1、浅谈几种特殊土地基及地基处理0目 录内容摘要 .I引 言 .11 特殊土及特殊土地基 .21.1 特殊土概述 .21.2 良好地基对房屋建筑的重要性 .22 地基处理方法 .32.1 换填垫层法 .32.2 桩基法 .32.3 灌浆法 .32.4 排水固结法 .42.5 强夯法 .43 几种特殊土的工程特性及地基处理 .53.1 软土 .53.1.1 工程特性 .53.1.2 软土地基的地基处理方法及工程措施 .63.2 液化土 .63.2.1 工程特性 .63.2.2 液化土地基的地基处理及工程措施 .73.3 膨胀土 .73.3.1 工程特性 .73.3.2 膨胀土地基的地基处理及工程措施
2、 .83.4 红黏土地基 .83.4.1 工程特性 .93.4.2 红黏土地基的地基处理及工程措施 .94 案例分析 .114.1 案例一 .114.2.1 工程概况 .114.2.2 采取的地基处理措施及处理结果 .11浅谈几种特殊土地基及地基处理14.1 案例二 .124.2.1 工程概况 .124.2.2 采取的地基处理措施及处理结果 .135 结论 .14参考文献 .15浅谈几种特殊土地基及地基处理2浅谈几种特殊土地基及地基处理内容摘要随着经济的不断发展和社会的不断进步，大规模的民用或工业建筑都在不同的地方兴建，因此不可避免地碰到特殊土地基，而这些特土性质差异非常大，处理不好将对工程将
3、有非常大的危害。由此可见，特殊土的工程性质的研究和处理方法有重要的现实意义。因此本文研究软土、膨胀土以及湿陷性黄土等常见的几种特殊土的性质，在此基础上运用所学知识以及自身经验提出了这几种土的处理措施；并结合实例详细论述特殊土的处理。关键词：工程特性；地基处理；特殊土；处理方法浅谈几种特殊土地基及地基处理3引 言我国的土地非常辽阔，沿海到内陆，山区到平原。正是这样辽阔的土地使得我国存在各种各样的土类。由于在生成时不一样的地理环境、地质成因、气候条件、历史变化以等原因，使的有些土具有一定特殊的成分、结构以及性质。因为这些土的性质比较特殊，与正常的土不同所以将这类土称为特殊土。有些天然形成的特殊土，
4、其在地理分布上存在一定的规律性，表现出一定的区域性，所以又称区域性特殊土。在我国境内主要的特殊土有软土、湿陷性黄土、膨胀土、红黏土、盐渍土和多年冻土等。随着经济的不断发展和社会的不断进步，大规模的民用或工业建筑都在不同的地方兴建，因此不可避免地碰到特殊土地基，而这些特土性质差异非常大，处理不好将对工程将有非常大的危害。由此可见，特殊土的工程性质的研究和处理方法有重要的现实意义。地基的处理在战国以前就已经使用，但是那时候地基处理的方法比较简单，通常是用重物把竹板、砂石、结草等夯实就行了，也不管质量的好坏。随着人类的进步，社会的发展以及科技的日星月异，到了今天，地基的处理已经有了专门的技术和专用的
5、设备。在我国土地基的技术发展历史可以大致分为两个时期，前一时期是其技术引进以及借鉴，其主要的特点是引进国外新的技术、新的设备。在此过程中，取得了一些的成功但也出现了一些问题，例如由于技术和设备的运用存不够娴熟，使得工程质量不能达标，由于设备维护的不到位很易出故障等等。后一时期是高速发展时期，这一时期的主要的特点有：对于于不同地质环境、不同的土质都有不同的地基处理方法，与之相应的处理设备和处理技术高新技术，所应用的技术中，有些技术不仅处在世界领先水平而且使用的方法灵活、效率高，大为降低工程成本。浅谈几种特殊土地基及地基处理41 特殊土及特殊土地基1.1 特殊土概述由于生成时不同的地理环境、气候条
6、件、地质成因以及次生变化等原因，使一些土类具有特殊的成分、结构和工程性质。通常把这些具有特殊工程性质的土类称为特殊土。包括膨胀土、盐泽土、软土、湿陷黄土等，主要分布于西北、华北等干旱、半干旱气候区的黄土；西南亚热带湿热气候区的红粘土；主要分布于南方和中南地区的膨胀土；高纬度、高海拔地区的多年冻土及盐渍土、人工填土和污染土等。1.2 良好地基对房屋建筑的重要性基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见，竖向结构体系将荷载集中于点，或分布成线形，但作为最终支承机构的地基，提供的是一种分布的承载能力。如果地基的承载能力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布
