CN103195047B - 一种减少软土地基沉降的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种减少软土地基沉降的处理方法，在待处理的软土地基中竖向置入浮力单元，并使它们处于地下水位以下，利用浮力单元的浮力减小工程荷载在地基软土层中产生附加应力，达到降低地基软土层压缩变形的目的。本发明基于浮力原理，可实现快速处理软土地基沉降的目标，浮力单元竖向置入软土地基处于均匀的径向受压状态，工程实施过程操作简便并有良好的适应性。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术，尤其涉及一种减少软土地基沉降的处理方法，特别适用于处理软土地基中不同基础类型间的沉降差。
背景技术
软土地基具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性强、渗透性低、抗剪强度低、承载能力差等特点。在软土地基上修筑路基等填方工程时，工程荷载极易导致地基产生过量沉降，并因软土的低渗透性使地基固结沉降的持续时间很长，从而影响工程的正常运营。如软土地区的桥头填方路段，其地基的沉降变形持续时间可达数年甚至数十年，而桥头处的桥梁桩基础则限制了桥面的沉降变形，使得桥面沉降量远低于桥头填方路段的沉降量，从而造成路面出现明显的差异沉降变形，车辆从软土填方路段开上桥面或从桥面下来开往软土填方路段时都会出现明显的震动或跳跃现象，也即由于不同基础类型间的沉降差导致了出现“桥头跳车”现象，影响了行车安全，使道路的养护费用大幅提高。
为了减少软土地基产生过量的工后沉降，目前采取的工程措施主要包括三大类：(1)将工程荷载下传到深部土层的桩基法，即通过桩体把工程荷载传递到地基深部，以减少压缩性高软土层的附加荷载，但使用桩基加固软土地基的方法存在工程造价较高的问题；(2)通过排水固结、注浆、加筋、部分置换等措施加固软土层，提高软土层的强度和工后抵抗变形能力，采用这种方法加固软土层，一是造价较高、施工周期较长，二是解决沉降变形的效果常常不够理想；(3)采用轻质材料作为填筑材料，减少作用于地基上的工程荷载，如采用EPS板块(expanded polystyrene board，可发性聚苯乙烯板)、EPS颗粒混合轻质土、泡沫混凝土等，但由于采用轻质材料作为填筑材料的填筑体，其强度会较其他材料填筑体低，有可能不能满足工程要求的强度而影响使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，利用浮力原理，提供一种减少软土地基沉降变形的处理方法。
本发明采用如下的技术方案：
一种减少软土地基沉降的处理方法，所述的处理方法包括将浮力单元竖向置于软土地基地下水位以下的步骤，所述的浮力单元为全封闭的轻质、中空结构。
本发明中浮力单元的作用是产生浮力来减小工程荷载在地基软土层中产生附加应力，浮力单元采用全封闭的轻质、中空结构，其目的是为了产生足够大的浮力。
作为优选，所述的浮力单元在剖面上的排列方式为一层或多层。
若需要处理的软土地基较厚或上覆工程荷载较大时，可以采用剖面上多层排列的浮力单元。若需要处理的软土地基较薄或上覆工程荷载较小时，可以采用剖面上一层排列的浮力单元。
作为优选，所述的浮力单元的形状为全封闭的中空几何体。
更优选的，所述的浮力单元的形状为两端封闭的圆柱形中空管状体。
作为优选，所述的浮力单元的内径为5～20cm、壁厚2～5mm、长度1～5m。
作为优选，所述的浮力单元的材料为塑料。浮力单元由于长期置于饱和软土地基中，需要耐分解、耐腐蚀并且具有一定强度的材料。
更优选的，所述的浮力单元的材料为聚氯乙烯(PVC)。
本发明的技术原理是：把一系列浮力单元，如两端封闭的塑料中空圆柱形管状体，竖向置入软土地基中，使它们处于地下水位以下，由于浮力单元会在软土层中产生如在水中一样的效果，即排开浮力单元本身体积大小的软土，从而产生相应的浮力，可以利用浮力单元产生的浮力来减小工程荷载在地基软土层中产生附加应力，达到降低地基软土层压缩变形的目的。作用原理如图1所示，图中路基填方等工程荷载q作用在软土地基上，在地基土中置入浮力单元后，部分工程荷载将由浮力单元的浮力所平衡，从而减小了工程荷载在浮力单元所在深度范围及下部地基土层中的附加应力，减小地基土层的压缩变形量。
本发明所述的减少软土地基沉降的处理方法中，所述的将浮力单元竖向置于软土地基地下水位以下的方法包括如下步骤：
(1)确定需要进行处理的地基面积，将浮力单元竖向置入软土地基中地下水位以下，利用浮力单元与土层间的摩擦力及顶端的工程荷载，使浮力单元稳定在软土地基土层中；
(2)确定置入的浮力单元的规格和数量，平面上采用0.3～1.0m间隔方式置入浮力单元，所述的浮力单元的面积占需要进行处理的地基面积的10％～30％。
所述的步骤(1)中将浮力单元竖向置入软土地基的方法为钻孔植入或竖向压入。
