论文部分内容阅读
【摘 要】地基处理可以增加软弱地基的强度,增强地基的稳固性,降低软弱地基的压缩性,降低基础的沉降的风险。本文作者主要对淤泥质软土物性质进行了分析,同时就淤泥质软土地基处理方法进行了论述。为今后类似地基岩土工程的设计需要提供依据和参考。
【关键词】工程;淤泥质软土;地基
0、引言
在我国沿海、河流的中下游或湖泊附近地区,地表下埋藏有深厚的第四纪松软覆盖层,其类型主要有三角洲相沉积、滨海相沉积、湖相沉积和黄泛冲积沉积等等。淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成软弱地基,软弱地基必须经过处理才能有足够的承受力,满足建构筑物的承载要求。淤泥质软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。淤泥质软土是淤泥和淤泥质土的统称。淤泥是指天然含水量大于液限、孔隙比大于15的粘性土:淤泥质土是指孔隙比大于10、小于15的粘性土。它是一种分布广泛的特殊岩土。由于淤泥质土具有含水量大,一般在40%~70%之间,有的大于70%,孔隙比>1.0,形成土质渗透性小,特别当含有水平夹砂层时更为显著。透水性差,触变性及流变性大,由淤泥质土构成的地基强度、承载力低,增加负荷后易变形且不均匀,作为地基则易产生不容许的差异沉降。土层物理力学指标推荐值见表1。所以对淤泥质软土地基进行研究有很重要的意义。
根据软土地基处理的原理和作用,现就几种简单易行、经济效益较高的淤泥土处理方法,分析如下:
1、桩基法
对中小型水工建筑物,当淤土层较厚,不能进行大面积处理时,可采用打桩的办法进行加固处理。当淤土层较厚,难以大面积进行深处理,可采用打桩办法进行加固处理、而桩基础技术很多。淤土层厚度小于5m时, 通过打砂桩或石灰桩可以达到一般地基要求,其工作原理是通过吸水和排水挤密淤土,使其孔隙比小于1。当淤土层厚度在5~7m时,宜打预制桩,钢筋混凝土预制桩具有承载力强,投资少,质量稳定,施工速度快等特点,钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载,达到水平稳定作用。淤土层较厚(7~10m)地基处理可以采用灌注桩作承载台,打灌注桩应至硬土层。灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩两种。10m以上厚的淤泥土层,宜打悬浮桩挤密淤土层并靠摩擦承载。
淤泥质土层桩基有如下特性:
①在淤泥质土层qb800mm旋挖灌注桩有扩径现象存在,施工时可通过控制泥浆指标和在有需要的位置增加长护筒的方法解决,其充盈系数可在1.4附近。
②在淤泥质土中,极容易沉桩,在沉桩过程中要随时监控、调整桩身垂直度,桩架与地面不垂直会造成桩倾斜过大。施工中施工速度过快、桩入土太深;桩倾斜过大;桩堆放、起吊、运输的支点或吊点位置不当;桩身弯曲过大;锤击次数过多等都会造成桩断裂的问题。
③表2 淤泥质土极限摩阻力对比表是根据桩身内力测试及高应变拟合分析的桩侧极限摩阻力与《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)来计算的。
表2 淤泥质土极限摩阻力对比表(kPa)
)
在桩基施工中质量问题及隐患,将影响建筑物的结构安全。单桩承载力低于设计值,桩倾斜过大、断桩、桩接头断离、桩位偏差过大,都会造成打(压)桩工程出现质量问题。打(压)桩工程施工工序多,工艺要求高,工程地质勘察报告不够详尽准确;设计的取值不合理都会影响桩基质量,在施工时要特别注意。
2、换土法
本方法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等的浅层处理。当淤土层厚度在4m以内时,也可采用挖除淤土层,换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、采用沉井基础等办法进行地基处理。换填法的作用,是提高持力层的承载力,改善土的压缩性,减小地基变形。鉴于换砂不利于防渗,且工程造价较高,故一般小型水工建筑物应就地取材,以换填泥土为宜。对大中型水工建筑物,可采用沉井基础。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基承载力特性,提高抗变形和稳定能力,施工时应注意坑边稳定,保证填料质量,填料应分层夯实。
