软土地基的处理

1四川农业大学网络教育毕业实习报告专业建筑工程技术学号W530114230190姓名李涛成绩初审意见初审老师签名：评审意见评审老师签名：备注2软土地基的成因及处理措施专业：建筑工程技术学号：W530114230190姓名：李涛指导教师：赵艾摘要：本文从软土的形成原因出发，分析了软土工程地基形成的原因及处理措施。地基处理的恰当与否，不仅影响工程的安危，而且影响工程的造价，它关系到整个工程的投资、质量和进度，其重要性愈来愈多地被人们所认识。尤其在软土地区，地基处理是非常关键的环节，当天然地基不能满足建筑物要求时，需要采用各种地基处理措施，形成人工地基以满足建筑物对地基的各种要求，保证其正常使用与安全。结合实际工程地质等条件，选出最优的地基处理方案。本文介绍了几种软土地基的处理措施，对软土地基的施工具有一定的指导意义。关键词：工程建设；软土地基；原因；措施1．引言所谓软土,是指强度低，压缩性较高的软弱土层，主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的地基。其特点是孔隙比大、天然含水量大、压缩系数高、强度低，并具有触变性、蠕变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。承载能力很低，一般不超过50KN/㎡。随着近年来社会发展中各种工程荷载力的不断上升，使得对于地基的承载力度提出了更高的要求。软土在目前的工程建设中，其应用较为广泛，已成为目前工程建设工作中的一项亟待解决的质量通病与技术难关。软土根据特征，可分为：软粘土、人工填土、松散砂土和粉土四类。选用软土作为地基，我们必须找出软土地基形成的原因并采取切实可行的措施。2.软土地基的形成原因软土是第四纪全新世形成的近代沉积物，其地质年龄一般为10000-15000年，按其中有机质含量，可分为两大类：第一类是不含或很少含有机质的软粘土和粉质软粘土；第二类是含大量有机质的泥炭土。所有的软土都是在淡水或咸水中沉积的，由于沉积的地质环境(如海滩、三角洲、河口湾、泻湖、湖泊、沼泽等)的不同，其空间范围和天然性状也因其沉积环境及其水动力条件的变化而异。软土的来源主要是岩石的风化产物，因此其成分直接取决于母岩。而软土的3类型，主要有软粘土、人工填土、松散砂土和粉土几类，其成因也各不相同，其成因如下:2.1软粘土形成成因例如水运工程由于所在地濒临水域，浅部地层多为软粘土-----淤泥或淤泥质土。它是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积。是第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相和湖泊相的粘性土沉积物或河流冲击物。软粘土尤其是海相沉积的软粘土，在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度，但一经扰动，抗剪强度将显著降低。有的软粘土属于新近淤积物，以淤泥质土为主的混合土，如淤泥质土混砂有时也属于此类土。2.2人工填土形成原因人工填土主要是由于人类活动而形成的堆积土。物质成分较复杂，均匀性差，填土堆积时间愈长，土的密实度愈好，作为地基的强度愈高。根据组成物质和堆积方式，又可以分为素填土、杂填土和冲填土三类。2.2.1素填土形成原因素填土是由碎石、砂或粉土、黏性土等一种或几种组成的填土，其中不含杂质或含杂质较少，有机质含量不超过10％。常用开山石料，大小不一，有的直径达数米，填筑厚度有的达数十米，极不均匀。2.2.2杂填土形成原因杂填土大多由建筑垃圾、生活垃圾及工业废料堆填而成，一般是任意堆砌，未经充分压实，导致杂填土比较疏松和不均匀，因此在结构上具有无规律性。以生活垃圾为主的填土，腐殖质含量较高，强度较低，压缩性较大。以工业残渣为主的填土，可能含有水化物，遇水后容易发生膨胀和崩解，使填土强度降低。在同一场地的不同位置，地基承载力和压缩性也可能有较大的差异。不宜作为建筑物地基，但经过挤密、夯实等人工处理后，也可以利用。2.2.3冲填土形成原因冲填土是水力冲填形成的产物。含砂量较高的冲填土，其固结情况和力学性质较好；含粘粒较多的冲填土往往强度较低，压缩性较高，具有欠固结性。冲填土是利用在航道治理和疏通时挖出的泥砂，由水力冲填到陆地或岸滩形成的冲积土。