欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

特殊土地基有哪些"特殊性"?

306 2021-11-29 09:16:59

前面我们说过要选择在地质条件良好的场地从事工程建设,但是,我国土地辽阔,幅员广大,地质各异。随着经济建设的蓬勃发展,不仅事先要选择在地质条件良好的场地从事建设,而且有时也不得不在地质条件不良的场地上进行建设。例如软土就广泛分布在我国东南沿海、内陆平原和山区,如上海、天津、广州、昆明和武汉等,而这些城市的工程建设尤其是高层建筑发展是相当快的。

特殊土是指在特定的环境和历史条件下沉积形成的土类。特殊土地基大部分带有地区特点,它包括软土、湿陷性土、膨胀土、填土、红粘土和冻土等地基,特殊土地基的性状一般均不稳定,用作建筑场地,在设计与施工中应做特殊的地基处理。

(1)软土

软土指的是天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土,它包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等,基压缩系数一般大于0.5MPa-1;不排水抗剪强度一般小于30kPa。

软土是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积,经生物化学作用形成。其成因类型有海岸沉积、湖泊沉积、河滩沉积和沼泽沉积,因此,分布很广,广泛分布在我国东南沿海、内陆平原和山区,但以沿海地区为主,特别是江河出海口的三角洲平原地带的软土层面广而深厚。

软土的特性可归纳为"三高三低,即高含水量、高压缩性、高灵敏度;低密实度、低强度、低渗透性。在岩土工程领域中,软土是备受关注的对象,其"三高三低"的特性在工程实践中最令工程技术人员感到不安。尤其是软土在外荷载作用下(或因基坑开挖而卸载时),地层结构受到扰动,软土强度会有很大降低,地层变形大且变形稳定时间长,这给深基坑施工增加了很多困难。工程实践业已证明,软土工程的水平位移较之竖直压缩(沉降)更具威胁,所以软土中的深基坑工程的支护、 降水和开挖的设计和施工也因其力学性

状的特征而增大了难度,此类问题我们在后面的阐述再进一步讨论。

(2)填土

填土是指由人类活动而堆填的土,按其物质组成和堆填方式,分为素填土、杂填土和冲填土三类。

素填土是由碎石土、砂土、粉土和粘性土等一种或几种材料组成的填土,素填土中不含杂质或含杂质很少。

杂填土是指由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。它的成因很不规律,组成的物质复杂,分布极不均匀,结构松散。杂填土的性质随堆填的龄期而变化,其承载力一般随堆填的时间增长而增高。杂填土的主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差。即使在同一建筑场地的不同位置,地基承载力和压缩性也有较大差异。某些杂填土内含有腐植质及亲水性和水溶性物质,会给地基带来更大的沉降及浸水湿陷性。某些工业废料中含有对基础有侵蚀性的物质,未经处理也不宜作为持力层。

(3)湿陷性土

黄土是在干旱条件下形成的黄色粉质土,它含有大量的碳酸盐类,在天然状态下,具有肉眼可见的大孔隙,并有竖向节理。天然含水量的黄土,如未受水浸湿,一般强度较高,压缩性较小,通常被认为是一种较好的地基土。但是,有的黄土在上覆土自重应力的作用下,或在上覆土自重应力和建筑物附加应力共同作用下受水浸湿时,由于充填在土颗粒之间的可溶盐类物质遇水溶解,土的结构迅速破坏,具强度也迅速降低,并发生显著的附加下沉,这类黄土称为湿陷性黄土。我国的黄土分布很广,面积约63.4万平方公里,其中湿陷性黄土约占3/4。湿陷性黄土由于水浸湿后会使建筑物不均匀沉降,还可能引起基坑边坡滑动,且这种破坏具有突然性,因此是造成黄土地区工程事故的主要原因。在湿陷性黄土地基上施工高层建筑,地基土须进行深层加固处理,常用的方法有强夯法、灰土桩挤密法、水泥灌浆法以及硅化法等。施工中应根据地基土的特性和基础设计要求,合理安排施工程序,防止施工用水和场地雨水流入地基土引起湿陷。

(4)膨胀土

膨胀土是指含有大量亲水矿物,湿度变化时有较大体积变化,变形受约束时产生较大内应力的粘性土,它是一种吸水膨胀、失水收缩、具有较大的胀缩变形性能,且变形具有往复性的高塑性粘土。这种特殊土在我国分布也很广,在黄河流域及其以南的十余个省区几乎都有发现。

膨胀土一般强度高、压缩性低,所以易被误认为良好的地基。实际上,膨胀土由于受湿度的影响很大,施工中地基土性状极不稳定。例如基坑开挖后,若久旱无雨,场地易出现裂缝,一旦降雨,则雨水灌入缝隙,进入土体,极易产生滑坡。由此可见,膨胀土体中含水量的变化对其影响十分重大,而施工中却又难以避免,如基坑的土方开挖势必使暴露出的土体含水状态发生变化;场地平整也破坏了原有地貌、自然排水系统和植被,改变了土体吸水和蒸发环境,使土体中的含水状态发生变化,所以有些时候,基坑坡度很小时也能产生滑动。此外,膨胀土体的变形还会使基础升降、建筑物和地坪开裂;若地下墙(包含围护挡墙)的侧壁直接与膨胀土接触,在侧向膨胀压力作用下还可能造成侧壁倾斜,对工程造成严重损害。

针对以上情况,在膨胀土地基上的基坑工程,应防止土体的曝晒、风干、充水、浸湿、控制土体中含水量的变化。基坑开挖宜分段快速作业,在达到设计开挖标高以上1m处应采取严格保护措施,防止长时间裸露土体;开挖断面宜用圆形,分部开挖时,开挖断面应光滑,自立时间若不能满足施工要求时,应超前支护;裸露出的土体应及时封闭,宜分层喷射混凝土护壁,需要时宜分层布筋,早期变形过大时宜采用伸缩性支护;基础施工完毕,应及时分层回填夯实,回填材料不得采用未经处理的膨胀土;膨胀土不宜与基础、地下墙、桩的侧壁直接接触,并宜采用非膨胀土作隔离层,其宽度不宜小于墙厚或桩径。

从上面的分析中,我们已了解了一些特殊土地基的特殊性,这些特殊性绝大多数对建筑工程是不利的。当建筑地基或场地存在着强度不足、压缩性过大或不均匀时,为保证建筑物的安全与正常使用,则事先要对地基进行人工处理后再建造基础,这种地基加固称为地基处理。

地基处理的目的是采取适当的措施以改善地基的承载力、压缩性、渗透性、振动性、湿陷性和胀缩性。地基处理的方法很多,各自适用于不同的地质条件和施工条件。如按处理的作用机理可分为物理处理和化学处理。物理处理主要包括换土处理、密实处理、排水处理、加筋处理以及热学处理等;化学处理主要包括灌浆法和搅拌法。

岩土工程