浅析特殊土地基及地基处理措施

　　摘要：在我国不少地区，分布着一些与一般土性质有显著不同的特殊土。本文浅要分析特殊土中的软土地基、湿陷土地基、膨胀土地基的特性及地基处理的主要措施。
　　关键词：软土地基；湿陷性黄土地基；膨胀土地基及地基处理措施
　　
　　
　　在我国不少地区，分布着一些与一般土性质有显著不同的特殊土。由于生成时不同的地理环境、气候条件、地质成因以及次生变化等原因，使它们具有一些特殊的成分、特性。当用以作为建筑物的地基时，如果不注意这些特性就会造成事故，通常把这些具有特殊工程性质的土类称为特殊土。本文浅要分析特殊土中的软土地基、湿陷土地基、膨胀土地基的特性及地基处理的主要措施。
　　一．软土地基
　　1．软土地基的特性
　　工程上将淤泥和淤泥质土称为软土，软土是以粘粒为主的土在静水或非常缓慢的流水环境中沉积而成。软土含水量大、压缩性高、透水性小、承载力低，呈软塑—流塑状态。其特性简述如下：①由粘粒、粉粒组成。粘粒含量较高，并含有机质。②天然孔隙比大，e﹥1。③高压缩性，压缩系数a1-2＞0.5MPa﹣1。④天然含水量高，w=30～80％，含水量大于液限。⑤抗剪强度低，不排水剪时，内摩擦角≈0，粘聚力c＜5～25kPa。⑥透水性差，渗透系数为1×10﹣6～10﹣8cm/sec，使土的固结时间很长。⑦有较强的结构性，灵敏度St＞4，灵敏度愈高，结构性愈强，土一经扰动，其强度显著降低。⑧有明显的流变性，在剪应力作用下，土将产生缓慢的剪切变形，会使地基长期处于变形过程中，造成建筑物因流变产生的沉降延续时间很长。
　　2．软土地基处理的主要措施
　　建造在软土地基上的建筑物易产生较大沉降或不均匀沉降，且沉降稳定往往需要很长的时间，所以在软土地基建造建筑物，必须慎重对待。在设计上除了加强上部结构的刚度外，可对软土地基采取以下一些处理措施：
　　①充分利用软土地基表层的密实土层（称硬壳层，其厚度约为1—2米）作为基础的持力层，基础尽可能浅埋（但需要验算下卧层强度）。②减少建筑物对地基土的附加压力，采用架空地面，减少回填土重量，设置地下室等。③采用换土垫层（砂垫层）与桩基，也可在砂垫层内埋设土工织物，提高地基承载力。④采用砂井预压，使土层排水固结。⑤可采用高压喷射、深层搅拌、粉体喷射等方法、将土粒胶结，从而改善土的工程性质。
　　二．湿陷性黄土地基
　　1．湿陷性黄土的特性
　　湿陷性黄土具有大孔结构，孔隙比e＞1，孔隙率n＞45％，以粉粒为主，含量一般占60％以上，天然含水量接近塑限，含有大量的可溶盐类（碳酸钙盐类），可溶盐类物质遇水后溶解，土粒结构破坏，迅速产生深陷，强度降低，这种现象称为湿陷。凡在自重压力作用下受水浸湿而发生湿陷的土称为自重湿陷性黄土，在自重压力作用下，受水浸湿而不发生湿陷的土称为非自重湿陷性黄土。天然状态时具有较高的强度与较低的压缩性。
　　2．湿陷性黄土地基的地基处理及工程措施
　　(1)防水措施:防水是为了防止地基土受水浸入而湿陷，根据防水要求不同，有三种防水措施：①基本防水措施：在建筑物布置时，以及场地排水、屋面排水、地面防水、散水、排水沟、管道敷设、管道材料和接口等方面要防止雨水或生产、生活水的渗漏。②检漏防水措施：在基本防水措施的基础上，对防护范围内的地下管道增设检漏管沟和检漏井。③严格防水措施,在检漏防水措施的基础上，对防水地面、排水沟、检漏管沟和检漏井等设施提高设计标准。
　　(2)结构措施：为了减小地基因湿陷而引起的不均匀沉降或使结构能适应地基的变形，宜采用以下措施：①选择适宜的结构体系和基础形式，如不宜采用内框架结构，多层房屋不宜采用承重空斗墙；②加强上部结构的整体性和空间刚度，如加强构件之间的连接，梁板要有足够的支撑长度，设置钢筋混凝土圈梁；③预留适应沉降的净空等。
