[科普中国]-淤泥质土

简介

软弱土是抗剪强度较低、压缩性较高、渗透性较小、天然含水较大的饱和粘性土，其中淤泥和淤泥质土就是软弱土的主要类型。淤泥质土指天然含水率大于液限、天然孔隙比在1.0~1.5之间的粘性土。这种图主要分布在我国东南沿海地区和内陆的大江、大河、大湖沿岸及周边。由于压缩性较高、强度低、因此地基沉降大，且多为不均匀沉降，极易造成建筑物墙体开裂、建筑物倾覆。在工程建筑中，必须引起足够的重视。1

工程特性1、地基的沉降由固结沉降、侧向挤出和次固结沉降三部分组成。当荷载小于比例界限值（即从荷载试验曲线得到的直线段）时，沉降主要由固结所引起。在相同条件下淤泥及淤泥质土地基沉降量比一般第四纪粘性土天然地基大若干倍。因此，上部荷重的差异、复杂建筑体型、建筑物的毗邻及大面积地面负荷等都可以引起严重的差异沉降或倾斜，造成房屋损坏，上下水管道开裂及雨水倒灌等不良后果。

2、沉降速率较大且沉降稳定历时较长，沉降速度与施工的快慢和活载堆积的速率有关。缓慢的加荷，如一般民用房屋或工业建筑的活载较小者，竣工时速度大约为0.5～1.5毫米/日，施工期间沉降量约为总量的20%。主固结沉降稳定历时约需数年。加荷速率过快，且荷载较大时，建筑物容易发生倾斜甚至倒塌事故。主要沉降完成后还有相当长时间的次固结沉降。次固结沉降速率较小，但延续时间可达几十年。

3、淤泥固结后的抗剪强度和压缩模量比固结前有很大的提高，预压加固地基的方法就是根据这个原理提出的。

4、在地震周期荷载作用下淤泥地基将出现附加下沉，下沉量与周期荷载的大小、循环次数及地基中的静剪应力状态有关。在中国唐山地震期间，渤海沿岸淤泥地区房屋出现了程度不同的下沉；在烈度超过八度地区，下沉量有的超过30厘米，并引起房屋不同程度的倾斜；七度地区下沉现象较轻，一般只有静载引起的沉降的十分之一。

结构淤泥与淤泥质土的本质区别在于其天然孔隙比不一样。淤泥的天然孔隙比大于等于1.5，淤泥质土的天然孔隙比大于等于1而小于1.5。泥炭土是在潮湿和缺氧环境中未经充分分解的植物遗体堆积而成的一种有机质土，有机质含量Wu 60%，其含水量极高，压缩性很大，且不均匀，一般不宜作为天然地基，需进行处理。

泥炭及泥炭质土的工程特性表现为三高两低：

①高含水量w=40～90%甚至100%；

②高压缩性，快，不均匀； 压缩系数为 0.5M～3.0M；

③高流变性随时间的次固结量大；

④低强度:不排水强度，Cu =10～20kPa 30 kPa N5；fa100kPa；

⑤低渗透性：渗透系数为：10-5～10-8cm/s，固结过程很慢。

由淤泥及淤泥质土组成的高压缩性软弱地基。淤泥及淤泥质土是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并伴有微生物作用的一种结构性土。就其成因看有滨海沉积、湖泊沉积、河滩沉积及沼泽沉积四种。在中国渤海、东海、黄海等沿海地区的天津、上海和广州等城市，长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原，洞庭湖、洪泽湖、太湖和鄱阳湖四周，以及昆明滇池地区，都埋藏有厚度达数米至数十米的淤泥及淤泥质土。它的含水量接近或超过液限；孔隙比大于1，有的高达2.5；压缩系数大于0.5×10帕,有的超过2×10帕；渗透系数为10～10厘米/秒；容许承载力一般为30～100千帕。

施工方法建筑结构除按一般地基设计原则和方法进行外，尚需根据淤泥地基变形大、强度低、变形稳定历时长等特点，及建筑结构的具体条件，采取相应的建筑结构和地基处理措施。

工业厂房与民用房屋往往造型复杂，在平面上有工字形、L形、T形，在立面上有高差变化，在结构上有时为砖石结构与排架结构相连。至于舞台、图书馆、体育馆等建筑则更为复杂。沉降观测资料说明：建筑平面、立面和结构变化的部位，也常是地基变形差异较大，容易引起墙体开裂的部位。因此，在设计时应采用以下措施：①体型不宜太复杂，同一栋建筑高度和荷载不宜变化太多，房屋的纵墙不宜中断或曲折。②将整个房屋划分为若干基本单元，各单元的长高比应小于2.5，使各单元具有独立良好的刚度和调整不均匀变形的能力。③各单元的结构、荷载应尽量相同。如果相邻两单元的结构、荷载有明显的差异，应计算建筑物各部分的沉降，并研究在结构较弱、荷载较轻的单元可能出现的问题，如高低层相邻，要考虑高层对低层的影响。必要时必须改变基础形式或施工程序，如先建高、重部分，待其完成后再建低、轻部分等。各单元间应留沉降缝；如有可能，可用简支梁连接。④横向刚度甚弱或无内横墙的多层房屋，特别是双跨的框架结构，其中柱荷载很大，横向变形会很不均匀，应通过变形计算，务使其沉降差异小于0.003l（l为柱中心间距）。

在近代工业区或大城市中，建筑物之间的间距甚小，这种情况往往会引起建筑物的倾斜。倾斜超过容许值后，对使用及安全都不利。可通过计算确定倾斜量。如不能满足使用要求，则可在两相邻建筑物之一采用桩基解决。

在高层建筑的基础设计中，常采用箱形基础加地下室式的补偿式基础，以满足地基承载力和沉降要求。该法的原理是通过挖去的土方，减少地基中的附加应力和增加基础刚度，以达到减少沉降及增加地基稳定性的目的。补偿式基础在地震区还有较好的抗震性能。

各种仓库、码头货栈和高填土等都会引起地面凹陷，桩基和墙基不均匀转动下沉，严重时会造成柱身及墙身断裂及吊车滑行。根据大量现场调查，平均堆料在3吨/米以下时，仍可采用天然地基，但应注意由于不均匀下沉而产生的吊车轨道不平及吊车顶与屋架下弦相撞等问题；同时，应适当增加柱的断面和配筋；禁止在基础上堆料。当平均堆料超过3吨/米时，要通过计算确定是否可用天然地基；必要时应设置柱基桩。露天堆载数量因不涉及建筑物安全，可根据起吊设备要求确定技术措施，但要验算地基稳定性。

处理措施常用的处理方法分为三类：①利用预压以减少地基变形，增加地基承载力。为了缩短预压时间，多采用砂井排水法,但由于预压所需堆载较多,使用受到一定限制。目前，已有真空排水预压法，效果甚好。②采用砂垫层（见换土法）和2碎石桩（见振冲法），这些方法在薄层土中效果较好。③采用刚性桩，如钢筋混凝土预制桩、灌注桩和钢管桩，适用于重型构筑物或沉降要求严格的建筑物；采用桩基础后，上部建筑可不设沉降缝，也不需要在结构上采取严格措施，但造价比较昂贵。