分析软土地基上基础处理及实施方案论文_沈舜明

分析软土地基上基础处理及实施方案论文_沈舜明

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摘要:随着我国基础建造的飞速发展,高等级路途的建造需要也不断地扩展。但由于路途地质构成的特殊性,沿线路基下常常存在深沉的软土层,在该软土地基上建筑路途时,若对地基处理不妥,有也许因地基沉降或区别沉降过大而影响路途的正常运用功用。软土地基的处理质量直接影响到路基的基础承载力,也是确保路途建成后安全、高效运营的要害。所以挑选合理的软基处理计划及办法迅速实施,从而获得预期的经济和社会效益,就具有重大的实际意义。

关键词:软土地基,基础处理,方法措施

1软土地基上基础处理概要

所谓软土,是指以灰色外观为主,天然孔隙比较大,土壤含水量大于液体限度的细粒土,软土又称淤泥质土。由于其具有含水量高、压缩性高、团结系数小、扰动性大等等特点,在基础设施建设过程中,软土地基的处理也要比其他的地基处理更为复杂,因此必须引起高度的重视,必须做好万无一失的基础处理。软土地基上基础处理的根本目的在于提高工程地基的稳定性和地基的承载能力,确保高质量的工程建设。软土地基上基础处理具有重要的意义。我国软土地基分布广泛,尤其在我国沿海、沿江和沿湖等地带,而这些地区对房屋建设的需求量迫切,为发展经济,大型基础建设工程蒸蒸日上,而在地基建设过程中,软土地基给这些工程建设带来了不同程度上的阻碍。例如,地基的塌陷、位移、开裂等等,使得工程建设者为之头疼,每项地基的处理要花大量的精力去勘探、测试和施工。在天然地基不能满足建筑物需求的时候,人们就需要充分发挥主观能动性,采取一些人工措施来弥补这些缺陷,确保建筑施工的顺利进行。在选择地基处理方案的过程中,需要结合当地的地质条件找出最优的解决方案。良好的地基处理措施,不仅能减少工程造价,也能确保工程建设的安全性,它关系到整个工程的质量、建设进度和效率,在长期的实践中,人们也越来越多的认识到软土地基上基础处理的重要性。

2土的压实原理及软土的性质

2.1土的压实原理

实践经验表明,对过湿的土进行夯实或碾压时就会出现软弹现象,此时土的密实度是不会增大的。对很干的土进行夯实或碾压,显然也不能把土充分压实。所以,要使土的压实效果最好,其含水量一定要适当。在一定的压实能量下使土最容易压实,并能达到最大密实度时的含水量,称为土的最优含水量(或称为最佳含水量),相对应的干密度叫做最大干密度。具有最优含水量的土,其压实效果最好。这是因为含水量较小时,土中水主要是强结合水,土粒周围的结合水膜很薄,便颗粒间具有很大的分子引力,阻止颗粒移动,压实就比较困难,当含水量适当增大时,土中结合水膜变厚,土料之间的联贯力减弱而使土粒易于移动,压实效果就变好;当含水量继续增大,以致土中出现了自由水,击实时孔隙中过多的水分不易立即排出,势必阻止土粒的靠拢,所以压实效果反而下降。

试验还证明,最优含水量与压实能量有关。对同一种土,用人力夯实时,因能量小,要求土粒之间有较多的水分使其更为润滑,因此,最优含水量较大而得到的最大干密度却较小。当填土压实程度不足时,可以改用大的压实能量补夯,以达到所要求的密度。

2.2软土的性质

软土的性质与地基土的成层构造、沉积年代、成因类型有密切关系。不同年代和成因的软土,其物理性质指标尽管可能相近,但作为地基,工程性质却可能相差很大。所以,对软土的认识,应在掌握其物理力学性质指标的同时,全面分析生成环境、年代、成份、结构和构造。软土具有下列性质:1)含水量较高,孔隙比较大。因为软土的成份主要是由粘土粒组和粉土粒组组成,并含少量的有机质。粘粒的矿物万分之二为蒙脱石、高岭石和伊利石。这些矿物晶粒很细,呈薄片状,表面带负电荷,它与周围介质的水和阳离子相互作用,形成偶极水分子,并吸附于表面形成水膜,在不同的地质环境下沉积形成各种絮状结构。因此这类土的含水量和孔隙比都比较高。

