談土木工程軟地基施工
來源：《科學與財富》2012年第04期
摘要：軟土地區(qū)進行建筑施工時必須注意軟土地基的變形和強度問題。過大的沉降及不均勻沉降是造成工程事故的根本原因，因此，要從勘察、設計和施工等各個方面全面地綜合考慮， 并采取相應的措施，來減小地基的沉降及不均勻沉降，保證建筑物的安全和正常使用。
關鍵詞：土木；工程；軟地基；施工
我國地域遼闊，從沿海到內(nèi)地，由山區(qū)到平原，分布著多種不同物理力學性質(zhì)的土。由于在不同的地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)成因、歷史過程、物質(zhì)成分等條件下形成的與一般土類具有不同工程性質(zhì)的土，人們把這些具有特殊工程性質(zhì)的土類稱為特殊土，將基礎建在此類土層上的地基稱之為特殊土地基。各種天然形成的特殊土的地理分布存在著一定的規(guī)律，因而表現(xiàn)出一定的區(qū)域性，因此有區(qū)域性特殊土之稱。我國主要的區(qū)域性特殊土包括軟土、濕陷性黃土、膨脹土、凍土、紅黏土和鹽漬土等。本文主要介紹軟土的主要工程特征，及其對建筑物可能造成的危害，以及在此類土層上從事工程建設時所采取的工程措施。
1、軟土的形成及分布
軟土是指在靜水或緩慢流水環(huán)境中以細顆粒為主的近代沉積物。軟土具有天然含水量大、壓縮性高、承載力低、滲透性小等特性，是一種呈軟塑和流塑狀態(tài)的飽和黏性土。當軟土由生物化學作用形成，并含有有機質(zhì)，其天然孔隙比e≥1. 5時為淤泥；天然孔隙比1≤e≤1. 5時為淤泥質(zhì)土。工程上把淤泥、淤泥質(zhì)土統(tǒng)稱為軟土。
《軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)范》規(guī)定軟土的判別應符合下列要求：外觀以灰色為主的細粒土； 天然含水量大于或等于液限； 天然孔隙比大于或等于1.0。
我國軟土分布十分廣泛，濱海平原、河口三角洲、湖泊地周圍、山間谷地均有分布。軟土按其形成特征及地質(zhì)成因類型可分為濱海沉積軟土、湖泊沉積軟土、河灘沉積軟土岌谷地沉積軟土或殘積軟土；按軟土的地理分布可概括為沿海軟土、內(nèi)陸軟土和山區(qū)土三種。
沿海軟土主要位于河流入海處，分布面積較廣，土層較厚，呈現(xiàn)多層狀結構，如分布在渤海及津塘地區(qū)、浙江的溫州、寧波、長江三角洲等地。內(nèi)陸軟土以湖、塘沉積為代表，該類軟土分布面積較小，層理不明顯，主要分布在洞庭湖、洪澤湖、太湖流域及滇池地區(qū)。山區(qū)軟土多分布在多雨的山間谷地、沖溝、河灘階地及各種洼地等，分布零星、范圍小，軟土厚度變化大，土質(zhì)不均，強度及壓縮性變化大。
2、軟土的物理力學性質(zhì)
2.1天然含水量高、孔隙比大。軟土主要是由黏粒及粉粒組成，顏色多呈灰色或黑灰色，含有有機質(zhì)。軟土具有天然含水量高，孔隙比大的性質(zhì)，因此軟土的強度低、壓縮性高。高含水量、大孔隙是軟弱土的基本物理特征，直接影響土的壓縮性和抗剪強度。
2.2透水性低。由于軟土的黏粒含量高，所以土體滲透性很低，而且垂直方向和水平方向的滲透系數(shù)不一樣。尤其是軟土中含有大量的有機質(zhì)時，在土中可能產(chǎn)生氣泡，堵塞滲流通路，降低滲透性。因此在荷載作用下，排水固結緩慢，沉降變形時間長。
2.3高壓縮性。由于軟土孔隙比大，軟土中存在大量微生物而產(chǎn)生大量的氣體，故軟土的壓縮性高。當其他條件相同時，軟土的液限愈大，壓縮性愈大。
