建筑工程軟弱地基處理研究
【文摘】軟弱地基是一種不良地基,特點是抗剪強度不高、壓縮性較高、承載力較低、天然含水量比較大、在壓力作用下很容易凝固下沉或者滑動等。所以,在施工中要經(jīng)常采用各種各樣的措施進行軟弱地基的處理,提高并穩(wěn)固地基強度,確保地基的穩(wěn)固性。本文對軟弱地基的結(jié)構(gòu)、類型以及處理方法進行分析,探討處理軟弱地基最合理科學的技術(shù)方法。
【關(guān)鍵詞】建筑工程;軟弱地基;處理方法;研究
1.前言
基本上沒有受到地質(zhì)和地形變動的被稱為軟弱地基,是沒有受到任何物理作用和化學作用的有機質(zhì)土、軟粘土和飽和松砂等地層組成的。軟土是壓縮性高、強度低的軟弱土層。軟土劃分為淤泥、泥炭、軟粘性土、泥炭質(zhì)土、淤泥質(zhì)土五種類型。建筑工程在軟弱土層上進行施工時,必須要用天然地基,但是強度又不能滿足施工設(shè)計的要求,遇到土層不穩(wěn)定發(fā)生變形等問題。所以要采取措施加固軟弱土地基, 使用塑料排水板進行改善,塑料排水板是具有很多孔道的物體,豎向插入土中形成排水通道。塑料排水板操作簡單,使用快捷方便,在國內(nèi)建筑工程被廣泛應用, 取得不錯的效果。加固軟弱地基的方法有換填土、生石灰樁、擠實砂樁、砂井、旋噴樁、粉噴樁等方法。
2.軟弱地基的基本特征
軟弱地基是指地層中有淤泥、質(zhì)土淤泥、雜填土和高壓縮性土以及部分沖填土。軟弱地基的基本特性如下:
①軟弱土的抗剪強度不高,土層的流變性很明顯。查閱相關(guān)實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),軟弱土自動排水性很差,抗剪強度值僅在6-30kPa的范圍之內(nèi),摩擦角只在10~300之間有效。在壓力的持續(xù)作用下,軟弱地基的排水凝固能夠改變其抗剪強度,加快排水凝固的速度,提高軟弱土的強度。軟弱土在剪應力的作用下,發(fā)生剪切變形,降低了抗剪強度[1]。軟弱土中的孔隙內(nèi)就算沒有水的壓力,但是地基還是會一直沉降。
?、谲浫醯鼗Y(jié)構(gòu)性比較強,軟土土質(zhì)是絮狀的結(jié)構(gòu)分布的,受到擾動的軟弱土層容易被破壞,土層的強度受影響而降低,甚至發(fā)生流動不穩(wěn)定。所以在工程建筑施工中遇到軟弱地基時要進行科學合理的處理,盡量可能的不要造成土體擾動。軟弱土層被擾動后,強度雖然會逐漸的隨著時間恢復,但是想恢復到原來沒被擾動的水平是很難的。
?、劭紫断鄬^大和含水量比較高的特點的是軟弱地基的土質(zhì)所具有的特征。主要是粉土粒組和粘土粒組組成軟土,軟土內(nèi)部不含有機質(zhì)。軟土的含水量最低在33%,最高的高達75%左右,空隙之間的比例為1≥2。
?、苘浫醯鼗耐临|(zhì)透水性能比較差、壓縮性又相對高。因為軟弱土的含水量比較高,因此土層的滲透性很小,軟弱土豎向滲透的系數(shù)為12-5~8-3cm/s 之間;軟弱土的壓縮系數(shù)常在0.7- 1.6 MPa- 1 之間,液限增大,軟弱土的壓縮性也會增大,所以軟弱土層在短時間內(nèi)靠荷載和自重的作用是很難形成固結(jié)[2]。
3.軟弱地基處理的基本方法
3.1 軟弱地基排水固結(jié)的方法。
排水固結(jié)方法包括電滲法、超載預壓法、堆載預壓法、真空預壓法、地下水位降低法、堆載與真空聯(lián)合法等。建筑施工之前就應該先對軟弱土進行排水固結(jié),通過預先施加載荷,增設(shè)排水的各種有利條件,可以促進飽和軟粘土的固結(jié)。軟弱地基排水固結(jié)的方法已經(jīng)被使用很多年,不僅理論非常成熟,正確指導施工建設(shè),而且施工設(shè)備費用低、操作工序簡單。排水固結(jié)的方法主要處理淤泥質(zhì)土、淤泥和其他飽和軟粘土方面最有成效,但卻對滲透性非常低的某些泥炭土無可奈何。軟粘土地基在預壓荷載的作用下排出土體孔隙中的水, 促進土體固結(jié), 減小了土層中孔隙的體積, 提高了土體的強度和地基的承載力,達到減少軟弱地基施工后沉降的目的。
