软土地基处理技术

软土地基处理技术软土地基的处理质量是保证建筑物安全高效运行的关键，也直接影响地基承载力。目前，我国常用的地基处理方法有垫层法、强夯法、灰土挤密桩、石灰桩、砂桩、碎石桩、深层搅拌法和高压旋喷桩。不同的软土地基应根据工程的实际情况进行经济有效的处理。关键词：软土地基处理的主要类型危及地基承载力和地基土的变形一、导言1.什么是软土要研究本工程的软土地基处理，首先我们需要了解什么是软土。具体如何定义软土，各行业部门如建设、铁路、公路等。根据行业的特点和习惯，定义或确定条件是不一样的。例如，在建筑工程中，软(弱)土是指淤泥、淤泥质土、填土、杂填土或其他高压缩性土。污泥是在静水或缓慢流动的水环境中通过沉淀和生化作用形成的。为天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。天然含水量大于液限、天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的粘性土或粉土称为淤泥质土。1此外，公路工程中认为软土是一种天然含水量大、压缩性高、承载力低的软塑性流塑粘性土，如粉土、淤泥质土和其他高压缩性饱和粘性土、粉土等。粉土和淤泥质土的特性被解释为由生化作用形成的饱和粘性土，沉积在静水或缓流水环境中，其中含有有机质，天然含水量大于液体极限。当孔隙比大于1.5时，称为淤泥。当天然孔隙比小于1.5且大于1.0时，称为淤泥质泥质土。当土壤的烧失量超过5%时，称为有机土壤。超过60%被称为泥炭。2关于软土的定义，除了上述两点之外，还有一些其他的观点，但它们是相似的。总之，工程中常用的软土是指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的土。一般来说，软土是指现代沉积在水下的饱和粘性土，简称淤泥、淤泥质粘土、淤泥质淤泥、泥炭、泥炭土等。软土广泛分布于中国沿海的内陆平原或跨流域。不同地区软土的成因、结构和形式不同，但都具有基本相同的物理力学特性：天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低，可以是一种敏感结构。软土作为工程建筑的基础，由于承载力低，往往会引起不同程度的坍落或沉降。因此，当工程遇到软土时，如何正确、经济地处理它就显得尤为重要。2.软土地基的特性软土的性质与地基土的层状结构、沉积时代和成因类型密切相关。虽然不同年代和不同来源的软土的物理性质可能相似，但作为地基的软土的工程性质可能差异很大。其一般特征总结如下：1.高含水量。因为软土的成分主要由粘土颗粒群和粉土颗粒群组成，并含有少量的有机质。万分之二的粘土矿物是蒙脱石、高岭石和伊利石。这些矿物颗粒非常细小，表面带负电荷。它们与周围介质中的水和阳离子相互作用，形成偶极水分子，这些水分子被吸附在表面形成水膜，并在不同的地质环境中沉积，形成各种絮状结构。因此，这种土壤的含水量相对较高。2.透水性差。软土的渗透系数一般在110-6 110-8 cm/s之间，因此在荷载作用下固结速度很慢。当当地地基中的有机物含量较高时，土壤中可能会产生气泡3.高压缩性。一般情况下，正常固结软土层的压缩系数约为0.5 1.5兆帕-1，最大值为4.5兆帕-1。压缩指数约为0.35 0.75。大多数处于自然状态的软土层属于正常固结状态，但也有一些属于超固结状态。现代沿海滩涂沉积物处于欠固结状态。欠固结土在荷载作用下会产生较大的沉降。对于超固结土，当应力不超过预固结压力时，地基沉降很小。4.强流变性。在荷载的作用下，软土在剪应力的作用下会发生缓慢的剪切变形，这可能导致抗剪强度的衰减，一次固结沉降完成后，可能会继续发生相当大的二次固结沉降。3、软土地基的危害软土地基的危害是承载力低，变形大，特别是不均匀变形大，变形稳定时间长，几年甚至几十年。建筑物的沉降通常很大且不均匀，导致建筑物开裂和倾斜。例1:2009年6月27日上午，上海闵行区“莲花河畔花园”一栋13层在建住宅楼“倒塌”。经过专家分析，地基最有可能出现问题，因为莲花滨江花园所在区域属于上海流沙较为严重的区域，其地基属于我们常说的软土地基。如果地基没有加固，很容易导致房子倾斜。