軟土地基處理新技術論文
軟土地基處理新技術論文
軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質土或其他高壓縮性土構成的地基。下面小編給大家分享軟土地基處理新技術論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。
軟土地基處理新技術論文篇一
軟土地基處理研究
摘要：首先對軟土地基的特性及失穩(wěn)原理進行介紹，從地勘報告入手，通過工程實例介紹軟土路基處理的方法。軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質土或其他高壓縮性土構成的地基。其承載能力很低，一般不超過50KN/m2。軟土地基的處理質量是保證其上構筑物建成后安全、高效運營的關鍵，也直接影響到地基的基礎承栽力。
關鍵詞：軟土地基 沉降 失穩(wěn)
中圖分類號：TU447 文獻標識碼：A 文章編號：
一、軟土地基的特性
要想知道如何處理軟土地基，先得從了解軟土的特性開始。軟土有如下幾種物理特性：
1.高含水量和高孔隙性
軟土的天然含水量一般為50%～70%，最大甚至超過200%。液限一般為40%～60%，天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1～2之間，最大達3～4。其飽和度一般大于95%，因而天然含水量與其天然孔隙比呈直線變化關系。軟土的如此高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性和抗剪強度的重要因素。
2.滲透性弱
軟土的滲透系數一般在i×10-4～i×10-8cm/s之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于該土層中夾有數量不等的薄層或極薄層粉、細砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。由于該類土滲透系數小、含水量大且飽和狀態(tài)，這不但延緩其土體的固結過程，而且在加荷初期，常易出現較高的孔隙水壓力，對地基強度有顯著影響。
3.壓縮性高
軟土均屬高壓縮性土，其壓縮系數a0.1～0.2一般為0.7～1.5MPa-1,最大達4.5MPa-1(例如渤海海淤)，它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。
二、軟土的鑒別
1、建設部標準《軟土地區(qū)工程地質勘查規(guī)范》(JGJ83-91)規(guī)定凡符合以下三項特征即為軟土：
(1)外觀以灰色為主的細粘土;
(2)天然含水量大于或等于液限;
(3)天然孔隙比大于或等于1.0。
2、我國鐵路部門建議以下列物理力學指標作為區(qū)分軟土的界限：
天然含水量w接近或大于液限
孔隙比e>l
壓縮模量ES<4000kPa
標準貫入擊數N63.5<2
靜力觸探貫入阻力Ps<700 kPa
不排水強度Cu<25kPa。
3、公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范(JTJ 017-96)規(guī)定以天然含水量、天然孔隙比、十字版剪切強度來作為鑒別軟土的標準：
天然含水量≥35%與液限
天然孔隙比≥1.0
十字版剪切強度(kPa)<35
注：十字版剪切強度35kPa所對應的靜力觸探總貫入阻力約為750kPa。
三、地質勘查
在路基設計之前需要對路基進行詳細勘察，詳勘應根據初步設計確定的線路位置和設計方案和初勘所劃定的范圍，進行地質鉆探、原位測試和取原狀試樣。其目的是要查明地層結構及其物理力學性質、軟土的固結歷史、強度和變形特性，并對地基的穩(wěn)定性及其承載能力作出評價;查明地下水的埋藏條件、地層的滲透性;對取得的軟土地基技術數據進行綜合分析提供地墓變形穩(wěn)定計算參數，分段提出地基處理建議;編制軟基設計及其路堤施工圖設計所需的工程地質勘察資料與報告。
四、軟土地基危害
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(wěn)或危及線外建筑物。
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(wěn)。
4)堆料不當，未按規(guī)定分層填筑，填土過快，碾壓不當，造成路堤失穩(wěn)。
5)擾動“硬殼層”或填筑不當，使“硬殼層”遭受破壞，導致路堤失穩(wěn)。
五、工程實例
5.1工程背景
G104改建工程(津霸公路—靜霸公路段)主要在天津市經過武清區(qū)、北辰區(qū)、西青區(qū)、靜?？h，沿線地勢平坦。起點：高王路與津同公路交口，終點：靜?？h新改建104國道與靜霸公路交口。道路分公路段和城市共用段，公路段斷面寬27米，城市共用段斷面寬50米。
工程范圍沿線均屬于海陸交互沉積的濱海平原地貌，場地地形平坦，沿線約3公里與現狀水渠共線，施工需要開挖河道。
5.2、水文地質情況
5.2.1 地基土的構成及特征
