软土地基基础设计

软土地基基础设计与探讨【摘要】防止地基不均匀沉降对建筑物的危害，是软土地基房屋设计的一个十分重要的问题。软土地基础设计实用方法与要点结合工程实践,对存在软土地基时的基础设计时应采取的措施和注意事项进行了分析。结合工程实践,对存在软土地基时的基础形式、设计时应采取的措施和注意事项进行了分析。【关键词】软土地基基础设计处理方法引言软土地基一般是指抗剪强度较低、压缩性较高以及具有其它不良性质的地基土，如天然的淤泥与淤泥质土。软土地基上的房屋及其地基基础设计，应充分考虑软土地基的变形特征，防止其对建筑物的危害。过大的均匀沉降虽然也会严重影响建筑物的使用和外观，但从结构安全的角度看不致有什么影响，而不均匀沉必将使建筑物发生裂缝、扭曲或倾斜。影响其使用和安全，严童时甚至倒塌破坏。近十几年来，我国基本建设规模不断扩大，其建设规模从速度前所未有，因而在诸如建筑、水利、国防、交通和铁道等土木工程建设中，愈来愈多地遇到大量而复杂的不良地基及地基处理问题，地基处理日益得到人们重视。地基基础设计与施工是否恰当关系到整个工程质量、进度和投资，合理地选择地基设计方法，做好基础施工中的质量控制是降低造价的重要途径之一。1、基本设计原则与要求1.1基本技术要求软土工程设计应以最少的投资，最短的工期，达到设计基准期内安全运行，并满足所有的预定功能要求，即包括三个方面：(1)预定功能要求；(2)安全性和耐久件要求；(3)投资和工期的经济性要求。1.2注意场地条件，防治灾害应充分搜集场地的地形、地质、水文、水文地质等资料，作为设计的依据。场地可能的自然灾害，如暴雨、洪水、地震、滑坡、泥石流等；由于工程建设引起的灾害，如采空塌陷、抽水塌陷、边坡失稳、管涌、交水等；均应在堪察、预测和评价的基础上，采取有效防治措施。1.3合理选用岩土参数选用岩土参数时，应注意其非均质性与参数测定方法、测定条件与工程原型之间的差异、参数随时间和环境的改变，以及出于工程建设而可能产生的变化等。由于土体参数是随机变量与模糊量，故在划分工程地质单元的基础上，应进行统计分析，算出各项参数的平均值、标准差、变异系数；确定其特征值和设计值。在选定测试方法时，应注意其适用性。1.4定性分析与定量分析结合定性分析是岩土工程分析的首要步骤和定量分析的基础。对于下列问题一般只作定性分析：(1)工程选址和场地适宜件评价；(2)场地地质背景和地质稳定性评价；(3)土体性质的直观鉴定。定量分析可采用解析法、图解法或数值法性。考虑安全储备时，可用定值法或概率法。都应有足够的安全储备以保证工程的可靠定性分析和定量分析，都市在详细占有资料的基础上，运用较为成熟的理论和类似工程的经验，进行论证，并宜提出多个方案进行比较。2、软土地基的设计常用处理方法2.1强夯法处理。强夯法是利用重锤自由落下的巨大冲力能所产生地冲击波反复夯击地基土,将夯面以下一定深度地土层夯实,以提高地基的承载力和土体的稳定性,降低压缩性。强夯置换和强夯挤密在加固机理上是不同的，应用范围也不相同。强夯挤密法常用来加固碎石土、砂土、低饱和度的新性土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基。对于饱和度较高的粘性土等地基,如有工程经验或试验证明采用强夯法有加固效果的也可采用。通常认为强夯挤密法只适用于塑性指数小于10的土。对于设置有竖向排水系统的软粘土地基,是否适用强夯法处理目前尚有不同看法。强夯置换施工前,应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区,进行试夯或试验性施工。试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建筑规模及建筑类型确定。对于一般的软土地基加固有着良好的效果。现在常用的强夯技术加固软土地基的方法有:挤密碎石桩加夯法、砂桩加夯法、真空/堆载预压加强夯、强夯碎石墩。2.2粉煤灰应用法。粉煤灰具有容量小,渗透性好,有较高的静力抗剪强度,较低的压缩性,与石灰等碱性物质产生水化反应后产生凝硬性。根据软土地基存在的弱点,利用粉煤灰可处理软土地基。粉煤灰应用的主要有二灰桩,粉煤灰混凝土桩,粉煤灰固结桩等,与土体形成复合地基加固深层软土地基。2.2.1二灰桩法。(1)以粉煤灰为主的二灰桩,主要是对软土地基产生挤密和置换作用。用于软土地基加固时,使复合地基承载力较天然地基承载力提高了142%,桩间土承载力提高了46%。