特殊土地基处理方法研究.docx

常见三种特殊土地基处理方法研究摘要：随着我国经济和生活水平的不断提高、城市的面积不扩大、高速公路的迅猛发展，导致再修建高楼大厦和道路时不得不面对一些如湿陷性黄土、膨胀土等一些特殊土地基，在此上面修建构造物时地基处理变得尤为重要。特殊土地基处理方法有很多，主要分为置换垫层处理措施、密实地基处理措施和化学处理措施等。这些处理措施各有它们的优点和不足，在以后的发展中必将会改正这些不足。在当今科学技术和经济都在高速发展的时代，特殊土地基的发展动向必将会影响土建行业的发展。关键词：湿陷性黄土；膨胀土；垫层；桩基础；排水固结The common three kinds of special foundation treatment methodAbstract：With the rapid development of Chinas economy and the continuous improvement of living standards, not to expand the city area, the highway, which leads to the construction of many-storied buildings and roads had to face some such as collapsible loess, expansive soil and other special ground, become foundation treatment on it when a building is particularly important. There are many special ground treatment methods, mainly divided into replacement cushion treatment measures, compacting foundation treatment and chemical treatment. These measures have their advantages and disadvantages, in the future development will correct these deficiencies. In todays science and technology and economy in the era of rapid development, is bound to the development trend of special soil foundation will affect the development of civil engineering industry.Key words：Expansive soil Cushion Pile foundation Consolidation of collapsible loess一、引言特殊土是指在特定地理环境或人为条件下形成的具有特殊性质的土。它的分布一般具有明显的地域性。特殊土种包括以下几种：杂填土盐渍土膨胀土湿陷性黄土等。他们对建筑物和构造物都有不同程度的影响和威胁。随着城市化和工业化进程的快速发展，特殊土种地基的工程特性引起工程师的重视，相应的地基处理方法以及工程注意事项也至关重要。这就需要采取有效处理措施预防工程灾害发生。本文主要论述常见的特殊土地基处理的方法和措施并简要说明特殊土地基发展前景。旨在帮助工程师在面对一些常见特殊土地基时指明方向并提供处理方法。二、常见特殊土地基2.1软土及其工程特性软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水率高、空隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土主要包括以下几点工程特性：含水量较高，孔隙比较大；抗剪强度低；压缩性较高；渗透性很小；结构性明显；流变性显著。2.2湿陷性黄土及其工程特性黄土在一定压力下遇水浸湿后，一般来说它体的结构性能就会被迅速破坏，其强度也会随着迅速的降低，我们把具有这样条件的土性特性的土称为湿陷性黄土。在一定压力下受水浸湿是黄土湿陷现象产生所必须的外界条件很多。在实际工程施工中，如果压力不断增加，黄土的湿陷性就会增加，但是当压力超过某一数值后，再增加压力，湿陷性就会大大降低。2.3膨胀土及其工程特性膨胀土具有较大吸水膨胀、失水收缩特性的高液限黏土称为膨胀土。膨胀土具有显著的吸水膨胀、失水收缩两种变形特性，一般强度较高，压缩性低，易被误认为是较好地基土。膨胀土对道路危害较大，其变形破坏具有多次反复性，膨胀土地区的公路路面常常大段出现大幅度的随季节变化的波浪变形。三、特殊土地基常见处理方法3.1软土地基处理方法鉴于淤泥软土地基承载力低，压缩性大，透水性差，不易满足水工建筑物地基设计要求，故需进行处理，下面介绍淤泥软土地基五种处理方法。3.1.1桩基法当淤土层较厚，难以大面积进行深处理，可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样，早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩，目前很少使用,一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全，设备陈旧，技术落后，存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题；二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基，由于存在工期长，工后变形大等问题，已不再用作对变形有要求的建筑地基处理；三是民用建筑已禁用木桩基础。钢筋混凝土预制桩（钢筋混凝土桩和预应力管桩）目前由于具有较强承载力，投资省，质量有保证，施工速度快等特点，得到普遍运用，如本人设计龙海市角美镇金山水闸，其地质条件覆盖一层10m以上厚的淤泥土层，地基处理采用边长为250mm钢筋混凝土预制方桩，挤密淤土层并靠摩擦承载，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。淤土层较厚地基处理还可以采用灌注桩，打灌注桩至硬土层，作承载台，灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩，但两种方法灌注桩还存在一些技术难题，一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题；二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题，桩身混凝土灌注质量，桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。福建省龙海市发生几起灌注桩基础民用建筑不均匀沉陷，导致墙体裂缝事件，是由于施工中存在上述技术问题造成。3.1.2换土法当淤土层厚度较簿时，也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理，鉴于换砂不利于防渗，且工程造价较高，一般应就地取材，以换填泥土为宜。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。3.1.3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。