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地区软土工程的缺陷探析范文

时间:2022-04-07 04:59:06

地区软土工程的缺陷探析

软土地区主要的岩土工程问题

对多年岩土地区的工程经验教训的总结,软土地区主要的岩土工程问题有:软土震陷,软土固结沉降,负摩阻力,软土地基失稳和下伏岩土层突变等。

1软土震陷软土厚度超过10m时,在地震作用下会发生震陷,使建(构)筑物产生倾斜或10-20㎝的沉陷,工程建设时应考虑软土震陷的影响。

2软土固结沉降软土土体在竖向压力作用下,饱和体系中的空隙水被排出,使土体骨架承受的有效应力增加。随着有效应力增加,土颗粒接触面积增大,孔隙度减小,土体表现为压缩,地面向应下沉。软土固结沉降,实质上是饱和土中空隙水排出的过程,是一个历时漫长才能稳定的过程。软土固结沉降的动因有两部分,一部分是自重压力另一部分是附加应力。自重压力引起的固结沉降,在未进行工程活动的地段普遍存在,是一种已发生尚未完成是灾害,对后期工程建设影响巨大。附加应力引起的固结沉降,叠加与自重固结沉降之上,附加荷载越大,最终沉降量越大。软土固结沉降会引发一系列工程问题,如引起地基不均匀沉降等,处理不当会导致地坪开裂,下沉,构筑物倾斜、失稳等。20世纪90年代初,在珠江软土分布区,由于在对软土固结沉降认识不足的情况下进行施工建设,仅对地坪进行简单的填土碾压,导致现在许多建筑发生沉降,倾斜,地面开裂,散水破裂,主体建筑基础外露,甚至有裂缝可容人爬入;珠海一带道路引桥经年不断进行加倍增厚,部分引桥仍有桥头跳车现象,许多水闸,围堤也因不均匀下沉导致闸体和堤身开裂。

3负摩阻力在未处理过的土层中采用桩基础时,桩的沉降量相对软土固结沉降小,软土即会对桩作用有向下的负摩阻力。负摩阻力的产生与软土的抗剪强度和地面荷载有关,,随深度减小,直至为0或产生正摩阻力。此外,桩端持力层的压缩性对负摩阻力的大小也有影响,持力层压缩性大,桩与桩间土的相对位移小,负摩阻也就越小。在软土地区打桩基础前,要对桩进行静荷载试验,如果 负摩阻过大,可能造成实际单桩承载了比设计值大,引起桩沉降过大或桩端受损。

4下伏岩土层突变在软土地区建设桩基础,大部分通过软土层支承在持力层上,由于桩周软土呈流变性,对桩的侧限力很小,使桩的水平抗力很小,稳定性差,直接影响上部建筑的稳定,因此单桩的承载力基本靠端阻力承担,加上软土的负摩阻力会加大桩端应力,引起应力集中,因此工程建设中对建筑物基础的选择和软土下覆岩土层的选择应特别慎重。

软土在工程中的处理方法措施

应对上述软土工程问题,主要的思路就是采取工程措施做好软土的排水固结,提高软土的力学强度,从而提高地基稳定性。目前主要的软基处理方法有,砂井/砂垫层法,塑料排水板固结法,水泥搅拌/旋喷桩法,抛石挤淤,换填等方法。砂井是在地基中用各种打桩机具打入钢管或采用爆破,高压射水等法,打出一定的孔眼并灌入中粗砂、砾,每个砂井都是软黏土中的排水通道,多个排水砂井构成地基排水系统。工程实际中,多采用网状织物袋装砂井,这种砂井井径小,直径仅8cm左右,省料而且造价低,且不会因施工过程的失误影响砂井的连续性。排水砂垫层原理上于此有相通之处,多用于软土路堤,在砂垫层顶部铺设一层隔水材料,以防水分反上路堤,影响路堤稳定性。塑料排水板固结法,是用带孔道的带状塑料板插入土中,形成竖向排水通透的,因其施工快捷简便得到广泛应用。

对于软土层较薄的地段,可采用水泥搅拌桩法,按一定的坑距和行距将水泥与软土拌合,吸收软基中的水分并提高地基强度。工程建设中使用较多的高压旋喷注浆成桩法可形成深层搅拌桩。将旋喷注浆管置入预订的地基加固深度,通过钻杆旋转以一定的压力将配制好的水泥从喷嘴喷出冲击土体,使土与浆液混合,形成具有一定强度的人工地基。但是据已有的工程教训来看,搅拌桩处理后桩土难以形成复合地基,桩间土工后沉降仍偏大。因此,采用水泥搅拌桩法因注意其适用于处理对不均匀沉降不敏感的工程,如基坑支护等临时工程的软基处理,而不适宜房屋建筑基础的软基处理。而且高压旋喷法施工水泥用量大,造价比其他方法高出许多。

此法的合理利用仍有待研究和改进。在液性指数较大的软土中,如积水洼地,水不易抽干,可采用抛石挤淤的方式,向软土中抛投片石,是一种强迫换土的方式,填石高度要超出要处理土层厚度,并碾压密实再填筑土方。目前一些沿海地区最普遍的软基处理方法是塑料排水板堆载联合真空预压法。采用此方法,先吹填一层砂层,再在砂垫层上打设塑料排水板,排水板穿过淤泥层进入黏土层约半米,然后铺膜抽真空。真空预压40天后,再吹沙堆载2-3m,持续真空预压至淤泥层固结度大90%。多项工程实例表明,预压法处理沉陷地基时,其加固影响深度约20m以内,固结沉降量大。各种处理方法都存在局限性,《广东省地基基础规范》中就特别强调测试、观测的重要性,对已处理的基础作必要的试验;另外沿海已积累了多年的地基处理经验,工程地质条件类似的地区还可以用工程类比法选择地基基础处理方法。

结语

1沿海地区软土分布广泛,该地区软土普遍压缩性高,含水量大,承载力低,还具有很强的结构性和欠固结性。浅部一般有一层硬壳层厚度约3-5m,一般为正常固结和超固结土层。勘查时应注意查明该层,荷载较小的建筑可适当利用该层。

2沿海软土的主要岩土问题有:软土震陷,软土沉降固结,软地基失稳,负摩阻力和下伏岩层突变,其中对工程影响最大的岩土问题是软土固结沉降,其影响时间长,范围大,而且会引起一系列工程问题。以往大量的工程教训,促使我们对软土固结沉降引起足够重视。

3良好的地基基础的选型十结构设计的重要组成部分,基础造价要占到工程总费用的15%-30%,正确勘测软土地段的地址情况,选择合适的地基处理方案,对降低工程费用,缩短工期起到关键作用。

作者:练妙龙单位:广东省核工业地质局二九二大队

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