淺析特殊土地基的處理及加固

1、    淺析特殊土地基的處理及加固    王杰摘要：特殊土地基種類較多，有軟土地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基和雜填土地基等。正確認(rèn)識(shí)這些地基工程的特殊性，對(duì)于處理地基工程中的實(shí)際問題，意義重大。關(guān)鍵詞：特殊土 地基 處理 加固0 引言結(jié)構(gòu)物的地基失效可概括為以下幾類：強(qiáng)度及穩(wěn)定性不足問題；脹縮、塌陷及不均勻沉降問題；地下水流失及潛蝕和管涌問題；動(dòng)力荷載作用下的液化、失穩(wěn)和震陷問題。當(dāng)結(jié)構(gòu)物的天然地基可能發(fā)生上述情況之一或者其中幾個(gè)時(shí)，即需采用適當(dāng)?shù)牡鼗幚矸椒?，以保證結(jié)構(gòu)的安全與正常使用。地基處理就是按照上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求，對(duì)地基進(jìn)行必要的加固或改良

2、，提高地基土的承載力，保證地基穩(wěn)定、減少房屋的沉降或不均勻沉降、消除濕陷性黃土的濕陷性，提高抗液化能力等。1 飽和淤泥土工程上將淤泥和淤泥質(zhì)土稱為軟土。軟土是以黏粒為主的土，在靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積而成。軟土含水量大，壓縮性高，透水性小，承載力低，呈軟塑、流塑狀態(tài)。軟土中分布量大、面廣的是淤泥類土，它屬于低強(qiáng)度、高壓縮性的有機(jī)土，是事故多發(fā)、難以處理的地基土。1.1 工程性質(zhì) 壓縮性高，沉降量大。據(jù)對(duì)建在淤泥類土上的磚石結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，三層民用房屋沉降幅度為1530cm，四層為2560cm，五層以上多超過60cm。某些地區(qū)四層房屋下沉超過50cm，有的高達(dá)60cm以上。沉降大的原因，一是孔隙

3、比大，壓縮性高；二是淤泥土層厚。因此在淤泥土地區(qū)，上部結(jié)構(gòu)存在高差，平面形狀復(fù)雜的房屋，因沉降差異造成房屋開裂的很多。由黏粒、粉粒構(gòu)成，黏粒含量高，且含有有機(jī)質(zhì)，滲透性低，滲透系數(shù)一般為1×10-81×10-6cm/s，使土的固結(jié)時(shí)間很長(zhǎng)，房屋沉降穩(wěn)定歷時(shí)達(dá)數(shù)年。在正常的施工速度情況下，超過三層的房屋，施工期間沉降占總沉降的20%30%，其余的沉降可延長(zhǎng)20年以上。在新修筑道路時(shí)，可發(fā)現(xiàn)道路填土過多造成路基不均勻下沉現(xiàn)象。由于不均勻下沉造成人行道路面脫空開裂，雖經(jīng)修復(fù)仍然難以復(fù)原，其原因在于填土引起的沉降需要較長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定?？焖偌雍煽梢鸫罅肯鲁痢A斜及傾倒。飽和淤泥類的

4、承載力與加荷排水條件關(guān)系很大。加荷速率過快，土中水不能排除，將引起土中孔隙水壓增高，當(dāng)外荷載超過容許承載力的50%時(shí)，地基中出現(xiàn)塑性變形，大量土處于流塑狀態(tài)，向外擠出，引起基礎(chǔ)下沉，嚴(yán)重者地基失穩(wěn)。加拿大特朗斯康谷倉(cāng)交付使用后不久傾倒，下沉880cm，就是其中著名的例子。地震作用屬瞬間周期性水平荷載，它直接增加了地基中的剪應(yīng)力。在瞬間加荷情況下，土中水立即出現(xiàn)高孔隙水壓，隨即產(chǎn)生土的塑性擠出。其地基工作狀態(tài)與快速增加垂直靜載完全相同。例如，唐山大地震期間，新港、漢沽等高烈度地區(qū)出現(xiàn)了大量建筑物震沉現(xiàn)象，三層住宅平均下沉18cm，四層為25.1cm，均伴有傾斜。土的抗剪強(qiáng)度很低，易于滑坡。飽和擾

5、動(dòng)的淤泥其強(qiáng)度接近于零。飽和結(jié)構(gòu)性淤泥土的強(qiáng)度決定于黏聚力值，在1020kpa，所以地基的容許承載力最高為100kpa，低者3040kpa。軟土邊坡的穩(wěn)定坡度0值很低，只有1：5（坡高與坡長(zhǎng)之比），地震時(shí)為1：10，降水后有所提高，但預(yù)壓后，地基承載力可提高一倍。1.2 處理原則 盡量使用地基土排水、固結(jié)，減少、克服不均勻沉降?？捎蒙皦|層、砂井預(yù)壓法，也可用深層攪拌、高壓噴射等方法予以處理，以減少建筑物對(duì)地基土的附加應(yīng)力。2 雜填土地基雜填土系由堆積物組成。堆積物一般為含有建筑垃圾、工程廢料、生活垃圾、棄土等雜物的填土。雜填土下多為形狀不規(guī)則的池塘、洼地。堆積物的成分、堆積時(shí)間、地點(diǎn)等極無規(guī)律

