軟土有哪些工程地質
A. 軟土的工程地質問題防治措施有哪些
軟土的工程地質問題和防治措施軟土地基的變形破壞主要是承載力內低,地基變形大或發生擠出容,造成建築物的破壞。且易產生不均勻沉降。在軟土地基設計中,經常採取以下措施:1.
輕基淺埋;
2.
減小建築物作用於地基的壓力;
3.
側向約束地基土,在四周打板樁基礎;
4.
設置反壓護道;
5.
若軟土層<2m,可採用換土法;6.
另外,還有其它的一些方法,如:砂井、排水砂墊層、爆破排淤、石灰砂樁、柴排、電滲排水等。在軟土地區修建鐵路,主要存在地基的沉降和地基的穩定性問題。
B. 軟土有哪些工程特性
軟弱土是指淤泥、淤泥質土和部分沖填土、雜填土及其他高壓縮性土。這類土的物理特性大部分是飽和的,含有機質,天然含水量大於液限,孔隙比大於1。當天然孔隙比大於1.5時,稱為淤泥;天然孔隙比大於1而小於1.5時,則稱為淤泥質土。這類土的抗剪強度很低,壓縮性較高,滲透性很小,並具有結構性,廣泛分布於我國東南沿海地區和內陸江河湖泊的周圍,是軟弱土的主要土類,通稱軟土。一般具有下列工程特性:(1)含水量較高,孔隙比大。一般含水量為35%~80%,孔隙比為1~2。(2)抗剪強度很低。根據土工試驗的結果,我國軟土的天然不排水抗剪強度一般小於20kPa,其變化范圍在5~25kPa;有效內摩擦角約為20°~35°;固結不排水剪內摩擦角12°~17°。正常固結的軟土層的不排水抗剪強度往往是隨距地表深度的增加而增大,每米的增長率約為1~2kPa。加速軟土層的固結速率是改善軟土強度特性的一項有效途徑。(3)壓縮性較高。一般正常固結的軟土的壓縮系數約為α1-2=0.5~1.5MPa-1,最大可達α1-2=4.5MPa-1;壓縮指數約為Cc=0.35~0.75 (4)滲透性很小。軟土的滲透系數一般約為1×10-6~1×10-8cm/s (5)具有明顯的結構性。軟土一般為絮狀結構,尤以海相粘土更為明顯。這種土一旦受到擾動,土的強度顯著降低,甚至呈流動狀態。我國沿海軟土的靈敏度一般為4~10,屬於高靈敏度土。因此,在軟土層中進行地基處理和基坑開挖,若不注意避免擾動土的結構,就會加劇土體變形,降低地基土的強度,影響地基處理效果。(6)具有明顯的流變性。在荷載作用下,軟土承受剪應力的作用產生緩慢的剪切變形,並可能導致抗剪強度的衰減,在主固結沉降完畢之後還可能繼續產生可觀的次固結沉降。 軟弱土地基處理方法主要有換填墊層法、預壓法、強夯法和強夯置換法、振沖法、砂石樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、夯實水泥土樁法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、石灰樁法、灰土擠密法和土擠密法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和鹼液法。各種地基處理方法適用范圍及原理等請參考《建築地基處理技術規范》JGJ79-2002。參考資料:地基及基礎(第三版) 中國建築工業出版社
C. 工程地質知識:軟土地基的處理方法有哪幾種
軟土的工程地質復問題和防制治措施軟土地基的變形破壞主要是承載力低,地基變形大或發生擠出,造成建築物的破壞。且易產生不均勻沉降。在軟土地基設計中,經常採取以下措施:1. 輕基淺埋; 2. 減小建築物作用於地基的壓力; 3. 側向約束地基土,在四周打板樁基礎; 4. 設置反壓護道; 5. 若軟土層<2m,可採用換土法;6. 另外,還有其它的一些方法,如:砂井、排水砂墊層、爆破排淤、石灰砂樁、柴排、電滲排水等。在軟土地區修建鐵路,主要存在地基的沉降和地基的穩定性問題。
D. 軟土工程地質
