浅析软弱土地基的处理文档格式.docx

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到20世纪90年代以后,各种各样的软基处理技术已广泛地应用在各种建筑工程与土木工程中。

1.2软弱土的种类和性质

常见的软弱土一般指软土即淤泥和淤泥质土、杂填土和冲填土。

软弱土的力学性质：

强度极低，压缩性大，透水性差。

软弱土地基的工程特性：

地基承载力低，强度增长缓慢，加荷后易变形且不均匀，变形速率大且稳定时间长，具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。

1.2.1软土

淤泥和淤泥质土在工程上流称为软土，是粘性土沉积物，其组成颗粒细小，成分以粘粒和粉软为主，是在静水或缓慢流水环境中沉积，经生化作用而形成的。

软土天然含水量高于液限，孔隙比大于1，孔隙比大于1.5者称为淤泥，而在1.0～1.5之间者称为淤泥质土。

软土的性质:

（1）含水量高，孔隙比大。

软土主要内粘粒及粉粒组成，常呈絮状结构，并含有机质，因而其天然含水量一般高于液限，有的可高达200%。

孔隙比大于1，一般在1.0～2.0之间，少数可达5.8。

（2）压缩性高。

压缩系数通常在0.5～2.0MPa-1间变化，个别可高达4.2MPa-1。

其压缩性随液限的增大而增高。

建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，尤其是沉降的不均匀性，会造成建筑物的开裂和损坏。

（3）抗剪强度低。

软土通常呈软塑～流塑状态，在外部荷载作用下，抗剪性能极差，抗剪强度与加荷速度及排水条件密切相关。

根据土工试验的结果，我国软土的天然不排水抗剪强度一般小于20KPa，其变化范围在5～25KPa之间，软土无侧限抗剪强度一般小于30KN/m2，不排水剪时，其内摩擦角几乎为零，抗剪强度仅取决于凝聚力C，一般C＜30KN/m2；

固结快剪时，内摩擦角＝5&

deg;

～15&

。

（4）渗透性差。

软弱土尽管其含水量大，透水性却很小，其渗透系数一般为i&

times;

10-6～i&

10-8cm/s。

因此，土体受到荷载作用后，呈现很高的孔隙水压，固结速率很慢，影响地基的压密固结。

（5）具有明显的结构性。

软土一般为絮状结构，尤以海相粘土更为明显，这种土一旦受到扰动，土的抗剪强度将显著降低。

其灵敏度（含水量不变时原状土与重塑土无侧限抗压强度之比）一般在3～4之间，有的甚至更高。

（6）具有明显的流变性。

在恒定荷载作用下，软土受剪应力的作用将产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，在主固结沉降末期还可能产生可观的次固结沉降。

1.2.2杂填土

杂填土主要出现在一些老的居民区和工矿区内，是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。

这些垃圾土一般分为三类：

即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。

由于系任意堆填而成，不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述，其必然存在结构松散、密实度低的缺陷。

杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性差。

因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异，极易造成不均匀沉降，通常都需要进行地基处理。

其工程性质表现为强度低、压缩性高，往往均匀性也差。

尤其是生活垃圾一类，成分复杂，常见内含腐殖质以及亲水性和水溶性物质，将导致地基产生大的沉降及浸水湿陷性。

故建筑场地遇有生活垃圾土一般应予以清除。

遇有面广层厚、性能稳定的工业废料堆积物，也包括部分堆积年代久远的建筑垃圾，宜先对其进行详尽的勘察，然后研究其处理的技术可能性和利用的经济合理性。

同时应该注意的是，工业废料中可能包含某些对人体、建筑材料或环境有害的成分。

1.2.3冲填土

冲填土是人为的用水力冲填方式而沉积的土。

其成分和分布规律与冲填时的泥砂来源及水力条件有密切关系。

由于水力分选作用，在冲填的入口处，土颗粒较粗，而到出口处则逐渐变细。

有时在冲填过程中，泥砂的来源有变化，造成冲填土在纵横方向的不均匀性。

若冲填物是以粘性土为主，土中含有大量水分，且难于排出，则在其形成初期常处于流动状态，这类土属于强度较低和压缩性较高的欠固结土。

冲填土形成的地基可视为天然地基的一种，它的工程性质主要取决于冲填土的性质。

冲填土地基一般具有如下一些重要特点：

（1）颗粒沉积分选性明显，在入泥口附近，粗颗粒较先沉积，远离入泥口处，所沉积的颗粒变细；

同时在深度方向上存在明显的层理。

（2）冲填土的含水量较高，一般大于液限，呈流动状态。

停止冲填后，表面自然蒸发后常呈龟裂状，含水量明显降低，但下部冲填土当排水条件较差时仍呈流动状态，冲填土颗粒愈细，这种现象愈明显。

（3）冲填土地基早期强度很低，压缩性较高，这是因冲填土处于欠固结状态。

冲填土地基随静置时间的增长逐渐达到正常固结状态。

其工程性质取决于颗粒组成、均匀性、排水固结条件以及冲填后静置时间。

1.3软弱土地基及其特征

地基中常见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。

其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。

选用软土作为地基应用，必须提出切实可行的技术措施。

这种土质如在施工中出现在建筑物基础中，最佳含水量不易把握，极难达到规定的压实度值，满足不了相应的密实度要求，往往会发生地基失稳或过量沉陷。

其危害性显而易见,故禁止采用。

在软土地基上修筑建筑物，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，导致建筑物破坏或不能正常使用。