专家认为，由于土芯取样的问题，设计中存在偏差。或者打桩不深、水泥标号等问题。由于地面桩的水泥有很高的标准要求，如果达不到标准就会断裂。例2:2010年8月，福建郑德房地产开发有限公司开发的格林兰国王3号楼地基倒塌，全国各地不断传来“薄楼”、“脆楼”、“歪楼”的消息，让人们为这么多房子的质量问题不寒而栗。例3:2004年4月4日下午4点左右，福建罗昌高速公路马尾至官头段长冰高架桥以北500米处发生大规模滑坡。坍塌部分的长度约为70米，坍塌落差约为15米。凹陷的路上有一辆汽车。司机害怕地告诉记者，当时的感觉就像乘电梯摔倒一样。幸运的是，没有人或汽车受损。据福建高速公路公司负责人介绍，事故的主要原因是路基松软、土质差、淤泥深厚，即将到来的雨季使地下淤泥流动。通过以上三个实例，我们可以看出软土地基处理在工程中的重要性和必要性。二、软土地基处理的目的和意义以及发展现状和存在的问题1、软土地基处理的目的和意义含义：众所周知，基础和建筑(结构)之间的关系非常密切。基础在建筑物(构筑物)的安全和正常使用中起着非常重要的作用。据调查统计，在世界上各类土木工程、水利、交通等工程事故中，由地基问题引起的工程事故比例最大。软基处理是否得当关系到整个工程的质量、投资和进度，其重要性已被越来越多的人所认识。其目的是通过置换、压实、压实、排水、胶结、加固、保温等方法加固地基土，以改善地基土的工程特性。1、提高地基2的抗剪强度，降低地基3的压缩性，提高地基4的渗透性，改善地基5的动力特性，改善特殊土的不良地质特性2.软土地基处理技术的发展现状及存在的问题2.1发展状况近40年来，国外地基处理技术发展很快。旧方法得到了改进，新方法不断出现。20世纪60年代中期，从如何改善土的抗拉性能的思想出发，发展了土的加固方法。从如何促进土壤排水和排水固结的基本观点出发，开发了土工合成材料、沙井预压和塑料排水带。考虑到如何进行深层压实处理和采取措施增加压实工作量，开发了强夯法和振动水冲洗法。此外，国外现代工业的发展为基础工程提供了强大的生产手段，如重达数十吨的重型捣固起重机械。潜水电机的出现带来了振动水冲洗法中的振动器等施工机械。随着真空泵的出现，建立了真空预压法，生产出气压大于20兆帕的空气压缩机，从而产生了高压喷射灌浆法。经过不断的发展，软土地基的处理变得越来越简单和快捷。2.2现有软土地基处理方法存在的问题为什么地基问题引起的工程事故在世界上各类土木工程、水利、交通等工程事故中所占的比例最大，现有的处理方法存在哪些问题？(1)未能因地制宜，合理选择处理方法。地基处理方法的合理选择有时存在盲目性。例如，饱和软粘土地基不适合采用振动压实和压实方法进行加固。根据工程地质条件和地基加固原则，因地制宜选择合理的处理方法尤为重要。在这方面，现在的问题是几个技术上可行的方案没有得到足够的比较和优化。这不是更好的方法，更不用说是最好的方法了。有时工程问题得到解决，但成本高，建设周期长。(2)不能正确评价各种地基处理方法的适用性。每个人都承认，每种地基处理方法都有一定的适用范围，但一旦出现具体问题，就会盲目扩大其适用范围，建设单位应对此给予更多关注。(3)施工单位质量差影响地基处理质量。这方面最典型的例子是搅拌桩的施工。几年前，上海市建设委员会发布了一份文件，禁止粉末喷雾深层搅拌法，然后许多地区采取了类似的措施。深层搅拌法未能满足地基处理的要求，不是因为深层搅拌法本身的不成熟，也不是因为深层搅拌法地基加固的设计方法不正确。施工质量主要受施工单位和施工机械的质量影响。首先，分析施工单位的质量问题。几年前，地基处理施工队伍的迅速扩大导致绝大多数施工队伍缺乏必要的技术培训，缺乏熟练工人是一种普遍现象。此外，还有偷工减料的现象。类似的问题也存在于其他地基处理方，无论是轻型还是重型。(4)施工机械不良影响地基处理的水平和质量。近20年来，我国地基处理工程机械发展迅速，并形成了许多系列产品。但是，应该注意的是，与我国工程建设的需要相比，还有很大的差距。以深层搅拌法为例，施工质量得不到很好的保证，这不仅关系到施工单位的质量，也关系到目前使用的施工机械的水平。粗加工机械很难保持稳定和良好的施工质量。(5)地基处理理论滞后于实践。