浅谈软土地基危害及加固处理方法

浅谈软土地基危害及加固处理方法

作者：莫立伍

来源：《城市建设理论研究》2013年第05期

摘要：软土作为工程建筑特的地基，由于其承载力低、往往会产生不同程度的坍滑或沉降陷。本文将对软土的定义及特性进行分析，阐述软土地基的危害，并提出了加固措施。

关键词：软土地基；危害；加固措施

Abstract: Soft soil as an engineering building foundation, because of its low bearing capacity, often produces different degrees of sink or even collapse. The definition and characteristics of soft soil analysis, the damage of soft soil foundation, and proposes strengthening measures.

Key words: soft soil foundation reinforcement measures; hazards;

中图分类号：U416

软土的定义

一般而言，软土是指近代水下沉积的饱和粘性土，是淤泥、淤泥质粘土、泥质粉土、泥炭、泥炭质土等一类土体的简称，广泛分布在我国沿海内陆平原或间盆地。不同地域软土的成因、结构和形态各不相同，但都具有基本相同的物理力学特征:天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低，可呈灵敏性结构。软土作为工程建筑特的地基，由于其承载力低、往往会产生不同程度的坍滑或沉降陷。

2、软土的工程性质

软土无论按成因还是按土质划分，种类很多。但它们都具有以下几个方面的共同工程性质：

（1）颜色以深色为主，颗粒成分以细粒土为主，有机含量较高；

（2）天然含水量较高，容重小，天然含水量大于液限，超过30%；相对含水量大于1.0；软土的饱和度高达100%，甚至更大，天然容重为1.5～19kN/m3；

（3）天然孔隙比小，一般大于1.0；

（4）渗透系数小，一般小于10-6㎝/s数量级，沉降速度慢，固结完成所需时间较长；

（5）粘粒含量高，塑性指数大；

（6）高压缩性，压缩系数大，基础沉降量大，一般压缩系数大于0.5MPa-1；

（7）强度指标小，软土快剪凝聚力小于10kPa,快剪力内摩擦角小于5°；固结快剪的强度指标略高，凝聚力小于15kPa，内摩擦角小于10°；

（8）软土的灵敏性较高，灵敏度一般在2～10之间，有时大于10，具有显著的流动特征。

3、软土地基的危害

软土路基可能导致出现一些的问题，当地基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷载时，地基就会产生局部或整体剪切破坏。当地基在上部结构的自重及外荷载作用下，产生过大的沉降和不均匀沉降变形时，会影响结构物的正常使用，特别是超过结构物所能容许的不均匀沉降时，结构可能开裂破坏。地基的渗漏量超过容许值时，会发生水量损失导致事故发生。

4、软土地基加固处理方法

4.1砂垫层法：砂垫层设置于路堤填土与软土地基之间的透水性垫层，可起排水的作用，从而保证了填土荷载作用下地基中孔隙水的顺利排出，既加快了地基的固结，还可以保护路堤免受孔隙水浸泡。设置砂垫层要注意防止被细粒污染而造成排水孔隙堵塞，在砂垫层的上下应设反滤层。砂垫层适于施工期限不紧、路堤高度为极限高度的二倍以内，砂源丰富、软土地基表面无隔水层的情况。当软土层较薄，或软土垫层底层又有透水层时，效果更好。轻质路堤及加筋路堤，达到减轻路堤自重，以减少路堤沉降及提高路堤稳定安全系数的目的。加筋路堤指用变形小、老化慢的土工格栅、土工织物等抗拉的柔性材料作为路堤的加筋体，可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降，又可以提高地基承载能力，同时也不影响排水，大大增强路堤的整体性和稳定性。

4.2浅层处治：表层分布厚度小于3m的软土时，可采用浅层拌和、换填、抛石等方法进行处治。浅层拌和添料可用石灰等无机结合料，换填材料宜用水稳性好的材料。换土能根本改善地基，不留后患，效果较好，适用于软土层不厚且易于排水的情况。但因软土地区地下水位较高，挖掘困难，换土深度一般不宜超过2m。抛石挤淤是强迫换土的一种形式，它不必抽水挖淤，施工简便。爆破挤淤也是一种浅层处治的换土方式。利用炸药爆破时的能量将软土扬弃或压缩，然后填以强度较高的渗水土或一般粘性土，达到换土的目的。爆破挤淤法的换填深度较深，工效较高，适用于软土层相对较厚、稠度大、路堤较高、施工期紧迫的情况

4.3竖向排水体：软土地基中设置竖向排水体，可大幅度缩短排水距离，再配合预压，可加速地基的固结，明显地提高预压效果，所以当超载预压高度受到稳定性制约时，多应用竖向排水体与预压结合的处治措施。常用的地下排水体有砂井、袋装砂井、塑料排水板等。排水体深度依土层厚度而定，对软薄软土层宜贯通，对较厚软土层，排水体深度据计算确定。

4.4加固土桩：用某种深层拌和的专用机械，将软土地基的局部范围用固化材料以改善、加固，形成加固桩，使加固桩与桩间土形成复合地基。设计加固土桩只考虑其置换与应力集中效应，不考虑其固结排水与挤密作用。加固土桩的深度、直径、间距应经稳定性计算，并应满足工后沉降的要求。桩的直径与深度除受地址条件的制约，还受机械设备能力的限制。

4.5粒料桩：粒料桩是为提高软土低级的承载力，在需要进行地基处理的范围内，由碎石、沙砾、矿渣、砂等松散粒料做桩料，采用专用机械设置成交大直径的桩体。专用机械一般为振动沉管机、水振冲器等。设置粒料桩后桩与桩间土形成复合地基。粒料桩是通过置换软土、加速地基排水固结作用、桩的应力集中作用共同来提高稳定系数的，通常不考虑它对地基土的挤密作用。

⑴粒料桩复合地基的稳定计算

①设有粒料桩的复合地基的路堤整体抗剪稳定系数按有关公式计算，且当第i土条的滑裂面处于地面线以下复合地基区域深度内时，应考虑桩体对土的置换率、桩土应力比。复合地基的抗剪强度按以下公式计算：

式中：、——分别为在第i土条中路堤部分的高度﹝m﹞及容重﹝﹞；

、——分别为在第i土条中桩料部分的高度及容重；

——桩对土的置换率，桩在平面上宜为等边三角形布置，三角形分布时：

当桩在平面上为正方形布置时：

D——桩的直径；

B——桩位布置正方形或三角形的边长；

——桩间土的应力折减系数，其值为：；

——桩的应力增加系数，其值为：；

——桩土应力比，宜为当地或类似实验工程的试验资料确定。无资料时

可取2～5。当桩底土质好、桩间土质差时取高值。

——第i土条滑裂面以下时，该滑裂面所处土层的天然不排水抗剪强度；

——桩料的内摩擦角，当桩料为碎石时可取38°，当桩料为沙卵石时

取35°，当桩料为砂时可取28°；