道路工程 HighwayEngineering
软土地基的特点及处理方法 于春芳 (秦皇岛市地方道路管理处.河北秦皇岛066000) 摘要:软土地基处理情况决定着工程的质量与进度。通过对软土的本质与工程性质进行分析.针对其危害性提出了几 种处理方法,指出实践中必须立足于工程实际采取合适的处理方法,这样才可以取得预期的处理效果,为后续工程打下良 好的基础。 关键词:软土地基;工程特性;加固处理;强夯法 中图分类号:U413.15 文献标识码:A 文章编号:1002—4786(2013)14—0016—03
Characteristics of Soft Soil Foundation and Treatment Methods
YU Chun-fang (Qinhuangdao Local Highway Management Office,Qinhuangdao 066000,China) Abstract:The treatment of soft soil foundation determines the engineering quality and progress indicators. Based on the essence and engineering properties of soft soil,this paper puts forward several processing methods against its harmfulness,points out that the desired treatment effect can be achieved only if the appropriate processing method is taken according to the engineering practice,to lay a good foundation for subsequent projects. Key words:soft soil foundation;engineering characteristics;reinforcement;dynamic compaction
近年来.国家逐步加大了基础工程设施建设的 投入,使得道路工程得到了长足发展。随着线形选 取的日益密集.道路穿越软土地区也是不可避免 的,所以在软土区域修筑地基比较常见。软土地基 4结语 筑养路机械的正常性能直接关系到其使用情 况。使用与保养是保证筑养路机械“健康”状况的 重要手段,尤其是在低温条件下.使用与保养工作 更为重要。现下筑养路机械的使用与保养工作还有 很多工作要做,例如如何最佳组合保修时间、地点 与保修人:如何使用方能使筑养路机械发挥最大性 能但不至于超负荷工作等等.这些工作都需要进行 创新探讨与实践。此外,在低温情况下,合理使用 与保养筑养路机械是一项技术性要求比较高的工 作,只有做好这项工作才能提高筑养路机械的工作 效率与减少原料消耗,延长机械工作寿命.最终提 高单位的经济效益 决定着工程的质量与进度.良好的措施也可以降低 工程的造价.否则就会为工程质量造成很大的安全 隐患,直接影响基础的承载能力.进而影响道路工 程的正常使用。因此,科学合理地确定软土地基处
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收稿日期:2013-O1—30 Highway Engineering道路工程 理技术是非常有必要的 1软土的定义与成因 通常情况下.软土是指直径不大于0.]mm的颗 粒在土壤样品中含量超过一半的近代沉积物 软土 一般处在缓慢流水或静力环境中.这决定其自身含 水量大于液限.且自身含有有机杂质。在工程上遇 到的软土通常有泥炭质土、冲填土、淤泥质土、饱 和水粘性土、杂填土等 软土形成的环境比较复杂.多在静水压力、无 氧、多有机物的综合环境下形成。除了小部分软土 形成的时期比较早.处于土层的最下面.大部分的 软土形成时间比较晚.有的还是在持续固结形成 中.软土经常与泥炭、粉砂等土层互为相间,形成 复杂的土质环境 2软土的工程性质与危害 2.1软土的工程性质 软土的工程形成与地基土的沉积时间、地质构 成、成因有着紧密联系。年代不同的软土的物理性 质指标尽管较为类似.但是工程应用中其工程性质 却相差很大 所以对软土的工程性质进行分析应从 年代、组成、环境、构造等角度人手。软土的工程 性质大致如下 2.1.1含水量较高.孔隙比较大 由于软土主要成分是粘土粒组与粉土粒组.且 含有一定量的有机物质 这些物质具有吸水的特 性.在各种地质环境下形成絮状结构。软土的状态 多为软塑状态或半流塑状态.其天然含水量与孔隙 率较大。若土的含水量高,其抗剪强度就小,压缩 性大;反之,若土壤含水量低时,则抗剪强度大, 相应的孔隙率小 鉴于此在对软土性能进行改善 时.含水量是一项重要的控制指标。 2.1.2透水性较差 软土的渗透系数较之一般土壤要小,因此在外 部荷载的作用下.土壤的固结时间很长。当软土中 含有的有机质比重过大时。有机质的腐败可能产生 气体在土中形成小气泡.阻碍土体的渗透通道,进 而降低软土的渗透能力。所以软土层上的工程建 筑.其基础沉降时间是比较长的,强度增长也非常 缓慢 这非常不利于地基特性的改善。软土的渗透 性不是各向同性的.一般竖直方向土壤的渗透系数 比水平方向的渗透系数要小.对于含有水平砂层的 软土这种现象更加明显。 2.1-3抗剪强度不足 软土的抗剪强度与排水固结程度有很大的联 系。