滨海新区软土地基工程特性的分析

2022-05-12 16:45:04 | 浏览次数：

摘要：软土地基的处理质量是保证建筑物安全、高效运营的关键，也直接影响到地基的基础承栽力。本文通过对绍兴滨海地区的地基基础形式进行调查、分析与评价，给出了软土地基的定义、现状和出现的问题，对软土地基常用处理方法的加固机理、适用范围、施工工艺等方面进行研究分析。也给出了相应的建议，为今后绍兴滨海地区地基基础处理提供参考。

关键词：滨海新区软土地基处理方法

随着社会的不断发展进步，人类的生存空间也在不断扩大。从陆地到海洋、从海洋到太空，依靠勤劳和智慧人们想方设法把一些不适合居住的地方变得适宜居住，而在软弱的土地上建造房屋、码头等更是体现了人类的一种不屈不挠的精神。据历史记载早在二千多年前就己采用了在软土中夯入碎石等压密土层的夯实方法；灰土和三合土的垫换法也是传统的建筑技术之一。在地基处理中经常会遇到这样的问题，就是对软土的特性认识不足，或是选择处理方法不当，技术控制不严，那么结构和基础在施工过程中就会出现地基失稳，并会产生较大的沉降和不均匀沉降，以及较大的延续长久的工后沉降。因此，合理有效的处理软土地基己成为工程建设中的一个关键问题。

1、软土地基的定义

我国公路行业规范对软土地基未作定义。日本高等级公路设计规范将其定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出：软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。

2、目前我国软土地基处理的现状

在我国高等级公路的软土地基处理中，常用的方法主要有粉喷桩、砂垫层法、竖向排水法（袋装砂并、塑料排水板）、加铺土工织物（土工布、土工格栅）、碎石桩、砂桩、深层搅拌、强夯等。采用最多的是砂垫层+袋装砂井（或塑料排水板）土工布的处理办法，可以得到比较经济且效果较佳的结果。

在软土地基上修筑公路和桥梁并不都会发生问题、只要设计和施工措施得当，就可以保证路堤、桥梁的稳定和使用效果。软土地基上路堤的设计与施工方案，应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素，按照因地制宜、就地取材、分期修建、综合处治的原则进行充分论证，使设计和施工方案达到技术上先进、经济上合理。

在绍兴北部滨海海涂，基础持力层承载力较软粘土为高，一般持力层以滨海粉土，粉砂为主，土层沉降量较小，且比较均匀。由于滨海为新近围海涂而成，属新兴工业开发区，地基基础研究应用很少，一般一～三层建筑采用天然地基浅基础。

天然地基浅基在绍兴地区应用较多的是独立基础、条形基础（包括十字交叉条形基础）、筏形基础。

3、滨海新区的现状及存在的问题

滨海新区大面积分布的各类软土（海相沉积、湖沼相沉积、人工吹填等）的岩土工程状况，势必带来一系列的环境岩土工程问题（或灾害），如建筑密集区区域性的工程性地面沉降问题、深大基坑施工变形及其对周围环境的影响、软土地基处理与加固问题、地震荷载作用下的软土震陷问题等。这些问题的产生，实质上与滨海软土的工程特性直接有关。工程地质特性的研究是为了更好地为地基基础的选择服务，在不同的工程地质条件下，适合建造哪一类建筑，宜用哪一种地基基础形式。为今后滨海软土地基工程地质特性的分类研究和地基基础方法的应用研究提供参考。地基基础领域是土木工程中非常活跃的领域，也是非常有挑战性的领域，现代土木工程对复杂的工程地质情况要求日益严格。地基基础选择恰当与否，关系到整个工程的质量、投资和进度。故对地基土工程特性进行研究有重大的经济意义和社会意义。

4、滨海新区现有地基与其各自的特点

4.1浅基础

主要根据滨海区浅基础持力层来评述。

绍兴地区滨海区浅基础持力层若选用冲填土层，此层处于表层，主要由粉土组成，强度低，稳定性差。只适用于临时用房或一层低矮房屋。

在滨海区浅基础施工中，局部表层由碎石、块石等抛填而成，局部埋深＞5m，可能对基础施工有一定影响，应引起足够的重视，采取相应的措施。

4.2深基础

绍兴滨海区采用的复合地基方法较少，大量采用预应力混凝土短管桩，这是因为预应力混凝土短管桩持力层选用砂质粉土、粉砂层，该层力学强度高，层位相对稳定，厚度较大，选作短桩持力层良好，适合Φ400mm以上规格的预应力管桩，从而导致单桩吨位承载力造价低，又由于预应力混凝土管桩耐打性好，施工周期短，及其对环境影响少等优点，显示了在技术上和经济上的优越性。

