軟土地基的工程特性分析

1、軟土地基的工程特性分析 隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的飛快進(jìn)展，高等級(jí)大路建設(shè)也得到了迅速進(jìn)展。同時(shí)對(duì)線形指標(biāo)的選用也隨之提高，從而不行避開地帶來(lái)大路路基穿過軟土地區(qū)的狀況。因此，在軟土地基上修筑路基已十分普遍。對(duì)大路軟土地基的勝利處理，往往也成為提高建設(shè)速度、確保工程質(zhì)量、降低工程造價(jià)的重要措施之一。但在軟土地基上修建道路時(shí)，若對(duì)地基處理不當(dāng)，有可能因地基沉降或差異沉降過大而影響道路的正常使用功能。軟土地基的加固處理質(zhì)量直接影響到路基的基礎(chǔ)承載力，也是保證道路建成后平安、高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。所以抉擇合理的軟基加固處理方案及方法并迅速實(shí)施，從而取得預(yù)期的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，就具有重大的實(shí)際意義。 一、軟土的工程特

2、性與危害 （一）軟土的定義 軟土一般是指在靜力或緩慢流水環(huán)境中以細(xì)顆粒為主的近代沉積物。這類土的物理特性大部分是飽和的，含有機(jī)質(zhì)，自然含水量大于液限，孔隙比大于1。當(dāng)自然孔隙比大于1.5時(shí)，稱為淤泥，自然孔隙比大于1而小于1.5時(shí)，則稱為淤泥質(zhì)土。工程上將淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土、沖填土、雜填土和飽和含水黏性土統(tǒng)稱為軟土。 （二）軟土的工程特性 軟土的性質(zhì)與地基土的成層構(gòu)造、沉積年月、成因類型有親密關(guān)系。不同年月和成因的軟土，其物理性質(zhì)指標(biāo)盡管可能相近，但作為地基，工程性質(zhì)卻可能相差很大。 1含水量較高。由于軟土的成分主要是由粘土粒組和粉土粒組組成，并含少量的有機(jī)質(zhì)。粘粒的礦物萬(wàn)分之二為

3、蒙脫石、高嶺石和伊利石。這些礦物晶粒很細(xì)，呈薄片狀，表面帶負(fù)電荷，它與四周介質(zhì)的水和陽(yáng)離子互相作用，形成偶極水分子，并吸附于表面形成水膜，在不同的地質(zhì)環(huán)境下沉積形成各種絮狀結(jié)構(gòu)。因此這類土的含水量比較高。 2透水性差。當(dāng)?shù)鼗杏袡C(jī)質(zhì)含量較大時(shí)，土中可能產(chǎn)憤怒泡，阻塞滲流通道而降低其滲透性。所以在軟土層上的建造物基礎(chǔ)的沉降遲延很長(zhǎng)時(shí)光才干穩(wěn)定，同樣在荷載作用下地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)也是很緩慢的。 3壓縮性較高。自然狀態(tài)的軟土層大多數(shù)屬于正常固結(jié)狀態(tài)，但也有部分是屬于超固結(jié)狀態(tài)，近代海岸灘涂沉積為欠固結(jié)狀態(tài)。欠固結(jié)狀態(tài)土在荷重作用下產(chǎn)生較大沉降。超固結(jié)狀態(tài)土，當(dāng)應(yīng)力未超過先期固結(jié)壓力時(shí)，地基的沉降很小。

4、 4流變性強(qiáng)。在荷載的作用下，軟土承受剪應(yīng)力的作用產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并可能導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減，在主固結(jié)沉降完畢之后還可能連續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。 （三）軟土的工程危害 按照上述軟土的特點(diǎn)，以軟土作為大路的地基是非常不利的。（1）地基抗剪強(qiáng)度不夠引起路堤側(cè)向整體滑動(dòng)，邊坡外側(cè)土體隆起；（2）人工構(gòu)造物與路堤連接處產(chǎn)生差異沉降，引起跳車；（3）路堤的變形以及地下水位過高，將導(dǎo)致路面的破壞。因此，在軟土地基上舉行路基施工，都要求對(duì)軟土地基舉行處理。其處理的目的主要是改善地基土的工程性質(zhì)，達(dá)到滿意建造物對(duì)地基穩(wěn)定和變形的要求，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強(qiáng)度和抗液化能力，消退其他不

5、利的影響。 二、軟土地基常見的加固方法 軟土因?yàn)榫哂泻扛?、壓縮性大、透水性差和流變性強(qiáng)等工程特性，一般不能直接作為自然地基使用，需經(jīng)過加固處理以減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不勻稱沉降。軟土路基處理方法較多，分類也各有不同，常用的處理方法主要有： （一）表層排水法 表層排水法是在路基填筑前，在地面開挖水溝，以排解地表水，同時(shí)降低地基表層的含水量，確保施工機(jī)械的作業(yè)條件，為了使開挖水溝在施工中發(fā)揮盲溝作用，常用透水性良好的砂礫回填。水溝布設(shè)應(yīng)全面考慮地形與土質(zhì)狀況，使排水暢通。水溝斷面尺寸一般取寬0.5m，深0.51.0m。路堤填筑前，宜用砂礫回填成盲溝，若埋設(shè)孔管，務(wù)必用良好的過濾材