灌浆浆液可以是水泥浆、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。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果，如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基不均匀，沉陷闸基沉降最大达到0.63m，加固时采用单管高压旋喷灌浆处理，每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔，沿闸墩轴线两侧布孔，灌注水泥浆，成桩直径0.5m，伸入闸基础10.5m，采用灌浆压力为20MPa，经过处理后闸基沉降基本得到控制。高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩，提高闸基承载力，达到控制沉降的目的。另一种对淤泥软土地基闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流，然后再对闸室进行灌浆处理，如厦门市石浔水闸由于闸基渗流造成闸室底板多个部位被淘空，加固时先在闸室上游侧采用帷幕灌浆防渗，灌浆帷幕布设在闸墩上游侧1.0m处，孔距 0.5m，灌注水泥浆，孔深5.0m，灌浆压力10MPa。然后对闸室淘空部位采用钻孔灌浆处理，先灌细砂，不吃砂后，再灌水泥砂浆，最后灌水泥浆，水闸除险加固后效果显著。 3.1.4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措施，由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统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结构体系，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。下面介绍效益较高塑料排水板处理淤泥软基方法，插入软基排水板，当填筑基础及上部建筑物时，荷载作用软基，地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内，由砂层向两侧排出，从而提高基底承载力，塑料排水板要在砂垫层完成后施工，由测量人员测量出需处理范围，标出每根排水板具体位置，插板机对中调平，把排水板在钻头安放好，开动打桩机锤打钻杆，将地面上塑料排水板截断，并留有一定富余长度，在塑料排水板四周填砂后即完成本根施工。3.1.5加筋法加筋土是将抗拉能力很强土工合成材料埋置于土层中，利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力，使土与加筋材料形成整体，减少整体变形和增强整体稳定。福建省福清过桥山围垦工程采用打设塑料排水板，以加速淤泥层排水固结，提高地基强度，又采用砂垫层中铺设土工织物，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。3.2 湿陷性黄土地基的处理方法3.2.1防水措施防水是为了防止地基土受水侵入而湿陷，根据防水要求不同，有以下三种防水措施：1）基本防水措施在建筑物布置时，以及场地排水、屋面排水、地面防水、散水、排水沟、管道敷设、管道材料接口等方面要防止雨水或生产生活水的渗漏。2）检漏防水措施在基本防水措施的基础上，对防护范围内的地下管道增设检漏管沟和检漏井。3）严格防水措施在检漏防水措施的基础上，对防水地面、排水沟、检漏管沟和检漏井等设施提高设计标准。上述防水措施2、3应根据各级湿陷性黄土地基上的建筑物类别、使用要求来选择。3.2.2结构措施为了减小地基因湿陷而引起的不均匀沉降或使结构能适应地基的变形，宜采用以下措施：1）选择适宜的结构体系和基础形式，如不宜采用内框架结构，多层房屋不宜采用承重空心墙；2）加强上部结构的整体性和空间刚度，如加强构建之间的连接，梁板要有足够的支撑长度，设置钢筋混凝土圈梁；3）预留适应沉降的净空等。3.2.3湿陷性黄土地基的处理方法：1、垫层法： 当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、砂石或灰土等，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层。2、夯实法： 用夯击、振动或碾压的手段使地表一定深度的土层达到密实状态的方法。经常采用的有：重锤表层夯实法、强夯法和振动压实法。3、挤密法： 挤密法是桩体材料因受力膨胀或自身物质膨胀的力量把周围的土体颗粒侧向压缩，排去孔隙中的空气、水，缩小土颗粒距离而密实。桩体材料因受力膨胀的如像夯扩桩，夯锤力使混凝土拌合物侧向膨胀挤土，提高了桩周摩阻。自身物质膨胀如像石灰煤渣桩，其化学作用体积膨胀挤土，挤密了桩间土构成复合地基。 4、桩基础： 桩基础由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。高层建筑中，桩基础应用广泛。5、预浸水法： 预浸水法宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于1OM，自重湿陷量的计算值不小于500MM的场地。浸水前宜通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和湿陷量等。采用预浸水法处理地基，应符合下列规定： 1）浸水坑边缘至既有建筑物的距离不宜小于50M，并应防止由于浸水影响附近建筑物和场地边坡的稳定性； 2）浸水坑的边长不得小于湿陷性黄土层的厚度，当浸水坑的面积较大时，可分段进行浸水； 3）浸水坑内的水头高度不宜小于300MM，连续浸水时间以湿陷变形稳定为准，其稳定标准为最后5D的平均湿陷量小于1MM/D。地基预浸水结束后，在基础施工前应进行补充勘察工作，重新评定地基土的湿陷性，并应采用垫层或其他方法处理上部湿陷性黄土层3.3膨胀土地基的处理方法3.3.1湿度控制法 湿度控制法是通过控制膨胀土含水量的变化, 保持地基中的水分少受蒸发及降雨入渗的影响, 从而抑制地基的胀缩变形。目前比较成功的保湿方法有: 预浸水法、暗沟保湿法、帐幕保湿法和全封闭法。 3.3.2垫层法 垫层法与换土法施工过程基本相同, 主要应用于较薄的膨胀土层及主要胀缩变形层不厚的情况, 但对膨胀土层较厚的地基可采用部分挖除, 铺设砂垫层、碎石垫层抑制膨胀土的升降变形引起的危害, 其作用主要是减小地基胀缩变形和调节膨胀土地基沉降量, 具有补偿功能。此外, 砂土层还可防止地下水毛细作用上升使地基不受膨胀作用的影响。 3.3.3换土法 换土法是将膨胀土全部或部分挖掉, 换填非膨胀黏性土、砂土、砂砾土或灰土, 消除或减小地基胀缩变形, 其本质是回避膨胀土的不良工程特性, 从源头上改善地基, 是膨胀土地基处理方法中最简单而且有效的方法。换土法施工工艺简单, 采用人工或机械挖除基底下一定深度的膨胀土, 分层铺设非膨胀土, 分层碾压,其换土效果与填料的含水量和干重度、土料土块尺寸、铺土厚度与碾压的质量等因素密切相关, 如换土质量符合各项技术指标要求, 并采取一些如排水辅助措施, 能从根本上消除膨胀土的危害。 3.3.4 压实控制法 压实控制法的实质是用机械方法将膨胀土压实到所需要的状态,充分利用膨胀土的强度与胀缩特性随含水量、干密度及荷载应力水平的变化规律, 尽量增大击实膨胀土的强度指标。国内外在确定膨胀土的压实标准时, 综合考虑到膨胀土的初始