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摘要:软土是指强度低,压缩性较高的软弱士层。多数含有一定的有机物质。由于软土强度低,沉隐里大,往往给建筑工程带来很大的危害,如处理不当,会给工程的施工和使用造成很大影响。软士根据特征,可划分为:软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。
软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的地基,地基中常见的软士,一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水里大、孔隙比大、压缩系数高、强度低,承载能力低,一般不超过50KN/m2,并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质,工程地质条件较差。
软士地基施工将会造成软土地基的沉降,主要包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。软土地基沉降严重时,将会造成建筑不稳定事故,为防止建筑后地基下沉拉裂造成建筑物不稳定等事故的发生,需要对软地基进行处理,使其沉降变得足够坚固,提高软地基的固结度和稳定性至设计的要求,这个过程叫做软基处理,处理方法有:表层处理法、强夯法、静力排水固结法、反压护道法,桩基法换土法,灌浆法,加筋法等, 排水砂垫层,石灰浅坑法及其他辅助方法!不同的软土地基应该结合工程实际采取有效经济的处理办法!在必要的情况下,我们也可以同时采取多个方案。
关键词:软土地基 软基处理
1 软土地基的介绍及主要工程性质
1.1 软土地基的介绍
所谓软土,是指强度低,压缩性较高的软弱土层。多数含有一定的有机物质。由于软土强度低,沉隐量大,往往给道路工程带来很大的危害,如处理不当,会给工程施工和使用造成很大影响。软土根据特征,可划分为:软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。路基中常见的软土,一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低,并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质,工程地质条件较差。
天然土体的性质不同于一般的均质材料,软土地基更是变化很大,不仅在空间上发生变化,而且随着时间的变化其性质也在发生变化。由于土力学中理论分析的计算模式都是在一定的假定条件下建立的,众多不同因素的影响造成了理论分析结果与实际的差异。因此在处理软土地基时,应认真进行调查,重视施工过程中的动态观测,随时进行调整。软土地基的处理一定要遵循“因地制宜、综合考虑”的原则进行。软土路基可能导致出现一些的问题,当地基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷载时,地基就会产生局部或整体剪切破坏。所以,软土地基需要进行处理。
处理方法有:表层处理法、强夯法、静力排水固结法、反压护道法,桩基法换土法,灌浆法,加筋法等, 排水砂垫层,石灰浅坑法及其他辅助方法!不同的软土地基应该结合工程实际采取有效经济的处理办法!在必要的情况下,我们也可以同时采取多个方案。
1.2软土的工程性质
软弱土包括淤泥、淤泥质土、杂填土及饱和松散粉细砂与粉土。堤防工程中主要是指天然孔隙比大于或等于1.5的亚粘土、粘土组成的淤泥和天然孔隙比大于1.0小于1.5的粘土组成的淤泥质粘土。其主要特征如下:
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。
2.压缩性高
我国淤泥和淤泥质土的压缩系数一般a1~2都大于0.5MPa-1,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。
3.透水性差
软弱土尽管其含水量大,透水性却很小,渗透系数K≤1(mm/d)。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。
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°。
5.灵敏度高
软粘土上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限抗压强度之比)一般在3~4之间,有的甚至更高。
6.具有触变性
一旦受到扰动,土的强度明显下降,甚至呈流动状态。
7.流变性显著
其长期抗剪强度只有一般土质抗剪强度的40% ~80%。
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2地基处理
2.1地基处理的目的及采取措施
地基处理是为了提高地基承载力,改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。
地基处理应采取适当的措施以改善地基条件,这些措施应包括以下五方面内容:
(1)改善剪切特性:地基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性,取决于地基土的抗剪强度。因此,为了防止剪切破坏以及减轻土压力,需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。
