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摘 要:在实际的建筑工程中,往往会遇到软弱地基,在这些地基上建设建筑物就必须进行适当的处理。本文主要分析了软弱地基的特点,并就几种主要的处理方法进行了概要的探讨。
关键词:软弱;地基;处理;方法
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:
在建筑工程施工建设中,地基的处理工作十分重要,尤其是软弱土地基的处理,由于软土具有含水量高等一系列特点,软弱土地基在施工的过程中不具有较强承受的能力,而且极易出现变形的现象。必须重视软弱土地基的状况,避免出现工程建设的质量与安全问题。保证地基的稳定性,降低地基的压缩性。
一、软弱土地基的特点
软弱土地基主要是指一种软土层,软土层除了包含粘土以及粉状图纸之外,还有着一定数量的沙土、颗粒状泥炭等。这些成分是导致软土地基不稳定的主要因素, 很大程度的降低了建筑工程施工中的建筑物的稳定性。
软土包括淤泥和淤泥质土,其工程特性如下:
(一)含水量较高,孔隙比较大
据相关权威数据反映,软土的含水量一般为35%-80%,孔隙比为1-2.
(二)压缩性较高
软土的压缩系数在0.5-1.5Mpa之间,有些高达4.5Mpa,且其压缩性往往随着液限的增大而增加。
(三)抗剪性能不够
软土的天然不排水抗剪强度一般小于20kpa,其变化范围在5-25kpa。
(四)透水性不够
由于软土的含水量相对较大,所以其就不具备足够的渗透性,渗透的参数往往不足,软土的渗透系数一般在i×10-5至i×10-7 mm/s(i=1,2……,9)之间。因此,软土层在自重或荷载作用下达到完全固结所需的时间很长。并且在承受一定的荷载以后,软土地基的水压就会逐渐上升,导致地基压密的固结能力下降,从而对建筑工程的安全性造成负面影响。
(五)含水量较大
在淤泥的土质中,含水量相对往往较大,一般数值在 50~70%左右。而在国内的一些软土质中,其空隙的比率往往在 1~2之间,很大程度上的超过了液限,甚至有时会达到200%的程度。
(六)具有显著的流变性
软土在不变的剪应力的作用下,将连续产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减。在固结沉降完成之后,软土还可能继续产生客观的次固结沉降。
软土地基上的建筑物出现不同程度的下沉。由此可见,在建筑工程的施工中,对软弱土地基的技术处理是十分有必要的。
二、软弱地基的处理方法
(一)表层处理法
地表面极软弱的情况下适合运用表层处理法。本法是通过排水、敷设或增添材料等办法,提高地表强度,防止地基局部剪切变形,保证施工机械作业;同时尽可能把填土荷载均匀地分布于地基上。主要包括以下两种。
a、表层排水法
對土质较好因含水量过大而导致的软土地基,在填土之前,地表面开挖沟槽,排除地表水,同时降低地基表层部分的含水率,以保障施工机械通行。为了发挥开挖出的沟槽在施工中达到盲沟的效果,应回填透水性好的砂砾或碎石。
b、砂垫层法
用于地基上部软土层极薄且含水量大时,在软土地基上敷垫0.5~1.2m左右厚的砂垫层。这样可达到固结软土层,使砂垫层起到上部排水层作用;同时,砂垫层又成为填土内的地下排水层,以降低填土内的水位;在进行填土及地基处理施工时,为施工机械提供良好的通行条件。
(二)砾垫层调换法
砾垫层调换法的工作原理是除去软弱土地基中含有的软土,然后再向内填充具有高透水性的砂砾土。在对砂砾土填充时,厚度一般要控制在10~25cm之间,同时要严格控制砂砾,需要选择洁净并且含泥量不超过5%的砂砾进行填充,保证效果。在进行实际的填充时,需要在软土层表面喷洒一定数量的水,在对其进行碾压,使得其密度降低,变得更为紧实。砾垫层调换法相对于其他处理软土地基的手段的工作量相对较大,但是具有足够的安全性,能够使得软弱土地基的承受力大幅的增强。
