软基处理的现状及其若干进展

软基处理的现状及其若干进展以上海地区为例介绍软基处理的现状及其若干进展以上海地区为例介绍 孙钧 一、一、 前言前言 1. 就全国大范围言，即使对沿海软弱地基，受各地域自然条件地域自然条件和当地当地 施工经验施工经验的制约，各类软基的加固、处理方法都有很大不同。现只从上海上海 地区局部情况地区局部情况作扼要介绍，谨供参考。 2. 上海地区属长江下游第四纪软土地带，多年来已有一些较为经济、经济、 快速、质量容易保证达到地基加固要求快速、质量容易保证达到地基加固要求 而又施工操作性好施工操作性好的地基处理实 践，教训也不少。还有市区施工对环保的要求市区施工对环保的要求等，尽可能以实例说明。 3. 各种软基处理方法的本身已为大家所熟悉， 且限于时间，这里就不 谈了。只介绍它们的使用情况和今后的发展展望使用情况和今后的发展展望。 二、二、 土性和土力学指标和软基沉降估计土性和土力学指标和软基沉降估计 这是对软土作地基加固处理的主要依据 （一）上海市、郊地区的土性和土力学指标（一）上海市、郊地区的土性和土力学指标 1. 上海市区和近郊、沿海（江）滨一带，软土层厚达～40m 及以上； 其地表以下（25～30）m 内的软土，一般不适合作为重大建（构）筑物和 工业场栈的持力层。 2. 地表下（从地表直至－5～－10）m，为粘砂质或粉（砂）质粘土 （亚粘土） ；而（－5～－20）m 一层，为灰色、软塑∕流塑、高压缩性、 孔隙比大、接近饱水，土体强度又低的淤泥质粘土，其 天然含水量 w（40～60）％； 孔隙比 e 1.121.67; 压缩系数α0.1 ～0.2＝（0.55～1.65）MPa -1； 压缩模量E0.1 ～0.2＝（1.32～3.58）MPa； 抗剪强度指标c 固快＝（11.5～15.7）kPa；φ固快＝8.5～16.9； 无侧限抗压强度qu＝（42～77）kPa； 地基承载力p＝（55～80）kPa（老 8 吨） 。 －30m 以下，土的上述各项指标则较好。 3．对上述淤泥质粘土层，多数为 欠压密土欠压密土，其流变时效明显，在恒载 下将产生较大差异沉降和工后沉降差异沉降和工后沉降； 如不作处理， 工程地基的次固结和流地基的次固结和流 变沉降变沉降将持续十数年， 乃至几十年， 或导致地基失稳地基失稳和土体结构强度破坏土体结构强度破坏。 （二）上海地区软基沉降变形的特征（二）上海地区软基沉降变形的特征 按土层沉降特征，则可区分为以下 3 种类型的地基土 正常的正常的饱水淤泥质软粘土（夹粉砂）地基I 区地基土； 浅层砂分布浅层砂分布地基（指浅层土含 ②3层为砂质粉土和粉砂，厚度 6～15mⅡ区地基土； 这层土有利于地基的附加应力扩散、排水固结条件好、可有效控制基 础沉降；但土质分布不均匀、局部地域的土性变异性较大。 软弱地基软弱地基Ⅲ 区地基土，按各个分区内其软弱下卧层和压缩层 土性的差异，该区地基又分为 5 个亚区，即 Ⅲ－1（最软弱）～Ⅲ－5 （土性接近Ⅰ区） 。 从地基土的压缩性方面作比较，则有 Ⅱ区＜Ⅰ区＜Ⅲ区 （三）（三） 地基沉降历时曲线和分析地基沉降历时曲线和分析 对上述三区不同的地基土类型，在多层住宅楼（8 层以下）采用天然 地基时，其典型的典型的 s st t 沉降时程曲线沉降时程曲线，如后图所示。 从后图可见 （1） Ⅱ区地基土的天然地基沉降，一般﹤15cm，且在竣工 2 年后已 可达基本稳定； （2） Ⅰ区地基土的沉降量，一般则可达～35－50cm，且需持续 4 年～5 年左右，才达基本稳定； （3） Ⅲ区地基土的沉降量，将达60－80cm 以上；即使在7 年～10 年以后，仍未能达到稳定的收敛值，一般需施作桩基或复合地基需施作桩基或复合地基。 