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摘 要:主要介绍了软弱地基的特点和软弱地基加固的分类,以及针对不同的软弱地基选择不同的处理方法,最后介绍了选择不同软弱地基加固方法时所考虑的条件。
关键词:软弱地基;加固;合理选择。
软弱土一般是指抗剪强度低、压缩性高、渗透性较小的土,如松散砂性土,尚未固结的吹(冲)填土、杂填土、素填土、淤泥、淤泥质土等.地基主要受力层由软弱土组成时,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.应针对不同软弱地基的特性,选择合理、经济的加固处理方法,是利用软弱地基的首要问题。
一、软弱地基加固处理方法的分类
软弱地基加固处理的分类方法有多种,以下根据施工特点分类。
1、换填
(1)挖填法;(2)挤填法(分为强制挤填法和爆破挤填法)。
2、压实
(1)重锤夯实法;(2)机械碾压法;(3)震动压实法;(4)强力夯实法。
3、排水
(1)加压排水(主要包括填土预压法、堆载砂井法和堆载砂袋法);(2)重力排水(分为浅集水坑排水法、深井排水法和井点排水法三种);(3)负压排水(采用抽真空排水法);(4)吸排水(采用生石灰桩法)(5)电渗排水法;(6)强制排水(分为毛细管干燥法、纸板排水法和塑料板排水法)。
4、表面加固
(1)土工布法;(2)竹筋土法
5、固结
(1)冻结固结法(可分为氯化钠冻结法和低温液态氮法两种);(2)灌入固结法(有真空灌浆法、药物灌注法、水泥灌注法、沥青灌注法和合成树脂灌注法五种);(3)热加固法;(4)化学加固法(单液或双液法);(5)电渗加固法(分为离子交换法和电渗硅化法两种)。
6、拌和
(1)表层拌和处理(有颗粒级配法、凝聚沉淀法和添加料拌和法三种);(2)深层拌和处理(有旋喷柱法和深层搅拌法两种)。
7、挤密
(1)振冲柱法;(2)挤密土桩法;(3)挤密砂桩法(振动、冲擊、旋转成孔);(4)碎石桩法。
此外,还有板桩法、帽桩法、网桩法和桩基法等。其中桩基可分为灌注桩和预制桩。
二、软弱地基加固方法的选择
软弱地基的各种加固方法都有一定的适用条件,其作用效果也不相同,通常要根据建筑场地的地质条件、结构物条件、设计施工条件、环境条件以及加固效果等因素来综合考虑,选用合理、经济的加固方法。
1、根据地质条件选择加固方法
软弱地基的状态是比较复杂的,在不同的地质条件下,选择的加固方法也不相同。
(1)软弱土层的厚度:土层薄时,沉降量会小些,所需固结时间短,一般在4—5m时,可采用简单的表层加固法;土层厚时,加固方法选择较困难,可用竖向排水井(砂井、袋装砂井、纸板或塑料板排水)或挤密桩法等。
(2)土中有无排水砂层:有排水砂层时,土层厚度在3—4m,地基易固结,可选用表层加固法,逐渐加载法和堆载预压法等;无良好排水砂层时,排水距离长、固结时间长,强度增长慢,可采用竖向排水井来加快固结,也可与堆载预压法并用,以加强处理效果。
(3)粘土层与砂土层交互排列:这是地基的稳定和沉降问题少,但要注意砂层的液化问题,采用填土堆载压实法加固效果较好。
(4)软弱地基倾斜:这时地基会持续下沉,将来建筑物的沉降也不均匀;土层较薄处可用换填法,较厚处应采用综合加固法(如堆载砂井预压法等)。
(5)不同土质的影响;遇淤泥质土时,地基的透水性差,可采用砂井排水法或电渗法等,能加快固结和提高强度;遇较厚的黑泥层时,用缓慢加载预压固结效果较好;粘土及粗土地基的透水性差,孔隙压力大,易引起长期沉降及滑坡破坏,可采用电渗法、负压排水法、重力排水法及药液灌入法等;一般砂质土地基问题较少,但沿海或新填的砂土应考虑液化问题。
防止液化的条件是增大砂土地基的相对密度,增加地基的有效应力,改变地基的渗透性,增大透水性缩短排水距离,使孔隙压力消散得快。可采用碎石或砾石作桩料,透水性好,加固效果也好。此外也可采用降低水位法、砂砾石垫层法、土工布以及竹筋等方法。
2、根据设计施工条件选择加固方法
(1)设计时应考虑用地、工期及用料情况。
用地:施工时占地多些,对工程有利。例如可采用较缓的边坡堆载,稳定性好,但费用较多。
工期:工期不宜安排得太紧,以便选用缓速的加载施工方法;时间充分,施工时地基稳定性好,遗留问题少。
工程用料:要求就地取材,选择容易得到的材料,这是选择地基加固方法的重要因素。
