关于软土地基病害问题的分析和治理
2015-08-04
软土一般是指在静水或缓慢流水环境中沉积的，天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑到流塑状态的饱和粘土。按其沉积环境及形成特征，大致可分为四种类型，既：海滨沉积，多在我国沿海一带地区；湖泊沉积，多在湖泊周围边沿地区；河滩沉积，一般是在长江等江河下游；谷地沉积或残积土，常见在西南、南方山区或丘陵地区。
一、病害情况及原因分析
由于软土具有高压缩性、低强度等特点，因此，建造在软土地基上的建筑物如果处理不当，就会发生过大的沉降，影响建筑物的使用和安全，现将建造在软土地基上常见的病害分析如下：
1.建筑物过大沉降。这是软土地基上建筑物最常见的病害。据统计：一般三层房屋沉降量约为15至20厘米；四层以上的房屋沉降量约为20至50厘米；五、六层房屋有的大于60厘米。对于有吊车梁的一般工业厂房，沉降量约为20至40厘米。而大型构筑物，一般都大于50厘米，有的甚至超过100厘米。
上述这种沉降一般出现在基底软土层较厚，且比较均匀的土层上，由于受到较大的荷载作用，使地基土受到压缩而形成的，同时其压缩性于含水量成直线关系，且压缩过程是缓慢进行的，这是因为软土的渗透性低。所以软土地基上的建筑物沉降稳定但历时较长，尤其是在深厚的软粘土层上的建筑物，其沉降量可延续十多年，甚至达数十年之久。如果建筑物的整体刚度较好，下沉已逐渐趋于稳定，且不影响安全和使用，地基和基础就不需要采取加固措施。
2.建筑物不均匀下沉，造成建筑物开裂破坏。产生这种破坏的原因很多，如上部结构的荷载差异大、建筑物的体形复杂、土层不均匀等，都会导致建筑物发生不均匀下沉，造成建筑物的破坏。如我市一工业厂房建造在淤泥之上，工程未采取有效措施，使该厂房未交付使用就因地基不均匀下沉而产生大量裂缝，严重影响了工程质量。
3.建筑物发生严重倾斜。这是由于荷载不均匀或附近建筑物附加应力的影响等原因，使地基土向一边挤出，造成建筑物受力不均匀产生过大倾斜。
4.当软土地基上加载过大、过快时，由于软土地基的强度很低，当建筑物的荷载超过了地基的承载能力，就会使建筑物下的软土发生塑流和破坏。
二、预防和处理方法
（一）病害预防
由于软土具有压缩性高、强度低等特点，表现为建筑物的沉降量大而且不均匀、沉降速率大以及沉降稳定历时较长等特点，故在设计、施工方面应采取一定的预防措施。
1.设计方面的措施
（1）对于表层有密实土层（软土硬壳层）时，应充分利用其作为天然地基的持力层。“轻基浅埋”是我国在软土地基上建造房屋的成功经验；
（2）减少建筑物作用在地基上的压力，如采用轻型结构、轻质墙体和构件、设置地下室或半地下室等；
（3）铺设砂垫层或采用砂井、砂井预压、电渗法、水泥桩等，促使土层排水固结，提高地基承载能力。
2.施工方面的措施
（1）施工速度和加荷速率不要太快，使地基土有充裕的时间逐渐固结，强度逐渐提高，避免基础发生塑流挤出；
（2）在建筑物地基的四周打板桩围墙，以防止地基软土被挤出，板桩应有足够的刚度和锁口拉应力，以抵抗向外的水平压力；
（3）用反压法防止地基土塑流挤出。可在基础两侧堆土反压，减少作用在基底平面处土体上的压力差，增强地基的稳定性；
（4）施工时要注意对软土基坑的保护，减少扰动。荷载差异较大的房屋，宜先建重、高部分，后建轻、低部分。
（二）处理方法
在处理软土地基上建筑物的病害前，首先要委托具有相应资质和资格的设计、勘探部门及专业人员，对地质资料进行详细分析，必要时要对现场进行实地测试或试验，根据实际变形情况和对安全、使用、经济的要求，确定是否需要处理和制定出具体的施工处理方案，处理时应遵循以下原则：
首先，要设法提高建筑物的整体刚度，以保证房屋下沉时不发生过大的开裂、变形，确保质量和安全；
其次，要尽量减少作用在软土地基单位面积上的荷载，或减少建筑物的荷载差异；
再次，根据实际情况，采用在基础周围打板桩、围墙，将地基土包围并固定在建筑物基础以下，防止土被挤出；
最后，要采取措施提高地基承载能力，如采用电硅化、旋喷桩方法等。
具体的处理方法有：
1.混凝土套扩大面积法
条形基础、独立基础，都可采用加混凝土套，以扩大基底面积，减少单位面积上的荷载，从而减轻地基的变形。对于建筑物荷载差异较大的部分，为了保证基础的均匀沉降，可根据土质情况通过充分研究和计算，对荷载较大的部分，可扩大基础地面积，建设单位面积上的荷载，以调整荷载差异，使建筑物能够较均匀的下沉。当采用混凝土套扩大面积法处理软土地基时，要根据具体情况分段进行，必要时应做好临时加固支撑，以防止在施工过程中出现大量下沉或其他意外事故。
（1）条形基础扩大地面积。其方法是在条形基础两侧加混凝土套，施工中可分段进行基础加宽工作。这种方法适用于软土层较薄或单位面积上的荷载较小时，施工时宜于基础两侧分段进行，这样可避免基底土壤由侧向挤出，造成建筑物倾斜。
（2）独立柱基扩大底面积。按其与原有基础连接方式的不同，可分为嵌入式和锚筋式两种。嵌入式：是将加固套层的下沿嵌入基底撑环抱状。施工前，应将原基础表面及柱子根部按国家规范要求进行打毛处理，这样就可以使新老基础紧密结合共同工作，但这种做法易扰动基础土，故在进行扩大处理时，应将柱子临时支撑加固。锚筋式：是将扩大部分挖至基底平齐，将柱子根部和基础表面进行打毛处理，并在旧基础底部四周侧面直壁上钻孔，用环氧树脂锚入短钢筋，把新旧两部分紧密的结合在一起。这样处理，减轻地基单位面积上的荷载，经扩大底面积后，沉降渐趋稳定，效果较好。
