1、山西职业技术学院 2008 届学生毕业论文摘 要在现代建筑设计中，软弱地基的处理变的越来越重要，软弱地基处理的好坏不仅关系到工程建设的速度，而且关系到工程建设的质量。软土地基处理是地基处理中的薄弱环节。因为软土地基中土的空隙比大，含水量高，渗透性差，强度低，在外力的作用下容易引起沉陷，产生不均匀沉降等问题，因此必须改善其地基变形与稳定条件，使土粒更好的胶结在一起。关键词 地基处理 处理方式 设计和结构措施山西职业技术学院 2008 届学生毕业论文1一、软弱地基形成的原因 软弱地基是由淤泥、淤泥质土、杂填土、冲填土或者其它高压缩性土层形成的地基，这些地基基本上很少受到地质变动或者地形的影响，也从
2、没有受到过地震、荷载等物理作用的影响，更没有受到土颗粒间化学作用的影响。软弱地基是一种不良的地基，其稳定性非常的差、强度较低、压缩性较高、容易出现液化，沉降量也很大。因此在工程的建设过程中，要充分考虑地基的变形和稳定等问题。在软弱地基上建设的工程，由于其地基强度不够和变形，往往不能满足工程的质量，所以要采用一定的措施，对软弱地基进行处理，从而提高地基的稳定性，减少地基的沉降和不均匀下降。地基处理的方法有多种，按时间可分为临时处理和永久处理，按处理深度可分为浅层处理和深层处理，按土性对象分为砂性土处理和黏性土处理、饱和土处理和非饱和土处理，按性质可分为物理处理、化学处理、生物处理；按加固机理可分
3、为置换、排水固结、灌入固化物、震密或剂密、加筋、冷热处理、托换、纠倾等。 二、 软弱地基的处理方法与比较 地基处理方法选择应遵循的原则是：技术先进，经济合理，安全适用，确保质量。软弱地基的处理的方法主要包括为：换填垫层法、预压法、挤密法、深层搅拌法、高压喷射注浆法、灌浆法、强夯法、加筋法等。2.1 换填垫层法。该方法是用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软土层，并分层夯实成低压缩性的地基持力层.优点：施工工艺成熟，方法简便快捷，造价较低，地基持力层有利于防止地基的冻胀，可迅速提高地基承载力。也有利于加速软土的排水固结，同时也有利于减少地基的沉降量。缺点：换填厚度越大，造价越高
4、；不适合处理软土层较厚、埋深大的地基。2.2 预压法。2.2.1 一种是堆载预压法。堆载预压方法有利于利用外载作用，提高软土的排水固结，增强它的抗剪强度和能力。由于预压目的不同，需要采用不同的预压方式。如果利用预先荷载加压，能够减少建筑物的沉降量；如果利用建筑物本身的荷载分级加荷进行预压，能够增加地基强度和提高地基的承载能力。基本原理:天然地基在预压荷载下压密固结，地基产生变形而强度提高，地基承载力提高。堆载预压通常是在软土上预先堆置相当于建筑物重量的荷载，有时也利用建筑物的自重进行。当天然土地基渗透性较小时，为了缩短土体排水固结的排水距离，加速土体固结，在地基中设置竖向排水通道，如砂井、袋装
5、砂井或排水塑料板等。山西职业技术学院 2008 届学生毕业论文2适用范围:软粘土、粉土、杂填土、冲填土、泥炭土地基。 特征:本法施工机具和施工方法简单，可加速饱和软弱土的水固结，使沉降及早完成和稳定同时可以防止土基滑动破坏，大大提高了地基的抗剪强度和承载力。2.2.2 一种是砂井预压法。砂井预压法是在软土层中按一定距离设置砂井来改变软土层的排水边界条件，该方法可以加速软土的固结，缩短预压时间。排水条件的提高有利于加速软土的固结，有利于减少预压的时间。2.3 挤密法。该方法是通过往土中打入桩管成孔，并把填入孔中的砾石等材料捣实。此种方法主要针对的是含砂粒、瓦屑的杂填土等较多的松散土地基，对于粘性