软土多呈软塑或半流塑状态,其天然含水量和孔隙比都比较高,一般含水量超过30%,山区含水量可高达70%,甚至达200%;孔隙比为1}-2。它的饱和度一般大于90%,液性指数多大于1.0。软土的高含水量和大孔隙比不但反映土中的矿物成份与介质相互作用的性质,同时也反映软土的抗剪强度和压缩性的大小。含水量愈大,土的抗剪强度愈小,压缩性愈大。反之,强度愈大,压缩性愈小。所以从软土的天然含水量可以略知其强度和压缩性的大小,要想改善地基软土的强度和变形特性,应首先考虑采用哪种地基处理的方法,降低软土的含水量。

2)透水性差。当地基中有机质含量较大时,土中可能产生气泡,堵塞渗流通道而降低其渗透性。所以在软土层上的建筑物基础的沉降拖延很长时间才能稳定,同样在荷载作用下地基土的强度增长也是很缓慢的。这对于改善地基土的工程特性是十分不利的。软土层的渗透性有明显的各向异性,水平向的渗透系数往往要比垂直向的渗透系数大,特别是含有水平砂层的软土层更为显著,这是改善软土层工程特性的一个有利因素。

3)抗剪强度低。软土的抗剪强度很低,并与排水固结程度密切相关,在不排水剪切时,内摩擦角接近于零,内聚力一般为20-25Kpa。根据土工试验的结果,我国软土的天然不排水抗剪强度一般不小于20Kpa,其变化范围约在5-25Kpa,有效内摩擦角约为20。-350。正常固结的软土层的不排水剪切强度往往是随离表层深度的增加而增大,每米的增长率约为1-2Kpa。在荷载的作用下,如果地基能够排水固结,软土的强度将产生显著的变化,土层的固结速率愈快,软土的强度增加愈大。加速软土层的固结速率是软土强度特性的一项有效途径。

3软土地基上基础处理存在的问题

3.1软土地基上基础处理不当造成的危害

由于软土地基所具有的性质和特点,给建筑工程施工带来了不利的影响。软土地基的沉降量一般比较高,处于20cm~90cm,其沉降时间长,软土的厚度对固结的效率产生严重的影响和阻碍。地基在沉降过程中会出现不均匀的状态,使得地基结构出现异常,地基不平,负载能力不一,在此种地基上进行工程建设,极易导致建筑物开裂受损,甚至会出现建筑物整体塌陷的情况。因此,这样的软土地基,如果不做任何的地基处理,稍有疏忽就会出现工程质量问题,一旦发生自然地质灾害,将产生严重的甚至是不可挽回的后果。在现实考察中,对每一个工程建设都要从地基条件、处理方案、造价及设备材料等等综合因素考虑,来确定软土地基上地基处理方案。

3.2软土地基上基础处理不当产生危害的原因

软土地基上基础处理不当产生危害的原因很多,首先,软土地基的勘察不周密、不准确。很多建筑公司没有引起对软土地基的足够重视,前期的地基勘探草草行事,没有做充分的分析和处理设计。其次,建筑施工负责者明知是软土地基,却没有做好软土地基处理方案。再次,有的工程建设虽然做了软土地基的处理,但是措施力度不到,施工不当造成工程隐患。堆料不当,碾压不当,造成了地基的不稳。最后,由于许多建筑工程扰动了固定岩层,使得硬壳层遭到破坏,地基的稳固性受到严重损伤。地基的不合理处理使得地基结构产生相反的摩擦力和推挤力,更易造成地基的不稳定,因而造成地基不稳带来的种种危害。

4软土地基上基础处理注意事项

4.1软土地基勘察注意事项

首先,在进行软土地基勘探的过程中,需要注意根据实际情况,分析当地的地质情况,地基材料的收集应该具有代表性和实效性,采用最科学的方法进行施工的设计和处理。其次,对于软土地基的分析坚持综合分析的方法,包括其现阶段的稳定性和远期的稳定性,对其进行精确的实验和考察,以确定施工的力度和处理方法。最后,一旦确定了具体的数据分析,在进行施工的过程中要做好现场的监控和管理,对于现场地基处理过程中的保障工作一定要落实到位,如施工位置、排水用电等等工作要加大监控力度,确保安全施工。

