淤泥的微观特性与处理方法探讨
科技创新导报２００８ ＮＯ．２９
建 筑 科 学
淤泥的微观特性与处理方法探讨
周宝箭 苗明臣
（辽宁工程技术大学土木与建筑工程学院 辽宁阜新 １２３０００）
摘 要：针对淤泥的特殊性质，工程中对其加固处理的问题越来越受到关注，对淤泥性质的研究也逐渐深入。淤泥的物质组成和微结构特征复杂，具有高含水量、高压缩性等工程特性，只有深入分析其可改造性的特征，才能从本质上理解淤泥地基的加固机理，从而更好的
实现淤泥软基的处理。
关键词：淤泥 微观特征 加固处理中图分类号：ＴＵ２２３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２００８）１０（ｂ）－０１１６－０２
我国沿江、沿海以及地势低洼的地区广电荷的数量取决于晶格中同晶替代的多少，带泛分布着淤泥软基，该软基的工程特性表现负电的粘粒在水中吸附极性水分子形成结合为：含水量高、高压缩性、不均匀性、低抗剪水膜。如图１所示。
强度、结构性和触变性，这些特性主要取决于淤泥中的结合水是受到淤泥中细小土颗粒淤泥的矿物成分与结构特性。现代研究成果表面电荷作用而吸附于土颗粒表面的水分。表明淤泥的物质组成复杂、结构多样。
研究表明结合水量与粘粒含量呈线性关系：
结合水量＝２．９５×粘粒含量＋１１５．６１ 淤泥特征概述
从上面的分析可知，由于粘土颗粒及其聚淤泥通常赋存于排水不畅的地势低洼环集体的吸水性质，使淤泥质软基中有大量的结境中，是在静水或缓慢流水环境下沉积，未经合水存在，这也是淤泥质软基含水量高的原因固结与成岩化作用，颗粒间结合较为松散，呈之一。此外，大量存在于孔隙中的自由水是流塑或软塑状态。比重一般为１５～１９ｋＮ／淤泥含水量高的又一原因。ｍ３，含水量一般都在５０％以上，液限为４０％～２．２ 空间微结构
６０％；饱和度大于９５％，孔隙比为１．５～２（甚至微观结构是指土体内土颗粒的大小，形超过２），粘聚力小于２０ｋＰａ，不排水剪切内摩状，表面特征，颗粒之间的连结方式及排列方擦角为０，灵敏度高，富含有机质。由淤泥组成式。微观结构对土的性质起着重要的决定作的软土地基一般不能满足工程的要求，需加固用。淤泥内部的土颗粒差异较大。有粘粒组处理。
成的微集合体、有碎屑颗粒、也有微屑集合体，这些颗粒之间通过盐品体胶结连结、粘２ 微观特征分析
粒连结、接触连结等连接方式组成颗粒骨２．１ 微观组成
架。
淤泥微观结构的基本单元一般是由几个孔隙特征。骨架内部分布着类型各异、粘粒组成微聚体，微聚集体还可以进一步凝聚大小不一的孔隙。二级凝聚体内分布的孤立成成更大的颗粒，构成二级结构单元。在淤孔隙直径较大，数量不多，但对土的空隙性压泥中粘土颗粒及其聚集体的含量所占的比重缩性影响较大。粒状集合体和粘粒组成的微较大，其矿物组成和性质对淤泥软基的工程特集合体之间的粒间孔隙数量较多、分布较性起着至关重要的作用。
广，对淤泥的孔隙性、压缩性和渗透固结特粘粒的物质组成。粘土矿物是粘粒的主性等起着重要的作用。粒状集合体和微聚体要成分。最常见的粘土矿物有高岭石、蒙脱内的粒内孔隙数量较多，孔隙的直径较小，但石和水云母三大类。由于粘土矿物结晶格架只有当外加荷载较大时，该孔隙才会对土的性构造不同，各类粘土矿物的物理化学性质也有质产生一定的影响。
所不同。
骨架的结构及特征。不同的联结类型和粘粒结合水的原因分析。粘粒颗粒细孔隙的存在形式使淤泥的微观结构呈现出不小，表面能大，是淤泥中性质较活跃的部分。同的类型和特点。
粘粒由许多可解离的小分子缔合而成，与水作蜂窝状结构。特点：是土中存在有开放用生成离子发生基，而后分解，再选择性地吸性的蜂窝状孔隙，孔隙壁由按面—面、面—附与它本身结晶格架中相同或相似的离子于边相互作用的微聚集体构成。孔隙类型主要其表面而带电，如次生二氧化硅的解离：
是粒间孔隙，粒内孔隙不发育。
SiO2＋H2O→H2SO3→Ｈ＋+SiO2-3紊流状结构。特点：微聚体紧紧地绕流H2SO3是一种弱电解质，解离成SiO2-3与过粉粒，砂粒及孔隙壁，从而在总的背景上形Ｈ＋，SiO2-3与颗粒结晶格架不能分离，因而使颗成局部的涡流，粘粒微聚集体之间按面—面相粒带负电。此外粘土矿物中的同晶替代作用互作用，孔隙主要为分布不均匀的粒间孔隙。
也可以产生负电，如硅氧四面体片中四价的硅草霉状结构。特点：众多的黄铁矿微晶被三价的铝替代，或八面体片三价的铝被二价体的球状集合体和食盐微晶及椭球状集合体的镁、铁替代，这就产生了过剩的负电荷，负
充填于孔隙中或分布于粘粒之上。该结构中的孔隙主要是粒间孔隙，粒内孔隙也较发育，孔隙形状极不规则。
粒状胶结结构。特点：粒状集合体彼此之间相互接触，有的在集合体表面上粘附有小片状的粘土矿物，外形有的呈圆形、有的呈椭圆形、孔隙主要是粒间孔隙和粒内孔隙。
无论何种结构类型，较高的孔隙比都是淤图１ 结合水膜示意图
泥的重要特征。在一定范围内孔隙比越大，压缩的空间也就越大。
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３ 处理方法探讨