2.4抗剪強度低。軟土的抗剪強度很低，與排水固結程度密切相關。在不排水剪切時， 軟土的內(nèi)摩擦角很小，黏聚力也較低。
2.5具有觸變性。觸變性是指黏性土在外力作用下，土的結構強度劇烈降低，甚至發(fā)生流動，但當外力停止作用后，隨時間的增長又逐漸恢復結構和強度的現(xiàn)象。軟土具有絮凝結構，是結構性沉積物，具有較高的觸變性。通常用靈敏度^判定軟土的觸變性，可采用現(xiàn)場十字板剪切試驗，也可采用無側限抗壓強度的試驗方法。
2.6具有流變性。軟土的流變性包括蠕變特征、應力松弛特性及長期強度等特性。蠕變特性是指在荷載不變的情況下，土的變形隨時間發(fā)展的特性；應力松弛特性是指在恒定的變形條件下，應力隨時間減小的特性；長期強度特性是指土體在長期荷載作用下土的強度隨時間變化的特性。由以上可知，軟土的流變性可能導致地基長期處于變形過程中。
3、軟土地基采取的措施
由上述軟土地基物理力學性質(zhì)可知，軟土具有壓縮性高、強度低等特性，故軟土地基的主要問題是地基變形問題。在軟土地基上建造建筑物，其地基變形使得建筑物的沉降量大且發(fā)生不均勻沉降、沉降率大以及沉降穩(wěn)定歷時較長等特點。軟土地基的不均勻沉降將導致建筑物開裂損壞等嚴重工程事故。
針對軟土物理力學特性，在設計和施工中常采用以下工程措施
3．1輕基淺埋。當?shù)乇碛杏矚?，建筑物應充分利用其作為天然地基的持力層。盡量減少上部結構及基礎重量，稱之為"輕基淺埋"法。
3．2采用輕型結構、輕質(zhì)墻體、設置地下室等，降低基底壓力及附加壓力，從而減少軟土沉降量。
3．3鋪砂墊層?？梢詼p少作用在軟土層的附加壓力，以減少建筑物沉降變形量。還可以加速軟弱土層的排水固結，提高軟土的抗剪強度。
3．4采用地基處理方法，來提高軟土地基承載力。如采用砂井、砂井預壓、堆載預壓、電滲法等促使土層排水固結，提高軟土地基承載力；也可采取砂樁、碎石樁、石灰樁、灰土樁和水泥土旋噴樁處理。
3．5采取施工措施，防止在軟土地基上加載過大過快，發(fā)生地基土塑性擠出的現(xiàn)象。
3．6對荷載大，沉降限制嚴格的建筑物，宜采用樁基，來有效地減小沉降量和差異沉降。
3．7對于建筑物附近有大面積堆載或相鄰建筑物過近，可采用樁基。
3．8遇到局部軟土和暗塘、暗溝、暗洞等情況時，應查明范圍，根據(jù)具體情況，采取基礎局部深埋，換土墊層、短樁及基礎梁等辦法處理。
3．9在一個建筑群中有不同形式的建筑物時，應當從沉降觀點去考慮相互影響及對地面下一系列管道設施的影響。
3．10同一建筑物有不同結構形式時，必須妥善處理，對不同基礎形式，其上部結構必須斷開。
3．11荷重差異較大的建筑物.宜先建重、高部分，后建輕、低部分。
3．12同一房屋各部分的荷重應盡可能相同，并具備獨立的剛度。平面復雜的建筑物最好用沉降縫分成若干簡單的單元。
3．13在建筑物附近或建筑物內(nèi)開挖深基坑時，應考慮邊坡穩(wěn)定及基坑降水所引起的對周圍環(huán)境影響等問題。
3．14在建筑物附近不宜采用深井降水，必要時應通過計算確定深井的位置及限制抽水量，并采取回灌的措施。
4、結語
軟土地區(qū)進行建筑施工時必須注意軟土地基的變形和強度問題。過大的沉降及不均勻沉降是造成工程事故的根本原因，因此，要從勘察、設計和施工等各個方面全面地綜合考慮， 并采取相應的措施，來減小地基的沉降及不均勻沉降，保證建筑物的安全和正常使用。
參考文獻
[1]張志偉，建筑材料性能 [M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997