7、方式相同。但有时由于土或荷载的条件，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价通常要高得多，因此只在必要时才使用。不论哪一种情况，基础的概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承载力。因此，分散的程度与地基的承载能力成反比。有时，柱子可以直接支承在下面的方形基础，墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时，只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用，就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来，以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱，或者建筑物比较高的情况下，才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构，
8、墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件，这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。浅谈几种特殊土地基及地基处理52 地基处理方法2.1 换填垫层法换填垫层法是将特殊土全部或部分挖掉,换填非膨胀黏性土、砂土、砂砾土或灰土,消除或减小地基胀缩变形,其本质是回避膨特殊的不良工程性,从源头上改善地基,是特殊土地基处理方法中最简单而且有效的方法。换填垫层法施工工艺简单,采用人工或机械挖除基底下一定深度的膨特殊土,分层铺设非特殊,分层碾压,其换土效果与填料的含水量和干重度、土料土块尺寸、铺土厚度与碾压的质量等因素密切相关,如换土质量符合各项技术指标要求,
9、并采取一些如排水辅助措施,能从根本上消除特殊土的危害。2.2 桩基法 当淤土层较厚，难以大面积进行深处理，可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样，早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩，目前很少使用,一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全，设备陈旧，技术落后，存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题；二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基，由于存在工期长，工后变形大等问题，已不再用作对变形有要求的建筑地基处理；三是民用建筑已禁用木桩基础。 钢筋混凝土预制桩（钢筋混凝土桩和预应力管桩）目前由于具有较强承载力，投资省，质量有保证，施工速度快等特点，得到普遍运用，如本人设
10、计龙海市角美镇金山水闸，其地质条件覆盖一层 10m 以上厚的淤泥土层，地基处理采用边长为 250mm 钢筋混凝土预制方桩，挤密淤土层并靠摩擦承载，钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载，达到水平稳定作用淤土层较厚地基处理还可以采用灌注桩，打灌注桩至硬土层，作承载台，灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩，但两种方法灌注桩还存在一些技术难题，一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题；二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题，桩身混凝土灌注质量，桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。2.3 灌浆法 是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以