滨海区预应力混凝土管桩施工方法宜采用锤击法施工，桩端全截面进入持力层3D以上。

4.3复合地基

当滨海区场地地层为饱和粉土和粉砂，静压施工时难以穿过；静压振动或锤击式施工时易引起土层液化、涌砂、喷水，此时预应力管桩施工难度较大，宜形成复合地基以满足荷载要求。这里主要介绍振冲碎石桩加固粉土地基。

振冲碎石桩适宜应用于五层以下的工业与民用建筑，持力层可为松散的非饱和粘性土、杂填土、素填土、砂性土。

5、预应力混凝土管桩基础典型工程实例分析

目前在绍兴滨海区预应力混凝土管桩，一般属端承摩擦桩，也有少数属于摩擦端承桩。管桩具有造价低，桩身质量好，挤土较少，耐打性好，施工周期短等优点，是绍兴滨海区深基础的主要应用形式，现以绍兴污水处理厂厂区工程为例分析。

5.1工程概况

5.3桩基设计

6、软土地基处理方法研究

在建筑工程中，建筑物的沉降及不均匀沉降的控制占据十分重要的地位。建筑物沉降的大小，一方面取决于荷载的大小与分布；另一方面取决于地基土的压缩特性。因此，在建筑物施工前，必须了解地基土的压缩特性，而它是用压缩性指标来衡量的，一般来说，可通过限压缩试验测定。对于达不到设计要求的软土地基需对其进行加固处理。

软土地基加固处理的目的是利用夯实、置换、排水固结、加筋等方法对地基土进行加固，以改善地基土的剪切性、压缩性、振动性和特殊地基的特征，使之满足上部拟建工程的要求。

根据道路或上部建筑物（构筑物）对地基的各种要求和天然地基条件，可先确定需要进行地基处理的天然地层的范围及地基处理要求。

根据天然地层的条件、地基处理的具体要求、地基处理方法的原理、应用经验、机具设备、材料条件，进行地基处理方案可行性研究，提出多种可行方案。

滨海地区软土地基常用的处理方法有深层搅拌法，强夯固结法，排水固结法（真空预压法、堆载预压法，真空联合堆载预压法）等。

6.1置换：用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土或不良土，形成双层地基或复合地基。这样一来，提高了地基承载力、减少沉降，适用于软弱土层位于地基表面且最大深度一般在3m，最大不超过5m的情况。

6.2排水固结：土体在一定荷载作用下固结，孔隙比减小，强度提高，以达到提高地基承载力，减小工后沉降。

6.3灌入固化物：向地基中灌入或拌入水泥，或石灰，或其他化学固化材料在地基中形成复合土体，以进行地基处理。

6.4振密、挤密：采用振动或挤密的方法使土体密实，提高地基承载力和减少沉降。主要包括：表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密砂桩法、挤密碎石桩法（包括振冲挤密碎石桩、振动沉管挤密碎石桩、冲锤成孔挤密碎石桩和一千振成孔碎石桩等）、孔内夯扩挤密桩法、爆破挤密法、土桩和灰上桩、以及夯实水泥土桩法等。

6.5加筋：在地基中设置强度高、模量大的筋材，以达到提高地基承载力、减少沉降的目的。强度高、模量大的筋材可以是钢筋混凝土，低强度混凝土，也可以是土工合成材料等。

6.7冷热处理：通过冻结，或焙烧、加热地基土体改变土体物理力学性质以达到地基处理的目的，主要包括：冻结法、烧结法。

对提出的各种方案进行技术、经济、进度等方面的比较分析，考虑环保要求，初步确定采用一种或几种地基处理方法，视需要进行现场试验或补充调查。

进行地基处理施工设计、地基处理施工，通过监测、质量检验、反分析，对不符合要求或未达到预期目的的进行设计修改、补充，符合要求的就可作为人工地基进行下步工作。