軟土是指天然含水量大、壓縮性大、承載力低的一種軟塑到流塑狀態的黏性土;如淤泥、淤泥質土以及其他高壓縮性飽和黏性土、粉土等。黃河三角洲地處渤海之濱,具有軟土的沉積環境,鑽探資料也表明區內呈片狀分布著軟土。
(1)軟土的劃分標准
本次劃分軟土採用如下標准:當滿足下列條件之一時,並且厚度大於0.50m,將其確定為軟土層。
1)承載力標准值fk<80kPa;
2)標貫錘擊數N63.5≤2;
3)靜力觸探錐頭阻力qc<0.5MPa;
4)流塑狀態。
(2)軟土的空間分布
利用工程地質鑽孔資料和相應試驗數據的分析,圈定出軟土的分布范圍及埋藏條件,繪制軟土分布圖(圖4.4)。
軟土主要分布於黃河三角洲東北部濱海地帶、河口—刁口碼頭一帶、利津縣羅鎮—黃河故道西、墾利縣下鎮東部,另外在利津縣明集—廣南水庫一線呈不連續片狀、碟狀分布。
(3)軟土的成因及主要物理力學性質
研究區軟土具有兩種成因:
1)爛泥灣相沉積:在歷次河口的兩側,沉積的以細粒成分為主的土層,一直處於飽和狀態,排水固結過程進展緩慢,所以土的力學性質很差。顏色以灰褐色為主,流塑態,土質細膩,岩性以粉質黏土為主,夾粉土和黏土薄層。
圖4.4 黃河三角洲軟土分布圖
2)濱海湖沼相沉積:顏色以灰—灰黑色為主,有機質含量較高,具腥臭味,為淤泥或淤泥質土。
黃河三角洲地區軟土的主要物理力學指標統計結果見表4.5,可以看出:區內軟土具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低等特點,在荷載作用下變形較大,對建築物極為不利。因此,在工程建設規劃時,應盡量避開有軟土分布的地區。在無法避開軟土的情況下,應對區內的軟土有足夠的重視,採取一定的處理措施。
表4.5 軟土主要物理力學指標統計表
註:e—孔隙比,無量綱;IL—液性指數,無量綱。
E. 中國沿海全新世軟土的工程地質特徵
隨著我國全新世的環境和海岸演變研究的加強,詳細的第四紀研究資料不斷出現。目前要緊的是將工程地質研究與第四紀研究有機地結合起來,以加深對沿海軟土的認識,從而更好地為國家建設服務。
一、軟土的概念
軟土的概念或判別是新中國成立以後在工程地質界和土力學界逐步形成的,它是以形成的地質過程和存在的物理狀態兩個方面加以規定的,且後者是主要的。《軟土地區工程地質勘察規范》( 1992)對軟土的規定具體化為3條:①外觀以灰色為主的細粒土;②天然含水量大於或等於液限;③ 天然孔隙比大於或等於1.0。《岩土工程勘察規范》(1995)將軟土規定為「天然孔隙比大於或等於1.0,且天然含水量大於液限的細粒土應判定為軟土,包括淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土等,其壓縮系數宜大於0.5M Pa-1,不排水抗剪強度值小於30K Pa。」這兩本規范對軟土在概念和判別上的規定基本一致,但也有微小的差別。從物理力學指標看,前者指出了天然含水量不僅大於液限,也可等於液限;後者指出了力學指標,但說得靈活,只是「宜」,而它的兩項物理指標則是必須滿足的判定指標。從地質因素來看,前者指出了以灰色為主的細粒土的外觀特徵來顯示沉積環境;後者直接使用了淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土等的地質名詞。這里需要討論一下軟土與淤泥、泥炭兩類名詞的概念及其相互關系。軟土是土力學、工程地質學上的一個名詞,淤泥、泥炭是沉積岩石學上的一個名詞,兩者既有區別又有聯系。兩者的區別在於兩個學科的研究目的和任務不同,一個主要研究地質體的強度和變形等特徵;另一個主要研究地質體的成分和結構等特徵:聯系在於它們都是研究同一個地質體,在淺層的條件下,兩個名詞幾乎指的是同一東西,大體上可以互相預示。也正是這種預示,才能架起工程地質研究和第四紀研究的橋梁。