(2)改善压缩特性:需要研究采用何种措施以提高地基土的压缩模量,借以减少地基土的沉降。另外,防止侧向流动(塑性流动)产生的剪切变形,也是改善剪切特性的目的之一。
(3)改善透水特性:由于在地下水的运动中所出现的问题。为此,需要研究采用何种措施使地基土变成不透水或减轻其水压力。
(4)改善动力特性:地震时饱和松散粉细砂(包括一部分轻亚黏土)将会发生液化。为此,需要研究采取何种措施防止地基土液化,并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。
(5)改善特殊土的不良地基的特性:主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等特殊土的不良地基的特性。
3软土地基的处理措施
3.1软基处理常用工法及其特点
1、复合地基法:水泥土搅拌桩、粉喷桩、碎石桩等;缺点:造价较高
2、排水固结法
塑料排水板联合堆载:工期长,效果不理想
(2)塑料排水板联合真空预压:工期90天以后,效果容易控制,成本低
3、强夯法:缺点:质量不可控,易形成“弹簧土”。
4、无排水砂垫层真空预压:新型工法,工期短 造价低 成本比塑料排水板联合真空预压节约三分之一,效果可靠。
5、爆炸挤淤排水法
3.2施工现场常用处理软土路基方法
在施工中经常碰到的情况多数不是软土地基,因为如果有软土地基一般情况在设计时应该根据地质资料,提出处理方法。多数情况是有局部地段地质情况和原来设计不同,出现局部地基承载力达不到设计要求,或者由于局部地段含水量过大(原有排水系统不畅,原有地基土质渗水性不好)造成地基软弹(翻浆,弹簧土地段)。根据出现的这些情况一般常用的方法主要有:
1、换填。这是最常用的方法。这种方法最大有效处理深度3米。采用人工或机械挖除路堤下全部软土,换填强度较高的粘性土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料。换填的深度要根据承载力确定。
2、抛石填筑。就是在有软土或弹簧土以及有积水的路段填石头,填石的高度以露出要处理的路段原有土层(或积水)高度为宜。在填石的过程中注意一定要用推土机把石块压实,不能出现软弹现象。然后再填筑土方。
3、盲沟。就是在要处理的路段根据要处理的路段的长度,在横向或纵向挖盲沟,盲沟通常用渗水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同级配的石块起到排水的功能。注意盲沟的出口要与排水沟连接,以便把路基中的水排出路基。
4、排水砂垫层。排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层砂层,作用是在软土顶面增加一个排水面,在填土的过程中,荷载逐渐增加,促使软土地基排水固结渗出的水就可以从砂垫层中排走。为确保砂垫层能通畅排水,要采用渗水性良好的材料。砂垫层一般的厚度为0.6~1.0米。为了保证砂垫层的渗水作用,在砂垫层上应该填一层粘性土封住水不让水返上路基。在路基两侧要修好排水沟,通过砂垫层渗出的水通过排水沟排出路基外,保持路基的稳定。
5、石灰浅坑法。由于粘性土含水量影响,施工中经常出现“弹簧土”松软现象。一般较轻的可以采用挖土晒干,敲碎回填的方法:“石灰浅坑法”可以用于各种不同面积的路段(就是说大面积可以使用,小面积也可以使用)。具体做法是:挖40~50cm方形或圆形,深一般1m上下的坑,清除坑内的渗水(最好挖好坑后,第二天清除渗水),放入深为坑深1/3的生石灰,即可回填碾压。坑的行距和坑距在轻度弹簧路段为5~6m,在严重弹簧路段为3~4m。
4结论
软土地基是一种不良地基。由于软土具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性,因此在软土地基上修建建筑物,必须重视地基的变形和稳定问题。在软弱土地基上的建筑物往往会出现地基强度和变形不能满足设计要求的问题,因而常常需要采取措施,进行地基处理。处理的目的是要提高软土地基的强度,保证地基的稳定。
在软土地基上修筑铁路和桥梁并不都会发生问题、只要设计和施工措施得当,就可以保证路堤、桥梁的稳定和使用效果。软土地基上路堤的设计与施工方案,应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素,按照因地制宜、就地取材、分期修建、综合处治的原则进行充分论证,使设计和施工方案达到技术上先进、经济上合理。软土地基的处理方法很多,总之,软土地基处理的目的是增加地基稳定性,减少施工后的不均匀沉陷,所以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,认真测定基底的承载力,并根据不同的地质情况,不同的投资和工期要求,采用切实可行的处理方案,同时一定要采集桥涵施工后的工后沉降数据,积累经验,为今后的施工打下坚实的基础。
参考文献
1《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册(第二版) [M] .北京:中国建筑工业出版社,2000
2叶书麟.地基处理与托换技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1992
3软土地基处理与地下工程施工新工艺新技木应用手册
论文作者:李武勇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/18
标签:地基论文; 土地论文; 强度论文; 淤泥论文; 孔隙论文; 粘性论文; 路基论文; 《防护工程》2018年第31期论文;