淺談軟弱地基及加固處理技術(shù)
2015-05-29
一、軟弱地基概念、特征
1、軟弱土的概念
軟弱土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)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(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長、擾動(dòng)性大、透水性差等特點(diǎn)。軟土層狀分布復(fù)雜,各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大。軟弱土包括淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土及飽和松散粉細(xì)砂與粉土。這類土的工程特性差，如何去保證在軟弱地區(qū)修建的建筑物穩(wěn)定性和正常使用一直以來都是一個(gè)重大的技術(shù)課題。
2、軟土地基的特征
軟土地基指壓縮層，主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的地基。地基處理是指對(duì)天然地基進(jìn)行加固改良，形成人工地基，以滿足建筑物或構(gòu)筑物對(duì)地基的要求，保證其安全正常使用。建造物的地基問題包括以下三類：①地基承載力及穩(wěn)定性問題；②沉降、水平位移及不均勻沉降問題；③滲流問題。當(dāng)天然地基存在上述三類問題之一或其中幾個(gè)問題時(shí)，需要采取各種地基處理措施
二、地基的處理方法
地基處理方法的原則是：堅(jiān)持技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量。對(duì)具體工程來講，在選擇地基處理方法時(shí)，應(yīng)綜合考慮場地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑物對(duì)地基要求、建筑結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)型式、周圍環(huán)境條件、材料供應(yīng)情況、施工條件等因素，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較分析后擇優(yōu)采用。必須指出，地基處理方法很多，每種處理方法都有一定的適用范圍、局限性和優(yōu)缺點(diǎn)。
常用的地基處理方法有：換填墊層法、強(qiáng)夯法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、加筋法、真空預(yù)壓（塑料排水板法）、加固法等土工合成材料法等這里我具體對(duì)前面五種方法進(jìn)行的論述。
1、換填墊層法
適用范圍：淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結(jié)，防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。
特征：換填墊層法就地取材、工藝簡單、不需要特殊的機(jī)械設(shè)備、一定程度上可以縮短工期。
施工工藝：墊層的施工方法、分層鋪填厚度、每層壓實(shí)遍數(shù)等宜通過試驗(yàn)確定。除接觸下臥軟土層的墊層底部應(yīng)根據(jù)施工機(jī)械設(shè)備及下臥層土質(zhì)條件確定厚度外，一般情況下，墊層的分層鋪填厚度可取200～300mm。為保證分層壓實(shí)質(zhì)量，應(yīng)控制機(jī)械碾壓速度，并注意基坑排水，除采用水撼法施工砂墊層外，不得在浸水條件下施工，必要時(shí)應(yīng)采用降低地下水位的措施。
2、強(qiáng)夯法
適用范圍:強(qiáng)夯法設(shè)備簡單，適用于填土、失陷黃土、飽和軟粘土地基層中夾有多層粉砂，或用于采用在夯實(shí)中回填塊石、碎礫石、卵石等粒料的地基上，這類方法只能用于含水量不太的地基處理，通過減少土體中空氣所占空隙率，增大地基土的密實(shí)提高地基的承載能力。
特征：強(qiáng)夯法具有地基加固效果顯著、設(shè)備簡單、施工方便、使用范圍廣、經(jīng)濟(jì)易行和節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。
施工工藝：強(qiáng)夯處理前，取不同深度處原狀土的天然密度、天然含水量、地基承載力、濕陷性系數(shù)，并做土的液塑限試驗(yàn)。對(duì)不同夯擊能及夯擊次數(shù)處理后的地基分別取土樣，完成固結(jié)試驗(yàn)和密實(shí)度試驗(yàn)，同時(shí)完成不同深度處地基承載力試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)制定最佳施工控制指標(biāo)。施工中預(yù)先估計(jì)強(qiáng)夯后可能產(chǎn)生的平均地面起伏，并以此確定地面高程，然后用推土機(jī)平整，遇到地表為細(xì)粒土、地下水位較高的情況，有時(shí)需在表層鋪設(shè)砂、砂礫或石，使地表形成硬層，可以用以支撐起重設(shè)備，確保機(jī)械通行、施工。又可加大地下水和表層面的距離，提高夯擊效率。
3、水泥土深層攪拌法
基本原理:利用深層攪拌將水泥和地基土原位攪拌，形成具有整體性、水穩(wěn)性，以及較高強(qiáng)度的圓柱狀、格柵狀、或連續(xù)水泥土增強(qiáng)體，從而提高地基承載力、增大變形模量、減小沉降。用水泥土攪拌樁處理地基要注意水灰比的確定，明確噴漿座底的要求。噴漿分段位置要設(shè)在樁長偏下的地方。為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)和施工要進(jìn)行水泥土攪拌樁的單樁靜載試驗(yàn)和復(fù)合地基靜載試驗(yàn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以最大限度地利用原土，攪拌時(shí)無側(cè)向擠土，無震動(dòng)，無噪聲，無污染。缺點(diǎn)是施工工藝要求嚴(yán)格。
