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研究软土地基的处理的几点问题思考

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摘要;本人主要从堤防工程软土地基的特性,堤防失稳的破坏机理和筑堤常用的地基处理方法及适用条件等几个方面进行了如下以下叙述。

关键词;堤防工程;软土地基特性;破坏机理;方案

引言

软地基处理在各类工程建设中十分重要,在水利堤防工程方面尤为显著,关系到整个工程的安全是否可靠。以上处理方法是针对堤防工程软土地基处理时需要掌握的方法,若不加强注意,将影响工程的质量。设计中应根据不同的地质情况,进行多种方案比较、论证,合理选取处理方案,确保地基的稳定,在保证工程的质量的前提下,尽可能做到经济、合理,节省工程投资。

1.软土地基的特性

软土通常是指近代海河湖相沉积的冲填土、杂填土、软黏土及其它高压缩性土,有时把易液化的输送粉细砂也归入软土。软土地基是指压缩层主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的地基。通常工程上把天然孔隙比大于或等于1.5的亚黏土、黏土称为淤泥,把孔隙比大于1.0小于1.5的黏土称为淤泥质黏土。主要特性有以下几点

1.1孔隙比、天然含水量大

软土地基通常为淤泥和淤泥质土,天然孔隙比较大,多在1~2之间。淤泥和淤泥质土的天然含水量为50%~70%,一般都大于液限,有的高达200%。

1.2透水性弱

软土含水量虽大,透水性却很小,渗透系数k≤1 mm/d。因此,软土地基受荷载作用后,呈现很高的孔隙水压力,影响地基固结,且寒冷地区容易发生冻害现象。

1.3高压缩性

淤泥和淤泥质土的压缩系的一般都大于0.5Mpa-1,抗压稳定性差,因此建造在这种软土上的建筑物,若基础处理不当,将发生较大的沉降,造成建筑物的开裂和损坏。

1.4灵敏度高

软黏土受到扰动后强度降低的特性可用灵敏度来表示,其灵敏度一般在3~4之间。软黏土尤其是海相沉积的软黏土,在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度,但一经扰动,抗剪强度将显著降低。因此,在高灵敏度的软土地基上筑堤时应尽量避免对地基土的扰动。

1.5抗剪强度低。

软土地基在外部荷载作用下,抗剪性能极差,根据部分资料统计,我国软土无侧限抗剪强度一般小于30 kN/m2。不排水时,其内摩擦角准几乎等于零,抗剪强度仅取决于凝聚力C(C<30 kN/m2),固结快剪时,准一般为5°~15°,因此,提高软土地基强度关键是排水。

2.软土地基上堤防失稳的破坏机理

软土地基上堤防失稳是由于软地基中某个面上的剪应力超过了它的抗剪强度,稳定平衡遭到破坏。主要有两方面因素:一是由于剪应力的增加;二是由于软土地基本身抗剪强度的减小。

对堤防工程进行稳定分析时,通常是将假想滑动面以上土体看作刚体,以其为脱离体,分析在极限平衡条件下其上各种作用力,其安全系数(Fn)是整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比。Fn<1土体处于稳定状态;Fn>1土体处于滑动状态或有滑动的趋势;Fn=1土体处于临界状态。因此,要使处于滑动状态或有滑动趋势的土体达到稳定状态,必须Fn>1(堤防工程等级不同,Fn取值也不同,通常在1.05--1.30之间)。

3.软土地基上筑堤常用的地基处理方法及适用条件

3.1挤淤法

挤淤法分为堤身自重挤淤法和抛石挤淤法,是利用堤身自重或块石将原软基处的淤泥或淤泥质土挤走,使孔隙水应力充分消散,增加有效应力,达到加固地基的目的。这种方法施工技术简单,投资较省。主要解决的问题是地基的弱抗剪强度,常用于处理呈流塑态的淤泥或淤泥质土地基。

3.2强夯法

强夯法是对挤淤法的补充,即将80KN的夯锤起吊到8~30m的高度,让锤自由落下,对土进行夯实。经夯实后的土体孔隙压缩,孔隙水渗出,夯点周围产生的裂隙为孔隙水的逸出提供了方便的通道,提高了土的承载能力,减小沉降变形。强夯法适用于河流冲积层、粉土、滨海沉积层黄土、杂填土、泥炭等各种地基。

3.3土工合成材料加筋加固法

该法将土工合成材料平铺于堤防地基表面使地基加大,以便堤防载荷均匀分散到地基中。当地基可能出现塑性剪切破坏时,土工合成材料将起到阻止破坏面形成或减小破坏发展范围的作用,从而提高地基承载力。

3.4垫层法

垫层法就是挖除靠近堤防基底不能满足设计要求的软土,代以人工回填的砂、碎石、右渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材、价格便宜、施工工艺比较简单。适用于软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地。

3.5旋喷法

旋喷法是利用旋喷机具造成旋喷桩以提高地基的承载能力,旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度后提升,喷嘴同时以一定速度旋转,高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化而成桩。适用于冲填土、软私土和粉细砂地基的加固。对有机质成分较高的地基土加固效果较差,宜慎重对待。而对于塘泥土、泥炭土等有机成分极高的土层应禁用。

3.6振冲法

振冲法是用于砂性土和粘性土的加固处理,用振冲器在冲击荷载作用下,在地基中成孔,再在孔内分别填人砂、碎石等材料,并分层夯实,使地基强度提高得以加固。此法对太软的淤泥或淤泥质土不宜采用。

4.结论

以上处理方法是针对堤防工程软土地基处理时需要掌握的方法,若不加强注意,将影响工程的质量。在实际施工中,应根据不同的地基土质采用相应的方法进行处理,以确保地基的稳定,保证工程的质量。