软弱地基处理原理

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软弱地基处理原理

山东茂隆新材料科技有限公司 2023-03-03 1329


软弱地基是一个宽泛的概念,其处治措施也是多种多样,但总的来说其处治方式无外乎可以归纳为两大类,即横向增强式的地基处治和竖向增强式的地基处治

1、横向增强式的地基处治,即通过预压(欠载、等载、超载)、换填、强夯、加筋等对软弱地基进行处治,其作用相当于软弱地基设置垫层,从而将上部荷载形成的附加应力通过扩散作用而满足地基承载力的要求或沉淀的要求

这种垫层作用在软弱地基较浅时可采用合格填料进行完全换填处治,软弱地基较深时采用塑料排水板、袋装砂进等进行局部或全部处治。

对于浅层软弱地基,可采用完全换填法,或设置盲沟+部分换填法进行处治,填料可根据路基两侧或场坪外围设置的节水盲沟等效果,而实现全部或部分采用非透水性材料的换填,从而有效降低对砂卵石、砂砾石等材料的需求,而大幅降低工程造价

对于深层软弱地基的排水固结处治,多根据软弱地基的性质、填高、工期等因素,可设置欠载、等载、超载等处治方法,如果深层软弱地基中如有沉积沙层等透水层的存在,将大大提高软弱地基排水固结的效果,因此,应尽量利用沉降沙层的排水作用而提高软弱地基的处治能力

加筋主要是采用土工材料与土体(换填或自身土体)材料上的巨大差异性通过协调受力实现互补而提高地基承载力,即通过土体对加筋体提供的摩阻力和筋体对土体提供的约束力,实现对土体强度与刚度的改良而达到提高承载力与减少沉降的目的,筋体的这种改良作用其实质是通过形成的“围压”提供了一个额外的粘聚力实现的。

2、竖向增强式的地基处治,即通过散体桩、柔性桩(半刚性桩)、刚性桩对软弱地基进行处治,其作用相当于对软弱地基采用置换、挤密、胶结等形成复合地基,从而增加地基的竖向受力能力,达到对软弱地基的改善而满足承载力与沉降要求,这种复合地基除散体桩外,一般均要求桩体需位于稳定的地层作为持力层

散体桩主要为碎石桩,其利用碎石间咬合力形成的桩体支撑作用,以及碎石排水使软弱地基排水固结,共同提高软弱地基的承载力,散体桩的实现必须具有一定的桩周“围压”如规范中明确规定应用碎石桩时桩周的围压不得小于20KPa,如果没有足够的围压,在上部荷载的附加应力作用下,桩顶附近一定范围内的碎石桩会发生膨胀而破坏,因此,这也是碎石桩在东南沿海的承载力很低的海相软土地基中应用较少的一个原因,也是碎石桩广泛应用于西南山区沟谷冲积洪积相软弱地基的一个主要原因

柔性桩(半刚性桩)主要指搅拌桩、旋喷桩等,刚性桩主要指CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)、素混凝土桩、管桩等桩身

刚度较大的桩体,以上两种桩体处治的复合地基主要利用桩身与桩间土共同承担上部荷载或附加应力

但这种共同承担作用的实现,需在桩顶设置一定厚度的褥垫层实现,从而使桩与桩间土的沉降度不同而实现桩与土的协调受力,即通过桩间土的相对较大沉降,使桩体在一定范围内产生负摩阻力,从而减少桩土应力比,充分发挥桩间土的承载能力,有时为提高桩与土的协调能力,必要时须在褥垫层中设置土工格栅进行调节。

如果没有褥垫层的存在,此时的桩体处治软弱地基将不是复合地基,而是纯粹的桩体受力。在上部荷载可附加应力的作用下,桩身将可能刺入上部荷载区,应力过大时将造成桩体损坏。因此,褥垫层设置与否,是桩体形成复合地基与一般桩基区别的关键因素。

需要说明的是,由于半刚性桩和刚性桩由于桩体刚度较大,故复合地基不能同碎石桩等散体桩一样实现较大的变形,因而桩间土体的承载力不能完全发挥,否则宜造成桩体由于桩间土变形过大而损坏。因此,半刚性桩和刚性桩复合地基承载力公式中在桩间土项中给予了一个折减系数,而在碎石桩复合地基承载力公式中在桩间土项中则没有相关的折减系数。但不管怎么说,复合地基目前通用的计算分析,均是按面积加权平均后的等效均匀材料承载力和刚度进行分析的。

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