淺談地表下深厚覆蓋層的地基處理

淺談地表下深厚覆蓋層的地基處理

1土的加筋法目前，基本處理方法主要包括：交換土壤溶菌法、振動(dòng)密度法、排水固結(jié)法、化學(xué)加固法、加固法、加固法、加固法等。在20世紀(jì)60年代中期,人們已經(jīng)開始利用土的“加筋法”來(lái)提高土的抗拉強(qiáng)度;采用土工合成材料、砂井預(yù)壓和塑料排水板來(lái)加快土的排水和排水固結(jié);采用“強(qiáng)夯法”和“振動(dòng)水沖法”進(jìn)行深層密實(shí)處理。另外,近幾年來(lái),重達(dá)幾十噸的強(qiáng)夯起重機(jī)械、潛水電機(jī)、真空泵及>200個(gè)大氣壓的壓縮空氣機(jī)的出現(xiàn),大大推動(dòng)了地基處理技術(shù)的發(fā)展。2地基處理目的與作用地基處理的對(duì)象是軟弱地基。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)中明確規(guī)定:“軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基”。地基處理的目的是采用各種地基處理方法以改善地基條件(改善剪切特性、壓縮特性、透水特性、動(dòng)力特性)(1)地基的剪切破壞表現(xiàn)在建筑物的地基承載力不夠;使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或土方開挖時(shí)邊坡失穩(wěn);使臨近地基產(chǎn)生隆起或基坑開挖時(shí)坑底隆起。因此,為了防止剪切破壞,就需要采取增加地基土的抗剪強(qiáng)度的措施(2)地基的高壓縮性表現(xiàn)在建筑物的沉降和差異沉降大,因此,需要采取措施提高地基土的壓縮模量(3)地基的透水性表現(xiàn)在堤壩、房屋等基礎(chǔ)產(chǎn)生的地基滲漏;基坑開挖過(guò)程中產(chǎn)生流沙和管涌。因此,需要研究和采取使地基土變成不透水或減少其水壓力的措施3工程實(shí)例3.1陸域圍海造地石獅市佳龍石化紡纖有限公司配套碼頭陸域(圍海造地)工程位于石獅市蚶江鎮(zhèn)石漁村,與中油碼頭相鄰。地處泉州港口門南側(cè)、石湖半島煙墩山北側(cè)海域,東側(cè)緊鄰福建中油油品倉(cāng)儲(chǔ)有限公司碼頭及棧橋。場(chǎng)地地貌為狹灣區(qū),南側(cè)經(jīng)人工回填為堆沙場(chǎng),西北側(cè)為海域,地勢(shì)總體自東南向西北傾斜,海底地形坡降不大。本工程陸域(圍海造地)由前沿、東側(cè)駁岸及西側(cè)駁岸圍成后回填中粗砂形成。形成陸域面積約27968m3.23.2.1潮差、潮流分析本區(qū)潮汐性質(zhì)屬正規(guī)半日潮。據(jù)崇武海洋站及潮位分析資料,最高潮位7.86m(理基零點(diǎn),下同),最低潮位0.19m,最大潮差6.84m,設(shè)計(jì)高水位6.53m,設(shè)計(jì)低水位1.2m,50年一遇極端高水位8.07m,50年一遇極端低水位0.25m。本區(qū)潮流為往復(fù)流,為規(guī)則半日潮流;漲潮流由東向西,最大流速91cm/s(表層,下同);落潮流由西向東,最大流速141cm/s。3.2.2風(fēng)化巖地層組成場(chǎng)地基巖主要為燕山早期混合花崗巖,第四系覆蓋層由人工堆積層、海相沉積層、沖洪積層、殘積層組成,覆蓋層厚度變化較大。根據(jù)鉆探揭露,勘探鉆孔內(nèi)風(fēng)化巖未發(fā)現(xiàn)有空洞、破碎帶、軟弱夾層等不良地質(zhì)條件。場(chǎng)地土層共分為6層,各巖土體類型、分布情況及工程特性見表1。3.3堤身不均勻沉降根據(jù)地質(zhì)報(bào)告,本工程中建筑范圍內(nèi)存在大面積的軟弱淤泥層,該層具有含水率高、壓縮性高、強(qiáng)度低、透水性差、土層厚等特點(diǎn),在堤身自重荷載的作用下會(huì)發(fā)生長(zhǎng)期的不均勻沉降,從而降低堤防的使用性能。因此,地基處理就成為本工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),能否采用合適的地基處理方法是該工程取得較大效益的關(guān)鍵。4一些基本處理方法的原理和作用4.1過(guò)堆載預(yù)壓措施原理:在建筑物建造之前,通過(guò)堆載預(yù)壓措施,使土層受載固結(jié)。預(yù)壓后地基的承載力提高,使大部分沉降在建筑之前得以完成4.2基間土復(fù)合地基原理:依靠振沖器的強(qiáng)力振動(dòng)使深層土密實(shí)。在振動(dòng)擠密過(guò)程中,在形成的垂直孔洞中回填砂、礫石、灰土、土或石灰等,形成砂樁、碎石樁、灰土樁、土樁或石灰樁,與樁間土一起組成復(fù)合地基,從而提高地基承載力,減少沉降量,消除或部分消除土的濕陷性,改善土的抗液化性能4.3沉降預(yù)壓法即固結(jié)法或在現(xiàn)場(chǎng)加載預(yù)壓原理:對(duì)天然地基,或先在地基中設(shè)置砂井(袋裝砂井或塑料排水帶)等豎向排水體,然后利用建筑物本身重量分級(jí)逐漸加載;或在建筑物建造前在場(chǎng)地先行加載預(yù)壓,使土體中的孔隙水排出,逐漸固結(jié),地基發(fā)生沉降,同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。