浅谈天津滨海地区软土地基处理技术

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【摘要】 通过对软土地基工程特性的介绍,结合天津滨海地区相关工程施工中的实践经验,总结和提出了软土地基处理与加固的方法,以提高软土地基的强度,保证地基的稳定,减小地基的不均匀沉降。这些方法可供类似工程参考。

【关键词】 滨海地区 软土地基 加固 处理方法

Abstract :Based on the engineering properties of the soft soil foundation and combining the experience in the relevant con-struction in Tianjin binhai areas, we summarize and put forward the method about how to treat and strengthen the soft soil foundation. In this way, it is possible to improve the strength of the soft soil foundation, ensure the stable foundation and reduce the uneven settlement of the founda-tion. These methods are available for reference in the similar engineering.

引言

所谓软土地基,就是强度低、压缩性高的软弱土层地基。软土地基特性主要表现为土层含水率高、孔隙比大,含水量在34 %～72 %之间,孔隙比在1.0～1.9之间,饱和度一般大于95 % ,液限一般在35%～60% ,塑限指数为13～30 ,同时可呈灵敏性结构。习惯上常把淤泥质土、软粘性土、湿陷性黄土地基总称为软土地基。天津滨海新区沿海地区多为软弱土地基,根据成分大致可分为软黏土和软弱可液化土。这些软弱土层必须经过软土地基加固处理才可进行工程上的应用。

1.软土地基的工程特性

软弱土层地基承载力和稳定性通常均很差,使得在软土地基上建造建筑物、路基等必须非常重视地基的变形和稳定问题,一旦处理不当就会造成建筑物、路基的不均匀沉降、沉降量过大等问题,进而影响到建筑物、道路的使用性能和安全性能,甚至影响周边的建筑,造成一系列的事故。在施加荷载的初期,软土地基的沉降速率由小到大,随着时间的增长,沉降的速率又由大变小,沉降过程趋于稳定,沉降稳定时间取决于路堤荷载与地基土强度的相对稳定条件,然而,在软土地基较长的沉降过程中,极易引起路堤边坡和地基失稳。因此,必须找到有效的软基处理方法,对软基进行加固处理,以提高软土地基的强度,保证地基的稳定,降低软土的压缩性,减少基础的不均匀沉降。本文根据软土地基处理的原理和作用,对沿海地区软土地基的处理方法进行综合分析。

2常用的软土地基处理方法

2.1浅层处置法

2.1.1换填法

当地基的上表层部分为承载能力低的软弱土(如淤泥、杂土)时,可将软弱土层全部挖走,换成满足路基填筑要求的土,即换填砂性土、灰土、粗砂、水泥土、砂砾等办法进行地基处理。换填材料不同时,因其承载力相近,沉降特点基本相似,因此均可按换填砂垫层方法进行。砂料宜选用中粗砂,要求级配良好、含泥量不超过3 %～5 %、颗粒的不匀系数不大于5。符合现行国家规范标准的砂方可使用。这种方法在天津滨海新区近几年的市政工程项目中得到了充分认可,应用最普遍,处理效果好、最具有经济性。

2.1.2垫层法

垫层法是在软土地基地面上,铺设一层特殊材料,再在其上填筑路堤。如果地表无硬壳层或为透水性硬壳层,宜选用砂石等透水性材料形成排水垫层,从而加速软土地基的排水固结,提高地基的强度。当软土层为粘性软土或硬壳层、封水条件较好时,应使用加固型垫层,利用垫层强度和刚度,使上部荷载的传递得到有效调整,减小路床应力并使其均匀分布。

2.1.3 粉喷桩法

粉喷桩的全称是“粉体喷射搅拌桩”,是利用专用的喷粉搅拌钻机将水泥等粉体固化剂喷入软土地基中,并将软土与固化剂强制搅拌,利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土固结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。

粉喷桩的加工费用比较低廉,可用于大范围软基处理;其利用固化材料可使加固土的早期强度得到提高从而大大缩短工期;此外,粉喷桩的施工机具比较简单,设备小型且操作简便。

2.1.4 CFG桩法

CFG桩是近年发展起来的处理软弱地基的一种新型加固方法,是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和后,通过成桩工艺在土中形成有一定粘结强度的桩体,是一种刚性桩。它是由房建基础工程的沉管灌注桩演变而来,属于复合地基处理形式。工程中常常在桩顶和基础之间铺设一层150mm～300 mm厚的粗砂、中砂、级配砂石或碎石,以利于桩间土发挥承载能力,与桩组成复合地基,提高地基承载力。

2.2排水固结法

排水固结是指土体在一定荷载作用下固结,孔隙比减小,强度提高,以达到提高地基承载力,减小工后沉降的一种方法。滨海地区大面积吹填的片区均为吹填时间不足十年,变形和沉降大的软土地基,应用排水固结法取得了很好的效果。

2.2.1袋装砂井预压法

在软土地基上填土时,由于土体固结排水所需的时间和渗透路径长度的平方成正比,在地基中设置连通的排水体可以大大缩短预压固结所需的时间,因此通常在预压时先在地基中设置砂井之类的排水体,然后分级加载预压。

2.2.2塑料排水板法

塑料排水板法是利用塑料排水板打入地基软土层,作为垂直排水通道,增加排水途径,缩短排水距离,从而在路堤土的自重负载作用下加速排水固结,提高地基承载力,适应地基沉降变形。

塑料板排水法具有施工简便快速、造价低、地基加固效果明显,排水效果好的优点,而且能有效地缩短工期,减少打桩对周围建筑的危害。其缺点是当使用多次回炉的废旧塑料或新旧混合塑料制成的塑料板时会对地下水造成一定的污染,应得到重视。

2.3 强夯置换法

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(一般落距为10～40m)夯击地基,从而使地基的强度提高、压缩性得到降低的方法。利用在地基中所产生的冲击波和动应力,可以加速土体的固结,提高地基土的强度。加固后的土基,承载力会明显提高,沉降量也会减小。此法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基的处理。

2.4 土工合成材料法

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。可置于岩土或其他工程结构内部、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、保护岩土或其他结构功能的一种新型岩土工程材料。

软土地基的加固除上述方法外,市政工程中还常采用砂石挤淤法、振冲法、反压护道法、土工布法、爆破法、化学加固法、铺网及加筋法等处理措施。同时,伴随着科技的进步,一些新的软土地基处理工艺也在不断发展并得到应用。

结语

软土是一种具有特殊工程性质的土类,其物理力学指标,成因类型的微变都给工程建筑、道路路基带来较大的不良影响。上述软土地基处理与加固的各种方法是在设计与施工技术规范的基础上,结合施工中积累的一些实际经验总结和提出的,目的在于对现场施工起到一定的指导作用,并通过合理选用软基处理与加固的方法及施工工艺,使软土地基工程质量得以保证。

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(作者单位:任育新天津城建设计院有限公司张薇天津泰达建设集团奥亚工程管理有限公司魏鹏天津城建设计院有限公司)