浅谈软土地基的几种常见处理方法

◇科技创新◇　科技置向导　２０１３年２６期　浅谈软土地基的几种常见处理方法　李逸航　（山东公路技师学院山东济南２５０１０３）　【摘要】软土分布广泛，在土木工程建设中，不可避免的遇到软土地基的处理问题。其处理的是否恰当，直接影响到土木工程构筑物的安　危。软土地基常见的处理方法：（１）换填；（２）强夯法；（３）土工织物加固法；（４）排水固结法；（５）化学加固法：１）水泥土搅拌法２）旋喷法３）复合　注浆法及各种方法的优点。　【关键词】软土；软土地基；处理方法；优点　土工织物又称土工聚合物，具有高抗拉强度．耐久性、耐腐蚀性，　质地柔韧．能与砂土很好地结合．有效地提高土的抗剪强度、抗拉性　能．增强土体的整体性和连续性。　在砂垫层中间铺设一层具有一定强度的土工合成材料．增加了地　基土的抗剪强度．通过土体与筋体间的摩擦作用．使土体中的拉应力　传递到筋体上．筋体承受拉力．而筋间土承受压应力及剪应力，使加筋　土中的筋体和土体能较好发挥各自的作用．提高稳定性．同时复合体　１．软土地基的特性　还具有一定的刚度。上由于复合体能承受较大拉力，地基受力变小，路　（１）不稳定性。当软土受到扰动时会变成稀释流动状态。　而且还可减少地基的　（２）高压缩及不均匀沉降。由于软土的压缩系数很大，当垂直压力　堤中心沉降明显减小。不仅减少了不均匀沉降．从而使沉降加快，减少后期沉降，形　达到一定值时．软土会发生压缩变形，导致建筑沉降量较大及沉降不　总沉降。加快了软土的固结作用，成一种良性循环　优点：它适用于各种软弱地基，且其价格相对低廉，因而在工程中　广泛应用。　（４）沉降速度快。　３．４排水固结法　软土地基的处理是否恰当．直接影响到土木工程构筑物的安危．　排水固结法是处理软粘土地基的有效方法之一。为了加速固结，　关系到整个工程的质量．因此对软土地基处理的重要性已愈来愈多地　最有效的办法就是在天然土层中增加排水途径．缩短排水距离．设置　被人们所认识　竖向排水井（砂井或塑料排水袋），以加速地基的固结，缩短预压工程　２．软土地基处理的目的　均匀。　（３）低渗漏性。软土渗透系数小．固结所需时间较长。　软土是淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般　粘土的统称。大部分软土的天然含水量在３０％～７０％之间．孔隙比　１００～１０９，渗透系数为１０８～１０７ｅｍ／ｓ，压缩性系数为Ｏ．００５～０．０２．抗剪强　度低，具有触变性和显著的流变性。　软土在我国分布广泛．主要是在沿海地带及平原低地、沼泽地区，　在高原山区的古代或内湖沼泽地区也常遇到软土。类型有：沿海沉积　型（滨海相；泻湖相；溺谷相；三角洲相）、内陆湖盆沉积型、河滩沉积　型、沼泽沉积型。　由于软土的分布广泛．在土木工程建设中．就不可避免的遇到软　土地基的处理问题　用低、周期短．经济易行和节省材料，有利于环境保护等特点。　缺点：施工过程中震动比较大，不适合用于离建筑物和构筑物比　较近的区域．施工场地不易太小，否则机具无法施工。　３－３土工织物加固法　使其在短时期内达到较好的固结效果，使沉降提前完成；并　软土地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和　的预压期。使地基承载力提高的速率始终大于施工　热学等方法对地基土进行加固。用以改良地基土的工程特性。达到以　加速地基土抗剪强度的增长．荷载增长的速率．以保证地基的稳定性。　下目的：　排水系统主要有袋装砂井和塑料排水板等竖向形式．并辅以砂垫　（１）提高地基的抗剪强度。　层作横向排水体．而加压系统主要利用建筑物本身重量逐级加载或利　（２）降低地基的压缩性。　用场外材料加载预压　加压系统与排水系统二者缺一不可．没有加压　（３）改善地基的透水特性。　系统．孔隙水不能自然排出．而没有排水系统，孔隙水又不能快速而顺　（４）改善地基的动力特性。　（５）改善特殊土的不良地质特性地基处理的对象是软弱地基和特　畅地被排出　优点：理论成熟，施工设备简单，费用低。如砂井排水法，对于盛产　殊土地基。　砂料的地区．当是首选方案。　３．软土地基常见的处理方法　缺点：由于需要预压荷载，且预压时间长，对工期紧迫、缺乏压载　３．１换填　　当软土地基的承载力或变形满足不了设计要求。而软弱土层的厚　条件的工程难以采用。３．５化学加固法　度较浅时．将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然　３．５．