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1、浅谈软土地基处理【摘要】 软土一般是指在静水和缓慢流水环境中沉积，以黏粒为主并伴有微生物作用的近代沉积物。软土是一种呈软塑到流塑状态，其外观以灰色为主的细土粒，如淤泥和淤泥质土、泥炭土和沼泽土，以及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等。其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。软土地基的处理质量是保证建筑物建成后安全、高效运营的关键，也直接影响到地基的基础承栽力。 【关键词】 软土地基处理 路基工程 地基承载力 地基土 一 软土地基性质简介1.1 软土的概念软土是指以水下沉积的软弱粘性土或淤泥为主的地层,有时也有少量的腐泥或泥炭层。软土、沼泽的划分为软粘土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥岩五种类型。习惯上常
2、把淤泥、淤泥质土、软粘土总称为软土,而把有机质含量高的泥炭、泥炭质土总称为沼泽。1.2 软基特性软土地基一般是指在静水或缓慢水流环境中沉积的饱和粘性土,并常夹有泥炭、贝壳及生物残骸。特性如下:1)天然含水量和孔隙比大。天然含水量高,一般大于 35%,接近或大于液限;天然孔隙比一般大于 1,多数在 1.02.0 之间。2)透水性差。软土亲水性强,透水性差,具有明显的方向性,软土的粘粒含量、有机质含量和液限越大,渗透系数就越小,k 一般为 10-7cm/s10-8cm/s,因此决定了内部水分渗水条件不良,对地基排水不利。3)压缩性高。软土由于孔隙比大,土粒间连接结构不稳定,具有高压缩性的特点,且随
3、液限的增加而增加4)抗剪强度低。不排水剪切时,内摩擦角接近于 0,一般情况下,内摩擦剪应力小于 19.92kPa,排水剪切时,抗剪强度随固结程度增大而增大。5)触变性和蠕动性大。软土结果未被破坏以前具有一定的结构强度,一经扰动,强度迅速降低,但随静置历时增加,强度将逐渐恢复二 软土地基的危害随着经济的不断发展，我国公路建设的规模日益扩大，难度不断提高，公路建设对软土处理也提出了更高的要求。在软土地基上修筑路堤，如不采取有效的加固措施，就会产生不同程度的坍滑或沉陷等病害。软土地基处理不好，会出现路基的滑移，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸等质量通病，给公路行车安全带来不同程度
4、的危害。 另外，如果不处理或处理不当，就会造成地基失稳，使构造物沉降过大或不均匀沉降，对构造物造成不同程度的危害。路基施工时要对软土地基进行处理，保证公路的稳定性，使来往车辆及司乘人员安全，快速，舒适地行驶在公路上。三 软土地基处理的重要性过去在一般公路通过软土地区，由于线路等级标准不高，路基宽度窄、立交少、纵坡要求不严，且多低路堤，故对路基大部分地段处理工程少，仅对桥头高路堤部位重视些。但从高速公路出现后，因要求全立交、桥涵通道多，路堤高度多超过软土填土极限高度。加之软土中含有大量亲水胶体微粒，土体多呈海棉状结构，因其孔隙比大、含水量多、透水性小、抗剪强度低、压缩性强在路堤高填土的自重作用下
5、，要经过较长时间才能趋地压密稳定、因此其沉降稳定要花费长时间。此外软土结构在大交通量，重载车辆的作用下，路基容易产生侧向膨胀挤出滑动，基底沉降现象也严重，为了增强压密稳定力度和较短时间达到最终沉降，消除侧向滑动位移，以免路堤向两侧膨胀挤出，确保路基及其外侧建筑物、或其他农田、虾池、鱼塘的安全，因此必须对软基进行处理。四 软土地基处理原则我国软土多分布在江河湖海等处，但也在丘陵低洼和山区谷地赋存。由于其成因类型不同，厚度不一，性质各异，因此不能一律对待，首先应查明各地区特点和地质、土质条件，有针对性的进行有效对策，作出合理的处理。 4.1 软土地区的地质情况首先要弄清楚，工程地质条件复杂，还应进
6、行工程地质分区，以便按分区不同在区别地予以处理。在勘察设计时如地质工作做的不够深，在施工时一旦发现，可作些补充勘察及勘探工作，对地质情况作进一步了解。4.2 设计方案要经济又要合理切合当地实际情况。 4.3 所用材料数量要够、质量要保证；施工机械数量、规格、性能均要满足要求。4.4 施工时要严格遵守施工技术规范和操作规程办事，以保证良好的质量，软土地段特别要注意控制填土速率，避免和产生路堤滑移或发生其它意外事情。 如能树立质量第一的思想，严格将上述几项工作做好，应该说软土路基施工，可以达到安全、优质的目的。五 软土地基处理方法及适用范围我国现有的地基处理方法很多,对于同一种软弱地基可以采用的方
