软土地基检测及处理方法
2015-07-02
所谓软土地基,就是强度低、压缩性高的软弱土层地基。软土地基特性主表现为土层含水率高、孔隙比大,含水量在34%~72%之间,孔隙比在1.0~1.9之间,饱和度一般大于95%,液限一般在35%~60%,塑限指数为13~30,同时可呈灵敏性结构。习惯上常把淤泥质土、软粘性土、湿陷性黄土地基总称为软土地基。若作为建(构)筑物的地基,大多需要处理,否则产生不同程度的坍滑或沉降陷。
当路堤经稳定验算或沉降计算不能满足设计要求时，必须对软土地基进行加固。加固的方法很多，常用的方法有：（1）塑料排水板：塑料排水板是带有孔道的板状物体，插入土中形成竖向排水通道。因其施工简单、快捷，应用较为广泛。最大有效处理深度 18 米。（2）砂井：砂井是利用各种打桩机具击入钢管，或用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于这种砂井在饱和软粘土中起排水通道的作用，又称排水砂井。砂井顶面应铺设垫层，以构成完整的地基排水系统。砂井适用于软土层厚度大于 5m 时，最大有效处理深度 18 米。（3）袋装砂井：井陉对固结时间的影响没有井距那样敏感。但一般砂井如果井陉太小，既无法施工，也无法防止因地基变形而断开失效。因此，现在广泛采用网状织物袋装砂井，其直径仅 8cm 左右，比一般砂井要省料得多，造价比一般砂井低廉，且不会因施工操作上的误差或地基发生水平和垂直变形而丧失其连续性。最大有效处理深度 18 米。（4）排水砂垫层：排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层较薄的砂层。将水从砂层中排出去。最大有效处理深度是路堤极限高 2 倍。（5）土工织物铺垫：在软土地基表层铺设一层或多层土工织物，可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降，又可以提高地基的承载能力，同时也不影响排水。对于淤泥等高含水量的超软弱地基，在采用砂井及其他深层加固法之前，土工织物铺垫可作为前期处理，以提高施工的可能性。（6）预压：在软土地基上修筑路堤，如果工期不紧，可以先填筑一部分或全部，使地基经过一段时间固结沉降，然后再填足和铺筑路面。最大有效处理深度 30 米。（7）挤实砂（碎石）桩：挤实砂桩是以冲击或震动的方法强力将砂、石等材料挤入软土地基中，形成较大的密实柱体，提高软土地基的整体抗剪强度，减少沉降。最大有效处理深度 20 米。（8）旋喷桩：利用工程钻机，将旋喷注浆管置入预定的地基加固深度，通过钻杆旋转，徐徐上升，将预先配制好的浆液，以一定的压力从喷嘴喷出，冲击土体，使土和浆液搅拌成混合体，形成具有一定强度的人工地基。最大有效处理深度 20 米。（9）生石灰桩：用生石灰碎块置于桩孔中形成桩体，称为生石灰桩。最大有效处理深度 20 米。（10）换土：采用人工或机械挖除路堤下全部软土，换填强度较高的粘性土或砂、卵石、片石等渗水性材料。最大有效处理深度 3 米。（11）反压护道：反压护道是在路堤两侧填筑一定宽度和一定高度的护道。它利用力学平衡以保持路基的稳定。
对于新建工程,原则上首先应考虑利用天然地基,对于淤泥和淤泥质上利用其上覆较好上层作为地基持力层,当上覆土层较薄,应注意避免施工时对淤泥和淤泥质土的扰动:对于冲填、杂填建筑垃圾和性能稳定的工业废料,当均匀性和密实度较好时,均可利用作为地基、持力层;对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有腐蚀性的工业废料等杂填土,未经处理不宜作为地基持力层。若地基软弱不能满足要求,则需进行处理,根据工程情况及地基土质条件或组成的不同,处理的目的可以是:
(1)提高土的抗剪强度,使地基保持稳定;
(2)降低土的压缩性,使地基的沉降和不均匀沉降至允许范围内;
(3)降低土的渗透性或渗流的水力梯度,防止或减少水的渗漏,避免渗流造成地基破坏;