(2)以石灰为主的石灰—粉煤灰桩,配比为粉煤灰:生石灰=3:7-1:9,主要对地基产生置换,成孔挤密,膨胀挤密,脱水挤密和胶凝作用。2.2.2粉煤灰固结桩。在软土地基中采用粉煤灰固结桩,具有成型可靠,形状任意选择,造价低廉,改良地基的效果好,抗变形能力强,桩体密实度高等优点。粉煤灰固结桩由粉煤灰,石膏,水泥加水而成,加压注入尼龙袋中,挤密周围土体,必要注浆管可上下反复二次压浆,尼龙袋具有模板,过滤脱水,加压和增强等作用,由于灌注加压排水措施,尼龙袋微孔在灰浆向外渗出的过程中,水只能向外渗,并被隔离在袋外,形成固结硬化均匀的桩体。2.2.3粉煤灰混凝土桩。粉煤灰混凝土桩由粉煤灰,碎石,中粗砂和水泥组成,在软土地区采用钻孔压浆工艺施工粉煤灰混凝土桩时,必须使混凝土的塌落度达到140-180mm,且碎石最大粒径为1-3cm,为保证桩身强度和降低成本,掺入35%-45%中粗砂作为细骨料。粉煤灰桩和桩间土一起通过铺设在其上的褥垫层形成复合地基,其承载力的提高具有很大的可调性,沉降变形小,造价低。加入粉煤灰后,使桩体具有明显的后期强度。根据其桩身强度较高的特点,在软土地基中采用就可得到更高的承载力。2.3、水泥土粉喷桩法。粉喷桩与周围的土体形成复合地基,与土体结合紧密,承载能力较大,其桩体上存在应力集中现象,大部分荷载由桩体承担,桩间土上的应力相应的减少,使复合地基承载力较原土层有所提高,沉降量有所降低。采用该法加固软土地基时,水泥粉具有较大的吸水,发热和膨胀作用,对桩间土起到一定的加固作用,同样提高复合地基的强度。在利用水泥土粉喷桩加固软土地基时,需考虑各种因素对加固强度的影响:①要以水泥粉为加固料,其强度最高;②搅拌时间为2min时就可以达到最佳的搅拌效果,若搅拌时间太长,强度会有所降低,若搅拌的时间未达到2min时,强度会很低;③置换率越高,强度越高,而随着龄期的增加,强度大致呈线性增加;④当含水量为某值时,桩体的强度达到最高,一般桩体的需水量为4kg/m。2.4、渣土桩法。在加固过程中,由于重锤的冲击能造成一系列压缩波,使土体内出现排水网络,土的渗透性骤然增大,孔隙水迅速排出,孔隙压力很快消散,从而产生瞬时沉降,使土体压密,强度提高;同时重锤的冲击作用使填料向夯击方向和侧向挤密,从而对其周围的土体产生挤密加固作用,形成一个自内向外的挤密圈。在挤密过程中,周围土体的孔隙水压力随之增高,形成超静孔隙水压力。根据巴伦固结原理因为固结时间与排水距离的平方成正比,所以,增加排水途径,缩短排水距离,才能加速软土固结,提高地基承载力。加固柱体本身与软基有不同强度,它既是软土固结的排水体,又是基础的渣土桩。渣土桩和挤密后的地基土共同组成复合地基,从而提高地基强度并减小地基变形。2.5、排水固结法。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的*排水系统通常有普通砂并、袋装砂井和塑料排水带等；加压系统通常有堆载预压法、真空预压法、降低地下水位法、电渗法和联合法。近几年来，排水系统采用塑料排水带和袋装砂井较多，加压系统采用堆载预压和真空须压法较多，也有采用真空加堆载联合顶压法，以及利用建筑自重加载法。2.6、复合地基处理法。复合地基是用专门机械将固化剂、水泥、石灰或掺加粉煤灰单一的或混合物喷出后,在地基深处就地与软土强制搅拌,利用固化剂和软土间发生的一系列物理化学作用,在原地基中形成强度、刚度较大的加固桩体,同时也使桩周土体性质得到改善,使桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外部荷载,可实现稳定条件下的快速填土。这些加固土桩,不考虑加固土桩加快地基的排水固结速度和对地基的挤密作用,仅考虑桩的置换作用、应力集中效应,进而减少总沉降量。加固土桩按施工划分有拌和法和粉喷法。3、结束语毫无疑问，任何一个建筑物都需要好的地基基础，尤其是建在软弱地基上的建筑物。设计是优质地基基础的主线，而施工则是其设计目标能否实现的关键阶段，只有做好统筹规划与施工管理，才能做到事半功倍，确保建设质量和效果。参考文献:[1]叶书麟.地基处理手册[m].北京:中国建筑工业出版社,1995.[2]龚晓南.复合地基理论及工程应用[m].北京:中国建筑工业出版社,2002.[3]胡志东.水泥搅拌桩在建筑工程软基处理中的应用[j].山西建筑,2007,33(13):123-124.