欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

地基处理的目的和意义及处理对象

377 2022-05-17 13:53:44

随着我国经济建设的迅速发展,我国的基本建设规模越来越大。在交通、土建、水利等工程建设中经常遇到天然地基不能满足建造各种建筑物的要求的情况,需要对天然地基进行人工处理,以满足工程建设的需要。


我国幅员辽阔,从山区到平原。由沿海到内地.分布着各种各样的地基土.其承载能力、压缩性以及透水性等土的力学性能因土的种类不同而可能有很大的差别。我国的新建项目越来越多地遇到不良地基,因而涉及到多种地基处理技术。例如,我国新修建的从秦皇岛到沈阳的铁路高速客运专线、京九铁路、南昆铁路,均要穿越不少不良地基及软弱土地带,由于采用了多种地基处理技术,从而成功地修建了许多难度极大的桥涵、隧道及路基。


建筑物的地基问题,概括地说,可包括以下四个方面∶

(1)强度及稳定性问题。

(2)压缩及不均匀沉降问题。

(3)地基的渗漏量或水力比降超过容许值时,会发生水量损失,或因灌蚀和管涌而可能导致失稳。

(4)地震、机器以及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土,特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。


当建筑物的天然地蒸存在上述四类问颗之一或其中几个时,即须采用某种地基处理措施以保证建筑物的安全与正常使用。地基问题的处理恰当与否,关系到整个工程质量、投资量和进度,因此其重要性已越来越多地被人们所认识。


各种各样的结构物对地基的要求是不同的,而各个地区天然地层的情况差别又非常大,即使在同一地区、同一工点,地质情况也可能有很大的差别。所有这些就决定了地基处理问题的复杂性和多变性,是采用天然地基,还是采用人工地基?采用人工地基时是采用什么地基处理方案?这是建造建筑物时首先需要解决的问题。处理是否恰当.不仅影响到建筑物的安全和使用,而且对建设速度、工程造价都有不小的影响。不少时候,它甚至成为工程建设中的关键。


地基处理的对象

结构物荷载所引起的地基应力是随着深度增加而减小的,最后减小为零。所以,在一定深度内的土层即为结构物的主要受力层。在通常情况下,地基的稳定性与变形主要取决于该深度内土层的力学性能。若该土层的力学性能指标不能满足结构物对地基承载能力的要求,人们就必须对该地基进行处理。需要进行处理的地基一般分为两大类;不良地基和软弱地基。


1.不良地基

不良地基主要指性质特殊而又对工程不利的土层所组成的地基,如∶湿陷性黄土、多年冻土、膨胀土、岩溶等地层。

我国西北和华北地区分布着广泛的黄土。天然黄土的强度较高.一般能陡直成壁。其承载能力也较高,压缩性比较低,但在上覆土的自重应力作用下,或在上覆土自重应力和附加应力共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著的附加下沉。此类土称为湿陷性黄土。由于黄土湿陷而引起结构物不均匀沉降是造成黄土地区事故的主要原因。当黄土作为结构物地基时,首先要判断它是否具有湿陷性,然后才考虑是否需要人工处理,以及如何处理。


膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩、具有较大胀缩变形性能、且变形胀缩反复的高塑性粘土。利用膨胀土作为结构物地基时,如果没有采取必要措施进行人工处理,常会给结构物造成危害。

红粘土是指石灰岩、白云岩等碳酸盐类岩石在亚热带温湿气候条件下经风化作用所形成的褐红色的粘性土。一般说来,红粘土是较好的地基土。但由于下卧岩层面起伏及存在软弱土层,容易引起地基不均匀变形,须引起重视。


温度连续3年或3年以上保持在摄氏零度或零度以下,并含有冰的土层,称为多年冻土。多年冻土的强度和变形有许多特殊性,例如,冻土中因有冰和未冻水存在,故在长期荷载作用下有强烈的流变性。多年冻土作为建筑物地基需慎重考虑。


岩溶又称"喀斯特",它是石灰岩、白云岩、泥灰岩、大理石、岩盐、石膏等可溶性岩层受水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙。以及由干溶洞的顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等现象和作用的总称。土洞是岩溶地区上覆土层被地下水冲蚀或被地下水潜蚀所形成的洞穴。岩溶和土洞对结构物的影响很大,可能造成地面变形,地基陷落,发生水的渗滑和涌水现象,在岩溶地区修建建筑物时要特别重视岩溶和土洞的影响。


山区地基地质条件比较复杂.主要表现在地基的不均匀性和场地稳定性两方面。山区基岩表面起伏大,且可能有大块孤石,这些因素常会导致建筑物基础产生不均匀沉降。另外,在山区常有可能遇到滑坡、崩塌和泥石流等不良地质现象,给结构物造成直接的或潜在的威胁。在山区修建结构物时要重视地基的稳定性和避免过大的不均匀沉降,必要时也需对地基进行人工处理。


2. 软弱地基

软朝地基是指地基的主要受力层由高压缩性的软弱土所组成,这些软弱土一般是指淤泥、淤泥质土、某些冲填土等。


软粘土是软弱粘性土的简称,它是第四纪后期形成的粘性土沉积物或河流冲积物。这类土的特点是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小。在荷载作用下,软粘土地基承载能力低,地基沉降变形大,不均匀沉降也大,而且沉降稳定历时比较长。在比较深厚的软粘土层上,结构物基础的沉降往往持续数年乃至数十年之久。软粘土地基是在工程实践中遇到最多而需要进行人工处理的地基,它广泛地分布在我国东南沿海及内地一些河湖沿岸和山间谷地。


杂填土是人类活动所形成的无规则堆积物,其成分复杂、厚度有厚有薄、性质也不相同,且无规律性。在大多数情况下,杂填土是比较疏松和不均匀的。在同一场地的不同位置,地基承载力和压缩性也有较大的差异。杂填土地基一般需要人工处理才能作为结构物地基。


冲填土是由水力冲填形成的。冲填土的性质与所冲填泥沙的来源及淤填时的水力条件有密切关系。含粘土颗粒较多的冲填土往往是欠固结的,其强度和压缩性指标都比同类天然沉积土差。冲填土地基一般要经过人工处理才能作为建筑物地基。粉细砂含量为主的冲填土,其性质基本上和粉细砂相同或类似。


凡有机质含量超过25%的土,称为泥炭质土。泥炭土含水量极高,压缩性很大且不均匀,一般不宜作为天然地基,需进行人工处理。


饱和粉细砂及部分轻亚粘土,虽然在静载作用下具有较高的强度,但在机器振动、车辆荷载、波浪或地震力的反复作用下有可能产生液化或大最震陷变形。地基会因液化而丧失承载能力。如需要考虑动力荷载,这种地基也属于不良地基,经常需要进行处理。


另外,除了在上述各种软弱和不良地基上建造结构物时需要考虑地基处理外,当旧房改造、加高、工厂设备更新等造成荷载增大。原地基不能满足新的要求时,或者在开挖深基坑,建造地下铁道等工程中有土体稳定、变形或渗流问题时,也需要进行地基处理。

岩土工程