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所属栏目：推荐论文 发布时间：2011-02-25浏览量:79
副标题#e#建筑设计中软弱土地基处理问题分析
盛绍杰
南京广建设计工程有限公司
摘要：软弱土地基一般是抗剪强度较低、压缩性较高以及具有其它不良性质的地基土。本章涉及的主要是淤泥与淤泥质土、某些杂填土和冲填土。近年来，我国的工程建设以前所未有的规模扩大，新建设的工程越来越多地遇到软弱土地基。为了能以合理的造价完成建设工程，研究与选择各种地基处理措施也就成了当务之急。
关键词：软弱土地基换土垫层法强夯法振冲法
地基处理方法可以从不同角度分类，不同的方法在某一方面又有着相同的作用。从综合手段上考虑，处理方法可分为五类，即换土垫层、排水团结、碾压与夯实、挤密与置换、化学加固等五类。各类中又包含有若干种不同方法。用于这些方法从本质上看都属于土质改良，故虽然不同方法的成熟程度和适用范围不同，但总体上看，与一般浅基础和桩基础相比，带有更多的隐蔽性和不确定性。因此，在采用这些方法时，不仅要进行理论计算，多数方法尚应借助当地的实践经验，最好是依据本场地的试验结果拟定施工详图、文件和工艺措施。此外，要达到预期的效果还必须实行更严格的施工管理，而施工监测与效果检测对许多方法来说也是不可缺少的。倘若做不到这些，则应持慎重态度。
一、软弱土的种类与性质
1.1淤泥和淤泥质土
淤泥和淤泥质土是第四纪后期形成的滨海相、泻湖相、三角洲相、溺谷相和湖沼相等的粘性土沉积物。由于是在静水或缓慢水流环境中沉积，因此颗粒细，主要由粘粒及粉粒组成。由于土中往往残存着有机质，故多呈灰黑一类颜色。这类土的天然含水量高于液限，孔隙比大于l。其中天然孔隙比大于1.5者称为淤泥，而在1到1.5之间者称为淤泥质土。这类土工程性质软弱，在工程中习惯上又把它们简称为软土。
软土的工程性质好坏与土层的排水固结条件有关。成份大致均匀的软土，在自重压力作用下充分固结的强度随深度而增加。如果软土成份不均匀或沉积时间较矩，也有例外的情况。所以对厚层软土、当缺乏经验时则宜在不同深度进行测试，以确定土的工程特性指标。
1.2杂填土
杂填土是人类活动所形成的堆填物，其成份复杂，层厚不一，性质也很不相同，又无规律性。在大多数情况下，杂填土是比较疏松和不均匀的。在同一场地的不同部位，强度和压缩性也有较大的差异。一般杂填土层往往需要人工处理才能作为结构物的地基。当层厚不大并且荷载一般时，机械碾压或振动压密法可能是合理的措施。当层厚较大时，强夯法才能奏效。对生活垃圾，最好是彻底加以清除。
1.3冲填土
冲填土是由水力冲填泥沙形成的。冲填土的性质与所冲填泥沙的来源及淤填时的水力条件有密切关系。在很低的流速下淤填的冲填土含粘粒较多。这种土层往往是欠固结的，其强度和压缩性都比同类的天然沉积土差。成份以粉细砂为主的冲填上，其性质上和状态相近的粉纫砂相同或类似。颗粒较细的冲填土一般要经过人工处理才能作为建筑物的地基。对粘粒较多的欠固结土层，排水固结法较为有效。以粉细砂粒为主的土层，振冲挤密一类措施对提高承载力和防止振动液化往往是合适的。
二、换土垫层法
换土垫层法是将基础下欲处理范围内的软弱土挖去，分层回填强度较高、压缩性较低、无腐蚀性、性能稳定的材料，如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等，振密或压实后作为地基持力层。
某砖混结构宿舍楼，承重墙基础承受上部结构传来荷载设计值F＝205kN/m，表土为1.4m厚的杂填土，第二层为很厚的淤泥质土。地基持力层选在第二层的淤泥质土上，所以基础埋深确定d＝1.8m。淤泥质土的物理性能指标：承载力设计值F＝80kPa，天然含水量ω＝45％，重度γ＝17.3KN/m³，因地基承载力不能满足设计的要求，拟改为砂垫#p#副标题#e#层地基。并设计该垫层的各部位尺寸并绘出剖面图。
2.1有效提高地基承载力
地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，随着基底压力的增大，发展。因此，若以强度较大的砂土代替可能产生剪切破坏的软弱土，基的破坏。
2.2减小基础沉降量逐渐向纵深
一般基础下浅层部分的变形量在地基土总变形量中所占的比例是较大的。以条形基础为例，在相当于基础宽度范围内的变形量约占总变形量的50％。若以密实的砂代替上部软弱土层，就可显著减少这部分的变形量。同时，由于垫层对基底附加压力的扩散作用，减小了垫层下天然土层中的附加应力，从而减小了基础的沉降量。
2.3加速土层的排水固结
砂垫层的透水性大，在荷载作用下产生的孔隙水压力可以迅速消散，同时还可以加速垫层下软弱土层的固结及其强度的提高，但固结的效果仅限于浅层的软弱土层，深层的影响不显著。
2.4防止地基土冻胀
由于砂垫层的材料孔隙大，不易产生毛细现象，没有水分的迁移，因此，可以防止寒冷地区土中水分的积聚而产生的冻胀，此时砂垫层的底面应当满足当地冻结深度的要求。
2.5消除湿陷性黄土的湿陷
采用素土或灰土垫层处理湿陷性黄土，可消除1—3m厚黄土的湿陷。但必须指出，砂垫层不宜处理湿陷性黄土地基，这是由于砂垫层较大的透水性反而容易引起黄土的湿陷。
2.6消除膨胀土地基的胀缩
在膨胀土地基上用砂垫层代替或部分代替膨胀土，可以有效地消除土的胀缩作用。
三、强夯法
强夯法是法国梅纳公司首创的一种地基加固方法。这种方法是让80—300kN的重锤(最重2000kN)、以8—20m落距(最高40m)落下，给地基土以冲击和振动，从而提高土的强度并降低其压缩性。强夯法由于效果显著、设备简单、施工方便、适用面广、费用低廉等优点，在世界各地包括我国迅速得到推广。这种方法常用来加固碎石土、砂土、非饱和粘性土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基土。这种方法由于加固深度大，故用于加固厚填土有着其它方法所不可替代的优点。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。也可用于防止粉土和粉砂的液化，消除或降低大孔土的湿陷等级。对高饱和度的粉土与粘性土等地基，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其适用性。
四、振冲法
所谓振冲法即采用振冲碎石桩加固湿软地基的方法，其碎石桩是以机械钻孔或水力冲孔后填以碎石振密而成，因此叫振冲碎石桩。这种桩本身的强度比挤密砂桩的强度高得多，另外也可起竖向排水并作用，所以是一种比较好的加固方法，既经济又快速，技术效果也好。
振冲法加固后的地基，仍作为复合地基来考虑。当地基土强度较高时，振冲法加固效果很好；当地基土很软弱时，例如强度小于30kPa时，振冲法的加固效果就较差。主要原因是很软弱的土难以振密，排水固结慢，强度难以提高。
软土地基加固工程处理是一个比较复杂的问题,在加固过程中选用何种措施是与改工程质量、工期、工程造价密切相关。因此,要确保取得可靠的地质资料和试验数据后,因地制宜,选择合理的加固方法,从而有效地控制软土地基给上部结构带来的危害。
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