軟土地基的性能特點及加固方法
信息摘要：常用的地基處理方法有:換填墊層法、強夯法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、加固法、真空預(yù)壓(塑料排水板法)、加固法和其他土工合成材料法。這里我詳細(xì)討論前五種方法。
一、軟基的概念和特點
1軟土的概念
軟土是指沉積在沿海地區(qū)、湖泊、沼澤、山谷和洪泛區(qū)的天然含水量高、孔隙大、壓縮性高、抗剪強度低的細(xì)粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時間長、擾動大、透水性差的特點。軟土分層分布復(fù)雜，各層物理力學(xué)性質(zhì)差異較大。軟土包括淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土和飽和松散細(xì)砂和淤泥。這種土的工程特性較差，如何保證在軟弱地區(qū)建造的建筑物的穩(wěn)定性和正常使用一直是一個重大的技術(shù)課題。
2軟土地基的特點
軟土地基是指壓縮層，主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土組成。地基處理是指對天然地基進(jìn)行加固和改良，形成人工地基，以滿足建筑物或構(gòu)筑物對地基的要求，并保證其安全正常使用。建筑物的地基問題包括以下三類:①地基的承載力和穩(wěn)定性；②沉降、水平位移和不均勻沉降；③滲漏問題。當(dāng)天然地基存在上述三個問題中的一個或幾個時，需要采取各種地基處理措施。
2、地基的處理
地基處理方法的原則是:堅持技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、保證質(zhì)量。對于具體工程，在選擇地基處理方法時，應(yīng)綜合考慮場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑物對地基的要求、建筑結(jié)構(gòu)和地基的類型、周圍環(huán)境條件、材料供應(yīng)、施工條件等因素，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較分析，選擇Z佳的一種。須指出的是，地基處理的方法有很多種，每種方法都有一定的適用范圍、局限性和優(yōu)缺點。
常用的地基處理方法有:換填墊層法、強夯法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、加固法、真空預(yù)壓(塑料排水板法)、加固法和其他土工合成材料法。這里我詳細(xì)討論前五種方法。
1更換緩沖墊方法
適用范圍:淺層軟基和不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力，減少沉降，加速軟土層排水固結(jié)，防止凍脹，消除膨脹土的脹縮。
特點:換填墊層法就地取材，工藝簡單，不需要特殊的機械設(shè)備，能在一定程度上縮短工期。
施工工藝:墊層的施工方法、分層填筑厚度和每層壓實遍數(shù)應(yīng)通過試驗確定。除與下臥軟土層接觸的墊層底面應(yīng)根據(jù)施工機械設(shè)備和下臥土層的土質(zhì)情況確定外，一般情況下，墊層的分層攤鋪厚度應(yīng)為200 ~ 300 mm..為保證分層壓實質(zhì)量，應(yīng)控制機械壓實速度，并注意基坑排水。除水搖法施工砂墊層外，不得在浸水條件下施工，必要時應(yīng)采取措施降低地下水位。
2強夯法
適用范圍:強夯法設(shè)備簡單，適用于填土、流失黃土、多層粉土的飽和軟粘土，或夯實時回填碎石、碎礫石、卵石等顆粒材料的地基。這種方法只能用于含水量較低的地基處理，通過降低土中的孔隙比，增加地基土的密實度，可以提高地基的承載力。
特點:強夯法具有地基加固效果好、設(shè)備簡單、施工方便、適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)省料等優(yōu)點。
施工工藝:強夯前，取不同深度原狀土的天然密度、天然含水量、地基承載力、濕陷系數(shù)，做土的液塑限試驗。從經(jīng)過不同夯擊能量和夯擊次數(shù)處理的地基上取土樣，完成固結(jié)試驗和密實度試驗，完成不同深度的地基承載力試驗。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，確定了Z佳施工控制指標(biāo)。施工時，預(yù)先估算強夯后可能出現(xiàn)的平均地面起伏，并以此確定地面標(biāo)高，然后用推土機推平。當(dāng)?shù)孛鏋榧?xì)粒土，地下水位較高時，有時需要在表面鋪設(shè)砂、礫石或石塊，在地面形成堅硬層，用以支撐起重設(shè)備，保證機械的通行和施工。還可以增加地下水與地表之間的距離，提高夯實效率。
3水泥土深層攪拌法