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4.2软土地基基础工程注意事项

在工程建设中,软土地基工程建设需要最为重视的关键是软土地基的稳定性、可变性及其软土强度,就目前我国的建设来观察,还需要注意以下四点:第一,确定了软土地基的类型,就需要准备相应的材料、用料以及施工设备等等,在这个过程中,一定要结合具体的地质情况选择施工设备,切不可草草行事。第二,一旦出现施工问题,需要及时提出并讨论解决,及时整改,不可单独妄下结论实施最后导致不可挽回的损失。第三,每次施工需要做好记录安排,以便下次施工做参考和借鉴,取长补短,不断改善软土地基的处理方案。第四,软土地基处理实施过程中一定要保证质量,一定不可偷工减料,不同的工种安排不同的工作人员进行操作,确保工程顺利有效进行。

4.3软土地基施工安全技术注意事项

施工建设企业的一项重要法则就是安全生产,安全生产直接关系到施工人员的自身安全问题,必须引起企业和施工人员的足够重视。为了实现安全生产的目标,顺利完成施工任务,构建自上而下的安全生产管理体系显得尤为重要,这样才能确保施工全过程有条不紊地进行。而软土地基施工安全技术注意事项体现在以下几个方面:首先,成立施工现场的安全领导小组。成立安全领导小组有助于实现岗位责任制。在这种情况下,领导人和施工人员都成为了安全生产的责任人,实现技术研发的安全、日常的施工安全、监督管理的安全等等各方面的有效安全保证,从而使得施工环境有个安全良好的氛围,真正体现了安全与预防为一体的方针政策,从而减少甚至避免了软土地基施工过程中的安全隐患。其次,实行安全培训制度。在施工人员进行施工之前,对他们进行安全教育与培训,对施工技巧和技能进行再培训,不断强化施工人员的施工技能和处理问题的能力,确保软土地基上基础处理的安全生产。再次,定期进行安全生产检查。对于机械设备的详细检查、消防设施的详细检查、人员的详细检查、安全用电的详细检查等等每项都不能掉以轻心,一旦发现问题,需要及时解决,坚决杜绝任何安全事故的发生。每天安排专职人员检查地基情况和施工情况,做好每天的安全日志记录。最后,实行严格的人事管理制度。施工人员必须持证上岗,严禁施工人员酒后施工等等。

4.4软土地基上基础处理环境注意事项

软土地基一旦确定处理方法,需要注意节约能源,进行一定的预算和核算。坚持科学发展观,特别注意保护环境,尤其要避免在进行地基处理的过程中发生地下水的污染现象,同时也要注意机械运行过程中震动、噪声其他等等对周围环境的不良影响,需要引起一定程度的重视。另外,在施工处理进行时,不能捉襟见肘,将周边的地基破坏来填补正在进行修筑的地基,这样将会起到事倍功半的效果,也是得不偿失的做法,施工进行过程中尽量将废料降低到最少,合理用料,科学用料,这些注意事项需要引起足够的重视。

5软土地基处理方法

软土由于具有含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定所需时间长等工程特性,一般不能直接作为天然地基使用,需经过加固处理以减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。路基沉降是导致路基变形、破坏的主要原因,因此对软土地基处理恰当与否,不仅影响工程的投资,而且将直接影响道路的使用性能和工程质量。对软土地基的处理对策很多,但不管采用何种方法,处理后的地基必须满足强度、变形、动力稳定性和透水性要求,从而达到减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降的目的。

5.1稳固剂表层处治法

稳固剂表层处治法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤离子稳固剂等稳定材料,掺入软弱的表层地基土中,改善地基的压缩性和强度特性,保证机械作业条件,提高路堤填土的稳定及压实效果。软土地基表层处治法施工工艺与稳定土类路面基层的施工工艺基本相同。采用平地机路拌法施工时,施工前需将软土排水晾干,以防止机械陷入土中、工地存放的水泥、石灰不可太多,以够一天使用为宜,最多不宜超过三天使用量,要做好防水、防潮措施。软土地基表层处理厚度应根据软土的物理力学性质而定,一般为30^-60cm,过薄效果差,过厚不经济。压实与养生是表层处治法的两个关键环节,用水泥、熟石灰或离子稳固剂稳定处治土应在最后一次拌和后立即压实;生石灰稳定土,必须在拌和时初碾压,生石灰水解结束后再次碾压。压实后若能获得足够的强度,可不必进行专门养生,但由于土质与施工条件不同,处治土强度增长不均衡,则应做好一周时间的养生。