图不同天然地基类型Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ各区的s-t 沉降曲线 （四）各类地基土在附加荷载作用下的沉降量（四）各类地基土在附加荷载作用下的沉降量 （以竖向压缩变形为主） 1．饱和软粘土地基承受建筑物附加荷载（自重、楼面活荷载）产生 的总沉降量总沉降量 S ∞，含 S ∞ SdScSa 式中S d施工期的瞬时沉降 施工期的瞬时沉降（弹/弹塑性变形）按 8 个月～1 年计 算，此时间内占总荷载～80％上的结构静、活载已完成； S c竣工初期 竣工初期（工后 1～2 年或稍长）的主固结沉降主固结沉降（孔隙水压消散 而土体孔隙比减小） ，结构自重和活载均已施加完成，故（ S dSc）/S∞约占 70～80; S a 长期使用期间长期使用期间仍有持续发展的土体次固结沉降土体次固结沉降（土体颗粒骨 架随时间而增长发展的粘弹 / 粘弹塑性流变） 。 2．对上述 3 个区不同的地基土，S d/S∞的比例各不相同，据统计有 对Ⅰ区地基土～（20－40）％； 对Ⅱ区地基土～（40－70）％；大部分沉降已在施工期间完成； 而对Ⅲ区地基土～（15－30）％，后续的大部分沉降，都要在竣工 后的长期使用期间内再发生。 3．竣工后期的使用阶段，荷载已不再增长，沉降速率一般将逐步减 小， 因土体次固结的流变沉降量呈渐趋稳定， 约需3～10年或更长时间。 4．采用实测沉降实测沉降资料作回归延伸分析，可得总沉降量S ∞对 3 种不同 区地基土的统计数据，如下表所示 表地基类型和总沉降量统计 地基土 类型 Ⅰ类区 Ⅱ类区 总沉降量 S∞mm 300－450（500） 100－150 250 400 Ⅲ类区 400－600 600－950 多数6层 个别7层 层数，长高比 6 层、7 层 6 层、7 层 L/h≤2 L/h＝2-3 L/h＞3,平面形状复杂， 偏心率＞15‰ （五）各层土的沉降分配比（五）各层土的沉降分配比 上海地区的③、④、⑤ 1 三层土，属饱水淤泥质软塑性粘土层，但 也是浅基的持力层或软弱下卧层。其特征是 含水量大，抗剪 / 抗压强度低，压缩性高，孔隙比大，又具施工扰动 引起的土体触变性， 这些特征是建筑物天然地基产生沉降量过大的主要原天然地基产生沉降量过大的主要原 因因。 经众多住宅楼天然地基的沉降统计，可得各层土的分层沉降量各层土的分层沉降量的 分配比例关系 （1） ②表层硬壳层土，其分配沉降量仅占总沉降的（6～9）％； （2） Ⅲ区的 ③ 、④、⑤1三层土，属淤泥质粘土，上项分配比达 （85～90）％； （3）Ⅰ区的 ③、④ 两层土，分配比占 80～85％； （4）Ⅱ区的第④层土，分配比则占35－45％。 （5） ⑤2和⑥层土，其分配沉降量极小，仅占（1～3）％；故对沉 降变形无特殊要求的建筑物， 一般都取第⑥层土 （暗褐色或灰绿色亚粘土、暗褐色或灰绿色亚粘土、 质硬质硬）的层面上界面作为检算上复压缩层的下限检算上复压缩层的下限。 以上数据，是确定地基处理深度要求的主要参考依据以上数据，是确定地基处理深度要求的主要参考依据。 三、三、 地基处理技术的现状及其若干进展地基处理技术的现状及其若干进展 （一）过去实践的回忆（一）过去实践的回忆 1．解放前老的较高层的建筑物、水塔、码头、船坞、堆场等多采用 木桩基础木桩基础，φ（20