6、，且有些堆積物與水、塘泥混雜。由于雜填土分布不規(guī)律，在建筑物的構(gòu)建中，有的在勘察階段發(fā)現(xiàn)雜填土，有的在開挖基坑中發(fā)現(xiàn)，而有的則在事故出現(xiàn)后才發(fā)現(xiàn)。2.1 工程性質(zhì) 雜填土堆積時(shí)未經(jīng)人工控制和處理，成分復(fù)雜，均勻性差。堆積時(shí)間不盡相同。粗骨料較多，經(jīng)過多年堆積及雨淋滲流作用，有的較密實(shí)，有的含有不規(guī)則空洞。滲透系數(shù)一般較大，動(dòng)力夯擊一般不會(huì)出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象。因此，雜填土是壓縮性極不均勻，強(qiáng)度差異很大，部分為高壓縮性的軟弱地基土，但不能和軟土混為一談。雜填土未經(jīng)處理，不得做地基，必須慎重對(duì)待。2.2 處理原則 解決雜填土地基的不均勻性，可用強(qiáng)夯法、振沖碎石樁、振動(dòng)成孔灌注樁、復(fù)合地基等方法進(jìn)行處理，

7、不宜用靜力預(yù)壓、砂墊層等方法處理。3 濕陷性黃土濕陷性黃土是一種特殊的黏性土，浸水即會(huì)產(chǎn)生濕陷，使地基出現(xiàn)大面積或局部下沉，造成房屋損壞。3.1 工程性質(zhì) 具有大孔結(jié)構(gòu)，孔隙比e1，孔隙率n45%，粉粒含量占60%以上。天然含水量接近塑限。含有大量可溶性鹽類?？扇苄喳}類遇水浸濕后溶解，土粒結(jié)構(gòu)破壞，迅速產(chǎn)生沉陷，土體強(qiáng)度大幅度降低，在自重壓力或附加壓力作用下，產(chǎn)生壓密下沉，故稱為濕陷性黃土。3.2 處理原則 破壞土的大孔結(jié)構(gòu)，改善土的工程性質(zhì)，消除或減少地基的濕陷變形，防止水浸入地基，提高建筑結(jié)構(gòu)剛度等?？捎没彝翂|層法、重錘夯實(shí)法、強(qiáng)夯法、擠密法、樁基礎(chǔ)法、預(yù)浸水法等處理。4 膨脹土膨脹土是一

8、種黏粒成分主要由親水性礦物組成且具有較大脹縮性的高塑性黏土。它強(qiáng)度較高，壓縮性很差，具有吸水膨脹、失水收縮和反復(fù)脹縮變形的特點(diǎn)，性質(zhì)極不穩(wěn)定，故稱為脹縮性土。4.1 工程性質(zhì) 膨脹土的工程特性主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：膨脹土在天然狀態(tài)下呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)，裂隙中多充填有灰綠、灰白色黏土，裂面有蠟樣光澤，可觀察到土體相對(duì)移動(dòng)的擦痕，自然坡度平緩，淺層滑坡發(fā)育，基坑坑壁在旱季易出現(xiàn)干裂，遇雨則崩塌。土質(zhì)極不均勻，常夾有非膨脹土。主要黏粒礦物為具有很強(qiáng)吸附能力的蒙脫石。由于蒙脫石含量的不同，它吸水膨脹的能力有較大差別。同時(shí)，膨脹土具有結(jié)構(gòu)性、不透水性，在長(zhǎng)期浸泡下，表面20cm以上浸水軟化，形成不透水層。沿

9、著裂隙流動(dòng)的水，常滯留在基巖巖面形成軟弱層面。當(dāng)巖面傾斜時(shí)，土體順巖面滑動(dòng)，造成罕見的平坦地形上土體水平位移的現(xiàn)象。膨脹土上的低層房屋常成群開裂，這是因?yàn)橹亓枯p，基礎(chǔ)淺埋，易受脹縮影響所致。隨著層數(shù)增加，開裂現(xiàn)象減少，四層以上基本完好。裂縫以倒八字為主，其次為交叉裂縫、水平裂縫。外墻多下沉外傾，內(nèi)墻斜裂縫比較普遍。隨著季節(jié)性循環(huán)，裂縫加寬加多，直至破壞。地坪鼓裂脫空，散水滑移比較普遍。有熱源處地面下沉，未經(jīng)處理的道路路面常出現(xiàn)縱向裂縫。膨脹土地區(qū)的地下水多為上層滯水和裂隙水，因而隨季節(jié)性氣候變化，土中水分發(fā)生劇烈變化而引起地基不均勻脹開或閉合。這樣，土的脹縮使房屋或上升或下降，在循環(huán)升降過程中，房屋易于損壞。4.2 處理原則 最大限度地抑制產(chǎn)生含水量變化的各種外來因素，而不是完全依靠改良土質(zhì)。因?yàn)榕蛎浲翆賵?jiān)硬不透水的裂隙土，但它吸附能力很強(qiáng)，膨脹土含水量的增加依靠水分子的轉(zhuǎn)移和毛細(xì)管的作用，含水量的減少依