11、是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果，如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基不均匀，沉陷闸基沉降最大达到 0.63m，加固时采用单管高压旋喷灌浆处理，每个闸墩上、下浅谈几种特殊土地基及地基处理6游侧和中间各设 5 个灌浆孔，沿闸墩轴线两侧布孔，灌注水泥浆，成桩直径0.5m，伸入闸基础 10.5m，采用灌浆压力为 20MPa，经过处理后闸基沉降基本得到控制。高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩，提高闸基承载力，达到控制沉降的目的。另一种对淤泥软土地基闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗
12、如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流，然后再对闸室进行灌浆处理，如厦门市石浔水闸由于闸基渗流造成闸室底板多个部位被淘空，加固时先在闸室上游侧采用帷幕灌浆防渗，灌浆帷幕布设在闸墩上游侧 1.0m 处，孔距 0.5m，灌注水泥浆，孔深 5.0m，灌浆压力 10MPa。然后对闸室淘空部位采用钻孔灌浆处理，先灌细砂，不吃砂后，再灌水泥砂浆，最后灌水泥浆，水闸除险加固后效果显著。 2.4 排水固结法 排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施，由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体，利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系，根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排
13、水带排水两种。下面介绍效益较高塑料排水板处理淤泥软基方法，插入软基排水板，当填筑基础及上部建筑物时，荷载作用软基，地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内，由砂层向两侧排出，从而提高基底承载力，塑料排水板要在砂垫层完成后施工，由测量人员测量出需处理范围，标出每根排水板具体位置，插板机对中调平，把排水板在钻头安放好，开动打桩机锤打钻杆，将地面上塑料排水板截断，并留有一定富余长度，在塑料排水板四周填砂后即完成本根施工。 2.5 强夯法 强夯法处理软土地基是利用重锤自山落下产生的冲击波使地基密实，这种冲击引起的振动在土中是以波的形式向地下传播的。J.K.米切尔，曾对强夯法的加固机理进行了
14、概括：当强夯法应用于非饱和土时，压密过程基本上同实验室中击实法(普罗克特击实法)相同；对于饱和无粘性土，夯击过程中，土体可能会产生液化，其致密过程与爆破和振动压密过程相似；对于饱和细粒粘土的效果尚不明确，成功和失败的例子均有报道，对于这类饱和的细颗粒土，要求破坏土的结构、产生超孔隙水压力、山裂隙形成排水通道。浅谈几种特殊土地基及地基处理73 几种特殊土的工程特性及地基处理3.1 软土软土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。这类土的物理特性大部分是饱和的，含有机质，天然含水量大于液限，孔隙比大于 1。当天然孔隙比大于 1.5 时，称为淤泥；天然孔隙比大于 1 而小于 1.5
15、时，则称为淤泥质土。这类土的抗剪强度很低，压缩性较高，渗透性很小，并具有结构性，广泛分布于我国东南沿海地区和内陆江河湖泊的周围，是软弱土的主要土类，通称软土 3。3.1.1 工程特性 软土一般指压缩性大和强度低的饱和粘性土，多分布在江、河、海洋沿岸、内陆湖、塘、盆地和多雨的山间洼地。软土的孔隙比一般大于 1.0,天然含水量常高出其液限，不排水抗剪强度很低，压缩性很高，因而常需加固处理。最简单的方法是预压加固法。软土强度的增加有赖于孔隙压力的消失，因而在地基中设置砂井以加快软土中水的排出，这是最常用的加固方法之一。预压加固过程中通过观测地基中孔隙水压力的消失来控制加压，这是保证施工安全和效率的有
16、效方法。此外，也可用碎石桩和生石灰桩等加固软土地基。一般具有下列工程特性：1、高含水量和高孔隙性软土的天然含水量一般为 50%70%，最大甚至超过 200%。液限一般为40% 60%，天然含水量随液限的增大成正比增加。天然孔隙比在 12 之间，最大达 34。其饱和度一般大于 95%，因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线变化关系。软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素。2、抗剪强度很低。根据土工试验的结果，我国软土的天然不排水抗剪强度一般小于 20kPa，其变化范围在 525kPa；有效内摩擦角约为 2035；固结不排水剪内摩擦角 1217。正常固结的软土层的不排水抗剪