該法常用于解決軟黏土地基的沉降和穩(wěn)定問(wèn)題,可使地基的沉降在加載預(yù)壓期間基本完成或大部分完成,使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過(guò)大的沉降和沉降差。同時(shí),可增加地基土的抗剪強(qiáng)度,從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性5軟土壤處理方法的聯(lián)合應(yīng)用5.1塑料排水板及排水砂墊層安裝工藝5.1.1設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)及要求(1)為了確保垂直排水通道的暢通,設(shè)計(jì)采用的塑料排水板為SPB-C型(其物理力學(xué)指標(biāo)詳見表2)。(2)塑料排水板按正三角形成布置間距1.2m,排水板打穿淤泥層,加入砂墊層或黏土層。露出碎石墊層長(zhǎng)度≥20cm。排水砂墊層的砂料采用含泥量<5%的中粗砂,施工時(shí)排水塑料板與上部排水砂墊層的銜接,留有一定長(zhǎng)度的塑料板埋在砂墊層中,并注意保護(hù)濾膜。此外,由于淤泥觸變性強(qiáng),施工過(guò)程中減少對(duì)淤泥天然結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)破壞,以免使淤泥強(qiáng)度變低5.2試驗(yàn)及加載間隔本工程陸域按30kN/m堆載預(yù)壓起始標(biāo)高為7.7m,堆載預(yù)壓面積約19319m從加載進(jìn)程中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)資料顯示:豎向變形、側(cè)向水平位移及孔隙水壓力等項(xiàng)目符合設(shè)計(jì)要求,并在施工中及時(shí)控制、調(diào)整加載速率,保證了加荷過(guò)程土體的穩(wěn)定性。每級(jí)加載間隔根據(jù)設(shè)計(jì)要求并結(jié)合監(jiān)測(cè)資料確定,后一級(jí)加載待前一級(jí)加載產(chǎn)生的超孔隙水壓力消散到設(shè)計(jì)規(guī)定的要求時(shí)進(jìn)行。堆載時(shí)控制豎向變形為7mm/d,水平位移量(邊樁的位移)為3mm。堆載回填高度2m,固結(jié)度為85%,平均沉降0.26m。加載過(guò)程中沒(méi)有任何失穩(wěn)現(xiàn)象。5.3加固后土層物理力學(xué)性質(zhì)本工程對(duì)回填中粗砂采用振沖密實(shí)法。振沖密實(shí)區(qū)的振沖點(diǎn)采用等邊三角形布置,間距通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后確認(rèn)為2m。振動(dòng)(沖)密實(shí)結(jié)束后采用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓數(shù)遍,使回填砂更加密實(shí)。設(shè)計(jì)高程起的0~80cm范圍內(nèi)的密實(shí)度≥93%,80cm以下的密實(shí)度≥90%。設(shè)計(jì)振動(dòng)(沖)樁點(diǎn)間距為2.0m,采用圍幕法進(jìn)行振沖施工,減少振沖能量擴(kuò)散,振密效果好,節(jié)約樁點(diǎn)數(shù)15%。各分區(qū)采用聯(lián)合方法地基處理后,通過(guò)土工實(shí)驗(yàn),得出加固后土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)情況,見表3。經(jīng)過(guò)土工試驗(yàn)分析,碼頭陸域范圍內(nèi)厚0.4~10.20m的淤泥土層已經(jīng)全部轉(zhuǎn)化為可塑狀態(tài)的一般黏性土,含水率普遍降低,小于相應(yīng)土層的液限含水率。這表明土體的物理力學(xué)指標(biāo)得到改善,地基加固效果明顯。6加固軟基材料從施工過(guò)程來(lái)看,塑料排水板法具有插板機(jī)械輕、效率高、對(duì)土擾動(dòng)小、造價(jià)低、單孔過(guò)水?dāng)嗝娲?、排水暢通、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。碼頭陸域用地南側(cè)為沙場(chǎng),上部分布有較厚填石;北側(cè)為潮間帶,上部淤泥厚度較大。駁岸內(nèi)進(jìn)行大面積填土造陸后,考慮到駁岸本身的穩(wěn)定性及岸內(nèi)填土對(duì)駁岸的穩(wěn)定性影響,采取對(duì)駁岸外側(cè)拋石反壓防護(hù)加固措施;對(duì)沙場(chǎng)上部的填石先挖除后吹填砂,以免給碼頭陸域地基處理及基礎(chǔ)施工帶來(lái)影響駁岸的地基處理:原設(shè)計(jì)方案對(duì)松軟土(淤泥)進(jìn)行挖除處理,以粉質(zhì)黏土作為駁岸上基礎(chǔ)持力層。在施工過(guò)程中,由于征地邊界線及漁船放置問(wèn)題,與福建中油油品倉(cāng)儲(chǔ)有限公司及當(dāng)?shù)卮迕癜l(fā)生摩擦,嚴(yán)重影響施工。樁號(hào)(K對(duì)局部厚度較大地段,結(jié)合超載預(yù)壓法處理;淤泥層底部有砂層分布時(shí),通過(guò)豎向排水板使其與上部排水砂墊層相通,以利于加速淤泥的排水固結(jié)、縮短處理時(shí)間,提高軟土處理效果。綜上所述,本工程碼頭陸域軟土地基適宜采用鋪設(shè)排水砂墊層(墊層厚度≥1m),放置塑料排水板后,回填中粗砂,再進(jìn)行堆載