3、灌浆法
灌浆法是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位,灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果。水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等都可以作灌浆浆液。
4、排水固结法
排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效方法,由排水系统和加压系统两部分组成。排水系统根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种,是在地基中设置排水体,利用地层本身的透水性由排水体集中排水的系统。塑料排水带排水经济效益较高,塑料排水板施工要在砂垫层完成后才能进行。其施工原理是,当插入软基排水板,建设地下基础及上部构筑物时,软基受到荷载挤压,地下水在挤压和毛细作用下,沿塑料排水板升高到砂垫层,经砂层向两侧排出,基底承载力因此得到增加。
5、优化结构法
①选择轻型结构。自重轻是“U”形桥梁最显著的优点, “U”形桥梁桥台还有基础浅的特点,把桥台基础设置在地基表层的密实土层上,可以避开淤土层。因为有这个优点,肋拱桥、桁架拱桥、刚架拱桥等被广泛应用。
②对小型水工建筑物可采用设计较薄的钢筋混凝土底板,大基础底板的方法。对大中型工程,可加大底板高度、减轻底板自重,即采用空箱底板的办法来适应软土地基要求。
③水工建筑物控制和调节水流,防治水害,开发利用水资源的建筑物,是实现各项水利工程目标的重要组成部分。为了满足软土地基设计要求,可以通过将水工建筑物两岸连接部分设计成格箱式岸墙或顺坡丁坝式岸墙的方法,把挡土岸墙改为挡水岸墙, 把重力式挡土岸墙改为无土重和土压力的轻型岸墙。 ④在淤泥质软土地基上建造挡洪大堤时,既要保证渗径设计标准,还应在堤的外侧设置一个戗台, 戗台的高度与宽度由设计确定.借助戗台减轻压重,这样可以有效地阻止大堤水平位移和减少堤脚外侧隆起变形。填筑水利挡洪大堤,除设计戗台减少压载外,填筑速度应合适,不能太快或太慢、合理控制施工期限,使淤土地基在施工中有足够的时间固结。
6、加筋法
加筋法是指在建筑物基础软弱处在土基中加入特殊材料(金属丝,土木材料等)。根据所用的填充材料的不同分为土工合成材料,土钉墙技术和加筋土三种。
(1)土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。它是塑料、化纤、合成橡胶等人工合成的聚合物,制成各种类型的产品,置其于土体内部、表面或各层土体之间,增强拉力或保护土体。
(2)土钉墙技术一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置,但也有通过直接打入较粗的钢筋和型钢、钢管形成土钉。土钉适用于地下水位以上或经降水后的人工填土、粘性土、弱胶结砂土的基坑支护和边坡加固。土钉与周围土体接触,与接触界面上的粘结产生摩擦阻力,与其周围土体形成复合土体,土钉在土体发生变形的条件下被动受力。并主要通过其受剪工作对土体进行加固,土钉一般与平面形成一定的角度,故称之为斜向加固体。
(3)加筋土是利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,将抗拉能力很强的拉筋埋置于土层中,拉筋是一种水平向增强体。能与土形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。拉筋材料一般使用抗拉能力强、摩擦系数大而耐腐蚀的条带状、网状、丝状材料,例如,镀锌钢片;铝合金、合成材料等。由于土工织物受拉作用,调整了基底应力分布,地基侧向位移和沉降却相应减少,地基稳定性就大大提高。
7、结语
改革开放以来,水利、交通和铁道等基础建设规模越来越大,在建设土木工程中,不良地基问题愈来愈严重,建设高等级公路时,过湿土和软弱地基总会在通过水网地区时遇到。通过对淤泥质土地基的处理方法进行全方位的分析介绍,为避免事故的发生提供了参考。
参考文献:
[1]GB 50023—2001,岩土工程勘察设计规范【S】.中国建筑出版社,2003.