[2]王力宏，建筑施工技術 [M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995
關鍵詞：土木；工程；軟地基；施工
我國地域遼闊，從沿海到內(nèi)地，由山區(qū)到平原，分布著多種不同物理力學性質(zhì)的土。由于在不同的地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)成因、歷史過程、物質(zhì)成分等條件下形成的與一般土類具有不同工程性質(zhì)的土，人們把這些具有特殊工程性質(zhì)的土類稱為特殊土，將基礎建在此類土層上的地基稱之為特殊土地基。各種天然形成的特殊土的地理分布存在著一定的規(guī)律，因而表現(xiàn)出一定的區(qū)域性，因此有區(qū)域性特殊土之稱。我國主要的區(qū)域性特殊土包括軟土、濕陷性黃土、膨脹土、凍土、紅黏土和鹽漬土等。本文主要介紹軟土的主要工程特征，及其對建筑物可能造成的危害，以及在此類土層上從事工程建設時所采取的工程措施。
1、軟土的形成及分布
軟土是指在靜水或緩慢流水環(huán)境中以細顆粒為主的近代沉積物。軟土具有天然含水量大、壓縮性高、承載力低、滲透性小等特性，是一種呈軟塑和流塑狀態(tài)的飽和黏性土。當軟土由生物化學作用形成，并含有有機質(zhì)，其天然孔隙比e≥1. 5時為淤泥；天然孔隙比1≤e≤1. 5時為淤泥質(zhì)土。工程上把淤泥、淤泥質(zhì)土統(tǒng)稱為軟土。
《軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)范》規(guī)定軟土的判別應符合下列要求：外觀以灰色為主的細粒土； 天然含水量大于或等于液限； 天然孔隙比大于或等于1.0。
我國軟土分布十分廣泛，濱海平原、河口三角洲、湖泊地周圍、山間谷地均有分布。軟土按其形成特征及地質(zhì)成因類型可分為濱海沉積軟土、湖泊沉積軟土、河灘沉積軟土岌谷地沉積軟土或殘積軟土；按軟土的地理分布可概括為沿海軟土、內(nèi)陸軟土和山區(qū)土三種。
沿海軟土主要位于河流入海處，分布面積較廣，土層較厚，呈現(xiàn)多層狀結構，如分布在渤海及津塘地區(qū)、浙江的溫州、寧波、長江三角洲等地。內(nèi)陸軟土以湖、塘沉積為代表，該類軟土分布面積較小，層理不明顯，主要分布在洞庭湖、洪澤湖、太湖流域及滇池地區(qū)。山區(qū)軟土多分布在多雨的山間谷地、沖溝、河灘階地及各種洼地等，分布零星、范圍小，軟土厚度變化大，土質(zhì)不均，強度及壓縮性變化大。
2、軟土的物理力學性質(zhì)
2.1天然含水量高、孔隙比大。軟土主要是由黏粒及粉粒組成，顏色多呈灰色或黑灰色，含有有機質(zhì)。軟土具有天然含水量高，孔隙比大的性質(zhì)，因此軟土的強度低、壓縮性高。高含水量、大孔隙是軟弱土的基本物理特征，直接影響土的壓縮性和抗剪強度。
2.2透水性低。由于軟土的黏粒含量高，所以土體滲透性很低，而且垂直方向和水平方向的滲透系數(shù)不一樣。尤其是軟土中含有大量的有機質(zhì)時，在土中可能產(chǎn)生氣泡，堵塞滲流通路，降低滲透性。因此在荷載作用下，排水固結緩慢，沉降變形時間長。
2.3高壓縮性。由于軟土孔隙比大，軟土中存在大量微生物而產(chǎn)生大量的氣體，故軟土的壓縮性高。當其他條件相同時，軟土的液限愈大，壓縮性愈大。
2.4抗剪強度低。軟土的抗剪強度很低，與排水固結程度密切相關。在不排水剪切時， 軟土的內(nèi)摩擦角很小，黏聚力也較低。