该方法首先在把一系列浮力单元，如全封闭的内径为5～20cm、壁厚2～5mm、长度1～5m的塑料中空圆柱形管状体竖向钻孔植入或压入待处理的软土地基中，使它们处于地下水位以下，利用浮力单元的浮力减小工程荷载在地基软土层中产生附加应力，达到降低地基软土层压缩变形的目的。在确定需要进行处理的地基范围内，将浮力单元竖向置入软土地基中，将浮力单元竖向置入软土地基中地下水位以下，利用浮力单元与土层间的摩擦力及顶端的土层压力，使浮力单元稳定在土层中；进一步确定置入浮力单元的规格和数量，平面上采用0.3～1.0m间隔方式竖向置入浮力单元，浮力单元的面积占需要进行处理的地基总面积的10％～30％，浮力单元在剖面上的排列方式为一层或多层。为了减轻“桥头跳车”现象，将浮力单元竖向置于软土地基地下水位以下的方法中，在平面上靠近桥头侧的软土地基中，采用间距小的方式竖向置入浮力单元，如采用0.3m的间隔置入浮力单元；在远离桥头方向的软土地基中，竖向置入浮力单元间隔可以逐渐加大，例如逐渐加大至1m。
本发明中的浮力单元具有质量轻、有一定的体积和强度等特征，在软土层中能产生较大的浮力而本身不被破坏，使用年限长且价格低廉。
本发明的有益效果是：可快速处理软土地基沉降；浮力单元竖向置入软土地基中，处于均匀的径向受压状态，降低了对浮力单元的强度要求；浮力单元除产生浮力支撑上部荷载外，如采用压入式置入地基土体中，还产生挤密作用而增强土体的抗变形能力和土体的强度；工程实施过程操作简便。与桩基法比较，如用碎石桩处理软土地基，同样的加固范围，用本发明中的方法，达到一样的加固效果，可以节省工程费用30％以上。
附图说明
图1是置入浮力单元减小软土地基压缩变形原理图；
图2是本发明的地基布置的纵向剖面图；
图3是图2的A-A剖面图。
图中：浮力单元1、软土地基2、填方3、建筑地面4、地下水位5。
具体实施方式
下面结合附图和实施步骤对本发明进一步说明。
本发明的理论基础是浮力原理，利用浮力单元的上浮力减小填方等工程荷载作用于地基产生的附加荷载，从而减小软土地基的压缩变形。
本发明一种减少软土地基沉降的处理方法，把一系列浮力单元竖向置入软土地基中，使它们处于地下水位以下，利用浮力单元的浮力减小工程荷载在地基软土层中产生的附加应力，达到降低地基软土层压缩变形的目的。具体实施包括以下步骤：
(1)在软土地基中，确定需要进行处理的地基范围，将浮力单元1竖向置入软土层地下水位以下，利用浮力单元1与软土地基2之间的摩擦力和上覆土层的压力，使浮力单元1稳定在软土地基2中。当上浮力大于浮力单元1与软土地基2之间的摩擦力及上覆土层的压力时，可采用先行填方再压入浮力单元1的方式，以避免浮力单元上浮。
(2)根据沉降控制的浮力要求，确定置入浮力单元的规格和数量，平面上一般可按0.3～1.0m间隔方式置入浮力单元，浮力单元的面积可占总面积的10％～30％。
(3)为保证浮力单元的使用效果，应使浮力单元处于地下水位线以下。
(4)浮力单元的尺寸规格可根据软土层的物理力学性质、软土层厚度、工程荷载大小和沉降控制要求，通过计算分析确定。如可取圆柱状中空塑料管状体内径5～20cm、壁厚2～5mm、长度1～5m。
(5)当软土层厚度或工程荷载较大时，可在软土层中置入多层浮力单元1。
Claims (8)
1.一种减少软土地基沉降的处理方法，其特征在于：所述的处理方法包括将浮力单元竖向置于软土地基地下水位以下的步骤，所述的浮力单元为全封闭的轻质、中空结构；所述的将浮力单元竖向置于软土地基地下水位以下的步骤如下：
(1)确定需要进行处理的地基面积，将浮力单元竖向置入软土地基中地下水位以下，利用浮力单元与土层间的摩擦力及顶端的土层压力，使浮力单元稳定在土层中；
(2)确定置入的浮力单元的规格和数量，平面上采用0.3～1.0m间隔方式竖向置入浮力单元，所述的浮力单元的面积占需要进行处理的地基面积的10％～30％。
2.根据权利要求1所述的一种减少软土地基沉降的处理方法，其特征在于：所述的浮力单元在剖面上的排列方式为一层或多层。
3.根据权利要求1或2所述的一种减少软土地基沉降的处理方法，其特征在于：所述的浮力单元的形状为全封闭的中空几何体。
4.根据权利要求3所述的一种减少软土地基沉降的处理方法，其特征在于：所述的浮力单元的形状为两端封闭的圆柱形中空管状体。
5.根据权利要求4所述的一种减少软土地基沉降的处理方法，其特征在于：所述的浮力单元的内径为5～20cm、壁厚2～5mm、长度1～5m。
6.根据权利要求1或2所述的一种减少软土地基沉降的处理方法，其特征在于：所述的浮力单元的材料为塑料。
7.根据权利要求6所述的一种减少软土地基沉降的处理方法，其特征在于：所述的浮力单元的材料为聚氯乙烯。
8.根据权利要求1所述的一种减少软土地基沉降的处理方法，其特征在于：所述的步骤(1)中将浮力单元竖向置入软土地基的方法为钻孔植入或竖向压入。
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