、年代等條件千差萬(wàn)別,其分布、厚度、性質(zhì)各不相同,水方向有差異性、垂直方向也具不均勻性,所表現(xiàn)出的抗剪強(qiáng)度、壓縮性、透水性等特性也不一樣。軟土地基是指壓縮層主要由淤泥及淤泥質(zhì)土、吹填土、雜填土或其它高壓縮性土層組成的。淤泥和淤泥質(zhì)土是指在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積經(jīng)生物化學(xué)作用形成的粘性土,含有機(jī)質(zhì),天然含水量大于液限。軟土地基概念的擴(kuò)大與延伸,指壓縮層主要由承載力較低、壓縮性不太高的亞粘土、飽和粘土、細(xì)砂及淤泥組成的地基,主要包括對(duì)不屬于《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》中的含水量較高,孔隙率較大,抗剪強(qiáng)度較低,承載力差的粘性土、粉性土;對(duì)于有以上列出的軟弱土以及相間有薄層砂土,卵、礫石層而總體地基強(qiáng)度不能滿(mǎn)足人工構(gòu)造物或路基基底強(qiáng)度要求的地層。實(shí)際相對(duì)來(lái)說(shuō)軟弱地基對(duì)公路的危害程度小于軟土基地。
二、軟土地基處理方法研究
在建筑工程中,建筑物的沉降及不均勻沉降的控制占據(jù)十分重要的地位。建筑物沉降的大小,一方面取決于荷載的大小與分布;另一方面取決于地基土的壓縮特性。軟土地基加固處理的目的是利用夯實(shí)、置換、排水固結(jié)、加筋等方法對(duì)地基土進(jìn)行加固,以改善地基土的剪切性、壓縮性、振動(dòng)性和特殊地基的特征,使之滿(mǎn)足上部擬建工程的要求。根據(jù)道路或上部建筑物(構(gòu)筑物)對(duì)地基的各種要求和天然地基條件,可先確定需要進(jìn)行地基處理的天然地層的范圍及地基處理要求;根據(jù)天然地層的條件、地基處理的具體要求、地基處理方法的原理、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、機(jī)具設(shè)備、材料條件,進(jìn)行地基處理方案可行性研究,提出多種可行方案;軟土地基常用的處理方法有深層攪拌法,強(qiáng)夯固結(jié)法,排水固結(jié)法(真空預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法,真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法)等。(1)置換:用物理力學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土或不良土,形成雙層地基或復(fù)合地基。這樣一來(lái),提高了地基承載力、減少沉降,適用于軟弱土層位于地基表面且最大深度一般在3m,最大不超過(guò)5m的情況。(2)排水固結(jié):土體在一定荷載作用下固結(jié),孔隙比減小,強(qiáng)度提高,以達(dá)到提高地基承載力,減小工后沉降。(3)灌入固化物:向地基中灌入或拌入水泥,或石灰,或其他化學(xué)固化材料在地基中形成復(fù)合土體,以進(jìn)行地基處理。(4)振密、擠密:采用振動(dòng)或擠密的方法使土體密實(shí),提高地基承載力和減少沉降。主要包括:表層原位壓實(shí)法、強(qiáng)夯法、振沖密實(shí)法、擠密砂樁法、擠密碎石樁法(括振沖擠密碎石樁、振動(dòng)沉管擠密碎石樁、沖錘成孔擠密碎石樁和一千振成孔碎石樁等)、孔內(nèi)夯擴(kuò)擠密樁法、爆破擠密法、土樁和灰上樁、以及夯實(shí)水泥土樁法等。(5)加筋:在地基中設(shè)置強(qiáng)度高、模量大的筋材,以達(dá)到提高地基承載力、減少沉降的目的。強(qiáng)度高、模量大的筋材可以是鋼筋混凝土,低強(qiáng)度混凝土,也可以是土工合成材料等。(6)冷熱處理:通過(guò)凍結(jié),或焙燒、加熱地基土體改變土體物理力學(xué)性質(zhì)以達(dá)到地基處理的目的,主要包括:凍結(jié)法、燒結(jié)法。對(duì)提出的各種方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、進(jìn)度等方面的比較分析,考慮環(huán)保要求,初步確定采用一種或幾種地基處理方法,視需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或補(bǔ)充調(diào)查;進(jìn)行地基處理施工設(shè)計(jì)、地基處理施工,通過(guò)監(jiān)測(cè)、質(zhì)量檢驗(yàn)、反分析,對(duì)不符合要求或未達(dá)到預(yù)期目的的進(jìn)行設(shè)計(jì)修改、補(bǔ)充,符合要求的就可作為人工地基進(jìn)行下步工作。
本文對(duì)通過(guò)對(duì)不同軟土地基處理方法的作用機(jī)理、適用范圍等方面進(jìn)行歸納總結(jié),可更好的指導(dǎo)軟土地基工程施工。對(duì)軟土地基常用處理方法的加固機(jī)理,適用范圍,施工工藝等方面進(jìn)行研究分析可推廣應(yīng)用于其他工程項(xiàng)目。針對(duì)軟土地基加固處理工程特點(diǎn),建立軟土地基處理方案多屬性決策模型,對(duì)軟土地基處理方案進(jìn)行優(yōu)選,這對(duì)類(lèi)似軟土地基工程的處理及監(jiān)測(cè)具有一定的借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】軟土;地基;加固處理
一、軟土地基分析