(三)预压法
预压法又可分为堆载预压法、降水预压法、真空预压法等。
a、堆载预压
堆载预压要有便宜方便的原材料,卸载后易于处理和利用。实际上,填方工程开始即对地基逐步进行了加载预压。但为了考虑通车以后的活荷载作用所引起的沉降,所以,尽管堆载到了路基面,还需要计算这些汽车荷载作用。具体应按换算土柱加足土方才算满荷。此后再加载时称为超载。超载后静置的时间为三个月,实测沉降达到要求并稳定后撤除。现在在堆载预压时经常附以砂垫层、砂井或塑料排水板等排水措施,以增强其排水能力,加快固结速度。
b、降水预压法
通过井点抽水使地下水位降低,从而增加土的自重应力,以达到预压的目的。由于使用了降水法,就不需控制加荷速率,也不会有因孔隙水压力增高,而使地基破坏的情况,因此施工速度可以提高。
c、真空预压
真空排水预压法,就是先在加固土中布置砂井与砂垫层,然后在砂垫层上铺设不透气的塑料薄膜,通过真空泵抽气,造成塑料薄膜具有一定的真空度,使土中产生负孔隙水压力,从而吸出孔隙水达到预压固结的目的。
(四)竖向排水法
在粘性土地基中设置垂直的排水柱,以缩短排水距离,促进地基排水固结,增加抗剪强度。由于垂直排水柱所用材料不同,分为砂井和塑料板排水两种。
a、砂井排水法:这种方法是在软土层中设置垂直排水砂井,充填物质一般由中砂、粗砂或砂袋构成。软基施工前应先排除积水,整平坑洼,上方填横向排水砂垫层。如需改善施工条件,可再铺厚约15mm的碎石或砂砾石。不得填片石,以免影响打砂桩。地面整个表层处理后,根据线路中线及桩排距定好桩位。沉管成井方法一般有:
震动法:用低频震动机将有活瓣桩靴的套管沉入土层、达到设计深度后向管中灌砂或放进袋装砂井,再慢速提管不停震动,并可灌水使砂井密实不致缩颈或中断,又可防止管内的砂或砂袋随管带上。
冲击法:用标贯桩机将套管打入土层,到位后向管口灌砂。用竹杆儿或振动器捣实,可用于浅层砂井。亦可用竹杆儿或水管带塑料排水板人力插进,必要时先锤击成孔。
裸打法:用人工螺钻或100钻机成孔。提钻后放进袋装砂井,再灌砂插实。本法仅用于软土层较薄、砂井较短的地基加固。
b、塑料板排水法:在软土层中按一定的间距和布置形式,打设塑料排水板,以增加土层的有效排水途径,缩短排水距离,在上部预压荷载作用下,土层中的空隙水通过塑料排水板和砂垫层而排出,加快地基固结,减少地基不均匀沉降。
(五)CFG桩
CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩,它是由水泥、粉煤灰、碎石和砂加水拌和而成的高粘结强度桩,同桩间土及褥垫层一起形成复合地基。其加固机理主要表现有两种作用:第一是挤密与置换作用;除此之外,CFG桩属于刚性桩,它和桩间土共同作用,即具有复合地基的特点,也具有桩基的某些特征,在加固区范围内桩身的变形控制复合地基的变形,可大幅度降低地基的沉降。一定厚度的褥垫层是CFG复合地基的核心部分:基础下是否有褥垫层对地基的承载能力有很大的影响,只有设置了褥垫层,桩间土承载能力才能发挥出其潜在的作用。在具体的受力条件下,由于桩身的强度及模量比桩间土大,所以首先是桩体受力,表现出比较明显的应力集中现象,且其桩土应力比能达到较高的值,可以大幅减少桩间土承载的荷载,这一点是其他散体材料桩无法比拟的。
参考文献:
[1]盛红星,张务汉.土钉墙在芜湖地区软土基坑支护中的应用[J].芜湖职业技术学院学报.2009 (10):32-33.
[2]田学祥,俞社珍,王云霞.在软弱土层中采用砖砌护壁施工大口径灌注桩的施工方法[J].施工技术.2011(04):52-53.