二、沿海全新世軟土的分布
趙希濤教授在《中國沿海全新世海面變化的基本特徵》一文中有關泥炭層的一段:「在我國沿海地區與近岸陸架地區下數米或二三十米,往往發現全新世潟湖相或與海水有某種水力聯系的湖沼相(或河漫灘窪地型)泥炭或富含有機質淤泥。它們緊貼第一海相層之下或之上分布,上、下泥炭層向陸逐漸合一。下泥炭層多形成於距今10000~8000a間,上泥炭層多形成於距今5000~2000a間,在海侵影響區之外,全新世泥炭發育時期幾乎連續,而以中全新世發育最好」。這里指的泥炭或富有機質淤泥,以及第一海相層都可初步判別為軟土,可見沿海全新世的軟土分布較廣,成因和地層也多樣。這些第四紀地質研究成果可作為工程地質研究的基礎。
三、沿海全新世軟土的工程地質
1.一般物理力學性質指標
淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土等一般可初步判別為軟土,但最終判定還要靠物理指標。因此,將我們多年來在編制規范過程中所積累起來的工程地質資料,主要是生產實踐資料,結合我們能夠掌握的第四紀地質資料,經過分析和判斷,列出我國沿海全新世軟土的一般物理力學指標(表1),供建設中參考。
表1 中國沿海全新世軟土一般物理力學指標
2.全新世沉積物的工程地質特點
早全新世甚至晚更新世已有軟土存在。但中全新世是暖期,有利於軟土的發育,是形成軟土的主要時期,且其距今較近,地層埋藏甚淺,是工程建築經常作用的不良地層。至晚全新世時,氣候變成干涼,在軟土之上逐漸形成了一層較密實的地層。這在氣候帶的變遷下,在東北、華北、華中的沿海一帶更為明顯,工程界稱之為「硬殼層」。此層在地表分布甚廣,是沿海地區一層較好的持力層,「輕基淺埋」就是針對這種地層的特點總結出來的經驗。所謂輕基就是基礎及其上部結構物採用輕型結構,淺埋即基礎埋置深度應盡量放淺。有時硬殼層很薄,但也不宜全部挖除,可以作為保護層而保留,以防止施工時其下的軟土擾動。
四、結語和討論
1)軟土是一種特殊土,在一定的自然條件下形成,具有一定的物理力學性質。如果單以判別指標判定,飽和黃土和飽和紅土都可以達到判別指標,但不能成為軟土,因為它們形成的地質過程不同,呈現的工程地質特點也不同。用以灰色為主的外部特徵來表徵軟土,會很容易將具有同樣物理指標的以黃色為主的飽和黃土和以紅色為主的飽和紅土迅速區別開,這對軟土的判別無疑是有意義的。
2)中全新世軟土,因其埋藏甚淺,是工程建築普遍作用到的不良地層。由於其壓縮性高,透水性低,具有觸變性、流變性和不均勻性,除應正確判別沉積物、評價其具體特點外,更重要的是如何將其改良加固,以滿足工程建設的需求。晚全新世的沉積物,覆蓋在地表,與工程建築的活動更加密切。由於它是一層中壓縮性或低壓縮性的黏質砂土等較密實的地層,它不僅能夠作為一層較好的持力層,而且可以作為保護層,以免其下的軟土擾動、喪失軟土的結構強度和出現稀釋狀態。
3)沿海的第四紀研究,對軟土的工程地質意義重大。隨著測年資料的增多、古環境的重建,第四紀研究成果會有效地應用於工程建設中。以往沿海軟土的工程地質研究,因生產要求的時間緊迫,常習慣於用工程措施,深入考慮第四紀地質較少,常造成不必要的損失和遺憾。兩者的相互結合和滲透定會產生好的效果。
參考文獻
[1]建設部.1992.軟土地區工程地質勘察規范.北京:中國建築工業出版社.
[2]建設部.1995.岩土工程勘察規范.北京:中國建築工業出版社.
[3]趙希濤.1984.中國沿海全新世海面變化的基本特徵.中國海岸演變研究.福州:福建科學技術出版社.
[4]孫更生,鄭大同.1984.軟土地基與地下工程.北京:中國建築工業出版社.