　　(3)地基处理：消除地基的全部湿陷量或部分湿陷量，常用的地基处理方法有、①垫层法：将湿陷性土层挖去，换以素土或灰土（石灰与土的配合比一般为2：8或3：7），分层夯实。并可将其分为局部垫层和整片垫层，可处理垫层厚度以内的湿陷性。不能用沙土或其他粗粒土换垫，此法适用于地下水位以上的地基处理。②夯实法：夯实法有重锤夯实法及强夯法。重锤夯实法可处理地表下厚度1—2米土层的湿陷性。强夯法可处理3—6米厚度土层的湿陷性，可局部或整片处理。适用于处理饱和度Sr＜60%的湿陷性黄土地基。③挤密法：采用素土或灰土挤密桩，可处理地基下5—15米土层的湿陷性。适用于地下水以上的地基处理，可局部或整片处理。④桩基础：桩基础是起荷载传递作用，而不是消除黄土的湿陷性，故桩底端应支承在压缩性较低的非湿陷性土层上。计算单桩承载力时，除不计湿陷性土层范围内的桩周正摩擦力外，尚应扣除桩侧的负摩擦力。⑤预浸水法：预浸水法可用于处理湿陷性土层厚度大于10米，自重湿陷量⊿zs≥50cm的场地，以消除土的自重湿陷性。离地面下6米以内的土层，有时因自重应力不足而可能仍有湿陷性，尚应采用垫层等方法处理。⑥单液硅化或碱液加固法：单液硅化加固法是将硅酸钠溶液注入土中。对已有建筑物地基进行加固时，在非自重湿陷性黄土场地，宜采用压力灌注;在自重湿陷性黄土场地，应让溶液通过灌注孔自行渗入土中。碱液加固法是将碱液通过灌注孔渗入土内，适宜加固非自重湿陷性黄土场地上的已有建筑物地基。这两种方法一般用于加固地下水位以上的地基。
　　三．膨胀土地基
　　1．膨胀土的特征
　　膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩、胀缩变形显著的粘性土。土呈黄、红褐、灰白色，粘粒含量较高，天然含水量接近塑限，wL＞40%，e=0.5～0.8，Sr＞85%，Ip＞17，IL＜0,呈坚硬或硬塑状态。
　　引起胀缩的主要原因是膨胀土的粘粒成分中含有大量亲水性强的蒙脱土和伊利土等矿物，遇水发生膨胀隆起，失水产生收缩下沉和干裂。其次是膨胀土地区的地下水多为上层滞水和裂隙水，因而随季节性气候变化，土中水分发生剧烈变化而引起地基不均匀胀缩变形。
　　2．膨胀土地基处理及工程措施
　　(1)建筑措施①建筑物应尽量布置在胀缩性较小和土质较均匀的场地，为减少大气对膨胀土的胀缩影响，基础最小埋深不少于1米。②加强防水、排水措施。经常检查给排水系统，防止漏水。室外排水畅通，避免积水。③使用要求特别严格的地面，可采取地面配筋或地面架空措施。对使用要求不严的地面，可采用预制块铺设。大面积地面应做分格变形缝。以上均为了防止地基土的膨胀后引起地面产生裂缝。
　　(2)结构措施①用增加基底压力大于膨胀力的做法，以消除膨胀变形。②较均匀的弱膨胀土地基，可采用条基。基础埋深较大或条基基底压力较小时，宜采用墩基。③承重砌体结构采用实心砖墙。不宜采用砖拱结构、无砂大孔混凝土和无筋中型砌块等对变形敏感的结构。④排架结构山墙和内隔墙应采用与柱基相同的基础形式，维护墙下应设置基础梁。⑤砌体结构房屋应加设圈梁，增加房屋的刚度和整体性。
　　(3)地基处理①膨胀土地基处理可采用换土、砂石垫层、土性改良等方法。换土可采用非膨胀性土或灰土，换土厚度可通过变形计算确定。平坦场地上I、II级膨胀土的地基处理，宜采用砂、碎石垫层，垫层厚度不应小于30mm，并做好防水处理。②膨胀土层较厚时，应采用桩基，桩尖支承在非膨胀土上，或支承在大气影响层以下的稳定层上。在验算桩身抗拉强度是应考虑桩身承受胀切力影响，钢筋应通长配置，最小配筋率应按受拉构件配置。桩身胀切力由浸水载荷试验确定，取膨胀值为零的压力即为胀切力。桩承台梁下应留有空隙，其值应大于土层浸水后的最大膨胀量，且不小于100mm。承台梁两侧应采取措施，防止空隙堵塞。
　　以上就是我关于软土地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基及地基处理措施学习的几点心得，希望工程人员通过对特殊土地基了解认识，更好的运用于工程上，确保建筑工程质量、安全。
　　
　　
　　参考文献：《地基与基础》……中国建筑工业出版社

《浅析特殊土地基及地基处理措施》

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