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岩土研究院

软土地基事故的补救

323 2022-01-04 11:02:49

3.1.1 软土地基

软土主要指淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。淤泥是指在静水或缓慢的流水环境中沉积,并经生物化学作用形成.其天然含水量大于液限,天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。当天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0 的土为淤泥质土。泥炭是指在潮湿和缺氧环境中由未充分分解的植物遗体堆积而形成的粘性土,其有机质含量大于60%,当有机质含量为30%~60%时为泥炭质土。

我国软土广泛分布于沿海地区和内陆江河湖泊的周围,山间谷地、冲沟、河滩阶地和各种洼地里也有少量分布。

一、软土的工程特性

(一)天然含水量高、孔隙比大

淤泥及淤泥质土的天然含水量大于40%,最高可达90%.孔隙比可达2;泥炭及泥炭质土的含水量极高,最高可达2000%,孔隙比可达15。

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二、软土地基的变形特征

由于软土具有强度低、压缩性高、渗透性弱等特点,故建造在这种地基上的建筑,其变形特征是沉降大、不均匀沉降大、沉降速率大和沉降延续时间长。

(一)沉降大

由于软土地基的高压缩性,故在其上建造的建筑物的沉降量是较大的,据调查,软土地基上三层砌体承重结构房屋,其沉降量一般为15~20cm,四层至六层一般为20~60cm,个别的甚至超过100cm;带有吊车的单层排架结构工业厂房,其沉降量约为 20~30cm,具有大面积地面荷载的工业厂房,其沉降量较大,甚至超过 50cm;料仓、油罐、储气柜、水池等大型构筑物,其沉降量一般都大于50cm,甚至超过 100cn。过大的沉降会影响构筑物的正常使用;如对民用建筑也会造成室内地面标高低于室外地面标高而使雨水倒灌,管道断裂。污水不易排除等。

(二)不均匀沉降大

软土地基上建筑物各部位荷载的差异或荷载虽相同但平面型式复杂都会引起较大的差异沉降或倾斜。即使上部结构荷载分布均匀,其差异沉降也有可能达到平均沉降的 50%以上,过大的不均匀沉降是造成建筑物裂缝或损坏的根本原因,亦会造成工业厂房吊车卡轨和滑车丧失使用功能的事例。

(三)沉降速率大

软土地基上建筑物的沉降速率是较大的。沉降速率是随着荷载的增加而逐步增大的,一般在加荷终止时为最大,并持续一段时间后,逐渐衰减,一般建筑物的沉降速率均小于lrm/d,但也有超过 2mm/d的,个别大型构筑物甚至达到每天沉降数厘米者。如果作用在地基上的荷载过大,则可能出现等速沉降的情况。长期的等速沉降就有导致地基稳定性丧失的危险

(四)沉降延续时间长

由于软土的渗透性弱,在外荷载作用下,地基排水固结时间较长,一般建筑物都要经过数年的沉降才能稳定。在深厚软土地基上建筑物沉降延续时间常超过十年。

三、软土地基上既有建筑损坏原因及补救措施一)建筑体型复杂或荷载差异较大,引起不均匀沉降

律筑体型是指建筑物的平面形状和立面布置。建筑物由干使用上的要求,其平面形状位往具有各种不同的图形,如"L"形、"工"字形、"T"字形、"山"字形等,诸如这种平面形状较为复杂的建筑物,即使层数相同、上部结构荷载较为均匀,但在其纵横单元交接的部位,一般基础密集,地基中应力重叠。因此,该处地基应力较其他部位为大,沉降也就大于其他部位,形成局部的沉降中心,致使建筑物发生过大的挠曲或倾斜,而导致裂缝的出现。同样由于使用上的要求。建筑物在立面布置时.有时是高低起伏、参差不齐的。对干各部位高唐不相同的建筑物或各部位高度虽然相同,但荷载差别较大的建筑物,由于高度较大的部位(或荷载较大的部位)产生的沉降较其他部位为大,当这种不均匀沉降引起的附加应力过大时,就会引起上部结构的裂缝。

对这类损坏的既有建筑,可根据损坏程度和加固施工的可行性等,选用局部卸荷(如挖除室内厚填土.用架空预制板作地板,改用轻质墙体等)、增加上部结构或基础刚度、加深基础、锚杆静压桩 、树根桩、注浆加 固等地基处理措施。

(二)局部软弱土层或暗塘、暗沟等引起过大的差异沉降

建筑物范围内分布有局部软弱土层或暗塘、暗沟等是造成建筑物开裂损坏的重要原因,一般由于勘察工作的疏漏,施工验槽时又未发现,这样就留下了隐患。由于暗塘、暗沟等一般都是任意填筑形成,填筑材料的成分杂乱,有机物含量较大,土质松软,压缩性较高,因而,在此部位的建筑物沉降较其他部位为大,过大的差异沉降造成建筑物的裂缝或损坏。对这类损坏的既有建筑一般可采用局部地基处理措施,即在软弱土层或暗塘、暗沟等部位采用锚杆静压桩、树根桩或旋喷桩等进行局部处理。

(三)基础承受荷载过大,或加荷速率过快,引起大量沉降或不均匀沉降

建筑物基础荷载过大就会引起较大沉降.对于软土地基来说,当荷载超过地基的临塑荷载时,地基中开始出现塑性区,部分土体将从基底向外侧挤出,引起基础大量沉降和不均匀沉降,造成建筑物的开裂或损坏。对于有些活荷载较大的构筑物,如油罐、贮仓等,使用时若活荷载施加速度过快,也会引起大量沉降或倾斜。对这类损坏的建筑物或构筑物;一般采用卸除部分荷载,加宽基础、加深基础或地基处理措施等。

(四)大面积地面荷载或大面积填土引起柱基、墙基不均匀沉降、地面大量凹陷,或往身、墙身断裂。

有些工业建筑,在建筑范围内往往具有大面积地面荷载或大面积填土,如冶金工厂的原料或成品堆场,炼钢或轧钢车间,化工厂的原料车间。水泥厂的联合贮库,机械制造厂铸工车间的露天栈桥,以及粮、盐、糖仓库等建筑物内,长期堆放原料、成品及各种货物,形成地面堆载.由于这种堆载数量大,范围广.月很不均匀.常引起建筑物损坏而影响生产 如因地面荷载而造成柱基不均匀沉降,而使桥式吊车产生滑车和卡轨现象,露天车间因柱基内倾,桥式吊车轨距缩小,常发生卡轨现象;带有屋盖的厂房或仓库,当柱基或墙基内倾后,由于屋盖的顶掌作用,引起柱身或墙身挠曲.在柱身成墙身内侧常产生水平裂缝∶仓库建筑常因地面大量凹陷造成地坪开裂,使货物受潮或锈蚀,地下管道断裂等。对这类损坏的建筑物,可选用锚杆静压桩、树根桩或地基处理措施等。

(五)地质条件复杂或荷载分布不均,引起建筑物过大倾斜

由于软土地基压缩性较高,因此建筑物范围内地基不均匀,如地层倾斜。土层厚薄不均,土性差别较大,存在古河道、塘、沟等局部软弱土层,以及上部结构荷载分布不均,重心偏移等因素,均可能因不均匀沉降而引起建筑物过大倾斜。对这类倾斜的建筑物,可根据地质条件及建筑结构情况进行倾斜原因的分析,选用本书第6章所述的纠倾方法。