(本文原載:《中國應用第四紀研究——全國第二屆應用第四紀學術會議論文集》,成都:成都科技大學出版社,2000年5月,94~97頁)
F. 常見的不良地基土有哪些其工程地質問題是什麼
變形控制原則比按強度控制原則更為重要。
軟土地基主要受力層中的傾斜基岩或其他傾斜堅硬地層,是軟土地基的一大隱患。其可能導致不均勻沉降,以及蠕變滑移而產生剪切破壞,因此對這類地基不但要考慮變形,而且耍考慮穩定性。若主要受力層中存在砂層,砂層將起排水通道作用,有利於地基承載力的提高。
水文地質條件對軟土地基影響較大,如抽降地下水形成降水漏斗將導致附近建築物產生沉降或不均勻沉降;基坑迅速抽水會使基坑周圍水力坡度增大而產生較大的附加應力,致使坑壁坍塌;承壓水頭改變將引起地面的明顯沉降等。這些在岩土工程評價中應引起重視。此外,沼氣逸出對地基穩定和變形也有影響,通常應查明沼氣帶的埋藏深度、含氣量和壓力的大小,以此評價對地基的影響程度。建築施工的加荷速率的適當控制,或改善土的排水固結條件可提高軟土地基的承載力及穩定性。即隨著荷載的施加地基土強度逐漸增大,承載力得以提高;反之,若荷載過大,加荷速率過快,將出現局部塑性變形,甚至產生整體剪切破壞。
8.3.3軟土地基工程應注童事項
在軟土地區修建橋梁或其他建築物,首先應對地質、水文狀況進行詳盡的勘察,查明欲建場地軟土的地質及工程特性,掌握全面的、翔實的第一手資料,這是正確設置橋跨或其他結構物,選擇適當結構類型的首要條件,也是設計和施工能緊密結合實際情況,採取有針對性工程措施的關鍵環節。
軟土地基的強度、變形和穩定是工程中必須全面充分注意的問題,是造成橋梁或其他建築物產生過大或差異沉降、位移、傾斜、開裂和失穩等嚴重損壞事故的主要原因。國內外從實踐中對軟土地基上的基礎工程設計技術、施工方法、地基加固等方面已積累了不少成功經驗和科研成果,只要對這些成果借鑒和使用得當,則軟土地基上的橋梁或其他建築物的安全是能得到保證的。以下著重介紹有關軟土地區橋梁基礎工程應注意的事項,其他建築物也可參考。
1.合理布設橋涵
在軟土地區,橋梁位置既要與線路走向協調,又要特別注意橋梁建築物對工程地質的要求,如果地基土層深,厚軟黏土,特別是流動性的淤泥、泥炭和高靈敏度的軟土,不僅設計技術條件復雜,而且將給施工、養護、運營帶來許多困難,應力求避免。另選擇軟土較薄、均勻、靈敏度較低的地段應更為有利。對於小橋涵,可優先考慮地表硬殼層較厚,下卧層為一般均勻軟土處,以爭取採用明挖剛性擴大基礎,降低造價,方便施工。
在確定橋梁總長、橋台位置時,除應考慮泄洪、通航要求外,究竟應將橋台覆於何處,不能拘泥於在一般地質狀況下的習慣做法,應考慮合理的利用地形,地質條件,適當的延長橋長,使橋台置於地基土質較好或軟土較薄處,用橋梁代替高路堤,減少橋台和填土高度,會有利於橋台、路堤的穩定,在造價、佔地、運營條件和養護費用等通盤考慮後,往往在技術上、經濟上都是合理的。
軟土地基上橋梁宜採用輕型結構,盡量減輕上部結構及墩台自重。由於地基易產生較大不均勻不變,一般以採用靜定結構或整體性較好的結構為宜,如橋跨結構可採用鋼筋混凝土箱形梁,橋台採用十字形、U形橋台,橋墩採用空心薄殼結構等。橋洞宜用鋼筋混凝土管涵、整體基礎鋼筋混凝土蓋板涵、箱涵以保障橋身剛度和整體性。
設計時所用到的軟土的有關物理力學性質參數,應盡可能通過現場原位試驗取得。並應注意,我國沿海、內陸等地的軟土由於沉積年代,環境的差異,成因的不同,他們的成層條件,粒度組成,礦物成分有所不同。有時其物理力學性質指標雖相近,但工程性質並不相近,故不應相互借用。
2.軟土地基橋梁基礎設計應注意事項
