巖土工程地基加固處理方法探討
2015-05-26
0 前言
巖土工程的軟土地基的加固處理是一項(xiàng)比較復(fù)雜而龐大的工程，某一種地基加固處理方法并不能達(dá)到地基加固處理最好的效果，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地基的實(shí)際情況，綜合運(yùn)用多種地基加固處理方法進(jìn)行地基加固處理，才能達(dá)到比較理想的地基處治效果。
1 巖土工程中軟土地基
軟土地基是由軟土構(gòu)成的地基，軟土具有壓縮系數(shù)比較高、孔隙比比較大以及含水量較高等特點(diǎn)，而且還具有蠕變性和觸變性等不良工程性質(zhì)。
軟土地基比較軟弱，達(dá)不到工程設(shè)計(jì)要求的地基強(qiáng)度，會(huì)發(fā)生比較嚴(yán)重的地基沉降現(xiàn)象。軟土地基的地基沉降主要有三個(gè)部分，分別是固結(jié)沉降、瞬時(shí)沉降以及次固結(jié)沉降。當(dāng)軟土地基的沉降現(xiàn)象比較嚴(yán)重時(shí)，不僅巖土工程的填方數(shù)量會(huì)增大，而且會(huì)對(duì)周圍建筑物體的相關(guān)建筑標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生非常大的影響，會(huì)影響整個(gè)工程的進(jìn)度以及工程造價(jià)。因此在整個(gè)工程開(kāi)始之前，應(yīng)該做好前期的地質(zhì)勘查工作，對(duì)現(xiàn)有的地質(zhì)資料進(jìn)行充分的研究，采用多種地質(zhì)勘查手段對(duì)軟土層的分布情況以及各個(gè)軟土層的主要成分和特征進(jìn)行勘測(cè)，充分了解工程之中的軟土層。最后根據(jù)地基中軟土層的主要特性，選用合理的地基處治方式。
2 巖土工程軟土地基的處治方法
巖土工程軟土地基處理方法有很多種，通常主要采用的地基處理方法有換填加固法、砂墊層加固法、反壓護(hù)道加固法、分階段施工加固法、堆載預(yù)壓加固法、豎向排水加固法以及擠密砂樁加固法。
2.1換填加固法
換填加固法是用工程性質(zhì)良好的土替換工程性質(zhì)不良的軟土的方法，用這種換填軟土的方式達(dá)到穩(wěn)定地基和降低路基沉降量的目的。換填加固法主要有兩種施工方法，一種是開(kāi)挖換填，另一種是強(qiáng)制擠出換填加固法。
開(kāi)挖換填加固法分為全部開(kāi)挖和部分開(kāi)挖兩種，全部開(kāi)挖是將整個(gè)路堤都內(nèi)的不良地基都挖掉，然后用工程性質(zhì)良好的土進(jìn)行換填。這種方法比較適用于不良地基厚度在三米之內(nèi)的軟土地基處理。部分開(kāi)挖換填則是將表層部分的不良地基挖除，然后用優(yōu)良工程性質(zhì)用土進(jìn)行換填，然后使沉降量符合工程設(shè)計(jì)的要求。
強(qiáng)制換填加固方法是運(yùn)用了路基土自身的重力將軟弱土從地基中擠出；或者是在軟土層中加入炸藥，利用爆破產(chǎn)生的能量將軟弱土從地基中擠出。這種方法產(chǎn)生的環(huán)境影響不是很好，重力強(qiáng)制換填會(huì)將四周的地基土都擠出來(lái)，而爆破強(qiáng)制換填則會(huì)產(chǎn)生巨大的震動(dòng)，會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成巨大的影響，所以應(yīng)該盡量這兩種方法的使用，或者對(duì)環(huán)境影響沒(méi)有不利后果時(shí)采用這種方法。
2.2砂墊層加固法
砂墊層加固法是在軟弱地基的上層鋪設(shè)0.5―1.2m的薄砂層，通常稱之為砂墊層。砂墊層的最好是選用排水性能比較好的砂礫作為砂墊層材料，以便保證路基排水所需的排水性能。砂墊層的主要作用是作為地基內(nèi)的排水層來(lái)降低地基內(nèi)的水位或者減少路堤的含水量。
2.3反壓護(hù)道加固法
當(dāng)?shù)鼗奶钪叨龋ǖ缆饭こ蹋┳魈幚頃r(shí)的容許安全高度大時(shí)，地基可能會(huì)發(fā)生滑動(dòng)破壞，在這個(gè)時(shí)候就可以采用反壓護(hù)道加固方法，這是可以在道路路基的兩邊修筑具有一定高度的護(hù)道，然后利用護(hù)道自身的重力來(lái)增加路堤的穩(wěn)定的力矩，以便用來(lái)與路堤的滑動(dòng)力矩相平衡。這種方法雖然效果比較好，但是需要用大量的填料，而且還占用大量的土地，所以在土地資源與填料資源都十分豐富的情況下利用這種方法比較合適。
2.4堆載預(yù)壓加固法
堆載預(yù)壓加固法的操作原理是在進(jìn)行地基填筑時(shí)，使地基的實(shí)際填筑高度比工程設(shè)計(jì)高度高，然后利用超出部分地基的重力作用對(duì)地基進(jìn)行堆載預(yù)壓，從而讓下部地基的固結(jié)速度加快，讓地基的沉降量達(dá)到設(shè)計(jì)的要求；或者是采用砂袋在地基上面進(jìn)行加載，可以達(dá)到同樣的效果。