采用砂垫层法时,应选用透水性好的河砂,有困难时也可选用山砂,但细粒土含量不能多;在地下水位以下时,应用岩屑、砂砾、粗砂透水性好的材料;还要注意规划挖掘出来的软弱土的堆放场地;采用填土压实法时,不需要特殊的材料,但应有一定的场地并选好填料的取土场;采用堆载预压法时,要安排好作为堆载的填土使用后的转移问题,填土下应设置排水沟;采用竖向排水法时,首先应选用透水性好的砂料,如有困难再选用纸板或塑料板排水方法,但纸板法效果较差。
(2)施工时应采用科学的管理方法
虽然选用了较好的地基加固方法,但由于施工管理不善,造成地基的扰动;或者由于机械行走路线的不合理,使地基加固不均匀;或者使灵敏性大的软弱地基受到冲击与振动,施工后场地沉降不均匀,都会造成加固效果不好。同时要严格按照设计要求施工,例如采用堆载预压法,堆载填土的宽度、高度都不够时,就达不到加固效果;又例如,挖填法仅适用于7—10m,砂桩、砂井法适用于20—30m,超过了界限,这些加固方法也就不适用了。此外,还要考虑施工的难易程度、管理的水平、测试的手段、施工中土性有无变化和结构物的变位等因素,选择合适的加固方法。
3、根据场地环境条件选择加固方法
要考虑加固施工时对周围环境的影响。例如:新填土会挤压原有道路、房屋,产生侧向位移或附加沉降;用砂桩、砂井时,施工有噪声,靠近居民点会扰民;采用填土堆载时,要有大量的土料运进运出工地,会影响交通和环境卫生;采用降低水位法时,要考虑引起周围地基的下沉和对周围居民用水的影响,这时应预先调查或做隔水墙,并考虑施工后注水复原的问题;打石灰桩、灌注药物或采用电渗排水时,会污染周围地下水,应慎重对待。
4、根据结构物条件选择加固方法
要考虑结构物的等级、结构体系、断面形状、位置、埋深、使用要求和建筑材料等因素对所选择加固方法的影响,特别是有地下结构物(地下室、涵洞、地下铁道等),或者结构物高低不同、沉降不均时,应当特别注意。在上部结构、基础类型的选择上也应采取相应措施,使上下部协同工作。
三、结论
选择软弱地基加固方法时,应考虑以下条件:
(1)要详尽地掌握场地的地质条件和软弱土的性状;
(2)了解建筑物的等级、结构体系、荷载以及对施工和使用的要求;
(3)施工单位处理软弱地基的能力和经验;
(4)各种加固方法的基本原理、作用效果、适用范围、维护难易程度、施工繁简和选择条件;
(5)地基加固时所需材料的来源,容许的工程造价情况。
针对上述条件,选择一种或几种合适的加固方法,通过初步设计进行仔细比较,最后选定施工简便、方法可靠、造价低廉、适合当地条件的加固方法。
关键词:软弱地基;加固;合理选择。
软弱土一般是指抗剪强度低、压缩性高、渗透性较小的土,如松散砂性土,尚未固结的吹(冲)填土、杂填土、素填土、淤泥、淤泥质土等.地基主要受力层由软弱土组成时,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.应针对不同软弱地基的特性,选择合理、经济的加固处理方法,是利用软弱地基的首要问题。
一、软弱地基加固处理方法的分类
软弱地基加固处理的分类方法有多种,以下根据施工特点分类。
1、换填
(1)挖填法;(2)挤填法(分为强制挤填法和爆破挤填法)。
2、压实
(1)重锤夯实法;(2)机械碾压法;(3)震动压实法;(4)强力夯实法。
3、排水
(1)加压排水(主要包括填土预压法、堆载砂井法和堆载砂袋法);(2)重力排水(分为浅集水坑排水法、深井排水法和井点排水法三种);(3)负压排水(采用抽真空排水法);(4)吸排水(采用生石灰桩法)(5)电渗排水法;(6)强制排水(分为毛细管干燥法、纸板排水法和塑料板排水法)。
4、表面加固
(1)土工布法;(2)竹筋土法
5、固结
(1)冻结固结法(可分为氯化钠冻结法和低温液态氮法两种);(2)灌入固结法(有真空灌浆法、药物灌注法、水泥灌注法、沥青灌注法和合成树脂灌注法五种);(3)热加固法;(4)化学加固法(单液或双液法);(5)电渗加固法(分为离子交换法和电渗硅化法两种)。
6、拌和
(1)表层拌和处理(有颗粒级配法、凝聚沉淀法和添加料拌和法三种);(2)深层拌和处理(有旋喷柱法和深层搅拌法两种)。
7、挤密
(1)振冲柱法;(2)挤密土桩法;(3)挤密砂桩法(振动、冲擊、旋转成孔);(4)碎石桩法。
此外,还有板桩法、帽桩法、网桩法和桩基法等。其中桩基可分为灌注桩和预制桩。
二、软弱地基加固方法的选择
软弱地基的各种加固方法都有一定的适用条件,其作用效果也不相同,通常要根据建筑场地的地质条件、结构物条件、设计施工条件、环境条件以及加固效果等因素来综合考虑,选用合理、经济的加固方法。
1、根据地质条件选择加固方法
