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软基处理方法比较软基处理是道路、桥梁、建筑等土木工程中常见的一项基础工程,目的是提高软弱地基的承载力、减少沉降,确保工程结构的安全与稳定。常见的软基处理方法包括换填法、预压法、强夯法、深层搅拌法和排水固结法等。
换填法适用于软土层较浅的情况,通过将软土挖除并替换为砂石等材料,提高地基承载力;预压法则通过预先加载使地基土体排水固结,适用于饱和软土;强夯法利用重锤夯实土体,施工速度快,但对周围环境影响较大;深层搅拌法通过水泥或石灰与软土搅拌形成加固体,提高地基强度;排水固结法则通过设置排水井、砂垫层等加速土体排水,适用于深厚软土层。
不同方法各有优缺点家装施工工艺流程-施工要点,选择时应结合地质条件、工程要求、工期及造价等因素综合考虑。合理选择软基处理方法对工程质量和经济性具有重要意义。
工程地质条件及主要工程问题
某物流中心储运库区位于珠海保税区内,占 地面积26800m²,分仓库和露天堆场,其中仓库 建筑面积6560m²。堆放场和仓库要求的地面荷 载分别为2.0、5.0t/m²。 根据地质勘察结果可知,拟建储运库区的原 始地貌单元为第四纪全新世海积阶地,原地面标 高为0~0.5m。后经人工填筑,场地已比较平整 现地面标高约4m。该场地典型地质部面见图1。 主要地层自上而下有:①人工填土:由冲填和机 械堆填而成,为新近填筑,自重固结尚未完成。 结构松散,很不均匀,层厚1~7m;②淤泥层: 海陆交互沉积相成因,场地内遍布。淤泥含水量 高、孔隙比大,属高压缩性、低强度和低渗透性
的超软弱粘土,层厚15~20m;③亚粘土:灰白 或灰黄等色,可塑状,含较多粉粒成分。
图1场地典型地质剖面图(单位:m)
本场地的软弱土层是人工填土层和淤泥层。 人工填土的问题主要是比较松散,且很不均匀, 在地面荷载作用下,会产生较大的沉降和差异沉 降,采用振动碾压可解决。 淤泥土层厚15~20m,其特点是压缩性很大
而渗透性很低。其沉降量很大,且需很长时间才 能完成。淤泥和填土的物理力学性质见表1。
表1软弱土层物理力学参数
该场地已大面积填土,在预期的地面荷载 下,不会有稳定问题或承载力问题。 本场地的地基处理主要是要解决淤泥层的沉 降问题,设法让其沉降大部分在施工期间完成, 使场地的工后沉降满足设计要求
合理的软基处理方案应是技术上可靠、工期 合理、造价经济、施工简便。能够满足本工程技 术条件和要求的软基处理方法有多种、不同的方 法对工期、造价和原材料的需求不同。根据本场 地的底层及工况条件、工后沉降及工期的要求等 多方面进行综合考虑,可考虑下面几种地基处理 方法:插板排水固结堆载预压法、搅拌桩复合地 基法和桩基架空楼板法
插板排水固结法通过在软土中打设砂井或排 水板和设置水平排水系统,加快淤泥层在荷载作 用下的排水固结,并通过加载的方法在短时间内 减少淤泥层的工后沉降。它是最常用的软基处理 方法。该方法技术成熟,有丰富的工程经验,且 在多种软基处理方法中,其造价是最低的。但由 于软土的固结沉降需要一定时间去完成,故其工 期一般较长。 根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规 范》(JTJ017一96)和《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79一2002),对本场地采用排水固结堆载预 压法进行软基处理的工后沉降进行计算分析,其 结果如下:计算的荷载条件是地基填土厚度6m (包括下沉量2m),有效荷载54.0kPa;预压土厚 度4.4m,荷载79.2kPa,施工期间总荷载133.2 kPa;使用期间地面荷载50kPa,总荷载104kPa。 在施工荷载作用下,15、18和20m厚的淤泥地基 的固结沉降分别为208、229和241cm,如果地基