[2]GB50007—2002,建筑地基基础规范【S】.中国建筑出版社,2004.
[3]JGJ 79—2002,建筑地基处理规范【S】.中国建筑出版社,2007.
【关键词】工程;淤泥质软土;地基
0、引言
在我国沿海、河流的中下游或湖泊附近地区,地表下埋藏有深厚的第四纪松软覆盖层,其类型主要有三角洲相沉积、滨海相沉积、湖相沉积和黄泛冲积沉积等等。淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成软弱地基,软弱地基必须经过处理才能有足够的承受力,满足建构筑物的承载要求。淤泥质软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。淤泥质软土是淤泥和淤泥质土的统称。淤泥是指天然含水量大于液限、孔隙比大于15的粘性土:淤泥质土是指孔隙比大于10、小于15的粘性土。它是一种分布广泛的特殊岩土。由于淤泥质土具有含水量大,一般在40%~70%之间,有的大于70%,孔隙比>1.0,形成土质渗透性小,特别当含有水平夹砂层时更为显著。透水性差,触变性及流变性大,由淤泥质土构成的地基强度、承载力低,增加负荷后易变形且不均匀,作为地基则易产生不容许的差异沉降。土层物理力学指标推荐值见表1。所以对淤泥质软土地基进行研究有很重要的意义。
根据软土地基处理的原理和作用,现就几种简单易行、经济效益较高的淤泥土处理方法,分析如下:
1、桩基法
对中小型水工建筑物,当淤土层较厚,不能进行大面积处理时,可采用打桩的办法进行加固处理。当淤土层较厚,难以大面积进行深处理,可采用打桩办法进行加固处理、而桩基础技术很多。淤土层厚度小于5m时, 通过打砂桩或石灰桩可以达到一般地基要求,其工作原理是通过吸水和排水挤密淤土,使其孔隙比小于1。当淤土层厚度在5~7m时,宜打预制桩,钢筋混凝土预制桩具有承载力强,投资少,质量稳定,施工速度快等特点,钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载,达到水平稳定作用。淤土层较厚(7~10m)地基处理可以采用灌注桩作承载台,打灌注桩应至硬土层。灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩两种。10m以上厚的淤泥土层,宜打悬浮桩挤密淤土层并靠摩擦承载。
淤泥质土层桩基有如下特性:
①在淤泥质土层qb800mm旋挖灌注桩有扩径现象存在,施工时可通过控制泥浆指标和在有需要的位置增加长护筒的方法解决,其充盈系数可在1.4附近。
②在淤泥质土中,极容易沉桩,在沉桩过程中要随时监控、调整桩身垂直度,桩架与地面不垂直会造成桩倾斜过大。施工中施工速度过快、桩入土太深;桩倾斜过大;桩堆放、起吊、运输的支点或吊点位置不当;桩身弯曲过大;锤击次数过多等都会造成桩断裂的问题。
③表2 淤泥质土极限摩阻力对比表是根据桩身内力测试及高应变拟合分析的桩侧极限摩阻力与《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)来计算的。
表2 淤泥质土极限摩阻力对比表(kPa)
)
在桩基施工中质量问题及隐患,将影响建筑物的结构安全。单桩承载力低于设计值,桩倾斜过大、断桩、桩接头断离、桩位偏差过大,都会造成打(压)桩工程出现质量问题。打(压)桩工程施工工序多,工艺要求高,工程地质勘察报告不够详尽准确;设计的取值不合理都会影响桩基质量,在施工时要特别注意。
2、换土法
本方法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等的浅层处理。当淤土层厚度在4m以内时,也可采用挖除淤土层,换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、采用沉井基础等办法进行地基处理。换填法的作用,是提高持力层的承载力,改善土的压缩性,减小地基变形。鉴于换砂不利于防渗,且工程造价较高,故一般小型水工建筑物应就地取材,以换填泥土为宜。对大中型水工建筑物,可采用沉井基础。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基承载力特性,提高抗变形和稳定能力,施工时应注意坑边稳定,保证填料质量,填料应分层夯实。
3、灌浆法