冲积土的性质与所冲填泥砂的来源、冲填时的水力条件以及沉降时间有密切关系。这类土含水量大，常处于软塑—流塑状态，成分比较复杂，吹泥口区域4往往粒径较粗大，粗细颗粒排水固结快慢不同，含黏土颗粒较多的冲填土往往是欠固结的。冲填土的强度和压缩性指标都比同类天然沉积土差。主要以砂和其他粗颗粒组成的冲填土不属于软弱土。但随着固结时间的增长，强度有所提高。2.3松散砂土和粉土形成原因松散砂土和粉土是指饱和粉砂土、砂质粉土和饱和细砂土。它们可能是自然沉积的也可能是人工回填的。这类土在静载作用下虽然具有较高的强度，但在车辆荷载、机器振动、地震力或波浪力的反复作用下有可能产生液化或产生较大的震陷变形。地基会因地基土体液化而丧失承载能力。在动水作用下会发生渗透失稳-----流砂与管涌。3．软土地基的处理措施在施工之前我们应做好深入细致的工程地质勘探工作，充分研究已有地质资料，采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。再查明施工所处的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和路基排水条件，明确松软土层的成因、类型、分布范围，确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质和必要的化学性质。以便采取经济有效的处理措施，既可降低造价，又能确保质量、缩短工期。3.1砂桩或抛石挤淤法抛尸挤淤法就是把一定数量的石、砂抛在需要进行处理的淤泥地基中,或以震动、冲击的方法将石、砂等高强度材料强力挤入软土地基中，将原来的淤泥挤走,从而达到加固地基的目的。适用于排水困难，表层无硬壳、基底含水量超过液限、自重可以挤出的软土。在施工过程中应掌握挤淤顺序，从中部开始挤淤，逐渐向两边延伸，挤出淤泥。片石的直径一般不小于30cm，在片石堆出水面后，经碾压压实，再在上面铺设反滤层，最后再填土。一般将不易风化的石料抛填于被处理地基中，抛填方向根据软土下卧地层横坡而定。这种方法施工技术简单，投资较省，常用于处理流塑态的淤泥或淤泥质土地基。3.2换土垫层法当软土地基的承载力或变形满足不了设计要求，而软土层的厚度又不是很大5时，将基础地面下处理范围内的软土层部分或全部挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材，价格便宜，施工工艺较为简单，该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。它适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基。换填法的加固机理是：将软土层利用人工、机械或其他方法清除，用高强度的粘性土或卵石、砂、片石、砾等渗水性材料置换软弱土体，对厚度大于3米的情况，通常只采取部分挖除换填的方法，与未加固部分形成符合地基，达到提高地基承载力。全部挖除换填从根本上改善了地基，不留后患，效果最佳，是最为彻底的措施。3.3.粉喷法或浆喷法粉喷法与浆喷法是利用水泥等材料作为固化剂强制搅拌使软土硬结成具有一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度。该方法的优点在于施工过程中不需用水，搅拌时水泥土发生硬凝和水化反应所需水从地基土孔隙水中吸取，如采用浆喷时，浆液搅拌需加入一定量的水。这是一种改善土质，提高地基强度的软土地基加固方法，可以广泛地适用于淤泥质土，杂填土，软粘土等地基加固。粉喷法加固软土地基的特点：粉喷法加固软土地基，与其他软土加固方法相比，具有较多优点：原理科学、费用低廉、成本低。由于采用自身地基土作为桩料，掺入少量固化剂，一般掺入15%左右水泥，平均不超过50kg／m水泥，每米材料成本费10元左右，比其他地基加固方法成本都低，桩身质量好。由于成桩粉体与土搅拌，化学反应充分，桩身强度较大，地基加固后无附加荷载，因为掺入的固化剂含量较少，加固土的容重略大于地基土的容重，可将地基土的附加荷载忽略不计。干法施工，施工不需要水源，不需要排污，场地干净，桩体强度高，与深层搅拌法相比较，在条件相同的情况下，粉喷桩施工效果较好，因为深层搅拌法是湿法施工，而粉喷桩是干法施工，是从地基土中吸取一定的水量，从而提高了地基的加固效果；无侧向挤土问题。