１水泥土搅拌法　后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、　也叫水泥土搅拌桩法．是以水泥等材料作为固化剂，通过特制的　素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时￣２Ａ－ｒ或机械方法分　将固化剂（浆体或粉体）和地基土强制搅拌，使软土硬结　层压、夯、振动．使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。它适用　深层搅拌机械，于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基。对软土厚度　成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。　搅拌桩柱体与四周软土组成复合地基．可以提高地基承载力、提　小于３米的情况．一般可采用全部挖除换填的方法。对厚度大于３米　高地基强度、增大地基变形模量，减少地基沉降，阻止水体流动，增强　的情况．通常只采取部分挖除换填的方法。　阻止地下水的渗透。水泥土搅拌法不仅可以较大地提　优点：全部挖除换填从根本上改善了地基，不留后患，效果最佳，　地基的稳定性．高地基土的承载力．而且在加固深度内可以减少原地基沉降量的１，３　是最为彻底的措施。　至２Ｄ．沉降较快趋于稳定。　３．２强夯法　强夯法又称动力固结法，是将一个重锤（一般为１０～４０ｔ）从高处　优点：沉降量小，效果好，节省施工时间。　（１０～４０ｍ）自由下落。夯击地基，从而使地基土的抗压强度得到提高、　缺点：造价较高，水泥用量大。　压缩模量提高．压缩性得到降低的方法。强夯法能使地基土压密和振　３．５＿２旋喷法　密．加固地基土，从而达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化　旋喷注浆法是把底部带有特殊喷嘴的注浆管置人土层中预定深　条件、消除湿陷性黄土的湿陷性目的。　度．利用高压水泥浆切割原状土后．借助注浆管的旋转和提升运动，使　强夯法有严格的适用范围．它要求用于处理素填土、杂填土、砂　高压水泥浆与崩落下来的土充分搅拌混合，经过区一段时间凝固在土　土、低饱和度粘土、粉土和黄土地基，对软土的饱和度接近１，是不宜　体中形成圆柱状固结体，从而加固地基的方法。　使用强夯法的。　高压喷射所采用的硬化剂主要是水泥．并在其中增添防治沉淀或　优点：适用范围广泛，设备简单，加固效果显著，不需加固材料、费　加速凝固的外加剂。旋喷固结体是一种特殊的水泥一（下转第４１９页）　４１７　◇科技创新◇　科技＿向导　２０１３年２６期　浅谈灰铸铁的补焊工艺　李建杰　（义马煤碳高级技工学校河南义马４３２７００）　【摘要】灰铸铁中的碳，主要以片状石墨的形式分布于金属基体中，断口呈暗灰色。灰铸铁的强度低，塑性很差，但据有良好的耐磨性，吸　振性和切削加工性，并且成本低，在工业上应用很广，但灰铸铁由于舍碳量高，杂质多，强度低，塑性差，所以焊接性差，在焊接中易产生白口组　织和裂纹等缺陷。　【关键词】灰铸铁；补焊；热焊法；冷焊法；气焊；钎焊　等来获得非铸铁焊缝组织（如钢焊缝、有色金属焊缝等）。　异质焊接材料电弧冷焊工艺要点是：　１）采用细焊条、小电流、快速焊接，以减少铸铁母材在焊缝中的熔　合化，降低焊缝中碳、硫的含量。同时减少了焊接热输入，减少焊接应　力．防止裂纹。由于电流小．热影响区窄，使半熔化区的白口铸铁组织　层变薄．有利于加工　２）采用短段焊、断续焊、分散焊、分段退焊等，并在每焊１０～１５ｍｍ　左右长度后．立即用小锤迅速锤击焊缝．待焊缝冷却到不烫手（大约　５０　６０℃）时．再焊下一道，以减少焊接应力防止裂纹。　３）破口较大时，应采用多层焊，后层焊缝对前层焊缝和热影响区　１．焊条电弧焊　可使接头平均硬度降低．但多层焊时焊缝收缩应力较　根据焊件在焊接前是否预热．焊条电弧可分为冷焊、半热焊（预热　有热处理作用．易产生剥离性裂纹，因此应注意合理安排焊接顺序。水平形的焊接　温度为３００．．４００℃）和热焊（预热温度为６００～７００＂Ｃ）￣种方法。焊条电　大．斜坡形焊接应力最小，有利于防止发生　弧焊焊补铸铁时．一般采用铸铁焊条．但焊补要求不高、刚度不大的非　顺序焊接应力最大．凹形次之，裂纹　当工件受力大焊缝强度要求较高时．可配合采用栽丝法．以提高　加工面也可用碳钢焊条．如Ｅ４３０３、Ｅ５０１５等。　（１）热焊法。热焊法是焊接前将焊件全部或局部加热到６００　７００ｏＣ，　接头强度。　