土作為一種多孔介質(zhì),其物理性質(zhì)對(duì)力學(xué)性質(zhì)有著十分重要的影響,如軟土的低抗剪強(qiáng)度就與其高含水量、高孔隙比有很大的關(guān)系,因此從土的物理性質(zhì)往往能對(duì)土的力學(xué)性質(zhì)做出一些粗略的估計(jì)。軟土是自然歷史的產(chǎn)物,是隨著古地理、氣候、沉積環(huán)境的變化而形成的。軟土一般是指在濱海、湖泊、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度和承載力低的軟塑到流塑狀態(tài)細(xì)粒土,各地軟土形成環(huán)境、年代等條件千差萬(wàn)別,其分布、厚度、性質(zhì)各不相同,水方向有差異性、垂直方向也具不均勻性,所表現(xiàn)出的抗剪強(qiáng)度、壓縮性、透水性等特性也不一樣。軟土地基是指壓縮層主要由淤泥及淤泥質(zhì)土、吹填土、雜填土或其它高壓縮性土層組成的。淤泥和淤泥質(zhì)土是指在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積經(jīng)生物化學(xué)作用形成的粘性土,含有機(jī)質(zhì),天然含水量大于液限。軟土地基概念的擴(kuò)大與延伸,指壓縮層主要由承載力較低、壓縮性不太高的亞粘土、飽和粘土、細(xì)砂及淤泥組成的地基,主要包括對(duì)不屬于《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》中的含水量較高,孔隙率較大,抗剪強(qiáng)度較低,承載力差的粘性土、粉性土;對(duì)于有以上列出的軟弱土以及相間有薄層砂土,卵、礫石層而總體地基強(qiáng)度不能滿(mǎn)足人工構(gòu)造物或路基基底強(qiáng)度要求的地層。實(shí)際相對(duì)來(lái)說(shuō)軟弱地基對(duì)公路的危害程度小于軟土基地。
二、軟土地基處理方法研究
在建筑工程中,建筑物的沉降及不均勻沉降的控制占據(jù)十分重要的地位。建筑物沉降的大小,一方面取決于荷載的大小與分布;另一方面取決于地基土的壓縮特性。軟土地基加固處理的目的是利用夯實(shí)、置換、排水固結(jié)、加筋等方法對(duì)地基土進(jìn)行加固,以改善地基土的剪切性、壓縮性、振動(dòng)性和特殊地基的特征,使之滿(mǎn)足上部擬建工程的要求。根據(jù)道路或上部建筑物(構(gòu)筑物)對(duì)地基的各種要求和天然地基條件,可先確定需要進(jìn)行地基處理的天然地層的范圍及地基處理要求;根據(jù)天然地層的條件、地基處理的具體要求、地基處理方法的原理、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、機(jī)具設(shè)備、材料條件,進(jìn)行地基處理方案可行性研究,提出多種可行方案;軟土地基常用的處理方法有深層攪拌法,強(qiáng)夯固結(jié)法,排水固結(jié)法(真空預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法,真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法)等。(1)置換:用物理力學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土或不良土,形成雙層地基或復(fù)合地基。這樣一來(lái),提高了地基承載力、減少沉降,適用于軟弱土層位于地基表面且最大深度一般在3m,最大不超過(guò)5m的情況。(2)排水固結(jié):土體在一定荷載作用下固結(jié),孔隙比減小,強(qiáng)度提高,以達(dá)到提高地基承載力,減小工后沉降。(3)灌入固化物:向地基中灌入或拌入水泥,或石灰,或其他化學(xué)固化材料在地基中形成復(fù)合土體,以進(jìn)行地基處理。(4)振密、擠密:采用振動(dòng)或擠密的方法使土體密實(shí),提高地基承載力和減少沉降。主要包括:表層原位壓實(shí)法、強(qiáng)夯法、振沖密實(shí)法、擠密砂樁法、擠密碎石樁法(括振沖擠密碎石樁、振動(dòng)沉管擠密碎石樁、沖錘成孔擠密碎石樁和一千振成孔碎石樁等)、孔內(nèi)夯擴(kuò)擠密樁法、爆破擠密法、土樁和灰上樁、以及夯實(shí)水泥土樁法等。(5)加筋:在地基中設(shè)置強(qiáng)度高、模量大的筋材,以達(dá)到提高地基承載力、減少沉降的目的。強(qiáng)度高、模量大的筋材可以是鋼筋混凝土,低強(qiáng)度混凝土,也可以是土工合成材料等。(6)冷熱處理:通過(guò)凍結(jié),或焙燒、加熱地基土體改變土體物理力學(xué)性質(zhì)以達(dá)到地基處理的目的,主要包括:凍結(jié)法、燒結(jié)法。對(duì)提出的各種方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、進(jìn)度等方面的比較分析,考慮環(huán)保要求,初步確定采用一種或幾種地基處理方法,視需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或補(bǔ)充調(diào)查;進(jìn)行地基處理施工設(shè)計(jì)、地基處理施工,通過(guò)監(jiān)測(cè)、質(zhì)量檢驗(yàn)、反分析,對(duì)不符合要求或未達(dá)到預(yù)期目的的進(jìn)行設(shè)計(jì)修改、補(bǔ)充,符合要求的就可作為人工地基進(jìn)行下步工作。
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