３．１ 夺水
针对淤泥含水量高的性质，如果将大部分孔隙水挤兑出来，使其颗粒间聚合力增大而促进固结，可从通过加入水泥、石灰等物质夺水，从本质改造其工程性质。具体的处理方法如下：
深层搅拌桩与粉喷桩：利用水泥、生石灰或其他粉体材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，利用固化剂和软土产生的一系列物理化学反应，形成坚硬的拌和土体，以置换部分软弱土体，形成复合地基。
高压喷射注浆法：利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻到预定深度的土层，将浆液以高压冲切土体，使土体与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量重新排列，在土中形成一个固化体。
ＣＦＧ桩：利用振动打桩机击沉３００－４００ｍｍ的桩管（或其他方法成孔），在管内边振动填入碎石、粉煤灰、水泥和水按一定比例配合的材料，形成半刚性的桩体，与原地基形成复合地基，从而提高地基承载力。３．２ 压缩空隙
土体的压缩实际上是孔隙体积的减小，因此采取压缩其孔隙的措施，达到排水固结、重构其空间结构可以达到改善淤泥工程性质的目的。具体的处理方法如下：
堆载预压（超载预压）法：通过在软土上预先堆置相当于（超过）建筑物重量的荷载，以达到预先完成或大部分完成地基沉降，并通过地基土的固结以提高地基承载力。为缩短固结时间，常设置砂井或塑料排水板。该法需要较长的时间，最大加固深度为２０ｍ，具有竖向排水通道。
钢渣桩：用振动打桩成孔灌注工艺将废钢渣分批投入并振密直至成桩，与原地基土一起形成复合地基，以提高地基承载力。
抛石挤淤：淤泥质软基位于水下，且厚度小于３ｍ表层无硬壳，排水比较困难时，采用抛片石挤淤，从中部开始抛石，逐渐向两边延伸，挤出淤泥，提高路基强度。
４ 结语
淤泥组成物质中的粘土矿物周围赋存的结合水和孔隙自由水的大量存在是淤泥软基高含水量的原因；淤泥空间微结构类型多样、特点各异，高孔隙比是其最大的特性，是淤泥质软基高压缩性的主要原因。这些都是我们分析淤泥质软基的可改造性、寻找淤泥质软基处理方法的依据。对淤泥的特性认识和研究的不断深入，推动了淤泥软基处理技术和方法的更新和发展。在对淤泥质软基结构深入
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浅谈结构设计中的几个问题
谢坤扬
（广东宏图建筑设计有限公司 广东梅州 ５１４０２１）
摘 要：本人通过多年结构设计经验的总结，对建筑结构设计中的几个问题做些探讨。欢迎同仁交流指教。关键词：结构设计中图分类号：ＴＵ２２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２００８）１０（ｂ）－０１１７－０１
１ 关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题
阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小，干脆砍了。可砍成直角或斜角。
如果底板钢筋双向双排，且在悬挑部分不变，阳角不必加辐射筋，谁见过独立基础加辐射筋的？当然加了也无坏处。（独立基础接近刚性角与薄底板受力差之远矣。独立基础有裂缝无妨，悬挑底板纵向为构造筋至阳角处双向为构造，加放射筋能抵抗集中应力，防止漏水，岂能马虎。）
如果甲方及老板不是太可恶的话，可将悬挑板的单向板的分布钢筋改为直径１２的，别小看这一改，一个工程省个３、２万不成问题。
２ 关于箱、筏基础底板的挑板问题
从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较节约。
出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基。必要时可加较大跨度的周圈窗井。
能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜。
窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑。
当地下水位很高，出基础挑板，有利于解决抗浮问题。
从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。当为多层建筑时，结构也可谦让一下建筑。
３ 关于箍筋在梁配筋中的比例问题（约１０％～２０％）
例如一８ｍ跨梁，截面为４００Ｘ６００，配筋：上６根２５，截断１／３，下５根２５，箍筋：８＠１００／２００（４），１０００范围内加密。纵筋总量：３．８５×９×８＝２８１ｋｇ，箍筋：０．３９５×３．５×５０＝６９，箍筋／纵筋＝１／４， 如果双肢箍仅为１／８，箍筋相对纵筋来讲所占比例较小，故不必在箍筋上抠门。且不说要强剪弱弯。已经是构造配箍除外。