5.2换填法

换填法就是将基础地面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去,然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填,并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动,使之达到要求的密实度,成为良好的人工地基。当地基软弱土层较薄,而且上部荷载不大时,也可直接以人工或机械方法(填料或石填料)进行表层压、夯、振动等密实处理,同样可取得换填加固地基的效果。

5.3深层水泥搅拌桩法

深层水泥搅拌桩法一般适用于砂土、淤泥、粉土等软土地基中。深层水泥搅拌桩法主要是利用搅拌机械将地基的软土和固化剂进行强制的搅拌,用水泥将软土进行固化,以增强地基的强度的目的。当施工的时间为冬季的时候,施工管理人员在施工过程中一定要注意水泥凝结的时间和强度能否达到规定要求。在进行施工前要对机械工具和原材料进行检查,看各项参数是否符合要求,主要检验水泥搅拌的均匀程度和强度,在进行深层水泥搅拌桩施工前,要对附近进行清理,并保持施工现场的土地平整。在施工时要测量地面的标准高度,从而来确定桩顶的标准高度,施工场地的道路一定要保持通畅,并保证原材料的质量,对原材料应取样试验,试验合格以后在进行使用,对于施工场地的布局要合理,施工机械用具要符合标准,并具有良好的稳定性,使用前要进行检修,做好定期的保养工作。在水泥搅拌桩钻孔之前,要仔细的检查管道是否有堵塞的情况,禁止水泥搅拌桩带水下钻,以保证施工安全。水泥搅拌桩的桩体工作时的垂直度要符合规定要求,并对成型的搅拌桩进行质量检查。

6 软土地基基础处理措施

6.1 换土垫层处理。在实际施工时当发现地基土质为软土,无法 满足工程对地基稳定度和强度要求,且勘察测明软土厚度不超过 3m 时,可以通过换土垫层对软土地基进行处理。这种方法与其他处 理措施相比,施工投入较少,经济效益更好。换土垫层简单说就是将 地基需处理的软土部分全部或部分挖走,换成粉煤灰、沙石或灰土 等水稳性更好、密度及强度更高、性能稳定以及不侵蚀周围土层的 材料,经过分层换填、振压,使地基稳定度和强度达到工程要求。换 土垫层后的地基土质与软土相比较,具有变形小、承载力强、刚度大 和沉降小等特点,有利于今后地基的固结排水,可以有效防止出现 季节性的冻土冻胀、限制湿陷土层湿陷。

6.2 堆载预压处理。堆载预压是通过在软土地基表面堆载土层 的方式,使软土地基在人为控制下沉降固结,增大其强度和荷载能 力,从而避免或降低地基在工程施工和使用中的沉降。堆载预压这 种处理措施经实践证明效果非常稳定,并且因为操作简单实用,不 需要额外的特殊设备或材料,适合推广使用。但是在堆载过程中,最 好逐层堆载来强化地基强度,要注意控制堆载进度,缓慢增加地基 强度,避免出现地基断裂的情况,最终达到工程要求。另外,因为软 土层的自然特性和堆载预压需逐层进行,施工人员对软土地基进行 堆载预压处理时需要消耗比较长的施工时间,可以结合具体工期情 况单独或配合其他方法一起使用。

结论

软土地基的处理质量直接影响到路基的基础承载力,也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。软基处理在道路工程中比较常见,软基处理方法也很多,在写这篇论文的过程中,对抛石挤淤、土工格栅、换填法有了一个更深的认识。并且对其它的软基处理方法在理论上也做了一定的学习,为将来的施工实践打下了坚实的理论基础。

参考文献

[1]惠敏,袁宇明;软土地基落锤车间桩基础的设计[J].工程设计与建设,2005,4.

[2]黄玉兴.试析房屋建筑工程软土地基基础处理方案[J].科技资讯,2006,20.

[3]吴平春,林道宏.软土地基深基坑支护工程实录[J].西部探矿工程,1996,

(请减少叙述,麻烦多写出2-3个处理技术方法)

论文作者:沈舜明

论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期

论文发表时间:2017/7/14

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