為保證地基穩定並控制沉降在容許范圍內,作為設計者應從減輕荷載和提高地基承載力兩方面著手。對於上部結構設計來說,控制建築物的長高比,採用輕型材料,充分利用硬殼土層作持力層,加強基礎的剛度和強度等都是有利地基穩定,減少沉降和不均勻沉降的有益措施。對於基礎設計來說,首先要確定天然地基的承載能力和由於施加荷栽可能產生的最大沉降量、沉降差,並據以確定地基是否需要加固。如軟土地基上的路堤就有「填築臨界高度」的規定,即指天然地基上用快速施工方法修築一般斷面路堤所能填築的最大高度。並非凡是軟土地基,就一定加固處理。
軟土地區的橋梁基礎,常用的是剛性擴大基礎和樁基礎,也有用沉井基礎的,在軟土地基上設置上述類型基礎時,應注意以下幾個問題:
(1)剛性擴大淺基礎。在較穩定、均勻、有一定強度的軟土上修建結構簡單、對地基沉降要求不嚴的短跨徑橋梁,常爭取採用天然地基(或配合砂礫墊層)上的剛性擴大淺基礎。但常產生諸如:因軟土的局部塑性變形而使墩台發生不均勻沉降,由於台後填土的影響使橋台前後端沉降不均而發生後仰,有時還同時使橋台向前滑移等工程事故,因此,在設計時應注意對基礎受力不同的邊緣(如橋台的前趾、後踵)沉降的檢算及其抗傾覆、滑動檢算。
防治措施:可採用人工地基,如有針對性的布設砂礫墊層,對地基進行載入預壓以減少地基的沉降和調整沉降差,或
G. 軟土具有哪些工程性質
第二章 軟土及其復工程地質特製征
第2.0.1條 軟土的判別應符合下列要求:
一、外觀以灰色為主的細粒土;
二、天然含水量大於或等於液限;
三、天然孔隙比大於或等於1.0。
第2.0.2條 軟土的工程性質特點是高壓縮性,低強度,高靈敏度和低透水性。在較大的地震力作用下易出現震陷。
第2.0.3條 軟土層具有良好的層理,在互層中伴隨有少數較密實的顆粒較粗的粉土或砂層,成為軟土層中的變異土層。
第2.0.4條 我國軟土的主要分布區,按工程性質結合自然地質地理環境,可劃分為三個地區,即沿秦嶺走向向東至連雲港以北的海邊一線,作為Ⅰ、Ⅱ地區的界線;沿苗嶺、南嶺走向向東至莆田的海邊一線,作為Ⅱ、Ⅲ地區的界線(附錄一)。這一分區可作為區劃、規劃和勘察的前期工作使用。
H. 一級建造師復習資料:軟土基坑的主要地質問題有哪些
軟土基坑工程地質問題主要包括兩個方面:土質邊坡穩定和基坑降排水。
在軟專土基坑施工中屬,為防止邊坡失穩,保證施工安全,通常採取的措施有:採取合理坡度、設置邊坡護面、基坑支護、降低地下水位等。
軟土基坑降排水的目的主要有:增加邊坡的穩定性;對於細砂和粉砂土層的邊坡,防止流砂和管涌的發生;對下卧承壓含水層的黏性土基坑,防止基坑底部隆起;保持基坑土體乾燥,方便施工。軟土基坑開挖的降排水一般有兩種途徑:明排法和人工降水。其中人工降水經常採用輕型井點或管井井點降水兩種方式。
I. 軟土有什麼工程特性
1、高壓縮性:軟土由於孔隙比大於1,含水量大,容重較小,且土中含大量微生物、腐植質和可燃氣體,故壓縮性高,且長期不易達到穩定。在其它相同條件下,軟土的塑限值愈大,壓縮性亦愈高。
2、抗剪強度低:因此軟土的抗剪強度最好在現場作原位試驗。
3、透水性低:軟土的透水性能很低,垂直層面幾乎是不透水的,對排水固結不利,反映在建築物沉降延續時間長。同時,在加荷初期,常出現較高的孔隙水壓力,影響地基的強度。
4、觸變性:軟土是絮凝狀的結構性沉積物,當原狀土未受破壞時常具一定的結構強度,但一經擾動,結構破壞,強度迅速降低或很快變成稀釋狀態。軟土的這一性質稱觸變性。所以軟土地基受振動荷載後,易產生側向滑動、沉降及其底面兩側擠出等現象。
5、流變性:是指在一定的荷載持續作用下,土的變形隨時間而增長的特性。使其長期強度遠小於瞬時強度。這對邊坡、堤岸、碼頭等穩定性很不利。因此,用一般剪切試驗求得抗剪強度值,應加適當的安全系數。
6、不均勻性:軟土層中因夾粉細砂透鏡體,在平面及垂直方向上呈明顯差異性,易產生建築物地基的不均勻沉降。
(9)軟土有哪些工程地質擴展閱讀:
我同軟土分布廣泛,豐要位於沿海、平原地帶、內陸湖盆、窪地及河流兩岸地I必沿海、平原地帶軟土多位於大河下游入海三角洲或沖積平原處,例如:
長汀、珠江三角洲地帶,塘沽、溫卅I、閩江口平原等地帶;內陸湖盆、窪地則以洞庭湖、洪澤湖、久湖、滇池等地為代表;山問盆地及河流中下游兩岸漫灘、階地、廢棄河道等處也常有軟土分布;沼澤地帶則分仿著富含有機質的軟土和泥炭。
軟土特徵:
1、軟土顏色多為灰綠、灰黑色,手摸有滑膩感,能染指,有機質含量高時,有腥臭味。
2、軟土的粒度成分主要為黏粒及粉粒,黏粒含量高達60%~70%。
3、軟土的礦物成分,除粉粒中的石英、長石、雲母外,黏粒中的黏土礦物主受是伊利石,高嶺石次之二此外,軟土中常有一定量的有機質,可高達8%~9%。
4、軟土具有典型的海綿狀或蜂窩狀結構,這是造成軟土孔隙比大、含水率高、透水性小、壓縮性大、強度低的主要原因之一。
5、軟土常具有層理構造,軟土和薄層的粉砂、泥炭層等相互交替沉積,或孥透鏡體相間形成性質復雜的土體。
6、松軟土由於形成於長期飽水作用而有別於典型軟土.其特徵與軟土較為接近,但其含水量、力學性質明顯低於軟土。
J. 簡述軟土地基的工程問題主要有哪些
以下內容均為引用,成果不歸本人,希望對您的提問有所幫助
軟土地基處理方法概述
杜艷花(中交一公局第五工程有限公司京密項目部)
摘要:本文介紹了軟土及軟土地基的定義及特點,探討了軟土地基在公路工程中造成的危害,並介紹了幾種軟土地基的處理措施,對軟土地基的施工具有一定的指導意義。
關鍵詞:軟土地基 噴粉樁法 土工格柵 換土墊層法
改革開放以來,我國的公路運輸事業經歷了一次前所未有的發展機遇,取得了輝煌的成就。隨著國民經濟的發展,公路對經濟的發展產生了越來越大的影響,也越來越受到國家的重視。雖然東南沿海地區的高速公路建設水平居國內前列,但是軟土路基公路病害也時有發生。尤其橋頭跳車現象嚴重,影響高速公路使用功能。由於橋頭與路堤沉降差異太大,造成行車事故,不得不反復根治,不僅耗費資金,還造成嚴重的社會影響。為了保證道路的安全運行,對軟土路基進行處理就顯得尤為重要。
1 軟土及軟土地基
1.1 軟土
軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。
1.2 軟土地基
我國公路行業規范對軟土地基未作定義。日本高等級公路設計規范將其定義為:主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機質土、泥炭以及鬆散砂等土層構成。地下水位高,其上的填方及構造物穩定性差且發生沉降的地基。日本規范還對軟土地基做了分類,提出了類型概略判斷標准。在給出軟土地基定義時指出:軟土地基不能簡單地只按地基條件確定,因填方形狀及施工狀況而異,有必要在充分研究填方及構造物的種類、形式、規模、地基特性的基礎上,判斷是否應按軟土地基處理。
2 軟土地基在公路工程中造成的危害
(1) 勘察設計不詳細或不準確,導致對應該做軟基處理的地段未做處理設計。
(2) 已知是軟土地基,但是未做好軟土地基處理,造成路堤失穩或危及線外建築物。
(3) 雖然做了軟土地基處理,但是措施不力,施工不當造成路堤失穩。
(4) 堆料不當,未按規定分層填築,填土過快,碾壓不當,造成路堤失穩。
(5) 擾動「硬殼層」或填築不當,使「硬殼層」遭受破壞,導致路堤失穩。
3軟土地基的處理方法
地基處理的方法很多,高速公路軟基處理與其它如房建等地基處理相比,有其自身的特點。一般處理路基的地質穩定問題從以下幾個方面進行考慮:
(1)改善剪切特性
路基的剪切破壞以及在土壓力作用下的穩定性取決於路基土的抗剪強度。因為了防止剪切破壞以及減輕土壓力,需要採取一定措施以增加路基土的抗剪度。
(2)改善壓縮特性
需採取措施提高地基土的壓縮模量,以減少地基土的沉降。
(3)改善透水特性
由於是在地下水的運動中所出現的問題,因此,需要採取措施使地基土變成不透水或減輕其水壓力。