[3]陈雪志.软弱土层中钻孔灌注桩成桩质量问题控制和检验情况分析[J].工程质量.2008(02):10-12.
关键词:软弱;地基;处理;方法
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:
在建筑工程施工建设中,地基的处理工作十分重要,尤其是软弱土地基的处理,由于软土具有含水量高等一系列特点,软弱土地基在施工的过程中不具有较强承受的能力,而且极易出现变形的现象。必须重视软弱土地基的状况,避免出现工程建设的质量与安全问题。保证地基的稳定性,降低地基的压缩性。
一、软弱土地基的特点
软弱土地基主要是指一种软土层,软土层除了包含粘土以及粉状图纸之外,还有着一定数量的沙土、颗粒状泥炭等。这些成分是导致软土地基不稳定的主要因素, 很大程度的降低了建筑工程施工中的建筑物的稳定性。
软土包括淤泥和淤泥质土,其工程特性如下:
(一)含水量较高,孔隙比较大
据相关权威数据反映,软土的含水量一般为35%-80%,孔隙比为1-2.
(二)压缩性较高
软土的压缩系数在0.5-1.5Mpa之间,有些高达4.5Mpa,且其压缩性往往随着液限的增大而增加。
(三)抗剪性能不够
软土的天然不排水抗剪强度一般小于20kpa,其变化范围在5-25kpa。
(四)透水性不够
由于软土的含水量相对较大,所以其就不具备足够的渗透性,渗透的参数往往不足,软土的渗透系数一般在i×10-5至i×10-7 mm/s(i=1,2……,9)之间。因此,软土层在自重或荷载作用下达到完全固结所需的时间很长。并且在承受一定的荷载以后,软土地基的水压就会逐渐上升,导致地基压密的固结能力下降,从而对建筑工程的安全性造成负面影响。
(五)含水量较大
在淤泥的土质中,含水量相对往往较大,一般数值在 50~70%左右。而在国内的一些软土质中,其空隙的比率往往在 1~2之间,很大程度上的超过了液限,甚至有时会达到200%的程度。
(六)具有显著的流变性
软土在不变的剪应力的作用下,将连续产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减。在固结沉降完成之后,软土还可能继续产生客观的次固结沉降。
软土地基上的建筑物出现不同程度的下沉。由此可见,在建筑工程的施工中,对软弱土地基的技术处理是十分有必要的。
二、软弱地基的处理方法
(一)表层处理法
地表面极软弱的情况下适合运用表层处理法。本法是通过排水、敷设或增添材料等办法,提高地表强度,防止地基局部剪切变形,保证施工机械作业;同时尽可能把填土荷载均匀地分布于地基上。主要包括以下两种。
a、表层排水法
對土质较好因含水量过大而导致的软土地基,在填土之前,地表面开挖沟槽,排除地表水,同时降低地基表层部分的含水率,以保障施工机械通行。为了发挥开挖出的沟槽在施工中达到盲沟的效果,应回填透水性好的砂砾或碎石。
b、砂垫层法
用于地基上部软土层极薄且含水量大时,在软土地基上敷垫0.5~1.2m左右厚的砂垫层。这样可达到固结软土层,使砂垫层起到上部排水层作用;同时,砂垫层又成为填土内的地下排水层,以降低填土内的水位;在进行填土及地基处理施工时,为施工机械提供良好的通行条件。
(二)砾垫层调换法
砾垫层调换法的工作原理是除去软弱土地基中含有的软土,然后再向内填充具有高透水性的砂砾土。在对砂砾土填充时,厚度一般要控制在10~25cm之间,同时要严格控制砂砾,需要选择洁净并且含泥量不超过5%的砂砾进行填充,保证效果。在进行实际的填充时,需要在软土层表面喷洒一定数量的水,在对其进行碾压,使得其密度降低,变得更为紧实。砾垫层调换法相对于其他处理软土地基的手段的工作量相对较大,但是具有足够的安全性,能够使得软弱土地基的承受力大幅的增强。