3.2 軟弱地基拌和的方法
通過強烈外力對原始地層進行破壞,再對軟弱地基導入具有固化作用和凝結(jié)作用的介質(zhì)材料,改善地基物理力學的性質(zhì)。主要方法有深層攪拌法和高壓噴射注漿法兩種。深層攪拌法是利用水泥、水泥漿體作為主固化劑,固化劑通過特制的深層攪拌機械放進地基土中與軟弱土進行強制攪拌,于是水泥土樁柱體形成,與原來的軟弱地基組成新的復合地基[3]。高壓噴射灌漿法是通過高壓力對土體直接破壞,經(jīng)過管路噴出來的水泥漿液和原來的軟弱土進行拌和,進過一段時間的凝固,拌和樁柱體就基本形成,原地基和拌合的樁柱體構(gòu)成了復合地基,提高軟弱地基的使用性能。高壓噴射灌漿法對防滲結(jié)構(gòu)和擋土結(jié)構(gòu)的形成起到關(guān)鍵作用。
3.3 換置性能好的巖土材料
置換法又叫換土法,挖出地基范圍的軟弱土層,再采用性質(zhì)好的巖土,比如砂、礫、素土、石屑、碎石、灰土等置換軟弱地基的軟弱土層,并且要壓實置換的土,達到建筑基地密實度的要求,實現(xiàn)了復合地基或雙層地基,達到最終的目的。如果軟弱地基的土層比較薄(H [5 m)或者是力學性能相對較好,上部承受的壓力也不是很大, 使用置換法不僅投資小、工藝簡單而且縮短了工程的竣工時間。在建筑施工中, 置換法是在淺層軟弱地基中最常見的且經(jīng)濟效益比較高的處理方法.在施工中要根據(jù)建筑體形、荷載性質(zhì)、巖土條件、機械設(shè)備、結(jié)構(gòu)特點以及置換材料的來源和性質(zhì)進行綜合的分析。軟弱地基在地基底部置換石屑、素土、碎石等,處理改善地基基底,這個置換法不僅縮短了施工時間而且取得明顯的效果,質(zhì)量也相當穩(wěn)定。
3.4 軟弱地基振密擠密的方法
在軟弱地基中灌入砂、土、石、石灰、灰土等質(zhì)地堅硬的材料搗實形成的一種復合地基,改善地基性能,使地層變得更加緊密嚴實[4]。采用振沖器械迅速擠壓土層,把土體原來的結(jié)構(gòu)破壞,迅速增大土層孔隙水的壓力,再把土粒推向低勢能的位置的,讓原本疏松軟弱的土體變得更加緊密結(jié)實?;蛘呤褂贸凉苤茦稒C械錘擊、振動、靜壓地基使之管內(nèi)成孔,再投料入管中,一邊邊投料一邊振動沉管,樁體得到進一步的密實,然后與原地基結(jié)合成為復合地基。這種方法也稱碎石樁法或石灰土樁法。因軟黏土透水性比較差,而含水量又相對高、采用砂樁進行密實很難達到擠密的效果,石灰樁是最近幾年才被廣泛應用的新技術(shù)。在施工時,必須密封生石灰才存放,塊灰要選用新鮮的,嚴格按施工要求粉碎灰塊。通過加入質(zhì)地堅硬的材料對軟弱地基振密擠密,減小了地基中的孔隙,提高了土體的強度。
3.5 壓實軟弱地基的方法。
壓實土層可的方法有:重錘夯壓法、機械碾壓法、強夯法以及振動壓實法。壓實原理是借助人工或機械的重力進行碾壓夯擊,把軟弱地基土層壓實,可以填土后分層進行壓實。重錘夯壓法是采用起重機械把夯錘提到合適的高度,讓錘重重落下,一直重復起落運動可以壓實軟弱地基;機械碾壓法是通過平碾、壓路機、振動碾、羊足碾等碾壓機械壓實軟弱地基土;強夯法是利用夯擊強大的功能,使地基的動應力和沖擊波強烈的反應,固結(jié)密實軟弱土層[5]。強夯法對砂土、粉土、碎石土、雜填土、飽和度比較低的粘等比較適用,但不適用于飽和度較高的粘性土。把地基表面松散的淺層土通過振動把土層振實的方法叫振動壓實法; 重錘夯壓法和強夯法最大的區(qū)別是,強夯法錘的重量和重錘的高度比較大。壓實法廣泛適用于粉土、砂土、碎石土、雜填土、飽和度低的粘性土等,因地基土質(zhì)和夯擊強度的不同,對軟弱地基加固有效的深度可以達到6~12m左右。
4 結(jié)束語