（３）半热焊法。半热焊法是焊接前将焊件预热到３００～４００ｏＣ是进　并在焊接过程中保持一定的温度。焊后在炉中缓冷的焊接方法。用热　焊法时．焊件冷却缓慢，温度分布均匀．有利于消除百口组织。减少应　行焊补的一种方法。该法介于冷焊法与热焊法之间，常用于刚度不大　力，防止生产裂纹。但热焊法成本高工艺复杂、生产周期长、焊接时劳　的小结构件的焊补　灰铸铁件在机械工业中得到广泛应用　灰铸铁中的碳．主要以片　状石墨的形式分布于金属基体中，断口呈暗灰色。灰铸铁的强度低，塑　性很差．但据有良好的耐磨性。吸振性和切削加工性，并且成本低，在　工业上应用很广，但灰铸铁由于含碳量高，杂质多，强度低，塑性差，所　以焊接性差．在焊接中易产生白口组织和裂纹等缺陷。　对于灰铸铁的焊补首先要选择好补焊方法。灰铸铁的焊补方法主　要应根据铸件大小，焊补处情况、刚度大小及焊后的要求（如加工要　求、致密性、颜色等）来选择。常用的是焊条电弧焊和气焊，有时也采用　ＣＯ：气体保护焊、钎焊或电渣焊。　动条件差．因此应尽量少用。只有当缺陷被四周刚度大的部位所包围．　在焊接时不能自由热胀冷缩．用冷焊易造成裂纹的焊件才采用热焊。　热焊时常用的铸铁焊条型号是ＥＺＣ（Ｚ２０８、Ｚ４０８），热焊的工艺特点是　采用大电流（焊接电流值可达焊条直径的５０倍），连续焊，焊后保温缓　冷。　（２）冷焊。冷焊法是指焊件在焊前不预热．焊接过程中也不辅助加　热的一种方法．因此可以大大提高焊补产生率．降低焊补成本．改善劳　动条件．减少焊件因预热时受热不均匀而产生的变形和焊件已加工面　的氧化　因此．在可能的条件下应尽量采用冷焊法。目前，冷焊法正在　我国推广使用．并获得了迅速的发展。但是冷焊法在焊后因焊缝及热　影响区的冷却速度很大．极易形成白口组织。此外。因焊件受热不均　匀．常形成较大内应力．会造成裂纹。目前铸铁冷焊常采用异质焊接材　料，如纯镍铸铁焊条ＥＺＮｉ（Ｚ３０８）、镍铁铸铁焊条ＥＺＮｉ￣（Ｚ４０８）、镍铜　铸铁焊条ＥＺＮｉＣｕ（Ｚ５０８）、高钒铸铁焊条ＥＺＶ（Ｚ１１６）、普通低碳钢焊条　２．气焊　气焊火焰温度比电弧温度低的多．因而焊件的加热和冷却比较缓　慢．这对防止灰铸铁在焊接时产生白口组织和裂纹都很有利。用气焊　焊补的铸件质量一般都比较好．因而气焊成为焊补铸铁的常用方法。　但气焊与电弧焊相比．其生产率低、成本高、焊工的劳动强度大、焊件　变形也较大．并且焊补大型铸件时难以焊透。因此常用于中小型铸铁　件用的焊丝有铸铁焊丝ＲＺＣ一１、ＲＺＣ一２或合金铸铁焊丝ＲＺＣＨ。气焊　溶剂常用ＣＪ２０１．气焊火焰一般用碳化焰。　３．钎焊　钎焊加热温度低，焊接速度快，因此焊接应力小。焊补过程中基本　金属又不熔化．所以组织变化很小。如用黄铜作钎料焊补铸铁，可获得　良好的效果．一般钎焊用于不要求颜色一致的小缺陷的焊补，也可用　于灰铸铁件磨损表面的堆焊　此外，ＣＯ　气体保护焊、电渣焊也可以进行灰铸铁焊补。ｑ　作者简介：李建杰（１９６９一），男，汉族，高级焊工，现在在河南省义马煤碳高级技工学校工作。　（上接第４１７页）土骨架结构，水泥土的水反应要比纯水泥浆复杂的多。　稳定性好的“结石体”。　固结体强度随时间增长的机理可分别从水泥的水化硬化作用、水泥一　优点：钻孔施工口径较小，附加沉降小。施工简便，适合现场狭　土空间结构的形成、以及水泥与土之间的长期物理化学变化等方面加　窄的工程．施工时基本无噪音，对环境无污染，经济可靠，耐久性　好。　以解释．固结体的强度会在较长时间内持续增长。　现在我国高等级土木工程越来也多．这就对地基工程的处理提出　优点：由于将水泥土与原地基软土就地搅拌混合，最大限度利用　越来越高的要求　科学合理的对软土地基进行处理，提高地基工程质　原土．其固结强度高，承载力较高，对周围原有建筑的影响小。　３．５＿３复合注浆法　利用液压、气压或电化学原理通过注浆管把浆液均匀的注入地层　中．浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水　【参考文献】　分和空气后占据其位置．一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙　［１］崔恒松．软￣ｔｇ基常见处理方法探讨，２０１０，９．　量，将对我国总体工程质量的提高产生深远的影响。Ｑ　一　胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水防渗性能高的和化学　［２］李彰明做土地加固与质量控制．中国建筑工业出版社，２０１１，１２．　４１９