４ 关于梁、板的计算跨度
一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，
如净跨的１．１倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，在应用日广的宽扁梁中是不合适的。梁板结构，简单点讲，可认为是在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋。（借用台阶式独立基础变截面处的概念）柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的，不削峰才有问题。
纵筋搭接长度为若干倍钢筋直径ｄ，一般情况下，ｄ取钢筋直径的较小值，这是有个前提，即大直径钢筋强度并未充分利用。否则应取钢筋直径的较大值。如框架结构顶层的柱子纵筋有时比下层大，ｄ应取较大的钢筋直径，甚至纵筋应向下延伸一层。其实，两根钢筋放一起，用铁丝捆一下，能起多大用，还消弱了钢筋与混凝土的握裹力。所以，钢筋如有可能尽量采用机械连接或焊接。（锚固搭接全靠混凝土握裹，铁丝捆一下仅作钢筋定位，如非受拉，远比焊接可靠．机械联接成本过高，若非钢筋直径过大（）２５），能省则省。）
钢筋锚固长度为若干倍钢筋直径ｄ，这是在钢筋强度被充分利用的前提下的要求，在钢筋强度未被充分利用时，如梁上小挑沿纵筋，剪力墙的水平筋端部等，锚固长度可折减。如剪力墙的水平筋端部仅要求有１０ｄ的直钩即可。
柱子造价在框架结构中是很小的，而在抗震时起的作用是决定性的。经实验，考虑空间作用时，柱子纵筋加大至计算值的２．５倍左右才可保证塑性铰不出现在柱子上。可不按计算配筋，大幅度增加纵筋，同时增大箍筋。（加大柱配筋能保证塑性铰不出现在柱子上，实验依据何在。常规０．８％～１．０％柱配筋ｘ２．５＝２．０％～２．５％，高得离谱。）
关于回弹再压缩：基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，如独立基础，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分当做安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
柱下条基一般认为在刚度较大，柱子轴力和跨度相差不大时，可按倒楼盖计算。实际大
部分都可以按倒楼盖计算。即采用修正倒楼盖。先按平均反力计算连续梁，然后将求得的支座反力与柱子轴力相平衡，将差值的正值加到柱两边的１／３梁上，负值加在梁跨中１／３，相对来讲，跨中１／３的压应力较小。可能要修正多次，直到支座反力与柱子轴力接近平衡。
主梁有次梁处加附加筋：一般应优先加箍筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上，象板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但不应绝对。规范说的清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。总的原则，当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。话又说回来，也不差几根箍筋。但有时画图想偷懒时可用此与老总狡辩。
一般情况下，悬挑梁宜做成等截面，尤其出挑长度较短时。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，加大施工难度。变截面梁的挠度也大于等截面梁。当然，大挑梁外露者除外。外露的大挑梁，适当变截面感官效果好些。
现浇板一般应做成双向板。其一，双向板的支承边多，抗震的稳定性好，垮了两边还有两边。单向板垮一边板就下来了。二，双向板经济。从计算上讲，例如四边简支支承的双向板，其单向跨中弯距系数约１／２７，两边简支的单向板跨中弯距系数为１／８，二者比为２×１／２７／１／８，约为６０％。从构造上，双向板的板厚为１／４０～５０，单向板为１／３～４０，双向板薄，再着，即使是单向板，其非受力边也得放构造筋。
了解的基础上，更加准确的理解各种软基处理方法的加固机理，从而在实践中针对具体的工程状况，采取合理、有效的加固措施，从而达到工程的要求。
参考文献
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国建筑工业出版社．
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及其机理研究［Ｄ］．江苏：河海大学，２００６，
３．
［３］ 师旭超．海相淤泥的固结特性及变形机理
的研究［Ｄ］．湖北：中国科学院武汉岩上力学研究所，２００３，６．
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