軟土地基檢測(cè)及處理方法
2015-07-02
所謂軟土地基,就是強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層地基。軟土地基特性主表現(xiàn)為土層含水率高、孔隙比大,含水量在34%~72%之間,孔隙比在1.0~1.9之間,飽和度一般大于95%,液限一般在35%~60%,塑限指數(shù)為13~30,同時(shí)可呈靈敏性結(jié)構(gòu)。習(xí)慣上常把淤泥質(zhì)土、軟粘性土、濕陷性黃土地基總稱(chēng)為軟土地基。若作為建(構(gòu))筑物的地基,大多需要處理,否則產(chǎn)生不同程度的坍滑或沉降陷。
當(dāng)路堤經(jīng)穩(wěn)定驗(yàn)算或沉降計(jì)算不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，必須對(duì)軟土地基進(jìn)行加固。加固的方法很多，常用的方法有：（1）塑料排水板：塑料排水板是帶有孔道的板狀物體，插入土中形成豎向排水通道。因其施工簡(jiǎn)單、快捷，應(yīng)用較為廣泛。最大有效處理深度 18 米。（2）砂井：砂井是利用各種打樁機(jī)具擊入鋼管，或用高壓射水、爆破等方法在地基中獲得按一定規(guī)律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于這種砂井在飽和軟粘土中起排水通道的作用，又稱(chēng)排水砂井。砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)墊層，以構(gòu)成完整的地基排水系統(tǒng)。砂井適用于軟土層厚度大于 5m 時(shí)，最大有效處理深度 18 米。（3）袋裝砂井：井陘對(duì)固結(jié)時(shí)間的影響沒(méi)有井距那樣敏感。但一般砂井如果井陘太小，既無(wú)法施工，也無(wú)法防止因地基變形而斷開(kāi)失效。因此，現(xiàn)在廣泛采用網(wǎng)狀織物袋裝砂井，其直徑僅 8cm 左右，比一般砂井要省料得多，造價(jià)比一般砂井低廉，且不會(huì)因施工操作上的誤差或地基發(fā)生水平和垂直變形而喪失其連續(xù)性。最大有效處理深度 18 米。（4）排水砂墊層：排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設(shè)一層較薄的砂層。將水從砂層中排出去。最大有效處理深度是路堤極限高 2 倍。（5）土工織物鋪墊：在軟土地基表層鋪設(shè)一層或多層土工織物，可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降，又可以提高地基的承載能力，同時(shí)也不影響排水。對(duì)于淤泥等高含水量的超軟弱地基，在采用砂井及其他深層加固法之前，土工織物鋪墊可作為前期處理，以提高施工的可能性。（6）預(yù)壓：在軟土地基上修筑路堤，如果工期不緊，可以先填筑一部分或全部，使地基經(jīng)過(guò)一段時(shí)間固結(jié)沉降，然后再填足和鋪筑路面。最大有效處理深度 30 米。（7）擠實(shí)砂（碎石）樁：擠實(shí)砂樁是以沖擊或震動(dòng)的方法強(qiáng)力將砂、石等材料擠入軟土地基中，形成較大的密實(shí)柱體，提高軟土地基的整體抗剪強(qiáng)度，減少沉降。最大有效處理深度 20 米。（8）旋噴樁：利用工程鉆機(jī)，將旋噴注漿管置入預(yù)定的地基加固深度，通過(guò)鉆桿旋轉(zhuǎn)，徐徐上升，將預(yù)先配制好的漿液，以一定的壓力從噴嘴噴出，沖擊土體，使土和漿液攪拌成混合體，形成具有一定強(qiáng)度的人工地基。最大有效處理深度 20 米。（9）生石灰樁：用生石灰碎塊置于樁孔中形成樁體，稱(chēng)為生石灰樁。最大有效處理深度 20 米。（10）換土：采用人工或機(jī)械挖除路堤下全部軟土，換填強(qiáng)度較高的粘性土或砂、卵石、片石等滲水性材料。最大有效處理深度 3 米。（11）反壓護(hù)道：反壓護(hù)道是在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和一定高度的護(hù)道。它利用力學(xué)平衡以保持路基的穩(wěn)定。
對(duì)于新建工程,原則上首先應(yīng)考慮利用天然地基,對(duì)于淤泥和淤泥質(zhì)上利用其上覆較好上層作為地基持力層,當(dāng)上覆土層較薄,應(yīng)注意避免施工時(shí)對(duì)淤泥和淤泥質(zhì)土的擾動(dòng):對(duì)于沖填、雜填建筑垃圾和性能穩(wěn)定的工業(yè)廢料,當(dāng)均勻性和密實(shí)度較好時(shí),均可利用作為地基、持力層;對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量較多的生活垃圾和對(duì)基礎(chǔ)有腐蝕性的工業(yè)廢料等雜填土,未經(jīng)處理不宜作為地基持力層。若地基軟弱不能滿足要求,則需進(jìn)行處理,根據(jù)工程情況及地基土質(zhì)條件或組成的不同,處理的目的可以是:
(1)提高土的抗剪強(qiáng)度,使地基保持穩(wěn)定;
(2)降低土的壓縮性,使地基的沉降和不均勻沉降至允許范圍內(nèi);
(3)降低土的滲透性或滲流的水力梯度,防止或減少水的滲漏,避免滲流造成地基破壞;
(4)改善土的動(dòng)力性能,防止地基產(chǎn)生震陷變形或因土的震動(dòng)液化而喪失穩(wěn)定性;
(5)消除或減少土的沉陷性或脹縮性引起的地基變形,避免建筑物破壞或影響其正常使用。