(4)改善動力特性
地震時飽和鬆散粉細砂(包括一部分粉土)將會產生液化,因此,需要採取某種措施避免地基土液化,並改善其振動特性以提高地基的抗震性能。
(5)改善特殊土的不良地基的特性
主要是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等特殊土的不良地基特性。
地基處理的方法可以從不同角度來分類,一般是根據地基處理的原理來進行分類,大致可以分為以下幾種方法。
3.1換土墊層法
當軟弱土地基的承載力或變形滿足不了設計要求,而軟弱土層的厚度又不是很大時,將基礎地面下處理范圍內的軟弱土層部分或全部挖除,然後分層換填強度較大的砂或其它性能穩定、無侵蝕性的材料,並壓實至要求的密度為止,這種地基處理方法稱為換土墊層法,簡稱為換填法。它適用於處理淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基。
換填法的加固機理是:將軟弱土層利用人工、.機械或其他方法清除,分層置換強度較高的砂、碎石、素土、灰土以及其他性能穩定和無侵蝕性的材料,並夯實(或振實)至要求的密實度。對軟土厚度小於3米的情況,一般可採用全部挖除換填的方法。對厚度大於3米的情況,通常只採取部分挖除換填的方法。全部挖除換填從根本上改善了地基,不留後患,效果最佳,是最為徹底的措施。當高速公路路線通過的軟弱土層位於地表、厚度較薄(小於3米)且呈局部分布的軟土或泥沼地段,常宜採用全部挖除換填法處理地基。
此種方法又可以分為:機械換土法、爆破擠淤法、拋石擠淤法、砂墊層法。
3.2強夯法
強夯法是20世紀60年代末、70年代初首先在法國發展起來的,國外稱之為動力固結法,以區別於靜力固結法。它一般是用50噸左右的強夯機,將大噸位(100~400KN)的夯錘起吊到6~40米的高度自由落下,對地基土施加強大的沖擊能,在地基土中形成沖擊波和動應力,使地基土壓密和振密,以加固地基土,達到提高強度、降低壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性目的。
強夯法主要適用於加固砂土和碎石土、低飽和度粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。因其加固效果顯著,設備簡單,施工方便、快捷,經濟易行和節省材料,有利於環境保護等特點,很快傳到世界各地
3.3約束法
在路堤兩側坡腳附近打入木樁、鋼筋混凝土樁或者設置片石齒牆等,可限制基底軟土的擠動,從而保證基底的穩定。地基在實行側向約束後,路堤的填築速度可不加控制,且較反壓護道節省土方,少佔耕地,但需耗費一定數量的三材,成本較高。此法適用於軟土層較薄、底部有較硬土層且施工期緊迫的情況,下卧層面具有橫向坡度時尤其適合。
3.4土工織物加固法
通過在土層中埋設強度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等,使這種人工復合的土體,可承受抗拉、抗壓、抗剪或抗彎作用,以提高地基承載力,減少沉降和增加地基的穩定。它適用於各種軟弱地基。
加固法的基本原理是通過土體與筋體間的摩擦作用,使土體中的拉應力傳遞到筋體上,筋體承受拉力,而筋間土承受壓應力及剪應力,使加筋土中的筋體和土體能較好發揮各自的作用。
常見的土工織物有土工格柵、土工帶及土工格室,其中土工格室除了能夠像土工帶和土工格柵一樣,能延緩或者切斷地基破壞的滑動面,從而使地基承載能力提高。而且,土工格室能對處於格室內的土粒給予三維約束,,使土粒與格室成為一個剛度遠大於地基的整體,它能較好分布施加在它上面的荷載,使地基受力較為均勻,從而提高地基承載力。
3.5粉噴樁法