6、大的饱和软土地基不太合适。2.4 深层搅拌法。该方法通过水泥、石灰等建筑材料的固化剂，运用深层搅拌机械对各种材料进行搅拌，使得固化物和软土搅拌均匀。搅拌桩多采用双头 8 字形式，由两根直径为 700 mm 桩中间咬合 200 mm 组成，外包尺寸为 1200mmx700 mm。用水泥土搅拌桩处理地基要注意水灰比的确定，明确喷浆座底的要求。喷浆分段位置要设在桩长偏下的地方。为检验设计和施工要进行水泥土搅拌桩的单桩静载试验和复合地基静载试验。该方法的优点是可以最大限度地利用原土，搅拌时无侧向挤土，无震动，无噪声，无污染。缺点是施工工艺要求严格。加固软土地基宜采用“二喷浆、三搅拌”的施工工序，即:机
7、械就位一搅拌下沉一喷浆搅拌提升一重复搅拌下沉一重复喷浆搅拌提升一再重复搅拌下沉一再重复搅拌提升到孔口。适用范围:淤泥、淤泥质土和含水量较高，地基承载力低于 120 kpa 的粘性土、粉土等软土地基。特征:在地基深处就地将软土和固化剂强制拌和，经一系列物理、化学反应后硬结，凝结成较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基，提高土的稳定性和强度指标。同时施工工期较短，效果显著。2.5 高压喷射注浆法。该方法是使用较大的压力，把水泥浆液从管路中喷射而出，该方法能够通过切割破坏土体，并能和土拌和均匀，并产生部分的置换作用，通过自然凝固后成为拌和桩体，并与地基形成良好的复合地基。2.6 灌浆法。山西职
8、业技术学院 2008 届学生毕业论文3该方法通过运用钻机成孔，根据需要灌浆的合适的深度，把注浆管慢慢放入孔中，并使得钻孔的周围和顶部用东西封死，然后开始启动压力泵，往孔隙和岩石的间隙中注入搅拌均匀的水泥浆，同时挤出土中的自由水。水泥浆凝固后，土体与岩石裂缝胶结成整体。此法优点：基本上不改变原状土的结构和体积，所用灌浆压力较小。适用于卵石、中、粗砂和有裂缝的岩石。如是粘性土，则用较高的压力灌入浓度较大的水泥浆或水泥砂浆。注意事项:要有合理的适用范围。要有适宜的注浆压力。压力太小则注浆点之间交接处附近土体得不到应有的压密和填充;压力太大则会因土体产生过大裂缝而引起浆液流失或冒出地面。要有合适的浆液
9、配比。它将对注浆后土体强度、浆液流动性、硬化速度、经济指标等产生很大的影响。适量的注浆量。量太大可能引起地面上升开裂，造成浆液流失;太少则起不到应有的加固作用。根据不同的加固目标采用相应的注浆喷头。2.7 强夯法。该方法能够通过较大的压力和冲力对地基产生很大的作用，从而使得地基得到加固，使得的土的压缩性进一步缩小，增大了地基的强度，使得地基的抗液化的能力得到加强，大大降低和消除黄土的是湿陷性。同时，该方法有利于使得土层均匀，预防以后出现的差异沉降。适用于无粘性土、杂填土和半饱和土。2.8 加筋法。2.8.1 人工合成材料。该方法是运用强度较大的条带、纤维等人工聚合物埋入土层中，它有利于增加地基
10、的承载力，降低或者消除地基的沉降量，提高建筑物的稳定能力。对于强度较大的土工合成材料，使得地基能够承受更大的抗拉力，减少地基的断裂的可能，使得地基的整体性和刚度得到进一步增强，增强地基的承载能力，改善地基土体的应力场和应变场。该方法适合于各种软土地基和各种高填土等。一般情况下土工合成材料与砂垫层联合使用，建筑物荷载通过垫层传递到软土地基中，它既是软土地基固结时的排水层又相当于建筑物结构的柔性基础，土工合成材料作为基础底面的垫层，不仅提高地基承载力和增加地基稳定，还可以减少基础底部的差异沉降，减少使地基变形的不均匀性。2.8.2 土钉墙支护结构。这种方法是一种原位土体加固技术，它是将土钉安设或打
11、入基坑边坡土体内，将土体加固成能自稳的重力式的挡土结构。2.8.3 加筋土是由土和筋体组成的复合土体。在填土工程过程中铺设抗拉能力很强的拉筋，利用土颗粒与与拉筋间的摩擦力使土山西职业技术学院 2008 届学生毕业论文4体与加筋形成整体，以增强土体的抗拉、抗剪强度和整体稳定性。2.9 双控动力固结法双控动力固结法是基于电渗降水对流塑状淤泥质土进行先期处理,经电渗降水后,土的体积因水分减小而发生收缩,特别是当土体水进一步减少后,淤泥质粘土从流塑状转变为软塑或固态状,并达到施加动力所需的最佳含水量时,通过控制所施加的动力对地基进行加固的方法。该法能快速有效地改变需处理土体的特性,达到设计要求的承载力