經過現場調查和參考本項目的巖土工程勘察資料，綜合預估場地土層分層，將勘探深度范圍內的地基土劃分為5個工程地質單元層，各地基土特征如下：
-2層 素填土(Qm1)：以粉質粘土為主，黃褐色。含少量碎磚塊、植物根系，工程性質不均勻。層厚0.80~2.40m，層底標高-0.23~8.86m。
④-1層 粉質粘土(Q43al)：黃褐色，含螺殼、腐殖質。切面光滑，局部有粘土夾層，可塑。層厚1.70~10.80m，層底標高-5.22~4.86m。
?、?2層 粉土(Q43al)：灰褐色，無層里，含氧化鐵，很濕，中密。層厚1.00m，層底標高1.47m。
?、?1層 粉質粘土(Q42m)：灰色，含貝殼碎片，有腥臭味，局部混粉砂夾層，一般可塑。層厚2.00~5.00m，層底標高-6.93~-2.52m。
?、?2層 淤泥質粘土(Q42m)：深灰色。含貝殼碎片、腐殖質。有腥臭味?；旆凵?，軟塑~可塑。層厚1.00~2.50m，層底標高-7.22m~-7.02m。為本場地的軟弱土層，高含水量，高壓縮性，軟塑狀態(tài)，承載力低，工程性能差，在上部荷載的作用下易產生較大的沉降量，會對工程產生不利影響;其相關物理力學指標已滿足軟土指標。
表1 淤泥層與軟土鑒別指標比較
5.2.2 水文地質條件
5.2.2.1 地表水
沿線場地的地表水主要為魚塘養(yǎng)殖水，水深約0.7-3.0m，常年有水，受季節(jié)降水影響較大。
5.2.2.2 地下水
野外勘察期間，地下水穩(wěn)定水位埋藏在地表下0.80～2.00m之間，相當于標高0.59～8.06m。屬潛水類型，主要補給源為大氣降水。地下水位的變化主要受大氣降水的控制，雨季水位有所上升，旱季水位將有所下降，變化幅度1.0m左右。
5.3、軟土地基計算
綜上所述，建設范圍內普遍分布的⑥-2淤泥質粘土層，其屬于軟土層，具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、靈敏度高、低滲透性、觸變性和流變性等特點，長期受水侵泡，性質極差，稍受外力作用就會發(fā)生擾動、變形，且強度顯著下降，容易發(fā)生軟土的過量沉降及不均勻沉降問題。
為了給軟土地基處理方法提供參考，項目組對軟土工程進行了沉降計算及穩(wěn)定驗算，各項參數均取特征值。經計算，當⑥-2淤泥質粘土層上覆硬殼層厚度較薄時(小于1m)，軟土地基在道路營運期荷載(包括路堤自重、路面增重及行車荷載)作用下，穩(wěn)定安全系數小于規(guī)范規(guī)定最小值，路堤失穩(wěn)。
另外，當⑥-2淤泥質粘土層上覆硬殼層厚度較厚時(不小于1m)，軟土地基在施工期荷載或道路運營期荷載作用下計算得出的穩(wěn)定安全系數均大于規(guī)范規(guī)定值，影響軟土地基處置措施的主要為工后沉降值，規(guī)范規(guī)定的容許工后沉降為：一般路段≤0.30m，涵洞、通道處≤0.20m，橋臺與路基相鄰處≤0.10m。
在不采取任何軟基處理方法的前提下，地基沉降主要為固結沉降，固結沉降是在上覆土壓力作用下，地基中的孔隙水逐漸排出，體積發(fā)生變化引起的。因此地基沉降與固結的時效息息相關。
另外，涵洞、通道處及橋臺與路堤相鄰處路段的工后沉降量要求較高，軟土地基采取自然固結沉降的方式，其工后沉降量難以滿足規(guī)范要求。
5.4、軟土地基處理方法
根據各區(qū)段地基土層分布、厚度及特性分析，本項目需要進行軟土地基處理的路段約為3000m。軟土地基主要采用如下幾種處理方法：
1.墊層法(清淤換填)
本方法用于硬殼層較薄、且淤泥層較薄(小于4m)的淺層較軟弱地基。其基本原理是挖除淺層軟土或不良土，換填碎石，并分層碾壓夯實。該方法可以提高持力層的承載力，減少沉降量。
2、塑料排水板
本方法用于淤泥層厚介于4m-8m，且填土高度小于2m的一般路段。其基本原理是在軟基表面施加大于或等于設計使用荷載，經施工期預壓后，使被加固土體中的孔隙水排出，達到減少路基工后沉降、孔隙水排出同時，有效應力增加，土中孔隙體積減小，密實度加大，土體強度提高，地基承載力也得到提高。
3.粉噴樁
本方法用于淤泥層厚介于8m-15m的一般路段。其基本原理是通過施工設備將水泥與原狀土的地基土充分攪拌而形成水泥土，通過水泥的水化反應及土顆粒與水泥水化物的凝硬作用、離子交換作用改變軟土的性質，與樁間土形成復合地基，可以大大提高承載力，減少沉降。
4.薄壁管樁
本方法用于淤泥層大于15m的一般路段，以及橋頭、涵洞等承載力及工后沉降要求較高的路段。管樁的最大特點是單樁承載力高，工后沉降小。
六、結語
總之軟土地基有極大的危害性，如果不處理或處理不當，就會造成地基失穩(wěn)，使構造物沉降過大或不均勻沉降，對構造物造成不同程度的危害。通過工程總結，做此類軟土地基的設計時，首先根據地勘報告進行地基沉降、穩(wěn)定驗算;根據驗算結果以及沉降容許值，對路堤失穩(wěn)及沉降超限區(qū)段的采取相應的軟基處理措施及設計計算。
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