軟土地基常用處理方法及施工工藝：1、換填法。當(dāng)?shù)鼗纳媳韺硬糠譃槌休d能力低的軟弱土(如淤泥、雜土)時(shí),可將軟弱土層全部挖走,換成堅(jiān)土。即換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、砂礫等辦法進(jìn)行地基處理。
換填材料不同時(shí),因其承載力相近,沉降特點(diǎn)基本相似,因此均可按換填砂墊層方法進(jìn)行。
砂料宜選用中粗砂,要求級(jí)配良好、含泥量不超過(guò)3%~5%、顆粒的不勻系數(shù)不大于5。符合標(biāo)準(zhǔn)的砂方可使用。
施工時(shí)首先清除換填范圍內(nèi)地面上垃圾等雜物,并在換填范圍內(nèi)(填方路基坡腳外1m)兩側(cè)按1：0.5的坡度開(kāi)挖邊坡。將基底大致整平,推成坡度為2%的橫坡,并碾壓密實(shí)。
分層填筑:砂墊層分層填筑,每層壓實(shí)厚度25cm,按照經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定的合格填料和經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定的工藝參數(shù),進(jìn)行分層填筑壓實(shí)。
攤鋪整平:為了保證路堤壓實(shí)均勻和填層厚度符合規(guī)定,填料采用推土機(jī)初平,刮平機(jī)進(jìn)行二次平整,使填料攤鋪表面平整度符合要求。
灑水或晾曬:砂的含水量直接影響壓實(shí)密度。在相同的碾壓條件下,當(dāng)達(dá)到最佳含水量時(shí)密實(shí)度最大,填料含水量波動(dòng)范圍控制在最佳含水量的+2%~-3%范圍內(nèi),超出最佳含水量2%時(shí)應(yīng)晾曬,含水量低于最佳含水量應(yīng)灑水。灑水采用灑水車(chē)噴灑,晾曬采取自然晾曬。
機(jī)械碾壓:碾壓是保證砂墊層達(dá)到密實(shí)度要求的關(guān)鍵工序。碾壓按照“先靜壓,后振動(dòng)碾壓”;“先輕,后重”;“先慢,后快”;“先兩側(cè),后中間”的原則。這種方法處理的路基強(qiáng)度高,見(jiàn)效快。適合工期緊,任務(wù)重的工程。
2、排水固結(jié)法。它是采用頂壓、降低地下水位、電滲等方法促使土層排水固結(jié),以減小地基的沉降和不均勻沉降,提高其承載力。當(dāng)采用預(yù)壓法時(shí),通常在地基內(nèi)設(shè)置一系列就地灌筑砂井、袋裝砂井或塑料排水板,形成豎向排水通道,以加速土層固結(jié),排水固結(jié)法是處理軟弱粘土地基常用的方法之一。
3、土工格柵法。該方法可使地基沉降均勻,增強(qiáng)地基和填土的強(qiáng)度,能明顯改善路堤的穩(wěn)定性(防止側(cè)向分離)及沉降的均勻性,從而達(dá)到快速施工和快速通車(chē)的目的。土工格柵鋪設(shè)要求幅與幅之間縱向采取密貼排放,橫向采用連接棒連接或搭接法連接,連接強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度,橫向接縫錯(cuò)開(kāi)不小于1m。鋪設(shè)時(shí)使格柵與土層密貼,每隔一定距離用U型釘將格柵固定在土層上。格柵鋪設(shè)后及時(shí)用砂或其他滲水材料覆蓋25cm厚,并按設(shè)計(jì)要求鋪回折段砂,外邊逐幅回折2m,用砂壓住。然后進(jìn)行整平、壓實(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。鋪設(shè)格柵時(shí),使格柵沿路基方向平順的貼伏在土層上,格柵不應(yīng)有褶皺,重疊處用U型釘固定于土層上,且每隔一定距離用U型釘固定,使格柵與土密貼,確保格柵的鋪設(shè)質(zhì)量。鋪好格柵后,按設(shè)計(jì)要求在格柵上分層進(jìn)行填土、碾壓,直至鋪上一層格柵。碾壓過(guò)程中,施工機(jī)械不要直接行使在未覆蓋填土的格柵上,以免壓壞格柵。上下層格柵搭接的位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)不小于1m。
4、擠密樁法。擠密樁法是在土基中成孔后,在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料,搗實(shí)而成直徑較大的樁體,利用橫向擠緊作用,使地基土顆粒擠密,孔隙減小,從而提高基承載力,減小土的變形的一種方法。經(jīng)常使用的方法是砂樁和石灰樁法。
5、振沖法。所謂振沖法即采用振沖碎石樁加固濕軟地基的方法,其碎石樁是以機(jī)械鉆孔或水力沖孔后填以碎石振密而成,因此叫振沖碎石樁。樁本身的強(qiáng)度比擠密砂樁的強(qiáng)度高得多,所以是一種比較好的加固方法,既經(jīng)濟(jì)又快速,技術(shù)效果也好。振沖法加固后的地基,仍作為復(fù)合地基來(lái)考慮。
結(jié)語(yǔ)：上述軟土地基處理與加固的各種方法是在設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上,結(jié)合施工中積累的一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和提出的,目的在于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工起到一定的指導(dǎo)作用,并通過(guò)合理選用軟基處理與加固的方法及施工工藝,使軟土地基工程質(zhì)量得以保證。