软土地基下沉的一个主要原因是软土地基的沉降，包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。

根据沉降标准，按我国现行的有关规定，用容许工后沉降使用年限内的剩余沉降来控制（其值见有关设计标准）。

一般地，除要确保新填筑地基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到总沉降量的80%以上。

软土地基沉降严重时，不仅增加填方数量，而且沉降或水平位移对临近填土的桥台、挡土墙、涵洞，甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都会产生很大的影响。

为此，首先应做好深入细致的工程地质勘探工作，充分研究已有地质资料，采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。

查明地段所处的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和排水条件，明确松软土层的成因、类型、分布范围及其在地带分布的具体情况，确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质（如天然容重量、天然含水量、塑限、液限、孔隙比、内聚力、内摩擦角、承载力及渗透系数等）。

根据地基土的工程特性，选用适当的处理措施。

2软弱土地基处理方法分类及应用范围

2.1机械压实法

机械压实以降低软弱土的孔隙比，提高其密实度，从而提高其强度，降低其压缩性。

机械压实法有重锤夯实法、机械碾压法、振动压实法和强夯法。

2.1.1重锤夯实法

重锤夯实法是利用起重机械将重锤提到一定高度后，让其自由下落，通过不断重复夯击使地基浅层得到加固。

这种方法可用于处理地下水位距地表0.8m以上的非饱和粘性土或杂填土，可提高其强度，降低其压缩性和不均匀性。

也可用于处理湿陷性黄土，消除其湿陷性。

重锤夯实法的效果与锤重、锤底直径、落距、夯击遍数、夯实土的种类和含水量有一定的关系。

施工中宜由现场夯击试验决定有关参数。

当土质和含水量变化时，这些参数应相应加以调整。

夯锤一般为截头圆锥体，锤重大于15kN，锤底直径为0.7～1.5m，影响深度与锤径相当。

拟加固土层必须高出地下水位0.8m以上，且该范围内不宜存在饱和软土层，否则可能将表层土夯成橡皮土，反而破坏土的结构和加大压缩性。

所以当地下水位埋藏深度在夯击的影响深度范围内时，需采取降水措施。

2.1.2机械碾压法

机械碾压法是一种采用机械压实松软土的方法，常用的机械有平碾、羊足碾、压路机等。

这种方法常用于大面积填土和杂填土地基的压实。

在实际工程中，除了进行室内击实试验外，还应进行现场碾压试验。

通过试验，确定在一定压实能条件下土的合适含水量、恰当的分层碾压厚度和遍数，以便确定满足设计要求的工艺参数。

粘性土压实前，被碾压的土料应先进行含水量测定，对细粒土，包括粘性土和可压实的粉土，在一定的压实能量下，只有在适当的含水量范围内才能被压实到最大干密度，因为含水量偏低时，土颗粒周围的结合水膜很薄，致使颗粒间具有很强的引力，阻止颗粒移动，使击实困难；

含水量偏高时，孔隙中存在自由水，击实时孔隙中过多水分不易立即排出，妨碍土颗粒相互靠拢，所以击实效果也不好，而土的含水量接近最优含水量时，土粒的结合水膜较厚，土粒间的联结减弱，从而使土颗粒易于移动，获得最佳的击实效果，故只有含水量在合适范围内的土料才允许进场。

每层铺土厚度约为300mm。

2.1.3振动压实法

振动压实法是一种在地基表面施加振动把浅层松散土振密的方法。

主要的机具是振动压实机。

这种方法主要用于处理杂填土、湿陷性黄土、炉渣、松散砂土与碎石土等类土。

振动压实的效果主要取决于被压实土的成分和施振的时间。

振动开始时，振密作用较为显著，但随时间推移变形渐趋稳定。

所以在施工前应先进行现场试验，根据振实的要求确实施振的时间。

有效的振实深度为1.2～1.5m。

但如地下水位太高，则将影响振实效果。

此外尚应注意振动对周围建筑物的影响，振源与建筑物的距离应大于3m。

2.1.4强夯法

对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基，可采用重锤夯实或强夯，是将重型锤（一般为100～400KN）提升到一定高度（10～40m）后令其下落，以很大的冲击能对地层进行强力夯实加固的方法。

此法可提高土的强度，降低其压缩性，减轻甚至消除砂土振动液化危险和消除湿陷性黄土的湿陷性等，同时还能提高土层的均匀程度,减少地基的不均匀沉降。

强夯后地基承载力可提高3～4倍，压缩性可降低200%～1000%。

强夯法的加固机理：

强夯法主要是将势能转化为夯击能，土层在巨大的冲击能作用下，土中产生强大的动应力和冲击波，致使土体局部压缩，夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水（气）顺利排出，对土体产生加密作用，液化作用，固结作用和时效作用，土体迅速固结。

（1）加密作用：

土体中大多含有以微气泡形式出现的气体，其含量为1%～4%。

强夯时的强大冲击能使气体压缩、孔隙水压力升高，随后在气体膨胀、孔隙水排出的同时，孔隙水压力下降。

这样每夯击一遍孔隙水和气体的体积都有所减少，土体得到加密。

根据试验测定，每夯击一遍气体体积可减少40%。

（2）液化作用：

在巨大的冲击应力作用下，土中超孔隙水压力迅速提高，致使局部（部分）土体产生液化，土的强度消失，土粒通过自由地重新排列而趋密。

（3）固结作用：

强夯时在地基中所产生的超孔隙水压