建筑软土地基加固处理技术的分析与探讨
建筑软土地基加固处理技术的分析与探讨
作者：高文泉罗福贵
来源：《科技创新导报》2012年第01期
摘要:随着建筑行业的壮大和发展,新建的工程项目遇到了更多的不良地基,其中软土地基问题尤为明显。软土地基是一种强度较低、透水性能薄弱、压缩性较高的不良地基,如果建筑软土地基没有处理好,将会影响建筑物的正常使用。因此,笔者认为有必要对建筑软土地基加固处理技术进行分析与探讨,以提高软土地基的强度和稳定性,为建筑物的施工提供良好的地基条件。
关键词:软土地基地基加固地基处理技术
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)01(a)-0049-01
1 加固处理软土地基的必要性
1.1 软土地基具有工程危害性
软土俗称淤泥质土,包括淤泥、泥炭、冲填土、杂填土等。地基中不同沉积年代和成因类型的软土,对工程性质产生较大的差别性,这种地基的流变幅度大、透水性差、强度低、不均匀、压缩性高,将给建筑工程施工带来不利的影响。软土地基的沉降量一般高达10～100cm,加上沉降时间长,尤其对于沿海地区的地质情况,软土厚度严重影响固结的速度。这样一来,地基在沉降过程中就会表现出不均匀的状态,导致地基上部的结构和荷载差异化,引起地基的不均匀沉降。这样的软土地基,常见于公路和铁路施工,一旦发生地质灾害,后果将不堪设想。
1.2 加固处理技术力量薄弱
虽然目前国内部分地区关于软土地基处理的研究水平已经达到一定的高度,但从总体的研究规模来看,软土地基的加固处理技术仍然存在一定的问题:(1)软土地基加固处理时涉及到大量的土力学理论数据,这些数据简单直观,能够体现工程的实际情况,具有文字理论难以体现其优越性。但目前关于数值计算技术尚未全面在实际工程中得到广泛应用。(2)目前关于软土地基的案例研究,大部分以成功案例分析为主,对于实践研究中失败的案例,缺乏对加固处理过程中遇到问题的分析,与前者形成鲜明的反差,如果软土地基加固处理的过程中遇到类似的问题,将没有办法及时拿出行之有效的解决办法。(3)软土地基效果的检测技术有待发展,目前所采用的设计理论和施工方法难以全面胜任质量的检验工作,费力费时,而且价格高,在实际工作中实施的实例也很少。(4)软土地基的处理方案的决策分析仅凭认为经验的选取,并未全面结合软土地基的处理研究现状。
2 建筑软土地基加固处理技术分析
2.1 加固处理前的勘察
首先是地面的调查测绘,通常分为三个步骤进行:(1)资料的收集,收集内容包括地形地貌、地质情况、气象水文、人类经济活动等资料;(2)分析软土地基形成的原因、存在的类型、分布的范围和地基地层的性质;(3)测定软土层的砂夹层厚度、埋深、组成物质和排水性能等;(4)分析软土地基与地下水的关系,并对地下水的类型和排放等情况进行掌握;(5)在建筑物落成之后,分析软土地基受到的外界附加应力作用情况,以掌握外界附加应力对地基强度的影响程度,譬如是否会产生变形等,以此作为地基加固处理措施制定的依据。
其次是钻探与取样,目的是为了通过提取关于软土地基的性质、存在情况、周边环境。譬如软土的厚度和颜色、软土的层位、周边地下水的埋深和径流等基础情况,以划分地基的土层。钻探的时候,要严格按照施工设计方案的技术要求,完成要求的钻孔质量、数量和深度,作为应力和变形设计计算的数据材料。在钻探的过程中,一是要将丈量深度的误差控制在5cm左右,还要保证不会破坏软粘土和地层性质。笔者建议最好采用干钻的方法,使得钻进时不会改变软土地基的结构和原始物理力学性能。另外,软土取样到实验的过程中,一定要采取薄壁取土器静压法等有效措施,保证所取样品不会受到外界因素的影响。
再次是原位测试,测试的方法为静力触探,通过贯入阻力,从阻力的变化情况判定软土地基各个方向的变化,测试人员要结合前面钻探的相关信息资料,进行土层划分,以确定软土地基的类别、承载力和变形模量等。另外就是根据测试的场地环境类别确定触探点的间距。
最后是室内测试,在软土样品取样的基础上,制定合理的室内实验方案,运用力学的相关知识,以现场勘察环境为依据,并结合施工工期和预压期等,对软土地基的应力、荷载级别和标准等进行试验。譬如地基中的水分含量、密度、组成、受压限度等。另外还要对采取的地下水样品进行水质分析,以确定地下水将会建筑材料的腐蚀能力。
2.2 加固处理的方案选择
首先是换土法。当软土地基的持力层承压能力低于上部荷载对地基的最低要求时,常常采用换土法进行地基的加固处理。具体的实施方法要根据地基的特性,通常采用的换土法有三种类型:(1)开挖换填:适用于换挖深度0.5m-3m的位于地表的软弱土层,施工人员利用挖掘设备将基底下处理范围内的土层悉数挖出,并填以碎石、灰土或者其他高强度和性能稳定的耐腐蚀材料,并进行人工或者机械夯实。(2)抛石挤淤:适用于易于滑动而且排水困难的软土地基,此法是通过震动、强夯或者压载等高强度外力将软弱地基强行破坏,并强制挤压出来,最后进行换填处理。
(3)爆破挤淤:当换填深度超过3m,则应采用此法将稠度系数较高的地带进行爆破,然后加填,而对于稠度系数较低的地带则可以先加填,后爆破。爆破的时候一定要有允许的场合和条件,否则不宜采用此法。笔者根据换土法的实践证明,认为只有在处理荷载不大地基的时候才较为有效,一是提高地基的承载力,二是减少地基的沉降量,三是提高土层排水能力,四是防止冻胀和胀缩。