12、。2.9.1 原理1) 通过控制电渗井点降水的各项参数,利用淤泥质土含水量大,渗透系数小的特点,在电渗离子的作用下改变淤泥质土的特性,达到固结的效果。通过改变电渗井点管的长度、井点间距、电渗时间、电流密度等参数使之达到所需加固处理的深度及达到土体密实所需的最佳含水量。2) 通过控制施加动力的各项参数,在经电渗降水后土体达到最佳含水量的情况下进一步对需处理土体进行加固密实,达到所需的承载力。通过调整施加动力的能量、遍数、时间以及击振频率等使之达到所需加固处理的承载力。2.9.2 特点1) 双控动力固结法适用于大面积软弱地基处理,且施工工期短,单位面积施工周期为20 d30 d ,为常用施工方法的
13、 2/ 3 。2) 施工后沉降小,预沉降可控。由于在施工过程中通过控制最佳含水量及最佳固结密实度,不仅能根据设计要求进行可控可调,而且能达到土体的均匀沉降,由于淤泥质土性经施工后不受外力改变的影响这一特点,从而使得经处理后的场地不会因地下水位的变化而产生大幅度的沉降,达到了工后沉降小的目的。3) 深层固结,淤泥质土经电渗作用后转变为固态,再经动力击实。通过调整所施加动力的各参数,形成了地表以下 8 m10 m 理想的承载力高的 “硬壳层” 。4) 针对不同的土质,通过调整电渗降水及施加动力的各参数,能有效地避免“弹簧土”,经处理后的地基深度范围自地表以下 8 m10 m 处均匀密实。三、软弱地
14、基局部处理 在工程建设中，需要经常对地基作局部的加固处理，这样可以保证工程的质量，缩短工程建设的进度。在对软弱地基作局部处理时，要首先查明局部地基异常的原因和范围，然后根据软弱地基的实际情况，适用各种软弱地基处理方法，使得建筑物的各个部位的沉降量趋于一致，从而较少地基的不均匀沉降。3.1 松土的处理。当遇到范围较小的松土坑时，可以先将松软土挖掉至老土，然后用压缩性相近的材料回填，当天然土为砂土时，用砂或级配砂石回填，回填时应分层洒水，夯实或用平板振捣器振密，每层厚度不大于 20cm，同时根据土的性质和范围的不同，采用不同比例的山西职业技术学院 2008 届学生毕业论文5灰土分成夯实。应通过配置
15、适当的钢筋提高地基上部的刚度能力。3.2 砖井和土井的处理。如果砖井在基槽的中央，这时的内填土已经变得很密实，当出现这种情况时，应把井的砖圈放低到槽低下面 1 米的位置，同时用合适比例的灰土夯实到槽低，当井的直径大于 1.5 米以后，这时采用提高上部结构的刚度，并运用钢筋做墙内的地基，使得地基梁跨越砖井，对于井在基础的转角处的情形，一方面应对基础进行必要的加固处理，另一方面采用拆除回填的方法进行合适的处理。3.3 局部范围内硬土处理。对于桩基周围有部分过分坚硬的土质时，要对这些东西进行局部的处理，这就需要挖掉旧的墙基、老灰土、大树根等等，这样就能减少地基的不均匀下降，也能有效避免建筑物建成之后
16、的开裂，从而保证建筑物的质量。3.4 管道处理。对于槽底附近的上下水管道，要采取其它的措施，防止出现漏水情况，避免出现水侵湿地基，使得地基出现不均匀的沉降。对于在槽底下方出现管道的情况，要把管道进行清除，或者将基础局部落低，使得管道穿过基础墙，同时也要防止建筑物下沉，从而对管道形成破坏漏水，造成地基的不均匀沉降，影响建筑物的质量问题。 3.5 橡皮土的处理。对于地基的土质出现粘性土的时候，这种土一般含有较多的水分，对这部分进行夯排以后，就会形成所谓的橡皮土，因此，对于这样的情况，要采用其它办法先进行处理，比如进行晾槽或者使用白灰沫等办法，使得土的含水量得到有效的降低，对于出现的地基颤动情况，应
