建筑物地基处理的目的

软弱地基包括软土、杂填土和冲填土及其他高压缩性土构成的地基。

软土包括淤泥和淤泥质土,它的特点是含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、渗透性差、具有明显的结构性和流变性。软土地基上建筑物沉降量大,沉降稳定时间长。

杂填土是人类活动产生的建筑垃圾、工业废物和生活垃圾。它的特点是强度低、压缩性高、均匀性差。

冲填土是水力冲填泥砂形成的。在冲填的入口处,土颗粒较粗,而到出口处逐渐变细,通常为强度较低和压缩性较高的欠固结土。

特殊土有地区性的特点,包括湿陷性黄土、膨胀土、红黏土和冻土等。

目前,建筑物的地基问题主要以下几个方面:

(1)抗剪强度低。软土的天然不排水抗剪强度一般小于30kPa。

(2)压缩性较高。一般正常固结的软土的压缩系数为α1－2＝0.5～1.5MPa－1,最大可达α1－2＝4.5MPa－1;压缩指数为Cc＝0.35～0.75。

(3)渗透性很小。软土的渗透系数一般为1×10－6～1×10－8cm/s。

(4)具有明显的流变性。在荷载作用下,软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减,在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。

(5)液化问题。在强烈地震作用下,会使地下水位以下的松散细粉砂和粉土产生液化,使地基丧失承载力。

(6)特殊土的特殊问题。当遇到湿陷性黄土或膨胀性大的膨胀土时,同样会引起建筑物发生不均匀沉降。

当建筑物的天然地基存在上述问题时,即需采取地基处理措施以保证建筑物的安全与正常使用。地基与建筑物的关系极为密切,而地基问题常常是造成工程事故的主要原因。

地基处理的目的采用各种地基处理方法,如换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等,以改良地基土的工程特性,达到满足上部结构对地基稳定和变形的要求。这些方法主要包括以下五个方面:

(1)提高剪切强度。地基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性,取决于地基土的抗剪强度。地基的剪切破坏表现在:建筑物的地基承载力不够;由于偏心荷载及侧向土压力的作用使结构物失稳;由于填土或建筑物荷载,使邻近地基产生隆起;土方开挖时边坡失稳;基坑开挖时坑底隆起。地基的剪切破坏反映了地基土的抗剪强度不足。因此,为了防止剪切破坏以及减轻土压力,需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。

(2)改善地基的压缩性。地基的压缩性表现在建筑物的沉降量和差异沉降量大;由于有填土或建筑物荷载,使地基产生固结沉降;作用于建筑物基础的负摩阻力引起建筑物的沉降;大范围地基的沉降和不均匀沉降;基坑开挖引起邻近地面沉降;由于降水地基产生固结沉降。地基的压缩性反映在压缩模量指标的大小。因此,需要采取措施使地基土的压缩模量提高,借以减少地基的沉降和不均匀沉降,且还起到防止侧向流动(塑性流动)产生的剪切变形的功能。

(3)改善地基的透水特性。地基的透水性表现在堤坝等基础产生的地基渗漏;基坑开挖工程中,因土层内夹薄层粉砂或粉土而产生流砂或管涌等,都是在地下水的运动中所出现的问题,需要采取措施使地基土降低透水性或减轻其水压力。

(4)改善地基的动力特性。地基的动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂(包括部分粉土)产生液化;由于交通荷载或打桩等原因,使邻近地基产生振动下沉。为此,需要采取措施以防止地基液化,并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。

(5)改善特殊土的不良地基特性。主要是消除或减小黄土的湿陷性或膨胀土的膨胀性等。