采用堆載預(yù)壓加固方法處治地基是為了控制地基的剩的余沉降量，將其控制在容許的合理范圍之內(nèi)。所以在進(jìn)行堆載預(yù)壓加固之前要弄清楚地基的剩余沉降量以及地基軟土的沉降量隨著時(shí)間變化的規(guī)律，根據(jù)需要控制的沉降量與地基沉降規(guī)律來(lái)確定堆載的填料的重量。在進(jìn)行堆載時(shí)還要考慮土基的穩(wěn)定狀況，不能對(duì)地基的承載強(qiáng)度造成破壞。在選用堆載的填料時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用那些堆載結(jié)束以后能夠應(yīng)用在鄰近工程中的填料，以達(dá)到環(huán)保和節(jié)約的目的。
2.5豎向排水固結(jié)法
豎向排水固結(jié)法的目的是加快軟弱地基中水分的排出速度。當(dāng)?shù)鼗能浲翆颖容^厚而軟土的滲水系數(shù)比較小時(shí)，軟土內(nèi)的水分就不容易排出，軟土的自然固結(jié)速度很慢，固結(jié)時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。實(shí)踐證明比較有效的方法是在軟土地基中加入排水通道。豎向排水固結(jié)法的具體操作方法是在軟土地基內(nèi)設(shè)置豎向的排水通道，這樣就能讓軟土地基內(nèi)的水分能夠以最短的距離到達(dá)土基表面，能夠迅速排出地基內(nèi)的水分，達(dá)到加速土基固結(jié)的目的。排水通道通道采用的材料是沙礫或者是排水板。
豎向排水法的關(guān)鍵是砂井的設(shè)置，進(jìn)行砂井排水施工時(shí)通常采用的施工方法有螺旋鉆式施工法、振動(dòng)式施工法、打入式施工法等。豎向排水固結(jié)方法通常與堆載預(yù)壓法或者是分階段施工法配合使用。在與堆載預(yù)壓法使用時(shí)，就是在地基內(nèi)設(shè)置排水通道，然后在地基上部進(jìn)行堆載預(yù)壓，為軟土地基內(nèi)水分的排出提供壓力。這種固結(jié)方法對(duì)于比較厚的粘土土質(zhì)的處理效果比較好，對(duì)于地基中有泥炭質(zhì)土或者砂層土的處治效果不是很好。
豎向排水固結(jié)法能夠迅速排出地基內(nèi)水分的另一個(gè)關(guān)鍵是砂井的布置，砂井的布置形狀通?？梢赃x用正方形的布置形式或者三角形的布置形式。進(jìn)行砂井的具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)先選擇進(jìn)行砂井施工的施工方法、砂井的具體直徑、砂井與砂井之間的距離以及需要處理的地基的范圍（主要是地基的深度和寬度），在選定這些主要參數(shù)之后，進(jìn)行土基的沉降量分析和土基的穩(wěn)定性模擬分析，如果穩(wěn)定性和沉降量滿足要求則可以進(jìn)行砂井的施工建設(shè)，如果沉降量和穩(wěn)定性不能滿足要求，則必須對(duì)砂井的間距和地基的處治范圍進(jìn)行調(diào)整，確定下來(lái)之后再進(jìn)行具體的模擬分析，直到滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求為止。
2.6擠密樁固結(jié)法
擠密砂樁固結(jié)土基的原理和方法是采用振動(dòng)方法或者沖擊的方法，把一些碎石粒料或者沙礫擠壓入軟土地基的內(nèi)部，讓碎石沙礫與粘土構(gòu)成樁體，然后樁體與原先的軟土地基形成復(fù)合式的地基，從而增加了地基的強(qiáng)度和承載能力，達(dá)到了固結(jié)土基的目的。擠密砂樁的主要作用是（1）加快砂樁周圍軟土的固結(jié)速度（2）密實(shí)樁體周圍的軟土地基（3）加快樁體附近軟土地基的固結(jié)速度。
進(jìn)行擠密樁施工時(shí)，先用螺旋式鉆挖出樁體，在軟土層中形成樁體腔，然后將石灰、粉煤灰、水泥等加固樁體的填料灌入到樁體內(nèi)。灌入的這些材料都屬于吸水性的材料，在樁體內(nèi)會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)生成水化反應(yīng)物，反應(yīng)時(shí)吸水將周圍軟土中的水分吸收了很大一部分，從而降低了周圍軟土地基中的水分含量，加速了軟土地基的固結(jié)速度。一般的擠密加固樁的直徑范圍在0.3m到0.5m之間，樁與樁之間的距離范圍在0.75m-1.5m之間，擠密樁的深度最多可達(dá)30m。
3結(jié)論
巖土工程中的軟土地基是在施工過(guò)程中經(jīng)常遇見(jiàn)的不良地基類型，軟土地基的處理是一項(xiàng)綜合的復(fù)雜工程，采用單一的軟弱地基處治手段并不能達(dá)到最理想的效果，在進(jìn)行巖土工程中軟土地基的處治時(shí)要綜合運(yùn)用多種處治措施以便達(dá)到理想的處治效果。