軟弱地基嚴重危害建筑物,處理的措施不當,地基強度容易失穩(wěn),發(fā)生建筑物沉降量的現(xiàn)象,嚴重的還會造成建筑物開裂、坍塌。所以,在建筑施工中,要根據(jù)軟弱地基的特點,結(jié)合實際情況,確定科學合理的方案,有效地加固對軟弱地基的處理,保障建筑物的安全。
【關(guān)鍵詞】建筑工程;軟弱地基;處理方法;研究
1.前言
基本上沒有受到地質(zhì)和地形變動的被稱為軟弱地基,是沒有受到任何物理作用和化學作用的有機質(zhì)土、軟粘土和飽和松砂等地層組成的。軟土是壓縮性高、強度低的軟弱土層。軟土劃分為淤泥、泥炭、軟粘性土、泥炭質(zhì)土、淤泥質(zhì)土五種類型。建筑工程在軟弱土層上進行施工時,必須要用天然地基,但是強度又不能滿足施工設(shè)計的要求,遇到土層不穩(wěn)定發(fā)生變形等問題。所以要采取措施加固軟弱土地基, 使用塑料排水板進行改善,塑料排水板是具有很多孔道的物體,豎向插入土中形成排水通道。塑料排水板操作簡單,使用快捷方便,在國內(nèi)建筑工程被廣泛應用, 取得不錯的效果。加固軟弱地基的方法有換填土、生石灰樁、擠實砂樁、砂井、旋噴樁、粉噴樁等方法。
2.軟弱地基的基本特征
軟弱地基是指地層中有淤泥、質(zhì)土淤泥、雜填土和高壓縮性土以及部分沖填土。軟弱地基的基本特性如下:
①軟弱土的抗剪強度不高,土層的流變性很明顯。查閱相關(guān)實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),軟弱土自動排水性很差,抗剪強度值僅在6-30kPa的范圍之內(nèi),摩擦角只在10~300之間有效。在壓力的持續(xù)作用下,軟弱地基的排水凝固能夠改變其抗剪強度,加快排水凝固的速度,提高軟弱土的強度。軟弱土在剪應力的作用下,發(fā)生剪切變形,降低了抗剪強度[1]。軟弱土中的孔隙內(nèi)就算沒有水的壓力,但是地基還是會一直沉降。
?、谲浫醯鼗Y(jié)構(gòu)性比較強,軟土土質(zhì)是絮狀的結(jié)構(gòu)分布的,受到擾動的軟弱土層容易被破壞,土層的強度受影響而降低,甚至發(fā)生流動不穩(wěn)定。所以在工程建筑施工中遇到軟弱地基時要進行科學合理的處理,盡量可能的不要造成土體擾動。軟弱土層被擾動后,強度雖然會逐漸的隨著時間恢復,但是想恢復到原來沒被擾動的水平是很難的。
?、劭紫断鄬^大和含水量比較高的特點的是軟弱地基的土質(zhì)所具有的特征。主要是粉土粒組和粘土粒組組成軟土,軟土內(nèi)部不含有機質(zhì)。軟土的含水量最低在33%,最高的高達75%左右,空隙之間的比例為1≥2。
?、苘浫醯鼗耐临|(zhì)透水性能比較差、壓縮性又相對高。因為軟弱土的含水量比較高,因此土層的滲透性很小,軟弱土豎向滲透的系數(shù)為12-5~8-3cm/s 之間;軟弱土的壓縮系數(shù)常在0.7- 1.6 MPa- 1 之間,液限增大,軟弱土的壓縮性也會增大,所以軟弱土層在短時間內(nèi)靠荷載和自重的作用是很難形成固結(jié)[2]。
3.軟弱地基處理的基本方法
3.1 軟弱地基排水固結(jié)的方法。
排水固結(jié)方法包括電滲法、超載預壓法、堆載預壓法、真空預壓法、地下水位降低法、堆載與真空聯(lián)合法等。建筑施工之前就應該先對軟弱土進行排水固結(jié),通過預先施加載荷,增設(shè)排水的各種有利條件,可以促進飽和軟粘土的固結(jié)。軟弱地基排水固結(jié)的方法已經(jīng)被使用很多年,不僅理論非常成熟,正確指導施工建設(shè),而且施工設(shè)備費用低、操作工序簡單。排水固結(jié)的方法主要處理淤泥質(zhì)土、淤泥和其他飽和軟粘土方面最有成效,但卻對滲透性非常低的某些泥炭土無可奈何。軟粘土地基在預壓荷載的作用下排出土體孔隙中的水, 促進土體固結(jié), 減小了土層中孔隙的體積, 提高了土體的強度和地基的承載力,達到減少軟弱地基施工后沉降的目的。
3.2 軟弱地基拌和的方法
