任务1.2 地基处理的对象
根据工程建筑物因地基缺陷而导致破坏或失事的情况来看,地基处理的对象包括:软弱地基、山区地基、特殊土地基和高压缩性地基及强透水地基。《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)中规定:软弱地基(soft foundation)系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。建筑物不良地基有以下几种常见类型。
1.软黏土
软黏土是软弱黏性土的简称。它是第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相、溺谷相和湖泊相的黏性土沉积物或河流冲积物。有的软黏土属于新近淤积物。软黏土大部分处于饱和状态,其天然含水量大于液限,孔隙比大于1.0。当天然孔隙比大于1.5时,称为淤泥;当天然孔隙比大于1.0而小于1.5时,称为淤泥质土。软黏土的特点是天然含水量高,天然孔隙比大,抗剪强度低,压缩系数高,渗透系数小。在荷载作用下,软黏土地基承载力低,地基沉降变形大,可能产生的不均匀沉降也大,而且沉降稳定历时比较长,一般需要几年,甚至几十年。软黏土地基是在工程建设中遇到最多需要进行地基处理的软弱地基,它广泛地分布在我国沿海以及内地河流中下游或湖泊附近地区。如上海、广州等地为三角洲相沉积,温州、宁波地区为滨海相沉积,闽江口平原为溺谷相沉积等。也有软黏土属于新近沉积物。常见的软黏土是淤泥质土。
2.冲填土
冲填土是人为的用水力冲填方式而沉积的土。近年来多用于沿海滩涂开发及河漫滩造地。西北地区常见的水坠坝(也称冲填坝)即是冲填土堆筑的坝。冲填土形成的地基可视为天然地基的一种,它的工程性质主要取决于冲填土的性质。
以黏性土为主的冲填土往往是欠固结的,其强度低且压缩性高,一般需经过人工处理才能作为建筑物地基;以砂性土或其他颗粒为主的冲填土,其性质与砂性土相类似,是否进行地基处理要视具体情况而定。
3.杂填土
杂填土是由于人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。杂填土的成因很不规律,组成物杂乱,分布极不均匀,结构松散。它的主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差,一般还具有浸水湿陷性。对有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土,未经处理不宜作为基础的持力层。
4.松散粉细砂及粉质砂土地基
这类地基若浸水饱和,在地震及机械振动等动力荷载作用下,容易产生液化流沙,从而使地基承载力骤然降低。另外,在渗透力作用下这类地基容易发生流土变形。
5.砂卵石地基
对于中小型水闸、泵房等建筑物及一般的堤防、土坝工程而言,砂卵石地基的承载力通常能满足要求。但是,砂卵石地基有着极强的透水性,当挡水建筑物存在上下游水头差时,地基极易产生管涌。所谓管涌是指在渗流动水压力作用下,砂卵石地基中粉砂等微小颗粒首先被渗流带走,接着稍大的颗粒也发生流失,以致地基中的渗流通道越来越大,最后不能承受上部荷载而产生塌陷,造成严重事故。因此水利工程中的砂卵石地基包括粉细砂地基必须采取适当的防渗排水措施。
6.湿陷性黄土
湿陷性黄土的主要特点是受水浸润后土的结构迅速破坏,在自重应力和上部荷载产生的附加应力的共同作用下产生显著的附加沉陷,从而引起建筑物的不均匀沉降。
7.膨胀土
膨胀土是指黏粒成分主要由亲水性黏土矿物组成的黏性土。膨胀土在环境温度和湿度变化时会产生强烈的胀缩变形。利用膨胀土作为建(构)筑物地基时,如果没有采取必要的地基处理措施,膨胀土饱水膨胀、失水收缩常会给建(构)筑物造成危害。膨胀土在我国分布范围很广,根据现有的资料,广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕西、江苏、内蒙古、贵州和广东等地均有不同范围的分布。
8.盐渍土
土中含盐量超过一定数量的土称为盐渍土。盐渍土地基浸水后,土中盐溶解可能产生地基溶陷,某些盐渍土(如含硫酸钠的土)在环境温度和湿度变化时,可能产生土体体积膨胀。除此外,盐渍土中的盐溶液还会导致建筑物材料和市政设施材料的腐蚀,造成建筑物或市政设施的破坏。盐渍土主要分布在西北干旱地区地势低洼的盆地和平原中,盐渍土在我国滨海地区也有分布。
9.多年冻土
多年冻土是指温度连续三年或三年以上保持在摄氏零度或零度以下,并含有冰的土层。多年冻土的强度和变形有许多特殊性。例如,冻土中因有冰和冰水存在,故在长期荷载作用下有强烈的流变性。多年冻土在人类活动影响下,可能产生融化。因此多年冻土作为建筑物地基需慎重考虑,需要采取必要的地基处理措施。
10.岩溶、土洞和山区地基
岩溶或称“喀斯特”,它是石灰岩、白云岩、泥灰岩、大理石、岩盐、石膏等可溶性岩层受水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙,以及由于溶洞的顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等现象和作用的总称。土洞是岩溶地区上覆土层被地下水冲蚀或被地下水潜蚀所形成的洞穴。岩溶和土洞对建(构)筑物的影响很大,可能造成地面变形,地基陷落,发生水的渗漏和涌水现象。在岩溶地区修建建筑物时要特别重视岩溶和土洞的影响。
山区地基地质条件比较复杂,主要表现在地基的不均匀性和场地的稳定性两方面。山区基岩表面起伏大,且可能有大块孤石,这些因素常会导致建筑物地基产生不均匀沉降。另外,在山区常有可能遇到滑坡、崩塌和泥石流等不良地质现象,给建(构)筑物造成直接的或潜在的威胁。在山区修建建(构)筑物时要重视地基的稳定性和避免过大的不均匀沉降,必要时需进行地基处理。
总之,不同性质地基的缺陷会给建筑物造成不同形式的破坏,地基处理的目的就是加强地基承载力,控制地基沉降和不均匀沉降以防止地基发生渗透变形。