17、强度往往是随距地表深度的增加而增大，每米的增长率约为 12kPa。加速软土层的固结速率是改善软土强度特性的一项有效途径。3、压缩性较高。一般正常固结的软土的压缩系数约为 1-2=0.51.5MPa-1，最大可达 1-2=4.5MPa-1；压缩指数约为 Cc=0.350.75。4、渗透性很小。软土的渗透系数一般约为 110-6110-8cm/s浅谈几种特殊土地基及地基处理8由于软土的生成环境及粒度、矿物组成和结构特征，结构性显著且处于形成初期，呈饱和状态，这都使软土在其自重作用下难于压密，而且来不及压密。因此，不仅使之必然具有高孔隙性和高含水量，而且使淤泥一般呈欠压密状态，以致其孔隙比和天然含水
18、量随埋藏深度很小变化，因而土质特别松软。淤泥质土一般则呈稍欠压密或正常压密状态，其强度有所增大 4。3.1.2 软土地基的地基处理方法及工程措施应根据软土地区的特点，场地具体条件，综合建筑物的结构类型，对地基的要求按照一定的原则，选择合理处理方法进行处理。软土地区经常出现的问题及处理方法有以下几种：1、对地区经常出现的问题及处理方法有以下几种 5(1)当范围不大时，一般采用基础加深或换填处理。(2)当宽度不大时，一般采用基础梁跨越处理。(3)当范围较大时，一般采用短桩处理，短桩的类型有砂桩、碎石桩、灰土桩、施喷桩、和预测桩。桩的设计参数宜用试验确定。2、对表层及浅层不均匀地基及软土的处理(1)
19、对不均匀地基采用机械碾压法或务实法。(2)对浅层软土常用垫层法。3、对深层软土的处理(1)排水固结法：对天然地基，或先在地基中设置砂井（袋装砂井或塑料排水带等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载；或在建筑物建造前在场地上先行加载预压，使土体的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。(2)桩基础：对荷载下，沉降限制严格的建筑物，宜用桩基础，以达到有效的沉降量或差异沉降量的要求。3.2 液化土凡液化是指饱水的粉细砂或轻亚粘土在地震力的作用下瞬时失掉强度，由固态变成液体状态的力学过程。砂土液化主要是在静力或动力作用下，砂上中孔隙水压力上升，抗剪强度或剪切刚度降低并趋于消
20、失所引起的。浅谈几种特殊土地基及地基处理93.2.1 工程特性 黄松散的砂土层在震动作用之下渐趋密实，体积减小，如果不进行排水，孔隙水压力就会提高。在连续的震动作用下，砂土层内孔隙水压力会增高。水压累积增高到一定程度就会与初始上覆有效压力相同。这种情况下，有效应力就是0，砂土的抗剪强度为 0，变为液化状态。这就是土层的液化。不仅饱和砂土会发生液化，饱和粉土也会发生液化 6。3.2.2 液化土地基的地基处理及工程措施如果建筑的地基是液化土层，则不宜将液化土层直接作为持力层，应该对不同液化等级的地基和不同类别的建筑采取不同的措施以防止液化现象的发生。对于乙类建筑，要制定防范措施，当地基液化严重时，
21、要将液化沉陷的部分全部清除，对于中等液化程度的地基，要在全部或部分清除液化沉陷部分的同时对地基和上部结构部分进行处理；对于丙类建筑，要在全部清除液化沉陷部分的同时对地基和上部结构部分进行处理。3.3 膨胀土膨胀土一般指粘粒成份主要由强亲水性的蒙脱石和伊利石矿物组成，具有吸水膨胀和失水收缩，胀缩性能显著的粘性土。膨胀土的成因环境温和湿润，具备化学风化条件。风化过程中，硅酸盐为主的矿物不断分解，钙被大量淋失，钾离子被次生矿物吸收，形成伊利石和伊利石一蒙脱石混合矿物为主的粘性土。膨胀土在我国分布广泛，与其他土类不同的是主要成岛状分布，主要存在于我国的华东、华南等地区。3.3.1 工程特性 为膨胀土是指含有大量的强亲水性粘土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀缩变形往复可逆的高塑性粘土。一般具有下列工程特：膨胀土具有较大吸水膨胀、失水收缩特性的高液限黏土称为膨胀土。膨胀土黏性成分含量很高，其中 0.002mm 的胶体颗粒一般超过 20%，黏粒成分主要由水矿物组成。土的液限 WL40%，塑性指数 Ip17，多数在 2235 之间。自由膨胀率一般超过 40%。按工程性质分为强膨胀土、中等膨胀土、弱膨胀土 3 类。
