淺論建筑工程軟弱地基處理方法

摘要：目前城市內(nèi)部高層及超高層建筑不斷增多，對(duì)建筑基礎(chǔ)也提出了更高的使用要求。軟弱地基對(duì)建筑物基礎(chǔ)造成的危害較大，必須對(duì)其采取科學(xué)合理，行之有效的處理措施。本文首先概述了軟弱地基加固處理的意義，進(jìn)而介紹了軟弱地基的土體性質(zhì)，提出了軟弱地基的工程加固處理方法，可以為施工人員結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行軟基處理提供合理可靠的參考。

關(guān)鍵詞：城市道路 軟弱地基 處理措施

0 引言

隨著我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展，城市用地需求不斷增長(zhǎng)，為了合理利用城市有限的土地資源，如何在地質(zhì)條件較差的軟弱地基上進(jìn)行建筑物施工，成為建筑工程研究熱點(diǎn)。由于建筑物尤其是高層建筑荷載較大，對(duì)變形要求也較為嚴(yán)格，但是軟弱地基的承載力難以滿足建筑物基礎(chǔ)承載力以及變形的設(shè)計(jì)要求，必須采取科學(xué)的處理措施對(duì)軟弱地基進(jìn)行加固。

1 建筑工程軟弱地基處理的意義

由于軟弱地基的持力層含有淤泥質(zhì)土以及部分沖填上、雜填土及其它高壓縮性土，承載能力較差。在軟弱地基上修筑建筑物是，尤其是高層建筑，由于對(duì)地基造成的荷載壓力較大，很容易產(chǎn)生較大的沉降量或者不均勻沉降，從而影響建筑物的正常使用，甚至造成安全事故。為了工程竣工后的建筑物使用安全，我國(guó)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)?shù)鼗鶠楦邏嚎s性土，其標(biāo)準(zhǔn)壓縮系數(shù)應(yīng)大于0.5MPa時(shí)，單層排架結(jié)構(gòu)柱基的沉降量為200mm；高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的沉降量，當(dāng)建筑物的高度小于l00-250m時(shí)，地基變形允許值為400-200mm。實(shí)際上，建筑物的均勻沉降并不會(huì)導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)嚴(yán)重問題，可以通過預(yù)估沉降值，并提高地坪標(biāo)高的方法解決。然而當(dāng)建筑物地基產(chǎn)生較大的沉降時(shí)，容易導(dǎo)致不均勻沉降時(shí)，從而造成墻體開裂等工程事故。因此，必須對(duì)軟弱地基采取科學(xué)合理的施工措施加以處理。

2 建筑工程軟弱土基的特性

軟弱土基是指地基持力層中含有淤泥、淤泥質(zhì)土、部分沖填土和雜填土以及其他高壓縮性土。軟弱土基具有以下特性：

2.1 軟弱地基土質(zhì)具有含水量較高、孔隙比較大的特點(diǎn)。由于軟土成分主要由粘土粒組以及粉土粒組組成，而且內(nèi)不含有少量的有機(jī)質(zhì)。軟土含水量一般在35~80%左右，空隙比介于1~2之間。

2.2 軟弱地基土具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，軟土土體絮狀結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)以后容易破壞，導(dǎo)致土體強(qiáng)度顯著降低，甚至流動(dòng)失穩(wěn)。因此在高靈敏土基上進(jìn)行地基處理時(shí)，應(yīng)盡可能的避免土體擾動(dòng)。軟土擾動(dòng)后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)強(qiáng)度會(huì)逐步恢復(fù)，但難以恢復(fù)至原來水平。

2.3 軟土地基土質(zhì)壓縮性高，透水性能差。軟土的壓縮系數(shù)一般在0.5-1.5 MPa-1之間，隨著液限的增大，其壓縮性也逐步提高。由于軟土含水量較高，因此軟土滲透性小，其豎向滲透系數(shù)在10-6~10-8cm/s左右，因此土層難以在短時(shí)間內(nèi)靠自重或荷載作用下達(dá)到完全固結(jié)。

2.4 軟土抗剪強(qiáng)度較低，土體具有明顯的流變性。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，軟土天然不排水抗剪強(qiáng)度值變化范圍在5-25kPa，有效內(nèi)摩擦角20~350。在持續(xù)荷載的作用下，軟弱地基夠排水固結(jié)可以使抗剪強(qiáng)度發(fā)生顯著變化，排水固結(jié)速度越快，軟土強(qiáng)度提高越大。軟土承受剪應(yīng)力作用下，會(huì)緩慢產(chǎn)生剪切變形，導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的降低。大量工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，軟土土中孔隙水壓力消散后，地基基礎(chǔ)仍會(huì)繼續(xù)沉降。

3 建筑工程軟弱地基處理方法

軟弱地基對(duì)建筑工程極其不利，由于其承載立即變形不能滿足設(shè)計(jì)要求，通常需要采取加固處理。軟弱地基處理必須結(jié)合工程實(shí)際情況，綜合考慮材料來源，施工機(jī)具以及施工條件等確定處理方案。根據(jù)地基處理的作用機(jī)理，可以分為以下幾種形式：