基本原理:水泥與地基土通過深層攪拌原位形成整體性、水穩(wěn)性、高強度的圓柱形、網(wǎng)格狀或連續(xù)狀水泥土加筋體，從而提高地基承載力，增加變形模量，減少沉降。水泥土攪拌樁處理地基時，應(yīng)注意水灰比的確定，明確噴射混凝土基層的要求。噴射混凝土分段位置應(yīng)位于樁長的下部。為了驗證設(shè)計和施工，應(yīng)進(jìn)行水泥土攪拌樁和復(fù)合地基的靜載試驗。這種方法的優(yōu)點是可以Z大限度地利用原土，攪拌時沒有側(cè)向擠土，沒有振動，沒有噪音。缺點是施工工藝嚴(yán)格。
軟土地基加固應(yīng)采用“二噴三拌”的施工工藝，即機械就位、攪拌下沉、噴漿下沉、反復(fù)噴漿下沉、反復(fù)噴漿下沉、反復(fù)攪拌下沉、反復(fù)攪拌提升至孔口。
適用范圍:含水量高、承載力在120kPa以下的淤泥、淤泥質(zhì)土、軟土地基。
特點:軟土與固化劑在深層地基中原位強制混合，經(jīng)過一系列物理化學(xué)反應(yīng)硬化，凝結(jié)成高強度水泥加固體，與天然地基形成復(fù)合地基，提高土的穩(wěn)定性和強度指標(biāo)。同時施工周期短，效果好。
4高壓噴射灌漿法
適用范圍:處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、淤泥、砂土、人工填土和碎石土地基。當(dāng)土基含有大量大粒徑石塊、大量植物根系或高有機質(zhì)時，其適用性應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果確定。不適用于地下水流速過高，噴漿無法在注漿套管周圍凝固的情況。高壓旋噴樁處理深度深，除了用于地基加固外，還可用作深基坑或大壩的止水帷幕。目前Z大處理深度已超過30m。
5預(yù)壓法
適用范圍:處理淤泥、淤泥質(zhì)土、填土等飽和粘性土地基。按預(yù)壓方法分為堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法。堆載預(yù)壓分為塑料排水帶或砂井地基堆載預(yù)壓和天然地基堆載預(yù)壓。當(dāng)軟土層厚度小于4m時，可采用天然地基堆載預(yù)壓法；當(dāng)軟土層厚度超過4m時，應(yīng)采用塑料排水帶、砂井等豎向排水預(yù)壓方法。對于真空預(yù)壓工程，須在地基中設(shè)置排水井。預(yù)壓法主要用于解決地基的沉降和穩(wěn)定。
在確定地基處理方案時，應(yīng)選擇不同的方法進(jìn)行比較。對于復(fù)合地基，方案選擇是根據(jù)不同的土質(zhì)和設(shè)計要求，提高振幅，選擇合適的成樁工藝和加固材料。
3.軟土地基設(shè)計要點
在保證承載力、降低壓縮性、保證地基穩(wěn)定、減少地基不均勻沉降的前提下，軟基設(shè)計還應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)、地基和基礎(chǔ)的共同作用。必要時，應(yīng)采取有效措施加強上部結(jié)構(gòu)的剛度和強度，以增加建筑物對地基不均勻變形的適應(yīng)能力。根據(jù)地基處理的目的(如解決穩(wěn)定或變形問題)、應(yīng)用要求(如工后沉降和差異沉降)、結(jié)構(gòu)類型、荷載大小等。，并結(jié)合地形地貌、土壤條件、地下水特征、周邊環(huán)境、鄰近建筑物等因素，選擇Z佳處理方案。
對于選定的地基處理方法，宜根據(jù)建筑地基的設(shè)計等級，選擇有代表性的場地進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場試驗，并進(jìn)行必要的試驗，以檢驗設(shè)計參數(shù)和加固效果，為施工質(zhì)量檢驗提供相關(guān)依據(jù)。
對于處理后的地基，當(dāng)根據(jù)地基承載力確定地基底部面積和埋深時，需要對地基承載力特征值進(jìn)行修正；當(dāng)應(yīng)力范圍內(nèi)仍有軟弱下臥層時，應(yīng)驗算軟弱下臥層的地基承載力。對于承受較大水平荷載或建在斜坡上的建(構(gòu))筑物，以及鋼制油罐和堆場，地基處理后應(yīng)進(jìn)行地基穩(wěn)定性計算。地基處理后，建筑物的地基變形應(yīng)滿足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的要求，并在施工期進(jìn)行沉降觀測，必要時在使用期繼續(xù)觀測，以評價地基加固效果，作為使用和維護(hù)的依據(jù)。復(fù)合地基的設(shè)計應(yīng)滿足建筑物承載力和變形的要求，復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定，或結(jié)合加筋載荷試驗結(jié)果和周圍土體承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗確定。
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