灌浆法是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位,灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果。水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等都可以作灌浆浆液。
4、排水固结法
排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效方法,由排水系统和加压系统两部分组成。排水系统根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种,是在地基中设置排水体,利用地层本身的透水性由排水体集中排水的系统。塑料排水带排水经济效益较高,塑料排水板施工要在砂垫层完成后才能进行。其施工原理是,当插入软基排水板,建设地下基础及上部构筑物时,软基受到荷载挤压,地下水在挤压和毛细作用下,沿塑料排水板升高到砂垫层,经砂层向两侧排出,基底承载力因此得到增加。
5、优化结构法
①选择轻型结构。自重轻是“U”形桥梁最显著的优点, “U”形桥梁桥台还有基础浅的特点,把桥台基础设置在地基表层的密实土层上,可以避开淤土层。因为有这个优点,肋拱桥、桁架拱桥、刚架拱桥等被广泛应用。
②对小型水工建筑物可采用设计较薄的钢筋混凝土底板,大基础底板的方法。对大中型工程,可加大底板高度、减轻底板自重,即采用空箱底板的办法来适应软土地基要求。
③水工建筑物控制和调节水流,防治水害,开发利用水资源的建筑物,是实现各项水利工程目标的重要组成部分。为了满足软土地基设计要求,可以通过将水工建筑物两岸连接部分设计成格箱式岸墙或顺坡丁坝式岸墙的方法,把挡土岸墙改为挡水岸墙, 把重力式挡土岸墙改为无土重和土压力的轻型岸墙。 ④在淤泥质软土地基上建造挡洪大堤时,既要保证渗径设计标准,还应在堤的外侧设置一个戗台, 戗台的高度与宽度由设计确定.借助戗台减轻压重,这样可以有效地阻止大堤水平位移和减少堤脚外侧隆起变形。填筑水利挡洪大堤,除设计戗台减少压载外,填筑速度应合适,不能太快或太慢、合理控制施工期限,使淤土地基在施工中有足够的时间固结。
6、加筋法
加筋法是指在建筑物基础软弱处在土基中加入特殊材料(金属丝,土木材料等)。根据所用的填充材料的不同分为土工合成材料,土钉墙技术和加筋土三种。
(1)土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。它是塑料、化纤、合成橡胶等人工合成的聚合物,制成各种类型的产品,置其于土体内部、表面或各层土体之间,增强拉力或保护土体。
(2)土钉墙技术一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置,但也有通过直接打入较粗的钢筋和型钢、钢管形成土钉。土钉适用于地下水位以上或经降水后的人工填土、粘性土、弱胶结砂土的基坑支护和边坡加固。土钉与周围土体接触,与接触界面上的粘结产生摩擦阻力,与其周围土体形成复合土体,土钉在土体发生变形的条件下被动受力。并主要通过其受剪工作对土体进行加固,土钉一般与平面形成一定的角度,故称之为斜向加固体。
(3)加筋土是利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,将抗拉能力很强的拉筋埋置于土层中,拉筋是一种水平向增强体。能与土形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。拉筋材料一般使用抗拉能力强、摩擦系数大而耐腐蚀的条带状、网状、丝状材料,例如,镀锌钢片;铝合金、合成材料等。由于土工织物受拉作用,调整了基底应力分布,地基侧向位移和沉降却相应减少,地基稳定性就大大提高。
7、结语
改革开放以来,水利、交通和铁道等基础建设规模越来越大,在建设土木工程中,不良地基问题愈来愈严重,建设高等级公路时,过湿土和软弱地基总会在通过水网地区时遇到。通过对淤泥质土地基的处理方法进行全方位的分析介绍,为避免事故的发生提供了参考。
参考文献:
[1]GB 50023—2001,岩土工程勘察设计规范【S】.中国建筑出版社,2003.
[2]GB50007—2002,建筑地基基础规范【S】.中国建筑出版社,2004.
[3]JGJ 79—2002,建筑地基处理规范【S】.中国建筑出版社,2007.