软弱地基的状态是比较复杂的,在不同的地质条件下,选择的加固方法也不相同。
(1)软弱土层的厚度:土层薄时,沉降量会小些,所需固结时间短,一般在4—5m时,可采用简单的表层加固法;土层厚时,加固方法选择较困难,可用竖向排水井(砂井、袋装砂井、纸板或塑料板排水)或挤密桩法等。
(2)土中有无排水砂层:有排水砂层时,土层厚度在3—4m,地基易固结,可选用表层加固法,逐渐加载法和堆载预压法等;无良好排水砂层时,排水距离长、固结时间长,强度增长慢,可采用竖向排水井来加快固结,也可与堆载预压法并用,以加强处理效果。
(3)粘土层与砂土层交互排列:这是地基的稳定和沉降问题少,但要注意砂层的液化问题,采用填土堆载压实法加固效果较好。
(4)软弱地基倾斜:这时地基会持续下沉,将来建筑物的沉降也不均匀;土层较薄处可用换填法,较厚处应采用综合加固法(如堆载砂井预压法等)。
(5)不同土质的影响;遇淤泥质土时,地基的透水性差,可采用砂井排水法或电渗法等,能加快固结和提高强度;遇较厚的黑泥层时,用缓慢加载预压固结效果较好;粘土及粗土地基的透水性差,孔隙压力大,易引起长期沉降及滑坡破坏,可采用电渗法、负压排水法、重力排水法及药液灌入法等;一般砂质土地基问题较少,但沿海或新填的砂土应考虑液化问题。
防止液化的条件是增大砂土地基的相对密度,增加地基的有效应力,改变地基的渗透性,增大透水性缩短排水距离,使孔隙压力消散得快。可采用碎石或砾石作桩料,透水性好,加固效果也好。此外也可采用降低水位法、砂砾石垫层法、土工布以及竹筋等方法。
2、根据设计施工条件选择加固方法
(1)设计时应考虑用地、工期及用料情况。
用地:施工时占地多些,对工程有利。例如可采用较缓的边坡堆载,稳定性好,但费用较多。
工期:工期不宜安排得太紧,以便选用缓速的加载施工方法;时间充分,施工时地基稳定性好,遗留问题少。
工程用料:要求就地取材,选择容易得到的材料,这是选择地基加固方法的重要因素。
采用砂垫层法时,应选用透水性好的河砂,有困难时也可选用山砂,但细粒土含量不能多;在地下水位以下时,应用岩屑、砂砾、粗砂透水性好的材料;还要注意规划挖掘出来的软弱土的堆放场地;采用填土压实法时,不需要特殊的材料,但应有一定的场地并选好填料的取土场;采用堆载预压法时,要安排好作为堆载的填土使用后的转移问题,填土下应设置排水沟;采用竖向排水法时,首先应选用透水性好的砂料,如有困难再选用纸板或塑料板排水方法,但纸板法效果较差。
(2)施工时应采用科学的管理方法
虽然选用了较好的地基加固方法,但由于施工管理不善,造成地基的扰动;或者由于机械行走路线的不合理,使地基加固不均匀;或者使灵敏性大的软弱地基受到冲击与振动,施工后场地沉降不均匀,都会造成加固效果不好。同时要严格按照设计要求施工,例如采用堆载预压法,堆载填土的宽度、高度都不够时,就达不到加固效果;又例如,挖填法仅适用于7—10m,砂桩、砂井法适用于20—30m,超过了界限,这些加固方法也就不适用了。此外,还要考虑施工的难易程度、管理的水平、测试的手段、施工中土性有无变化和结构物的变位等因素,选择合适的加固方法。
3、根据场地环境条件选择加固方法
要考虑加固施工时对周围环境的影响。例如:新填土会挤压原有道路、房屋,产生侧向位移或附加沉降;用砂桩、砂井时,施工有噪声,靠近居民点会扰民;采用填土堆载时,要有大量的土料运进运出工地,会影响交通和环境卫生;采用降低水位法时,要考虑引起周围地基的下沉和对周围居民用水的影响,这时应预先调查或做隔水墙,并考虑施工后注水复原的问题;打石灰桩、灌注药物或采用电渗排水时,会污染周围地下水,应慎重对待。
4、根据结构物条件选择加固方法
要考虑结构物的等级、结构体系、断面形状、位置、埋深、使用要求和建筑材料等因素对所选择加固方法的影响,特别是有地下结构物(地下室、涵洞、地下铁道等),或者结构物高低不同、沉降不均时,应当特别注意。在上部结构、基础类型的选择上也应采取相应措施,使上下部协同工作。
三、结论
选择软弱地基加固方法时,应考虑以下条件:
(1)要详尽地掌握场地的地质条件和软弱土的性状;
(2)了解建筑物的等级、结构体系、荷载以及对施工和使用的要求;
(3)施工单位处理软弱地基的能力和经验;
(4)各种加固方法的基本原理、作用效果、适用范围、维护难易程度、施工繁简和选择条件;
(5)地基加固时所需材料的来源,容许的工程造价情况。
针对上述条件,选择一种或几种合适的加固方法,通过初步设计进行仔细比较,最后选定施工简便、方法可靠、造价低廉、适合当地条件的加固方法。