17、把这些土进行全部的挖除，并填入相应部分的砂土，从而消除地基颤动情况。 四、 建筑设计和结构措施 4.1 增加结构整体刚度。建筑物常因功能的需要，使本身具有一定的刚度，一般工业及民用建筑刚度比较大的有两种，一种为绝对刚性，如钢筋混凝土筒仓，烟囱等；另一种为相对刚性，如多层砖石房屋，多层钢筋混凝土框架，它具有一定的刚度，可是它的强度较低，不能与它的刚度协调一致，其抗拉能力尤弱，因此碰到软土地基时应适当增加其关键部位的抗拉强度，采用框架框剪结构。还可在建筑物相应的部位设置沉降缝以减少不均匀沉降。沉降缝设置的部位应在：建筑物长高比过大的适当部位。平面形状复杂建筑物的转折部位。地基压缩性有明显不同处。建
18、筑结构类型不同处。建筑物高度和荷载差异处。分期建造房屋的交界处。拟设置伸缩缝处。通过以上部位设置沉降缝可大大减少由山西职业技术学院 2008 届学生毕业论文6于地基土软弱引起的不均匀沉降缝。4.2 减少建筑物的不均匀沉降。在不改变建筑物使用要求的前提下，建筑物的设计要尽量简单，对于复杂的建筑物，应根据建筑物的实际情况，可以把建筑物进行适当的划分，从而形成各个较好的单元，对于建筑物的差异大的情况，可以把建筑物的距离离开一定的距离。如果拉开一定距离的两个单元需要进行连接时，可以采用自由沉降连接，或者运用其它措施进行处理。通过增强建筑物刚度和强度，增加建筑物对地基不均匀变形的调整能力。在开挖基槽时，
19、如果发现有淤泥或淤泥质土时，不要扰动其原状结构。在建筑建设过程中，可根据具体的情况，优先先盖建筑物的重点部分，通过对各部分进行有效的调整，降低建筑物的沉降差异。4.3 注意相连建筑间的相互影响。建筑物荷载不仅使本建筑物下的土层产生压缩变形，在它以外一定范围内的土层，由于受到基础压力扩散的影响也将产生压缩变形，这种变形随着距离增加值逐渐减小，由于软土地基的压缩性很高，当两建筑物之间距离较近时，这类附加不均匀压缩变形甚大，常造成邻近建筑物的倾斜或损坏，若被影响建筑物的刚度强度较差时，危害主要表现为产生裂缝；当刚度强度较好时则表现为建筑物的倾斜。 4.4 减轻建筑物的自重。减轻自重可减少建筑物的总沉
20、降量，从而有利于对不均匀沉降的控制。也可在预先估计沉降量大的部分减轻自重，用以直接调整不均匀沉降。由于一般砖石结构民用建筑墙身重量所占比例很大，故若能用轻质材料和改变结构体系来减轻这部分的重量，对控制沉降会有明显效果。另一个减轻自重的途径是采用架空地面来代替填土，一般此部分约占地基容许承载力地 1040%，因此这部分若应用得当会有很好效果，此时基础形式可做空心基础，薄壳基础，沉井等，有时也可做成地下室，在大量减轻自重的同时，还会增加一定的使用价值。五 、软土地基的处理方法综合应用 由于地基存在的问题往往相互联系和相互影响，除土质条件外，不同的构造物对地基有各种不同的要求。单一的处理方法，由于受
21、工期、资金等多方面限制，往往难以解决问题，如饱和软粘土为软弱土层，其作地基的主要障碍是含水量大（呈饱和状态） ，因此沉降量大、承载力低、强度和稳定性差。要使其固结并具有足够的承载力，一般情况下难以办到，若单一采用堆载预压来提高承载力，则短期内难见成效；若采用复合的方法，综合发挥几种方法的各自优势，问题就不难解决。六、总结 山西职业技术学院 2008 届学生毕业论文7通过对软弱地基的处理，改良各种不良地基，使得满足各种大型和高程建筑的需要。在软弱地基处理的时候，要结合拟建区域内地基土的组成及力学性质等实际情况，采用不同的地基处理方法，保证工程建设的质量，取得良好的经济效益和社会效益。 参考文献： 1黄绍铭，高大钊.软土地基与地下工程M.北京:中国建筑工业出版社，2005. 2叶书麟，叶观宝.地基处理与托换技术M.北京:中国建筑工业出版社， 2005. 3顾晓鲁，钱鸿缙，刘惠珊等.地基与基础M.北京.中国建筑工业出版社.2003. 4马小峰.浅谈软土地基处理方法J.山西建筑，2008. 5杨峰.软弱地基处理方法的运用J.工程建设与档案,2003.
