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軟弱地基處理原理

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軟弱地基處理原理

山東茂隆新材料科技有限公司 2023-03-03 2339


軟弱地基是一個寬泛的概念,其處治措施也是多種多樣,但總的來說其處治方式無外乎可以歸納為兩大類,即橫向增強式的地基處治和豎向增強式的地基處治

1、橫向增強式的地基處治,即通過預壓(欠載、等載、超載)、換填、強夯、加筋等對軟弱地基進行處治,其作用相當于軟弱地基設置墊層,從而將上部荷載形成的附加應力通過擴散作用而滿足地基承載力的要求或沉淀的要求

這種墊層作用在軟弱地基較淺時可采用合格填料進行完全換填處治,軟弱地基較深時采用塑料排水板、袋裝砂進等進行局部或全部處治。

對于淺層軟弱地基,可采用完全換填法,或設置盲溝+部分換填法進行處治,填料可根據(jù)路基兩側(cè)或場坪外圍設置的節(jié)水盲溝等效果,而實現(xiàn)全部或部分采用非透水性材料的換填,從而有效降低對砂卵石、砂礫石等材料的需求,而大幅降低工程造價

對于深層軟弱地基的排水固結(jié)處治,多根據(jù)軟弱地基的性質(zhì)、填高、工期等因素,可設置欠載、等載、超載等處治方法,如果深層軟弱地基中如有沉積沙層等透水層的存在,將大大提高軟弱地基排水固結(jié)的效果,因此,應盡量利用沉降沙層的排水作用而提高軟弱地基的處治能力

加筋主要是采用土工材料與土體(換填或自身土體)材料上的巨大差異性通過協(xié)調(diào)受力實現(xiàn)互補而提高地基承載力,即通過土體對加筋體提供的摩阻力和筋體對土體提供的約束力,實現(xiàn)對土體強度與剛度的改良而達到提高承載力與減少沉降的目的,筋體的這種改良作用其實質(zhì)是通過形成的“圍壓”提供了一個額外的粘聚力實現(xiàn)的。

2、豎向增強式的地基處治,即通過散體樁、柔性樁(半剛性樁)、剛性樁對軟弱地基進行處治,其作用相當于對軟弱地基采用置換、擠密、膠結(jié)等形成復合地基,從而增加地基的豎向受力能力,達到對軟弱地基的改善而滿足承載力與沉降要求,這種復合地基除散體樁外,一般均要求樁體需位于穩(wěn)定的地層作為持力層

散體樁主要為碎石樁,其利用碎石間咬合力形成的樁體支撐作用,以及碎石排水使軟弱地基排水固結(jié),共同提高軟弱地基的承載力,散體樁的實現(xiàn)必須具有一定的樁周“圍壓”如規(guī)范中明確規(guī)定應用碎石樁時樁周的圍壓不得小于20KPa,如果沒有足夠的圍壓,在上部荷載的附加應力作用下,樁頂附近一定范圍內(nèi)的碎石樁會發(fā)生膨脹而破壞,因此,這也是碎石樁在東南沿海的承載力很低的海相軟土地基中應用較少的一個原因,也是碎石樁廣泛應用于西南山區(qū)溝谷沖積洪積相軟弱地基的一個主要原因

柔性樁(半剛性樁)主要指攪拌樁、旋噴樁等,剛性樁主要指CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)、素混凝土樁、管樁等樁身

剛度較大的樁體,以上兩種樁體處治的復合地基主要利用樁身與樁間土共同承擔上部荷載或附加應力

但這種共同承擔作用的實現(xiàn),需在樁頂設置一定厚度的褥墊層實現(xiàn),從而使樁與樁間土的沉降度不同而實現(xiàn)樁與土的協(xié)調(diào)受力,即通過樁間土的相對較大沉降,使樁體在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生負摩阻力,從而減少樁土應力比,充分發(fā)揮樁間土的承載能力,有時為提高樁與土的協(xié)調(diào)能力,必要時須在褥墊層中設置土工格柵進行調(diào)節(jié)。

如果沒有褥墊層的存在,此時的樁體處治軟弱地基將不是復合地基,而是純粹的樁體受力。在上部荷載可附加應力的作用下,樁身將可能刺入上部荷載區(qū),應力過大時將造成樁體損壞。因此,褥墊層設置與否,是樁體形成復合地基與一般樁基區(qū)別的關鍵因素。

需要說明的是,由于半剛性樁和剛性樁由于樁體剛度較大,故復合地基不能同碎石樁等散體樁一樣實現(xiàn)較大的變形,因而樁間土體的承載力不能完全發(fā)揮,否則宜造成樁體由于樁間土變形過大而損壞。因此,半剛性樁和剛性樁復合地基承載力公式中在樁間土項中給予了一個折減系數(shù),而在碎石樁復合地基承載力公式中在樁間土項中則沒有相關的折減系數(shù)。但不管怎么說,復合地基目前通用的計算分析,均是按面積加權(quán)平均后的等效均勻材料承載力和剛度進行分析的。

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