(三)预压法
预压法又可分为堆载预压法、降水预压法、真空预压法等。
a、堆载预压
堆载预压要有便宜方便的原材料,卸载后易于处理和利用。实际上,填方工程开始即对地基逐步进行了加载预压。但为了考虑通车以后的活荷载作用所引起的沉降,所以,尽管堆载到了路基面,还需要计算这些汽车荷载作用。具体应按换算土柱加足土方才算满荷。此后再加载时称为超载。超载后静置的时间为三个月,实测沉降达到要求并稳定后撤除。现在在堆载预压时经常附以砂垫层、砂井或塑料排水板等排水措施,以增强其排水能力,加快固结速度。
b、降水预压法
通过井点抽水使地下水位降低,从而增加土的自重应力,以达到预压的目的。由于使用了降水法,就不需控制加荷速率,也不会有因孔隙水压力增高,而使地基破坏的情况,因此施工速度可以提高。
c、真空预压
真空排水预压法,就是先在加固土中布置砂井与砂垫层,然后在砂垫层上铺设不透气的塑料薄膜,通过真空泵抽气,造成塑料薄膜具有一定的真空度,使土中产生负孔隙水压力,从而吸出孔隙水达到预压固结的目的。
(四)竖向排水法
在粘性土地基中设置垂直的排水柱,以缩短排水距离,促进地基排水固结,增加抗剪强度。由于垂直排水柱所用材料不同,分为砂井和塑料板排水两种。
a、砂井排水法:这种方法是在软土层中设置垂直排水砂井,充填物质一般由中砂、粗砂或砂袋构成。软基施工前应先排除积水,整平坑洼,上方填横向排水砂垫层。如需改善施工条件,可再铺厚约15mm的碎石或砂砾石。不得填片石,以免影响打砂桩。地面整个表层处理后,根据线路中线及桩排距定好桩位。沉管成井方法一般有:
震动法:用低频震动机将有活瓣桩靴的套管沉入土层、达到设计深度后向管中灌砂或放进袋装砂井,再慢速提管不停震动,并可灌水使砂井密实不致缩颈或中断,又可防止管内的砂或砂袋随管带上。
冲击法:用标贯桩机将套管打入土层,到位后向管口灌砂。用竹杆儿或振动器捣实,可用于浅层砂井。亦可用竹杆儿或水管带塑料排水板人力插进,必要时先锤击成孔。
裸打法:用人工螺钻或100钻机成孔。提钻后放进袋装砂井,再灌砂插实。本法仅用于软土层较薄、砂井较短的地基加固。
b、塑料板排水法:在软土层中按一定的间距和布置形式,打设塑料排水板,以增加土层的有效排水途径,缩短排水距离,在上部预压荷载作用下,土层中的空隙水通过塑料排水板和砂垫层而排出,加快地基固结,减少地基不均匀沉降。
(五)CFG桩
CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩,它是由水泥、粉煤灰、碎石和砂加水拌和而成的高粘结强度桩,同桩间土及褥垫层一起形成复合地基。其加固机理主要表现有两种作用:第一是挤密与置换作用;除此之外,CFG桩属于刚性桩,它和桩间土共同作用,即具有复合地基的特点,也具有桩基的某些特征,在加固区范围内桩身的变形控制复合地基的变形,可大幅度降低地基的沉降。一定厚度的褥垫层是CFG复合地基的核心部分:基础下是否有褥垫层对地基的承载能力有很大的影响,只有设置了褥垫层,桩间土承载能力才能发挥出其潜在的作用。在具体的受力条件下,由于桩身的强度及模量比桩间土大,所以首先是桩体受力,表现出比较明显的应力集中现象,且其桩土应力比能达到较高的值,可以大幅减少桩间土承载的荷载,这一点是其他散体材料桩无法比拟的。
参考文献:
[1]盛红星,张务汉.土钉墙在芜湖地区软土基坑支护中的应用[J].芜湖职业技术学院学报.2009 (10):32-33.
[2]田学祥,俞社珍,王云霞.在软弱土层中采用砖砌护壁施工大口径灌注桩的施工方法[J].施工技术.2011(04):52-53.
[3]陈雪志.软弱土层中钻孔灌注桩成桩质量问题控制和检验情况分析[J].工程质量.2008(02):10-12.