加固軟土地基宜采用“二噴漿、三攪拌”的施工工序，即:機(jī)械就位一攪拌下沉一噴漿攪拌提升一重復(fù)攪拌下沉一重復(fù)噴漿攪拌提升一再重復(fù)攪拌下沉一再重復(fù)攪拌提升到孔口。
適用范圍:淤泥、淤泥質(zhì)土和含水量較高，地基承載力低于120 kPa的粘性土、粉土等軟土地基。
特征:在地基深處就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，經(jīng)一系列物理、化學(xué)反應(yīng)后硬結(jié)，凝結(jié)成較高強(qiáng)度的水泥加固體，與天然地基形成復(fù)合地基，提高土的穩(wěn)定性和強(qiáng)度指標(biāo)。同時(shí)施工工期較短，效果顯著。
4、高壓噴射注漿法
適用范圍：處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。當(dāng)?shù)鼗泻休^多的大粒徑塊石、大量植物根莖或較高的有機(jī)質(zhì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果確定其適用性。對(duì)地下水流速度過大、噴射漿液無法在注漿套管周圍凝固等情況不宜采用。高壓旋噴樁的處理深度較大，除地基加固外，也可作為深基坑或大壩的止水帷幕，目前最大處理深度已超過30m。
5、預(yù)壓法適
適用范圍：處理淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土等飽和粘性土地基。按預(yù)壓方法分為堆載預(yù)壓法及真空預(yù)壓法。堆載預(yù)壓分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(shí)，可采用天然地基堆載預(yù)壓法處理，當(dāng)軟土層厚度超過4m時(shí)，應(yīng)采用塑料排水帶、砂井等豎向排水預(yù)壓法處理。對(duì)真空預(yù)壓工程，必須在地基內(nèi)設(shè)置排水豎井。預(yù)壓法主要用來解決地基的沉降及穩(wěn)定問題。
在確定地基處理方案時(shí)，宜選取不同的多種方法進(jìn)行比選。對(duì)復(fù)合地基而言，方案選擇是針對(duì)不同土性、設(shè)計(jì)要求的承載力提高幅質(zhì)、選取適宜的成樁工藝和增強(qiáng)體材料。
三、軟土地基設(shè)計(jì)關(guān)健
軟弱地基設(shè)計(jì)時(shí)要在保證承載力、降低其壓縮性、確保基礎(chǔ)穩(wěn)定、減少基礎(chǔ)的不均勻沉降的前提下, 同時(shí)考慮上部結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)和地基的共同作用，必要時(shí)應(yīng)采取有效措施，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，以增加建筑物對(duì)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)定性或變形問題)、使用要求(如工后沉降及差異沉降)、結(jié)構(gòu)類型、荷載大小等，并結(jié)合地形地貌地層結(jié)構(gòu)、土質(zhì)條件、地下水特征、周圍環(huán)境和相鄰建筑物等因素，選擇最佳處理方案。
對(duì)已選定的地基處理方法，宜按建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)，選擇代表性場地進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場試驗(yàn)，并進(jìn)行必要的測試，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和加固效果，同時(shí)為施工質(zhì)量檢驗(yàn)提供相關(guān)依據(jù)。
經(jīng)處理后的地基，當(dāng)按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深而需要對(duì)地基承載力特征值進(jìn)行修正；在受力范圍內(nèi)仍存在軟弱下臥層時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算軟弱下臥層的地基承載力。對(duì)受較大水平荷載或建造在斜坡上的建筑物或構(gòu)筑物，以及鋼油罐、堆料場等，地基處理后應(yīng)進(jìn)行地基穩(wěn)定性計(jì)算。地基處理后，建筑物的地基變形應(yīng)滿足現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的要求，并在施工期間進(jìn)行沉降觀測，必要時(shí)尚應(yīng)在使用期間繼續(xù)觀測，用以評(píng)價(jià)地基加固效果和作為使用維護(hù)依據(jù)。復(fù)合地基設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑物承載力和變形要求，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(yàn)確定，或采用增強(qiáng)體的載荷試驗(yàn)結(jié)果和其周邊土的承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。
四、結(jié)束語
綜上所述，我們可以知道軟弱地基的相關(guān)概念、工程特征以及相應(yīng)的一些處理方法。也從中了解了不種方法的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)，軟土地基處理的目的是增加地基穩(wěn)定性，減少施工后的不均勻沉陷，所以設(shè)計(jì)及施工的技術(shù)人員必須意識(shí)到軟土地基的危害性，根據(jù)本工程的特地環(huán)境及項(xiàng)目特征合理選用安全，適用，經(jīng)濟(jì)的方法及施工技術(shù)措施。