从一次又一次的实践理论实践的角度来看，实践先于理论是一个普遍的规律，尤其是对于土木工程而言。但是，重视理论研究，用理论指导实践也是非常重要的。缺乏对各种地基处理方法的深入和系统的研究换土垫层法的原理是：将地基底面以下不太深的一定范围内的软土或不良土进行开挖，将砂、砾石、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等质地坚硬、强度高、性能稳定、压缩性低、抗侵蚀性好的材料分层填筑，同时用人工或机械方法进行分层、夯实、振动，达到要求的密实度，形成良好的人工地基。垫层能有效分散基底压力，提高地基承载力，减少沉降，加速软土层排水固结，防止冻胀，消除膨胀土的胀缩等。适用于山区各种软土和不良地基的浅层处理。使用的主要材料：砂、砾石、石渣、粉煤灰、矿渣等。使用的主要机械设备：人工土方开挖或机械土方开挖、垫层材料运输、压实或夯实机械。(2)挤淤置换法挤淤置换法的原理是在置换材料的自重和其他外力(如道碴、振动、爆炸、强夯或卸载)的作用下，软弱层被破坏后被迫挤出。适用于小厚度淤泥地基。(3)强夯置换法强夯置换法是一种常用的方法。其原理是采用强夯置换法结合碎石填充和强夯在地基上形成碎石墩。复合地基由碎石墩、墩间土和碎石垫层组成，以提高地基承载力，减少沉降。适用于人工填土、砂土、粘性土和黄土、淤泥和淤泥地基。使用的主要材料：碎石、矿渣等。使用的主要机械设备：夯锤、起重设备、脱钩装置和运输装卸机械。(4)碎石桩(置换)法其原理是利用沉管法或其他方法在软粘土地基中设置密实的砂桩或碎石桩，取代等体积的粘性土，形成砂碎石桩复合地基，以提高地基承载力。同时，砂石桩也可以起到与沙井相同的排水作用，加速地基土的固结。适用于软粘土地基。使用的主要材料：沙子或砾石、砾石。使用的主要机械设备：打桩机。(5)振冲置换法振冲置换法的原理是在高压水流的作用下，利用振冲装置在地基上打孔的同时进行振动，用碎石、卵石等粗颗粒填充孔内，并紧密振动形成碎石桩。碎石桩与桩土之间形成复合地基，提高承载力，减少沉降。适用于粘土、粉土、饱和黄土、人工填土等不排水抗剪强度不小于20千帕的地基。使用的主要材料：碎石和砾石。使用的主要机械设备：振冲器、起重机或专用施工平台和水泵。(6)加载预压法其原理是在建筑物建成前，天然地基在预压荷载作用下被压实固结，地基变形，地基土强度提高，建筑物在预压荷载解除后建成，建成后沉降小，地基承载力也提高。超载预压有时是利用建筑物的自重进行的。当天然地基土的渗透性较小时，为了缩短土壤排水固结的排水距离，加速土壤固结，在地基中设置垂直排水通道。常见形式包括普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等。当采用垂直排水渠道时，也分别称为袋装井法、袋装砂井法或塑料排水带法。7适用于软粘土、淤泥、杂填土、吹填土、泥炭土地基等。使用的主要材料：土石方或其他填料可用作堆放材料；垫层料采用中粗砂，渗透系数大于10-3 m/s，含泥量小于3%，级配良好；垂直排水渠道的沉砂井法需要与垫层材料要求相同的砂，袋装沉砂井法也需要与垫层材料相同的砂(8)石灰桩法其原理是通过机械或人工成孔，将生石灰或生石灰块等外加剂填充到软土地基中，通过石灰的吸水膨胀、放热和离子交换，改善桩周土的物理力学性质，形成石灰桩复合地基，提高地基承载力，减少沉降。适用于杂填土和软粘土地基。使用的主要材料：生石灰。使用的主要机械设备：打桩机或洛阳铲成孔。(9)深层搅拌法其原理是用深层搅拌机将水泥或石灰与地基土就地搅拌，形成圆柱形、网格状或连续墙状的水泥土加筋体，形成复合地基，提高地基承载力，减少沉降。深层搅拌法可分为喷雾搅拌法和粉末喷雾搅拌法。它也可以用来形成不透水的窗帘。适用于含水量高、地基承载力不超过120千帕的淤泥、淤泥质土、粘性土和粉质土。当用于处理泥炭土或地下水时，其适用性应通过试验确定。使用的主要材料：水泥。使用的主要机械设备：深层搅拌机按搅拌轴分为单轴和双轴，按注射方式分为注浆和注粉。配套设备：注浆主要包括砂浆搅拌机和砂浆泵，粉喷桩主要包括粉粒发射器、空气压缩机和计量器等。(10)高压旋喷灌浆法其原理是用钻孔机将带有喷嘴的灌浆管钻至预定位置