2.5具有觸變性。觸變性是指黏性土在外力作用下，土的結構強度劇烈降低，甚至發(fā)生流動，但當外力停止作用后，隨時間的增長又逐漸恢復結構和強度的現(xiàn)象。軟土具有絮凝結構，是結構性沉積物，具有較高的觸變性。通常用靈敏度^判定軟土的觸變性，可采用現(xiàn)場十字板剪切試驗，也可采用無側限抗壓強度的試驗方法。
2.6具有流變性。軟土的流變性包括蠕變特征、應力松弛特性及長期強度等特性。蠕變特性是指在荷載不變的情況下，土的變形隨時間發(fā)展的特性；應力松弛特性是指在恒定的變形條件下，應力隨時間減小的特性；長期強度特性是指土體在長期荷載作用下土的強度隨時間變化的特性。由以上可知，軟土的流變性可能導致地基長期處于變形過程中。
3、軟土地基采取的措施
由上述軟土地基物理力學性質(zhì)可知，軟土具有壓縮性高、強度低等特性，故軟土地基的主要問題是地基變形問題。在軟土地基上建造建筑物，其地基變形使得建筑物的沉降量大且發(fā)生不均勻沉降、沉降率大以及沉降穩(wěn)定歷時較長等特點。軟土地基的不均勻沉降將導致建筑物開裂損壞等嚴重工程事故。
針對軟土物理力學特性，在設計和施工中常采用以下工程措施
3．1輕基淺埋。當?shù)乇碛杏矚?，建筑物應充分利用其作為天然地基的持力層。盡量減少上部結構及基礎重量，稱之為"輕基淺埋"法。
3．2采用輕型結構、輕質(zhì)墻體、設置地下室等，降低基底壓力及附加壓力，從而減少軟土沉降量。
3．3鋪砂墊層?？梢詼p少作用在軟土層的附加壓力，以減少建筑物沉降變形量。還可以加速軟弱土層的排水固結，提高軟土的抗剪強度。
3．4采用地基處理方法，來提高軟土地基承載力。如采用砂井、砂井預壓、堆載預壓、電滲法等促使土層排水固結，提高軟土地基承載力；也可采取砂樁、碎石樁、石灰樁、灰土樁和水泥土旋噴樁處理。
3．5采取施工措施，防止在軟土地基上加載過大過快，發(fā)生地基土塑性擠出的現(xiàn)象。
3．6對荷載大，沉降限制嚴格的建筑物，宜采用樁基，來有效地減小沉降量和差異沉降。
3．7對于建筑物附近有大面積堆載或相鄰建筑物過近，可采用樁基。
3．8遇到局部軟土和暗塘、暗溝、暗洞等情況時，應查明范圍，根據(jù)具體情況，采取基礎局部深埋，換土墊層、短樁及基礎梁等辦法處理。
3．9在一個建筑群中有不同形式的建筑物時，應當從沉降觀點去考慮相互影響及對地面下一系列管道設施的影響。
3．10同一建筑物有不同結構形式時，必須妥善處理，對不同基礎形式，其上部結構必須斷開。
3．11荷重差異較大的建筑物.宜先建重、高部分，后建輕、低部分。
3．12同一房屋各部分的荷重應盡可能相同，并具備獨立的剛度。平面復雜的建筑物最好用沉降縫分成若干簡單的單元。
3．13在建筑物附近或建筑物內(nèi)開挖深基坑時，應考慮邊坡穩(wěn)定及基坑降水所引起的對周圍環(huán)境影響等問題。
3．14在建筑物附近不宜采用深井降水，必要時應通過計算確定深井的位置及限制抽水量，并采取回灌的措施。
4、結語
軟土地區(qū)進行建筑施工時必須注意軟土地基的變形和強度問題。過大的沉降及不均勻沉降是造成工程事故的根本原因，因此，要從勘察、設計和施工等各個方面全面地綜合考慮， 并采取相應的措施，來減小地基的沉降及不均勻沉降，保證建筑物的安全和正常使用。
參考文獻
[1]張志偉，建筑材料性能 [M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997
[2]王力宏，建筑施工技術 [M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995
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