的平均固结度为90%,则施工期间的固结沉降分 别为187.2、206.1和216.9cm。在使用荷载下, 二 种淤泥厚度软基的固结沉降分别为185、202和 212cm,均小于施工期间完成的固结沉降,即软 基已处于超固结状态,工后沉降主要来自软土层 的次固结沉降,7~10cm之间(计算方法见文献)
2.2水泥搅拌桩复合地基
通过打设穿过软弱土层进人下卧粉质粘土层 或砾砂的水泥搅拌桩,使地基形成复合地基、让 搅拌桩承担大部分荷载,从而提高地基的承载能 力,并减小工后沉降。 水泥搅拌桩作为一种柔性桩,可与桩间土较 好地形成复合地基,该方法可解决软土的承载力 和沉降问题,材料运输压力小,工期也较快, 但在技术方面,搅拌桩在本项目的软基处理 中有如下问题:①为解决软基的工后沉降问题, 搅拌桩必须打穿淤泥层进人下卧土层、而本场地 的软土层较厚,搅拌桩桩长超过18m,局部需23 m以上。就国内现有的施工工艺水平来说、搅拌 桩的有效加固深度一般在16~18m,难以达到本 工程的要求。②搅拌桩水泥土的质量受土质条件 和人为因素影响很大
由预制桩、承台和钢筋混凝土楼板组成、 将 上面的荷载全部传递到预制桩上,再由预制桩传 送到下卧持力层。在技术上这种方法处理软基的 效果最好,工期也较快,造价则较高。
根据本场地的工况条件,三种地基处理方法 的设计参数如下:①插板排水固结堆载预压法 插板间距0.80m,等边三角形布置,平均长度22 m,砂垫层厚0.5m,地基土厚1.5m,预压土厚 4.4m。②搅拌桩复合地基方法。搅拌桩直径50 cm,间距1.4m,长度20m,碎石垫层0.3m。③ 桩基架空楼板法。桩径40cm,桩间距6m,桩长 35m,钢筋混凝土厚度12cm。根据当地的市场 价、以三种方法处理6000m2的仓库的工程造价 估算结果见表2
插板法的总工期约4个月,搅拌桩法的工期 约2~3个月,架空楼板法的工期在2个月内。 综合考虑技术因素、经济因素和工期因素 选择插板排水固结堆载预压法处理该场地软基。
表2地基处理方案造价比较
本项目的软基处理于元月中下旬开始铺砂垫 层和插板施工,2月上旬开始填土,3月9日填土 高度达到设计要求,共填土厚6.4m;至5月21日, 软基在满载下已预压73d。 图2为软基处理过程中的地面沉降曲线。填 土过程中农田水利专项整治及水利血防综合整治工程施工组织设计,地基沉降很快,在填土厚度较高,以 及填土达到设计要求后的初期,沉降速率达到 35~50mm/d;随着时间的推移,沉降速率迅速衰 减,满载一个月后,沉降速率下降至10~12 mm/d;两个月后,沉降速率下降至1~3mm/d。 本场地软基的压缩性很大,至5月21日,4块沉降 板的沉降量已达到1867~2317mm。
图2软基处理过程沉降曲
根据满载后的实测沉降曲线推算的软基最终 沉降量列于表3。表中可见,推算的最终沉降量 为1997~2524mm,对应于5月21日的沉降量,
田永玲,等:软基处理方法比较
软基的平均固结度已达到91.8%~93.5%。
表3实测推算的地基平均固结度
综合上面结果可知,经过插板排水固结堆载 预压处理,仅在满载预压70多天后,软基处理已 达到设计要求
(1)对于深厚软土地基的处理,插板排水固 结堆载预压法是最经济有效的处理方法,即使本 项目的地基处理工期较短、堆载高度和插板间距 的要求均较高,该方法的单位面积地基处理造价 仍然明显低于其他方法,仅为搅拌桩复合地基法 的42%,为预制桩架空楼板法的63%。 (2)一般认为,插板排水固结堆载预压法处 理软基的工期很长。但对于本工程,软基处理总 工期不到4个月,满载预压时间仅70多天,地基 就已下沉超过200cm,固结度超90%,已达到设 计要求。因此xx县xx镇土地整治项目施工组织设计,通过合理调整设计参数,该方法 也可以在较短时间内处理软基至设计要求。 (3)对于深厚软基的处理,搅拌桩复合地基 法是问题较多且造价较高的处理方法。由于其有 效处理深度不大,搅拌后水泥土的强度常达不到 设计要求,该方法处理较厚软基的效果要明显不 如预制桩架空楼板;而在经济方面,在某些情况 下,该方法的工程造价也会比架空楼板法高。如 本软基处理项目,架空楼板法的造价就比搅拌桩 复合地基法的低47%