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淤泥軟土地基處理方法探析

2011-04-13 15:10    【  【打印】【我要糾錯】

  目前,軟土地基處理的方法有預(yù)壓法、換填法、強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法、砂石樁法、水泥土攪拌法及其他地基處理法。本文著重介紹各個方法的施工工藝及流程,然后對于相同地質(zhì)條件的軟土地基提出相應(yīng)的處理措施,剖析地基處理的重點,最后根據(jù)處理結(jié)果選擇合適的處理方案。

  0 工程概況及初步分析

  某地區(qū)建筑場地擬建二層框架結(jié)構(gòu)房屋,建筑平面,室外標(biāo)高為8.4m(±0.000),根據(jù)地質(zhì)資料,現(xiàn)有場地標(biāo)高為1.64m,需填土6.76m,土層依次如下:第一層為素填土,厚度0.5m;第二層為淤泥,厚度為11.4m,為高壓縮性土,壓縮模量Es=1.73MPa,固結(jié)系數(shù)Ch=Cv=1.0x10-3c㎡/s;第三層為粉質(zhì)黏土夾碎石,厚度為4.6m,為中壓縮性土,壓縮模量Es=4.96MPa;第四層為淤泥質(zhì)黏土,厚度為2.5m,壓縮模量Es=1.85MPa;第五層為粉質(zhì)黏土,厚度為5.4m,壓縮模量Es=4.3MPa;第六層為淤泥質(zhì)黏土,厚度為3.2m,壓縮模量Es=1.85MPa;第七層為粗角礫土,厚度為2.2m,壓縮模量Es=10MPa;第八層為粉質(zhì)黏土,厚度為12.9m,壓縮模量Es=4.8MPa.按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》,對于高壓縮性土地基,框架結(jié)構(gòu)相鄰柱基沉降差為0.003L(L為相鄰柱距),經(jīng)過初步估算,柱底內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值分別約為600KN和1000KN,柱距6米,容許的沉降差為18mm.

  在施工主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)前期,由于場地需要回填土而且較厚,在回填施工時期,回填土屬于外加荷載,此時按荷載考慮計算場地的沉降,總沉降量達(dá)到1316.34mm.各層沉降量為:第一層淤泥沉降量為946.9mm,占總沉降量的71.9%;第二層淤泥沉降量為131.6mm,占總沉降量的10.0%;第三層淤泥沉降量為189.4mm,占總沉降量的14.4%;第四層淤泥沉降量為48.4mm,占總沉降量的3.7%.此過程為固結(jié)排水沉降過程,隨時間的發(fā)展場地土趨于穩(wěn)定。在沉降基本完成時,進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工,此時場地土體性質(zhì)發(fā)生變化,此時各層土的承載力和壓縮模量均會有所增加,假設(shè)均比原來土體增加1.1倍。此時按回填土承載力特征值fak=100Kpa,估算C軸交5軸及6軸柱基礎(chǔ)A、B大小,分別為2m×3m和4.0m×4.0m,柱基A總沉降量為55.24mm,占回填土沉降量的4.2%,柱基B總沉降量為71.34mm,占回填土沉降量的5.4%,沉降差16.1mm,小于規(guī)范容許值18mm.從以上分析可以看出,在未進(jìn)行任何地基處理的情況下,前期沉降占絕大部分,而后期采用獨立擴(kuò)展基礎(chǔ)已能滿足承載力且無軟弱下臥層和變形要求。因此,地基處理的重點在于加速固結(jié)排水過程,減少回填土引起的沉降。

  1 地基處理措施

  1.1 選擇合適的處理措施 目前,軟土地基處理的方法有換填法、預(yù)壓法、強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法、砂石樁法、水泥土攪拌法、高壓旋噴樁法、樁基法及其他地基處理法。

  換填墊層法是挖除軟弱地基土,采用砂石、粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰、礦渣等材料進(jìn)行換填作為墊層的一種地基處理方法,通過換填軟弱地基土的變形變成墊層地基的變形,因此能夠減少地基的沉降。本工程軟弱地基土層埋深0.5m,層厚11.4m,首先需要挖除9725.9m3,回填土需要9725.9m3.可見挖土及回填方量相當(dāng)大,從經(jīng)濟(jì)上考慮該方法不適用于該工程軟弱地基處理。