3.1 換土墊層法。換土墊層法通過將基礎(chǔ)淺層的軟弱土層挖去，回填力學(xué)性能較好，強(qiáng)度較高的砂石材料等，并分層碾壓或夯至密實(shí)的地基處理方法。根據(jù)回填材料可以分為砂墊層、碎石墊層、灰土或素土墊層以及礦渣墊層等。通過換土墊層法可以有效提高持力層的地基承載力，通過以抗剪強(qiáng)度較高的建筑材料置換基礎(chǔ)淺層的軟弱土，可避免提高地基強(qiáng)度，避免破壞。換土墊層法可以減少地基沉降量，由于換填的砂墊層或其它墊層，對(duì)荷載應(yīng)力加以擴(kuò)散，可以有效減少下臥層土體的沉降量。換土墊層也可以起到，加快軟弱土層的排水固結(jié)，改善土體抗液化的性能。

3.2 排水固結(jié)法。排水固結(jié)法適用于處理厚度較大的飽和軟土和沖填土地基，通過布置垂直排水井，改良地基排水條件，并采用加壓抽氣抽水滲電等措施，加速土基排水固結(jié)以及提高整體強(qiáng)度，從而達(dá)到提高土基承載力，降低地基沉降的目的。排水固結(jié)法一般有堆載預(yù)壓法，真空預(yù)壓以及電滲排水法，排水固結(jié)法需要有預(yù)壓的荷載以及時(shí)間條件。根據(jù)理論研究表明，粘性土固結(jié)所需時(shí)間與排水距離平方成正比，因此，增加土層排水途徑，縮小排水距離，可以有效加速土層固結(jié)。

3.3 振密擠密法。通過擠密或振動(dòng)使深層土密實(shí)，砂樁是利用打樁機(jī)在松散的砂性土或人工填土中沖擊或振動(dòng)成孔并灌填砂料后形成的樁體。在成樁過程中，由于以周圍砂性土產(chǎn)生了擠密作用，或同時(shí)產(chǎn)生了擠密或振密作用，從而提高了周圍土體的密度，改善了地基的承載性能和整體穩(wěn)定性，減少了地基的沉降量，消除或部分消除濕陷性或液化性。擠密砂樁最初主要用于擠密砂土地基，隨著高效能專用機(jī)具的出現(xiàn)，又逐漸用于可液化粉土地基的加固。近年來，通過與預(yù)壓法聯(lián)合使用，在軟弱粘性土地基上取得了良好的效果，成為一種用途極為廣泛的地基處理方法。

3.4 化學(xué)加固法。化學(xué)加固法主要適用于處理濕陷性黃土地基。通過將水玻璃或者燒堿等化學(xué)漿液灌入黃土之中，使其與土顆粒膠結(jié)起來形成強(qiáng)度較高且難溶于水的加固體，與沒有加固地基土形成復(fù)合地基，以達(dá)到改善地基土的物理以及力學(xué)性質(zhì)，提高地基承載力，減小沉降量的目的。

3.5 強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法是通過強(qiáng)夯設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)大的夯擊能，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，是低級(jí)圖產(chǎn)生動(dòng)力固結(jié)，從而使地基土密實(shí)，提高地基承載力的深層軟弱地基處理方法。強(qiáng)夯法具有施工工藝簡(jiǎn)單，施工作業(yè)速度較快、造價(jià)低、適用范圍廣、地基處理效果好的特點(diǎn)。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土以及低飽和度的粉土與粘性土，而且對(duì)于濕陷性黃土地基的加固處理效果較好。

3.6 深層攪拌法。深層攪拌加固的基本原理是基于水泥等固化劑加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程，通過機(jī)械設(shè)備將固化劑噴入待處理的軟弱地基內(nèi)，并不斷上下攪拌均勻，促使水泥與土發(fā)生水解水化反應(yīng)并形成凝膠體，最終形成一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)整體，從而提高了土體的整體強(qiáng)度，滿足地基使用承載力的要求，減小地基的變形。

3.7 振沖置換法。振沖置換法通過采用振沖方法，將砂石材料置換部分軟弱地基，或者在其中摻入部分水泥，使填料形成的樁體與土組成復(fù)合地基，從而提高持力層承載力，減小沉降量的方法。振沖置換法適用于處理砂類土和粉性土，以及粘粒含量較小的粘性土，不是與處理淤泥土。

4 結(jié)語

軟弱地基對(duì)于建筑物的危害性較大，如果處理措施不當(dāng)，容易造成基礎(chǔ)強(qiáng)度失穩(wěn)，導(dǎo)致建筑物沉降量過大或產(chǎn)生不均勻沉降，造成建筑物開裂或者坍塌等事故的發(fā)生。因此，在建筑物基礎(chǔ)施工過程中，應(yīng)根據(jù)不同軟土地基的特點(diǎn)，在滿足其使用功能要求下，結(jié)合當(dāng)?shù)剡m合的軟基處理工藝與材料，確定最為科學(xué)合理的軟弱地基處理方案，才能夠有效地完成對(duì)軟弱地基的加固處理，保證建筑物的使用安全。

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