粉噴樁法,是用特製的設備和機具,將加固劑粉體材料(水泥或石灰)通過壓縮空氣的傳送,與地基土強行拌和,使之產生充分的物理、化學反應後,形成一定強度的樁體(簡稱粉噴樁)。這是一種改善土質,提高地基強度的軟土地基加固方法,可以廣泛地適用於淤泥質土,雜填土,軟粘土等地基加固。
粉噴樁處理軟基屬於深層攪拌法中的一種,它是利用壓縮空氣向軟弱土層中輸送石灰、水泥等粉狀加固料,使其與原位軟弱土混合、壓密,通過加固料與軟弱土之間的離子交換作用、凝聚作用、化學結合作用等一系列物理化學作用,使軟弱土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的柱狀加固土,它與原位軟弱土層組成復合地基,提高軟土地基承載力,減少地基沉降量。
3.6高壓噴射注漿法
我國簡稱為高噴法或旋噴法,這種方法是利用鑽機把帶有噴嘴的注漿管鑽到設計深度的土層,將漿液或水從噴嘴中高壓噴射出來,形成噴射流沖擊破壞土層。當能量大、速度快呈脈動狀的射流,其動壓大於土層結構強度時,土顆粒便從土層中剝落下來,一部分細顆粒隨漿液或水冒出,其餘土粒在射流的沖擊力、離心力和重力等力的作用下,與漿液攪拌混合,並按一定的漿土比例和質量大小,有規律的重新排列,漿液凝固後,便在土層中形成一個固結體,可提高地基承載力,減少沉降,還可起到支擋與防滲的作用。它適用於淤泥、淤泥質土、粘性土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基。
3.7輕質路基粉煤灰處理法
粉煤灰是一種質輕、多孔隙、顆粒均勻、具有一定水穩性的無粘性材料。由於粉煤灰中含有一定量的CaO,SiO2,MgO等成份,它們在粉煤灰水化過程中體積產生膨脹,可利用這一膨脹率來增加軟基加固效果。其路用性能滿足公路中的技術要求。
Ø 粉煤灰重量輕,最大幹容重1.19/耐左右,比一般土的最大幹容重輕40%左右,在軟土路基上填築粉煤灰時,可有效地減輕路堤重量,減少路基沉降及工後沉降量,從而影響路基處理方案,降低地基處理費用。
Ø 粉煤灰強度高、磨擦系數大,在路面設計時,由於粉煤灰提高了軟土的回
彈模量值,相應減薄路面設計厚度。
Ø 擊實試驗表明,粉煤灰和軟土混合物具有更好的干密度,含水量和最大幹
密度的關系曲線較平緩,更利於在野外的施工
3.8水泥土攪拌法
是通過攪拌機械將水泥或(石灰)等材料與地基的軟土攪拌成樁柱體,這種樁柱體成為水泥粘土樁、石灰粘土樁或某膠結物粘土樁,它具有一定的強度和水穩性。攪拌樁柱體與四周軟土組成復合地基,可以提高地基承載力、提高地基強度、增大地基變形模量。因此,經攪拌法加固的軟弱地基能提高地基承載力,減少地基沉降,阻止水體流動,增強地基的穩定性,還能阻止地下水的滲透。水泥土攪拌法分為深層攪拌法(濕法)和粉體噴攪法。
處理正常固結的淤泥、淤泥質土和含水量較高的粘性土、粉土等軟土地基,用於處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時宜通過試驗確定其適用性。
在軟土地基上修築公路和橋梁並不都會發生問題、只要設計和施工措施得當,就可以保證路堤、橋梁的穩定和使用效果。軟土地基上路堤的設計與施工方案,應結合當地工程地質條件、材料供應、投資環境、工期要求和環境保護等因素,按照因地制宜、就地取材、分期修建、綜合處治的原則進行充分論證,使設計和施工方案達到技術上先進、經濟上合理。
軟土地基的處理方法很多,總之,軟土地基處理的目的是增加地基穩定性,減少施工後的不均勻沉陷,所以施工的技術人員必須意識到軟土地基的危害性,堅決以數據說話,認真測定基底的承載力,並根據不同的地質情況,不同的投資和工期要求,採用切實可行的處理方案,同時一定要採集橋涵施工後的工後沉降數據,積累經驗,為今後的施工打下堅實的基礎。
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