通過強烈外力對原始地層進行破壞,再對軟弱地基導入具有固化作用和凝結(jié)作用的介質(zhì)材料,改善地基物理力學的性質(zhì)。主要方法有深層攪拌法和高壓噴射注漿法兩種。深層攪拌法是利用水泥、水泥漿體作為主固化劑,固化劑通過特制的深層攪拌機械放進地基土中與軟弱土進行強制攪拌,于是水泥土樁柱體形成,與原來的軟弱地基組成新的復合地基[3]。高壓噴射灌漿法是通過高壓力對土體直接破壞,經(jīng)過管路噴出來的水泥漿液和原來的軟弱土進行拌和,進過一段時間的凝固,拌和樁柱體就基本形成,原地基和拌合的樁柱體構(gòu)成了復合地基,提高軟弱地基的使用性能。高壓噴射灌漿法對防滲結(jié)構(gòu)和擋土結(jié)構(gòu)的形成起到關(guān)鍵作用。
3.3 換置性能好的巖土材料
置換法又叫換土法,挖出地基范圍的軟弱土層,再采用性質(zhì)好的巖土,比如砂、礫、素土、石屑、碎石、灰土等置換軟弱地基的軟弱土層,并且要壓實置換的土,達到建筑基地密實度的要求,實現(xiàn)了復合地基或雙層地基,達到最終的目的。如果軟弱地基的土層比較薄(H [5 m)或者是力學性能相對較好,上部承受的壓力也不是很大, 使用置換法不僅投資小、工藝簡單而且縮短了工程的竣工時間。在建筑施工中, 置換法是在淺層軟弱地基中最常見的且經(jīng)濟效益比較高的處理方法.在施工中要根據(jù)建筑體形、荷載性質(zhì)、巖土條件、機械設(shè)備、結(jié)構(gòu)特點以及置換材料的來源和性質(zhì)進行綜合的分析。軟弱地基在地基底部置換石屑、素土、碎石等,處理改善地基基底,這個置換法不僅縮短了施工時間而且取得明顯的效果,質(zhì)量也相當穩(wěn)定。
3.4 軟弱地基振密擠密的方法
在軟弱地基中灌入砂、土、石、石灰、灰土等質(zhì)地堅硬的材料搗實形成的一種復合地基,改善地基性能,使地層變得更加緊密嚴實[4]。采用振沖器械迅速擠壓土層,把土體原來的結(jié)構(gòu)破壞,迅速增大土層孔隙水的壓力,再把土粒推向低勢能的位置的,讓原本疏松軟弱的土體變得更加緊密結(jié)實?;蛘呤褂贸凉苤茦稒C械錘擊、振動、靜壓地基使之管內(nèi)成孔,再投料入管中,一邊邊投料一邊振動沉管,樁體得到進一步的密實,然后與原地基結(jié)合成為復合地基。這種方法也稱碎石樁法或石灰土樁法。因軟黏土透水性比較差,而含水量又相對高、采用砂樁進行密實很難達到擠密的效果,石灰樁是最近幾年才被廣泛應用的新技術(shù)。在施工時,必須密封生石灰才存放,塊灰要選用新鮮的,嚴格按施工要求粉碎灰塊。通過加入質(zhì)地堅硬的材料對軟弱地基振密擠密,減小了地基中的孔隙,提高了土體的強度。
3.5 壓實軟弱地基的方法。
壓實土層可的方法有:重錘夯壓法、機械碾壓法、強夯法以及振動壓實法。壓實原理是借助人工或機械的重力進行碾壓夯擊,把軟弱地基土層壓實,可以填土后分層進行壓實。重錘夯壓法是采用起重機械把夯錘提到合適的高度,讓錘重重落下,一直重復起落運動可以壓實軟弱地基;機械碾壓法是通過平碾、壓路機、振動碾、羊足碾等碾壓機械壓實軟弱地基土;強夯法是利用夯擊強大的功能,使地基的動應力和沖擊波強烈的反應,固結(jié)密實軟弱土層[5]。強夯法對砂土、粉土、碎石土、雜填土、飽和度比較低的粘等比較適用,但不適用于飽和度較高的粘性土。把地基表面松散的淺層土通過振動把土層振實的方法叫振動壓實法; 重錘夯壓法和強夯法最大的區(qū)別是,強夯法錘的重量和重錘的高度比較大。壓實法廣泛適用于粉土、砂土、碎石土、雜填土、飽和度低的粘性土等,因地基土質(zhì)和夯擊強度的不同,對軟弱地基加固有效的深度可以達到6~12m左右。
4 結(jié)束語
軟弱地基嚴重危害建筑物,處理的措施不當,地基強度容易失穩(wěn),發(fā)生建筑物沉降量的現(xiàn)象,嚴重的還會造成建筑物開裂、坍塌。所以,在建筑施工中,要根據(jù)軟弱地基的特點,結(jié)合實際情況,確定科學合理的方案,有效地加固對軟弱地基的處理,保障建筑物的安全。
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