7、法常常有数种之多。每种地基处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点。由于工程地质和水文条件千变万化,各地的施工机械、技术水平、建材品种及价格差异很大,在选用地基处理方法时要因地制宜。目前,常用的软土地基处理方法主要有:碾压及夯实、排水固结法、换土垫层法、挤密法和振冲法、高压喷射注浆法与深层搅拌法、铺设土工聚合物及其他方法。5.1 碾压法与夯实法碾压法与夯实法是修路、筑堤、加固地基表层最常用的简易处理方法。软土地基通过处理,可使填土或地基表层疏松土的孔隙体积减小,密实度提高,从而降低土的压缩性,提高其抗剪强度和承载力。目前我国常用的有机械碾压、振动压实和重锤夯实,以及 20 世纪 70 年代发
8、展起来的强夯法。机械碾压法是利用压路机、羊足碾、平碾、振动碾等碾压机械将地基土压实。振动碾压法是通过在地基表面施加振动把浅层松散土振实的方法。重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提到一定高度后,使锤自由落下并重复夯击以加固地基的方法。强夯法与重锤夯实法在表面上看起来没有大的区别,只是前者锤重和重锤起吊高度更大。碾压法与夯实法适用于碎石土、砂土、粉土、低饱和粘性土、杂填土等。5.2 排水固结法排水固结法是利用地基排水固结的特性,通过施加预加载荷,并增设各种排水条件,以加速饱和软粘土固结的一种地基处理方法。饱和软粘土地基在载荷作用下,孔隙中的水被慢慢排出,孔隙体积慢慢减小,地基发生固结变形,同时,随着超
9、孔隙水压力逐渐消散,有效应力逐渐提高,地基土的强度逐渐提高。排水固结法包括堆载预压法、砂井堆载预压法、塑料排水板法以及真空预压法。这种方法在处理淤泥、淤泥质土及其他饱和软粘土中占有统治地位,但对于渗透性极低的泥炭土,必须慎重对待。5.3 换土垫层法换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖掉,回填强度较高的砂、碎石或灰土等,并夯至密实的一种地基处理方法。当建筑物载荷不大、软弱土层厚度较小时,采用该法能取得较好的效果。当前,常用的垫层有:砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其他性能稳定、无侵蚀性材料做的垫层。这种方法比较适用于处理暗沟、暗塘等软弱土地基。5.4
10、挤密法和振冲法挤密法是指在软弱土层中挤土成孔,从侧向将土挤密,然后再将碎石、砂、灰土、石灰或炉渣等填充料充填成密实的柔性桩体,并与原地基形成一种复合型地基,从而改善地基的工程性能。振冲法又称振动水冲法,是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机带动偏心块,使振动器产生高频振动,同时启动水泵,通过喷嘴喷射高压水流,在边振边冲的共同作用下,将振动器沉到土中的预定深度,经清孔后,从地面向孔内逐段填入碎石或不加填料,使其在振动作用下被挤密实,待达到要求的密实度后即可提升振动器,如此重复填料和振密直至地面,从而由在地基中形成的大直径的密实桩体与原地基构成复合地基,最终提高地基承载力,减少沉降和不均匀沉降。此方法
11、比较适用于处理松砂、粉土、杂填土及湿陷性黄土。5.5 高压喷射注浆法与深层搅拌法高压喷射注浆法又称旋喷法,它利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,用高压脉冲泵将化学药剂(如水泥浆液、以水玻璃为主的浆液、以丙烯酸胺为主的浆液、以纸浆液为主的浆液等)通过钻杆下端的喷射装置,向四周以高速水平喷入土体,借助液体的冲击力切削土层,使喷射流程内土体遭受破坏,与此同时钻杆一边以一定的速度旋转,一边低速徐徐提升,使土体与水泥浆充分搅拌混合,胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度的圆柱体,从而使地基得到加固。深层搅拌法是利用水泥(石灰)等化学药剂作为固化剂,通过深层搅拌机在地基深部就
12、地将软土和固化剂强制拌和,利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应,使其凝结成具有整体性强、水稳性高和较大强度的水泥加固体,最终与天然地基形成复合地基。这两种方法原理与作用一样,适用于粘性土、冲填土、粉砂、细砂等地基状况。5.6 铺设土工聚合物铺设土工聚合物处理软土地基的原理即在地基土中埋设强度较大的土工聚合物,使地基土能够承受抗拉力,防止断裂,保持整体性,提高刚度,改变地基土体的应力场和应变场,从而提高地基的承载力,改善地基的变形特性。土工聚合物包括土工纤维(即土工织物)、土工膜、土工格栅、土工垫以及各种组合的复合聚合材料。土工聚合物具有良好的力学、水理及抗腐蚀性能,它主要起排水、反滤、隔离和加固补强的作用。适宜处理软弱土地基、填土及高填土、砂土地基等。总之,软土地基含水量高、孔隙比大、渗透性小、压缩性高、抗剪强度低、触变性等不利的工程性质决定了软土地基处理的重要性和复杂性。软土地基的处理也一直是土木工程中比较活跃的一个领域,具有很大的挑战性,相信将来,地基处理技术会在普及的基础上得到较大的提高,发展到一个新的水平。