(4)改善土的动力性能,防止地基产生震陷变形或因土的震动液化而丧失稳定性;
(5)消除或减少土的沉陷性或胀缩性引起的地基变形,避免建筑物破坏或影响其正常使用。
软土地基常用处理方法及施工工艺：1、换填法。当地基的上表层部分为承载能力低的软弱土(如淤泥、杂土)时,可将软弱土层全部挖走,换成坚土。即换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、砂砾等办法进行地基处理。
换填材料不同时,因其承载力相近,沉降特点基本相似,因此均可按换填砂垫层方法进行。
砂料宜选用中粗砂,要求级配良好、含泥量不超过3%~5%、颗粒的不匀系数不大于5。符合标准的砂方可使用。
施工时首先清除换填范围内地面上垃圾等杂物,并在换填范围内(填方路基坡脚外1m)两侧按1：0.5的坡度开挖边坡。将基底大致整平,推成坡度为2%的横坡,并碾压密实。
分层填筑:砂垫层分层填筑,每层压实厚度25cm,按照经过试验确定的合格填料和经过试验确定的工艺参数,进行分层填筑压实。
摊铺整平:为了保证路堤压实均匀和填层厚度符合规定,填料采用推土机初平,刮平机进行二次平整,使填料摊铺表面平整度符合要求。
洒水或晾晒:砂的含水量直接影响压实密度。在相同的碾压条件下,当达到最佳含水量时密实度最大,填料含水量波动范围控制在最佳含水量的+2%~-3%范围内,超出最佳含水量2%时应晾晒,含水量低于最佳含水量应洒水。洒水采用洒水车喷洒,晾晒采取自然晾晒。
机械碾压:碾压是保证砂垫层达到密实度要求的关键工序。碾压按照“先静压,后振动碾压”;“先轻,后重”;“先慢,后快”;“先两侧,后中间”的原则。这种方法处理的路基强度高,见效快。适合工期紧,任务重的工程。
2、排水固结法。它是采用顶压、降低地下水位、电渗等方法促使土层排水固结,以减小地基的沉降和不均匀沉降,提高其承载力。当采用预压法时,通常在地基内设置一系列就地灌筑砂井、袋装砂井或塑料排水板,形成竖向排水通道,以加速土层固结,排水固结法是处理软弱粘土地基常用的方法之一。
3、土工格栅法。该方法可使地基沉降均匀,增强地基和填土的强度,能明显改善路堤的稳定性(防止侧向分离)及沉降的均匀性,从而达到快速施工和快速通车的目的。土工格栅铺设要求幅与幅之间纵向采取密贴排放,横向采用连接棒连接或搭接法连接,连接强度不低于设计强度,横向接缝错开不小于1m。铺设时使格栅与土层密贴,每隔一定距离用U型钉将格栅固定在土层上。格栅铺设后及时用砂或其他渗水材料覆盖25cm厚,并按设计要求铺回折段砂,外边逐幅回折2m,用砂压住。然后进行整平、压实达到设计要求。铺设格栅时,使格栅沿路基方向平顺的贴伏在土层上,格栅不应有褶皱,重叠处用U型钉固定于土层上,且每隔一定距离用U型钉固定,使格栅与土密贴,确保格栅的铺设质量。铺好格栅后,按设计要求在格栅上分层进行填土、碾压,直至铺上一层格栅。碾压过程中,施工机械不要直接行使在未覆盖填土的格栅上,以免压坏格栅。上下层格栅搭接的位置应错开不小于1m。
4、挤密桩法。挤密桩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,捣实而成直径较大的桩体,利用横向挤紧作用,使地基土颗粒挤密,孔隙减小,从而提高基承载力,减小土的变形的一种方法。经常使用的方法是砂桩和石灰桩法。
5、振冲法。所谓振冲法即采用振冲碎石桩加固湿软地基的方法,其碎石桩是以机械钻孔或水力冲孔后填以碎石振密而成,因此叫振冲碎石桩。桩本身的强度比挤密砂桩的强度高得多,所以是一种比较好的加固方法,既经济又快速,技术效果也好。振冲法加固后的地基,仍作为复合地基来考虑。
结语：上述软土地基处理与加固的各种方法是在设计与施工技术规范的基础上,结合施工中积累的一些实际经验总结和提出的,目的在于对现场施工起到一定的指导作用,并通过合理选用软基处理与加固的方法及施工工艺,使软土地基工程质量得以保证。