该工艺与打入桩或压入桩相比，由于成桩是将原土作为主要材料，在地基中几乎不增加体积，故不产生侧向挤土，所以粉喷桩施工对临近环境无其他影响，甚至可以紧贴相临基础施工，该工艺可根据工程需要及地质条件，以不同的掺灰量控制不同的桩身强度，也可以在同一地基中不同层位控制不同桩身强度，以满足工程上的需要。63.4砂井预压法预压法是在排水系统和加压系统的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出。首先在地基内按一定的间距打孔，将钢套管打入土中要求的深度，导管内径略大于砂袋直径，砂袋采用耐水性高、透水性好和韧性较强的聚丙烯编织袋，其有效孔眼不宜大于0.09mm，否则土粒易随渗水进入砂井，堵塞排水通道。孔内灌注透水性良好的砂，缩短排水路径，并在上部施加预压荷载的处理方法。它可加速地基固结和强度增长，提高地基稳定性，并使基础沉降提前完成。该方法往往加固时间过长，抽真空处理范围有限，适用于工期要求较宽的淤泥或淤泥质土地基处理。流变特性很强的软粘土、泥炭土，不宜采用此法。3.5振动水冲法振动水冲法是利用一根类似插入式混凝土振捣器的机具，称为振冲器，有上、下两个喷水口，在振动和冲击荷载作用下，先在地基中打孔，再往孔内分别填入砂、碎石等材料，并分层振实或夯实，使地基得以加固。用砂桩、碎石桩加固初始强度不能太低（初始不排水抗剪强度一般要求大于20kpa），对太软的淤泥或淤泥质上不宜采用。石灰桩、二灰桩是在桩孔中灌入新鲜生石灰，或在生石灰中掺入适量粉煤灰、火山灰（常称为二灰），并分层击实而成桩。它通过生石灰的高吸水性、膨胀后对桩周土的挤密作用，离子交换作用和空气中的CO₂与水发生酸化反应使地基强度提高。3.6旋喷法旋喷法是利用旋喷机具做成旋喷桩以提高地基的承载能力，也可以做联锁桩施工或定向喷射成连续墙用于地基防渗。旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度后提升，喷嘴同时以一定速度旋转，高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化而成桩。所成桩与被加固上体相比，强度大，压缩性小。适用于冲填土、软粘土和粉细砂地基的加固。对有机质成分较高的地基土加固效果较差，宜慎重对待。而对于塘泥土、泥炭土等有机质成分极高的土层应禁用。3.7强夯法强夯法一般是用50吨左右的强夯机，将大吨位（100—400KN）的夯锤吊到6—40米高，让锤自由落下，这样对地基施加强大的冲击能，对土进行夯实，使土体孔隙压缩。同时，夯点周围产生的裂隙为孔隙水的出逸提供了方便的通7道，有利于土的固结，以加固地基土从而提高了土的承载能力，而且夯后地基由建筑荷载所引起的压缩变形也将大为减小。强夯法适用于加固砂土、低饱和度粉土与粘性土、湿性黄土、杂填土和素填土等地基。因其加固效果显著，设备简单，施工方便、快捷，经济易行和节省材料，有利于保护环境等特点，很快为人们所接受。3.8土工材料加固法土工材料加固法是通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、受力杆件、拉筋等，使这种人工的复合土体，当地基可能出现塑性剪切破坏时，土工合成材料将起到阻止破坏面形成或减破坏发展范围的作用，从而达到提高地基承载力的目的。此外，土工合成材料与地基土之间的相互磨擦将限制地基土的侧向变形，从而增加地基的稳定性。常见的的土工织物有土工格栅、土工带及土工格室，在软土沼泽地区，地基湿软，地下水位较高情况下可采用土工带加固地基，可以使荷载均匀地分布，提高地基刚度，利于排水，效果很好。4.总结总之，软土地基处理是工程施工中的难点之一，也是勘察设计及施工单位的重点之一，因此，在软土地区进行设计与施工时，施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性，坚决以数据说话，认真测定基底的承载力，并根据不同的地质情况，从地基、建筑、结构、施工、使用等多个方面综合考虑，减少地基的不均匀沉降，应严格按照规范要求进行，同时针对不同的软基项目采取不同的措施，软土地基处理质量控制手段远不止这些。同时一定要采集施工后的