论软土地基处理的方法

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摘 要:软土地基处理的常用方法有:一是表层处理法;二是强夯法;三是换填法;四是土工合成材料法。每种方法都有不同的适用条件和施工程序。

关键词:软土;地基;处理方法

中图分类号:TU

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)12-0343-02

软土由于具有含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定所需时间长等工程特性,一般不能直接作为天然地基使用,需经过加固处理以减小路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。路基沉降是导致路基变形、破坏的主要原因,因此对软土地基处理恰当与否,不仅影响工程的投资,而且将直接影响道路的使用性能和工程质量。软土地基常用的处理方法有:

1 表层处理法

1.1 表层排水法

表层排水法是在路基填筑前,在地面开挖水沟,以排除地表水,同时降低地基表层的含水量,确保施工机械的作业条件,为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用,常用透水性良好的砂砾回填。水沟布设应全面考虑地形与土质情况,使排水畅通。水沟断面尺寸一般取宽0.5m,深0.5-1.0m。路堤填筑前,宜用砂砾回填成盲沟,若埋设孔管,必须用良好的过滤材料保护。

1.2 砂垫层法

砂垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为0.6-1.0m的砂垫层作为软土层固结所需要的上部排水层,以加速沉降的发展,缩短固结过程的方法。砂垫层可作为路堤内的地下排水层,以降低堤内水位,改善施工时重型机械的作业条件。砂垫层法具有施工简单,不需要特殊机具设备等特点。主要适用于以下情况:

(1)路堤高度小于2倍极限高度;

(2)软土表面无透水性低的硬壳;

(3)软土层不很厚、或具有双面排水条件的情况;

(4)当地有砂,且运距不太远,施工期限不甚紧迫的工程。

1.3 稳固剂表层处治法

稳固剂表层处治法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤离子稳固剂等稳定材料,掺入软弱的表层地基土中,改善地基的压缩性和强度特性,保证机械作业条件,提高路堤填土的稳定及压实效果。软土地基表层处治法施工工艺与稳定土类路面基层的施工工艺基本相同。采用平地机路拌法施工时,施工前需将软土排水晾干,以防止机械陷入土中、工地存放的水泥、石灰不可太多,以够一天使用为宜,最多不宜超过三天使用量,要做好防水、防潮措施。软土地基表层处理厚度应根据软土的物理力学性质而定,一般为30-60cm,过薄效果差,过厚不经济。压实与养生是表层处治法的两个关键环节,用水泥、熟石灰或离子稳固剂稳定处治土应在最后一次拌和后立即压实;生石灰稳定土,必须在拌和时初碾压,生石灰水解结束后再次碾压。压实后若能获得足够的强度,可不必进行专门养生,但由于土质与施工条件不同,处治土强度增长不均衡,则应做好一周时间的养生。

2 强夯法

强夯法又名为动力固结法或动力压实法。这种方法是反复将重锤(一般为10-40t)提到高处使其自由落下夯击地基,从而使地基的强度提高、压缩到降低的方法。强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基,它不仅能提高地基的强度、降低其压缩性、还能改善其抗振动液化的能力和消除土的湿陷性,所以还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基等。强夯法对于饱和度较高的粘性土,一般来说处理效果不显著,尤其是淤泥地基,处理效果更差。

2.1 强夯法的适用条件

强夯法同其他软土地基处理技术一样,也有其一定的适用范围和特殊要求。从国内外工程实践经验看,强夯法加固软土地基的一个关键性问题就是土的粒径、土层特性及其含水量。一般认为强夯法目前除了对厚层淤泥质和淤泥不适用外,对某些类型的软土强夯效果还是比较好的。从土的性质分析,软土强夯效果决定于地基土的含水量、粒径级配及孔隙比的大小。此外,软土的土层性质也很重要。我国工程技术人员根据多年的工程经验,认为对含水量大于60%,孔隙比大于1.5,粒径小于0.005mm粘粒占30%以上的饱和软粘土不宜采用强夯法。国外,一些国家认为粘土粒径小于0.002mm不能用强夯法处理。第十届土力学及基础工程会议认为土中小于0.035mm的颗粒占25-35%时不适宜采用强夯法处理:德国有学者认为颗粒直径小于0.002mm占10%-15%时,采用强夯法要慎重,如果采用,夯击的间隙时间要加长。中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)规定:强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土、和素填土等地基,当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时,应通过现场试验确定其适用性。采用强夯法处理软土地基,其加固效果决定于地基土的渗透性,所以必须创造排水通道。因此在强夯时,为了取得更好的效果,根据软土的物理力学性质,可以采用综合加固方法进行,但是此种方法费用较高,对路基大面积采用得不偿失。

2.2 强夯施工过程

(1)起吊机械起吊重锤的能力应大于锤重力的3倍,能脱落吊钩时,起重能力可大于锤重力1.5倍。

(2)夯锤质量取5t,落距一般为2.5-4.5m,确保达到600-1000kN/m的夯击能量。锤重力与底面积的关系,应符合重力在底面上的单位静压力为15-20KPa。在最佳含水量情况下进行夯实。

(3)夯打施工时,一般采用先周边后中间,一夯挨一夯顺序进行,在一次循环中同一夯位应连夯两次;下一循环的夯位应与前一循环错开1/2锤底直径。

(4)夯实工作完成后,将场地表面松土清除,并拍实整平至设计标高。夯打过程中应及时作好施工记录。

(5)重锤夯实完工后,应进行质量检验,检查施工记录,除应符合试夯最后下沉量的规定要求外,同时还要求完成最底面的总下沉量不小于试夯总下沉量的90%。

3 换填法

3.1 换填法的加固机理

换填法就是将基础地面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去,然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填,并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动,使之达到要求的密实度,成为良好的人工地基。当地基软弱土层较薄,而且上部荷载不大时,也可直接以人工或机械方法(填料或石填料)进行表层压、夯、振动等密实处理,同样可取得换填加固地基的效果。

3.2 换填法加固地基的适用范围

换填法适用于浅层地基处理,包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的回填土等地基处理以及暗塘、暗洪、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理:用于膨胀土地基可消除地基上的胀缩作用,用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性,用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差,软硬不匀以及岩溶与土洞等,用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。

4 土工合成材料法

4.1 土工合成材料的定义

土工合成材料是以人工合成的聚化物为原料制成的各种类型产品。可置于岩土或其它工程结构内部、表面或各种结构层之间,具有过滤、防渗、隔离、排水、加筋和防护等多种功能,发挥加强、保护岩土或其它结构功能的一种新型岩土工程材料。

4.2 土工合成材料的功能

从20世纪70年代起,土工合成材料开始应用于公路、铁路、隧道、海港、机场、水利、电力、采矿、建筑、军事设施及市政建设等工程,应用领域越来越广,产品种类也越来越多。目前,土工合成材料在我国公路工程中,已广泛用于软基处理、边坡稳定、护岸护坡、支挡结构、道路翻浆防治、路基路面综合排水及沥青路面裂缝处理等方面,解决了大量的工程问题。土工合成材料的功能是多方面的,综合起来具有加筋、隔离、防护、防渗、过滤和排水六种基本功能。

参考文献

[1]李强.河滩相软土地基处理研究[J].中外公路,2005,(3).

[2]苏建林.公路工程施工技术[M].北京:人民交通出版社,2005.

[3]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京:中国电力出版社,2006.