6、料庇護(hù)。 （二）強(qiáng)夯法 強(qiáng)夯法是反復(fù)將重錘提到高處使其自由落下夯擊地基，從而使地基的強(qiáng)度提高、壓縮性得到降低的方法。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基，它不僅能提高地基的強(qiáng)度、降低其壓縮性、還能改善其抗振動(dòng)液化的能力和消退土的濕陷性，所以還常用于處理可液化砂土地基和濕陷性黃土地基等。強(qiáng)夯法對(duì)于飽和度較高的粘性土，一般來(lái)說處理效果不顯著，尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土地基，處理效果更差。因此在強(qiáng)夯時(shí)，為了取得更好的效果，按照軟土的物理力學(xué)性質(zhì)，可以采用綜合加固方法舉行，但是此種方法費(fèi)用較高，對(duì)路基大面積采用得不償失。 （三）換填法 換填法就是將基礎(chǔ)地面以下不太深的一定范圍內(nèi)的

7、脆弱土層挖去，然后以質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度較高、性能穩(wěn)定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填，并同時(shí)以人工或機(jī)械方法分層壓、夯、振動(dòng)，使之達(dá)到要求的密實(shí)度，成為良好的人工地基。當(dāng)?shù)鼗嗳跬翆虞^薄，而且上部荷載不大時(shí)，也可直接以人工或機(jī)械方法舉行表層壓、夯、振動(dòng)等密實(shí)處理，同樣可取得換填加固地基的效果。換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結(jié)的回填土等地基處理以及暗塘、暗洪、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。 （四）土工合成材料法 土工合成材料是以人工合成的聚化物為原料制成的各種類型產(chǎn)品。可置于巖土或其它工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部、表面或各種結(jié)構(gòu)層

8、之間，具有過濾、防滲、隔離、排水、加筋和防護(hù)等多種功能，發(fā)揮加強(qiáng)、庇護(hù)巖土或其它結(jié)構(gòu)功能的一種新型巖土工程材料。比如在土體中放置了筋材，構(gòu)成了土體-筋材的復(fù)合體。因?yàn)橥恋目估辜粜阅懿?，在土體中加筋，以筋材料為抗拉構(gòu)件，與土產(chǎn)生互相摩擦作用，限制其上下土體及土體的側(cè)向變形，等效于給土體施加了一個(gè)側(cè)壓力增量，從而增加土體內(nèi)部的強(qiáng)度和整體性，提高土體的抗剪強(qiáng)度。 （五）水泥攪拌樁法 水泥攪拌樁加固軟土地基的機(jī)理主要是通過水泥的水解和水化反應(yīng)及水泥水化物與黏土的化學(xué)反應(yīng)及碳酸化作用，而形成強(qiáng)度相對(duì)較高的樁體與樁周軟土一起形成復(fù)合地基，以起到提高地基承載力、增加路基穩(wěn)定性及削減路基沉降的作用。水泥攪拌

9、樁目前有噴漿法（濕法）和噴粉法（干法）之分，均通過深層攪拌機(jī)械將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，固化劑采用水泥漿液時(shí)，稱為水泥漿攪拌樁法或濕法，固化劑采用水泥粉時(shí)，稱為粉體攪拌樁法或干法。一般認(rèn)為濕法水泥劑量簡(jiǎn)單控制，攪拌勻稱，成樁質(zhì)量較為牢靠。 三、軟土地基加固處理應(yīng)考慮的因素 （一）路基情況 在路基加固中，在軟土層淺而薄的狀況下，常用容易的表層處理法。重要的構(gòu)造物基礎(chǔ)常用開挖換填法。若軟土層較厚，應(yīng)使用其他方法協(xié)作表層處理法。夾有砂層且厚度較薄的軟土層，一般采用表層處理法、強(qiáng)夯法等方法，即使是5cm的砂層也是有效排水層，在土質(zhì)調(diào)查中不要遺漏。軟土層厚且無(wú)砂層的狀況，因排水距離長(zhǎng)，固結(jié)沉降需很長(zhǎng)時(shí)光，

10、強(qiáng)度也不增長(zhǎng)。因此，沉降處理常用表層排水法。在淺層部位積累有4m以上厚度砂層，以下為脆弱粘土層的狀況。一般來(lái)說，穩(wěn)定不成問題，只需沉降處理，常用強(qiáng)夯法。 （二）道路性質(zhì) 我們知道，道路等級(jí)愈高，平整度愈重要，愈需要實(shí)行有效的沉降處理措施。等級(jí)較低時(shí)，可先鋪簡(jiǎn)易路面，待沉降結(jié)束后，再鋪正式路面以節(jié)省資金。同時(shí)路堤的設(shè)計(jì)高度與寬度也是抉擇處理方法時(shí)要考慮的重要因素。如采用換填法時(shí)，寬而低的路堤易發(fā)生局部破壞；反之窄而高的路堤，下面易被換填。 在設(shè)計(jì)高度大而穩(wěn)定有危急的狀況下，采用強(qiáng)夯法將受到限制。還有路堤越寬越高，則地基產(chǎn)生壓力球的根部越深，而引起深處粘土層沉降。 （三）施工環(huán)境 不同的施工環(huán)境選用的處理方法不同，經(jīng)濟(jì)性也不同。比如噪音、振動(dòng)地基及地下水的變化和排出的泥水等，在抉擇施工方法時(shí)務(wù)必考慮。同時(shí)在路堤高度較而地基特殊脆弱的狀況下，四周地基常常發(fā)生大的隆起或沉降。這樣，在路堤坡腳附近有民房和重要構(gòu)造物時(shí)，應(yīng)考慮以減小總沉降量且控制剪切變形的方法為主要措施。不能采用這類方法時(shí)，應(yīng)考慮事先