通常情况下,其抗剪能力较低,在不排水进行 剪切的前提下.土壤的内摩擦角几乎为零。对于固 结正常的软土层.随着深度的增加.其不排水抗剪 强度也随之增大 在外部环境的作用下.当地基排 水固结后.软土强度将迅速增大.同时固结速度决 定着软土的强度 2.1.4结构性突出 软土的结构形式通常为絮状.特别是海相粘土 尤为突出。这种土层在搅拌、振动、挤压等扰动 时.其强度降低十分明显。严重时出现流动现象。 鉴于此.在软土层中进行基础开挖处理时.应尽量 避免对土层结构造成破坏.防止出现土层强度降 低、变形,影响地基处理质量。 2.1.5流变性明显 软土层在外部荷载的长期作用下.土层会产生 持续的剪切变形.当然这个过程是非常缓慢的.当 主固结沉降最终停止后.抗剪强度有所衰减.另外 还可能产生次固结沉降 2.2软土的工程危害 鉴于软土具有以上工程性质.软土地基对工程 建设特别是道路工程是非常不利的 首先.软土地 基的抗剪强度不足容易造成路堤出现整体侧向滑移 的情况:其次,软土地基与人工构筑物的沉降不一 致,易产生跳车;最后,当地基变形时或地下水上 涌.会导致路面发生破坏。所以,当在软土层进行 路基施工时必须对其进行必要的处理.对土壤的性 质进行改善.主要指改善软土层的抗剪强度与抗变 形能力.使其满足工程需要,保障建筑工程(特别 是道路工程)的质量。 3软土地基的处理方法 3.1 加筋法 加筋法的原理是通过将纤维织物、条带、网格 片等抗拉性能良好的材料添加到土中。控制土层的 侧移.对土层的受力特性进行改善。促进了内力重 分布.进而提高了土层的强度与稳定性。目前常用 的种类有加筋土、土工合成材料与土钉墙技术三个 方面。 加筋土是将筋体添加到土层中.形成复合型土 层 当软土层受到荷载作用时.土层与筋体通过摩 擦作用共同抵抗变形。在实际应用时充当筋体的主
2013年7月第14期I 17 道路工程Highway Engineering 要是土工格栅或土工织物等材料.有助于提高软土 层整体的稳定性与强度 目前主要在挡土构筑物与 堤坝围护中有着较好的应用 土工合成材料指的是对土木工程领域引入并应 用现代化的合成材料的简称.通常采用的是由人工 合成的聚合物所生产的各种类型的产品。将这种材 料埋置于土体的内部.可以提高土层的抗变形能 力 土工合成材料应用的范围最为广泛.主要包括 土工膜、土工合成材料、土工织物等。 土钉墙是一种直接在土层中加筋的技术手段 通常依靠插筋、灌浆、钻孔的形式将各种形式的土 钉打入软土地基中.形成软土与其他正常土层的结 合整体。土钉由型钢、钢筋、钢管等材料按照相关 标准制造而成.它作为传力媒介在外界环境作用 下。与软土共同承受变形,提高整体强度。进而实 现对软土层的加固 土钉墙法在人工降水后填方工 程中应用比较广泛.主要应用于粘性土、弱胶结砂 土的基坑支护或边坡加固 3.2水泥土搅拌法 水泥搅拌桩对软土地基进行加固的原理是利 用水泥自身所特有的水解及水化反应和水泥化合 物与粘土之间发生的胶结碳化作用.进而形成桩 体与周围土层相结合的复合型地基 该地基显著 地提高了地基的承载极限.使地基的沉降也得到 了很大改观.有利于提高地基的稳定性与耐久性 目前在实际工程应用中.水泥搅拌桩主要通过工 程设备将固化剂与土体进行搅拌.并根据固化剂 物理形态的不同.将施工方法分为喷浆法和喷粉 法两种 一般情况下喷浆法的水泥用量可控性高. 在拌制过程中容易搅拌.所以成桩的质量比较好. 与之相反.喷粉法的水泥用量不易控制.成桩质 量相比不如前者好 但是喷粉法可以吸收软土层 中的水分.更加适用于含水量高的软土层.综合 加固效果显著.且施工程序比喷浆法简单.在国 外应用比较广泛 3_3 强夯置换法和强夯挤密法 强夯置换法与强夯挤密法的加固原理不同.所 以在工程实际应用范围也各有重点 强夯置换法适 用于地基控制性不是很高的工程.如高饱和度的粉 土等,需要注意的是该方法需要现场检测.以确保 使用效果。强夯挤密法适用于处理砂土、碎石土、 饱和度低的粘性土与粉土、杂填土、湿陷性黄土等 18 I交通标准化 地基 一般认为强夯挤密法对于塑性指数小于等于 1O的土应用效果最佳 3.4排水固结法 排水固结法的作用机理是通过在软粘土地基 土体上预先施加荷载.促使土壤中的水分排出, 土体的微观组成发生变化.孑L隙率得到减小,孑L 隙水压力降低,这样增大了土体的有效应力,地 基强度得到显著提高 排水固结法在处理淤泥软 粘土地基的稳定与沉降问题时性能优异,具体包 括排水和加压两个系统 在土层设置排水设施, 基于地层自身的可透水性.经排水设施排出土体, 形成排水系统 排水设施主要包括塑料板排水与 砂井排水.鉴于排水固结法需要提前施加荷载, 故实施周期比较长.对于那些工期紧张的工程应 用性受到局限 4结论 软土地基复杂性高.技术难度大,在进行地 基处理时必须提高重视程度。软土地基处理失当 就会造成地基的不均匀沉降.从而严重影响建筑 工程的正常使用 本文提出的几种常用软土地基 处理方法,各有侧重点,也各有不足,在工程应 用时.必须立足于工程实际采取合适的处理方法, 这样才可以取得预期的处理效果.为后续工程打 下良好的基础 参考文献 『11杨位洗.地基及基础 1.北京:中国建筑工业出 版社.1998. f21余能.水泥土搅拌桩技术在软土地基处理工程 中的应用[J].工程科技,2010,(1):61—64. 『3]卢炳超.有关建筑软土地基处理方法的探讨[J]. 科技资讯,2010,(26):77.