  堆載預(yù)壓法是解決淤泥軟粘土地基沉降和穩(wěn)定問題有效措施,堆載預(yù)壓分塑料排水帶活砂井地基堆載預(yù)壓和天然地基堆載預(yù)壓。通常,當(dāng)軟土層厚度小于4.0m時,可采用天然地基堆載預(yù)壓法處理,當(dāng)軟土層厚度超過4.0m時,為加速預(yù)壓過程,應(yīng)采用塑料排水帶、砂井等豎井排水預(yù)壓法處理地基。本工程淤泥層厚度為11.4m,適合用排水預(yù)壓法。

  強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基,而強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑~流塑的粘性土等地基上對變形控制要求不嚴(yán)的工程。此兩種方法都采用夯擊的方法進(jìn)行地基加固,因此都有一定的加固深度,本工程軟弱土層為淤泥層,該土性質(zhì)不適用夯擊方法加固,而且土層深度較深。

  砂石樁法適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基,本工程軟弱土層為欠固結(jié)土層,在回填土回填至設(shè)計標(biāo)高時,土層在附加應(yīng)力作用下進(jìn)行排水固結(jié),土層壓縮,因此不適用。

  水泥攪拌法分為深層攪拌法和粉體噴攪法,水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0%、大于70%或地下水的PH值小于4時不宜采用干法。

  因此本工程合適的地基處理方法可選用堆載預(yù)壓法。

  1.2 排水板堆載預(yù)壓法 排水板預(yù)壓法由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分組合而成。排水系統(tǒng)是在地基中設(shè)置排水體,利用地層本身的透水性由排水體集中排水的結(jié)構(gòu)體系,根據(jù)排水體的不同可分為砂井排水和塑料排水帶排水兩種。下面介紹效益較高塑料排水板處理淤泥軟基方法,插入軟基排水板,當(dāng)填筑基礎(chǔ)及上部建筑物時,荷載作用軟基,地下水由于受擠壓和毛細(xì)作用沿塑料排水板上升至砂墊層內(nèi),由砂層向兩側(cè)排出,從而提高基底承載力,塑料排水板要在砂墊層完成后施工,由測量人員測量出需處理范圍,標(biāo)出每根排水板具體位置,插板機(jī)對中調(diào)平,把排水板在鉆頭安放好,開動打樁機(jī)錘打鉆桿,將地面上塑料排水板截斷,并留有一定富余長度,在塑料排水板四周填砂后即完成本工程施工。目前,塑料排水板有以下規(guī)格、型號,SPB-A型-寬度100mm,厚度3.5mm,可打入軟基15m;SPB-B型-寬度100mm,厚度4.0mm,可打入軟基25m;SPB-C型-寬度100mm,厚度4.5mm,可打入軟基35m.本工程適合采用SPB-B型,塑料排水板按等邊三角形排列,間距取1.0m,主要受壓層淤泥層層厚11.4m,塑料排水打穿受壓土層,深度取H=11.4m.加載過程按圖3所示進(jìn)行加載,圖4為固結(jié)度Ut與t之間的關(guān)系。

  塑料排水板堆載預(yù)壓法在加載70天時,固結(jié)度U70=0.74;在加載800天時,固結(jié)度U80=0.81;在加載100天時,固結(jié)度U100=0.90;在加載120天時,固結(jié)度U120=0.95.在固結(jié)度U100到達(dá)0.90時,可以認(rèn)為符合設(shè)計要求,此時沉降已經(jīng)大部分完成。該處理方法成本估算,需使用SPB-B型塑料排水板27600m.

  2 結(jié)束語

  地基處理措施應(yīng)該根據(jù)工程場地軟土地基的土的性質(zhì)采用合適的處理方案,可以到達(dá)良好的處理效果和經(jīng)濟(jì)效果,以上的分析結(jié)果是基于規(guī)范的理論分析方法,實際處理后的地基處理效果應(yīng)經(jīng)過現(xiàn)場的試驗和檢測,得到相關(guān)的數(shù)據(jù)后判斷是否能到達(dá)設(shè)計要求后,才能夠用于工程之中。

  參考文獻(xiàn):

  [1]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》。JGJ79-2002,2007年10月,中國建筑科學(xué)研究院主編。中國建筑工業(yè)出版。

  [2]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》。GB50007-2002,2008年6月,中華人民共和國建設(shè)部主編。中國建筑工業(yè)出版。

  [3]《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施結(jié)構(gòu)》。2005年5月,建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司及中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究所編,中國計劃出版社。

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