試論房建工程軟土地基的施工技術(shù)研究

摘要：軟土地基有極大的危害性，在我國軟土地基有著廣泛分布。本文結(jié)合工程實踐，對幾種軟土地基常用的處理方法進行說明，指出換填礫類土墊層、深層水泥攪拌樁、深層石灰攪拌樁、其他軟基處理方法等方法在施工過程中的注意事項等。

關(guān)鍵詞：軟土 工程性質(zhì) 處理方法

1 什么是軟土

軟土[soft soil]是淤泥（muck）和淤泥質(zhì)土（mucky soil）的總稱。主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。軟土一般是指天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。如淤泥、淤泥質(zhì)土以及其它高壓縮飽和粘性土、粉土等，其抗剪強度低，固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時間長、 靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點。

軟土的工程性質(zhì)有：①一般含水量為35%~80%，含水量較高，孔隙比為1~2，孔隙比大。②抗剪強度很低。改善軟土強度特性的一項有效途徑是加速軟土層的固結(jié)速率。③高壓縮性。一般正常固結(jié)的軟土的壓縮系數(shù)約為α1-2=0.5~1.5MPa-1，最大可達α1-2=4.5MPa-1；壓縮指數(shù)約為Cc=0.35~0.75。④低滲透性。軟土的滲透系數(shù)一般約為1×10-6~1×10-8cm/s。⑤結(jié)構(gòu)性明顯。軟土一般為絮狀結(jié)構(gòu)，一旦受到擾動，土的強度顯著降低，甚至呈流動狀態(tài)。因此，在軟土層中進行地基處理和基坑開挖，若不注意避免擾動土的結(jié)構(gòu)，就會加劇土體變形，降低地基土的強度，影響地基處理效果。⑥流變性。當(dāng)有荷載作用時，剪應(yīng)力使軟土產(chǎn)生緩慢的剪切變形，其抗剪強度的衰減，在主固結(jié)沉降完畢之后還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。

2 常用的軟土地基處理方法

處理方法常常要根據(jù)工程現(xiàn)場情況和經(jīng)濟條件等原因選擇，軟土地基常用的處理方法目前主要有:強夯法和強夯置換法、擠密法、振沖法、砂石樁法、換土墊層法、深層水泥攪拌樁，深層石灰攪拌樁、預(yù)壓法及其他方法。下面主要談?wù)創(chuàng)Q填礫類土墊層法和深層攪拌樁法。

2.1 換填礫類土墊層，此方法較經(jīng)濟、簡便，當(dāng)軟弱土層厚度不很大時，可將地基面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖除，然后換填強度較大的土或其他穩(wěn)定性能好、無侵蝕性的材料（通常是滲水性好的中粗沙）稱為換填墊層法。換填墊層法是通過換填軟弱地基土的變形變成墊層地基的變形，因此能夠減少地基的沉降。換填墊層法設(shè)計的主要指標(biāo)是墊層厚度和寬度，一般可將各種材料的墊層設(shè)計都近似地按砂墊層的計算方法進行設(shè)計。換填的材料工程特性應(yīng)具有強度高、壓縮性低、穩(wěn)定性好和無侵蝕性等，主要有砂、碎石、高爐干渣和粉煤灰等。換填的礫類土應(yīng)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。換填前應(yīng)先清除地面上的垃圾等雜物和一些孔穴，換填范圍為填方路基坡腳外1m的地方，開挖邊坡坡度兩側(cè)按1:0.5。基底需整平，碾壓密實，推成坡度為2%的橫坡，并分層填筑：按照經(jīng)過試驗確定的合格填料和經(jīng)過試驗確定的工藝參數(shù)，進行分層填筑壓實；攤鋪整平，使填料攤鋪表面平整度符合要求；灑水或晾曬，用灑水車噴灑，自然晾曬；機械碾壓：碾壓是保證砂墊層達到密實度要求的關(guān)鍵工序。正確地選擇和使用壓實機械，不僅影響工程的質(zhì)量和進度，而且是發(fā)揮配套機械能力和降低工程造價所必需的；檢驗簽證：砂墊層的檢測采用K30荷載儀進行檢測地基系數(shù)，核子密度儀檢測壓實系數(shù)；施工防排水：砂墊層施工時，在兩側(cè)地面上挖臨時排水溝，避免雨水流到換填開挖出的基坑內(nèi)。

2.2 深層水泥攪拌樁。淤泥、砂土、泥炭土和粉土地基處理方法常用深層水泥攪拌樁。深層水泥攪拌樁固化劑利用的是水泥，利用深層攪拌機械在地基將軟土或沙等和固化劑強制拌和，使軟基硬結(jié)而提高地基強度。有些情況需通過試驗確定其適用性，如處理泥炭土或地下水具有侵蝕性。冬季施工時還要注意低溫對處理效果的影響。該方法適用于軟基處理，效果顯著，處理后可成樁、墻等。水泥等材料質(zhì)量按照設(shè)計要求選用水泥的品種標(biāo)號應(yīng)嚴(yán)格控制，并采取防潮、防雨淋措施，堅持先進庫的水泥先用，后進庫的水泥后用，避免水泥因放置時間長使標(biāo)號降低。

2.2.1 試樁。試樁是為了確定一些參數(shù)，如水泥漿的水灰比、泵送的時間、泵送的壓力、攪拌最佳次數(shù)、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復(fù)攪的深度等，以便于指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工進行。每個標(biāo)段的試樁≮5根，水泥攪拌樁的正式施工必須待試樁成功后方可進行。7d后直接開挖取出試樁檢驗，取芯在至少14d后，主要檢驗水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強度。

2.2.2 施工前期準(zhǔn)備清除樁位處地上、地下障礙物，將施工場地填墊平整。

2.2.3 保證進場臨時道路暢通，進場水泥必須具備出廠合格證，并經(jīng)現(xiàn)場取樣送試驗室復(fù)檢合格，存放場地要充分滿足施工需要，現(xiàn)場布局合理。根據(jù)樁位平面圖及主要軸線，用經(jīng)緯儀定向，鋼尺量距，確定樁位。測量現(xiàn)場地面標(biāo)高，確定樁頂標(biāo)高。水泥攪拌樁施工機械必須具備良好及穩(wěn)定的性能，鉆機開鉆之前應(yīng)由監(jiān)理工程師和項目經(jīng)理部組織檢查驗收。

2.2.4 施工要點。①施工工藝流程：樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調(diào)整鉆機→正循環(huán)鉆進至設(shè)計深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→施工下一根樁。②水泥攪拌樁開鉆之前，檢查管道中有無堵塞現(xiàn)象。③保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求。④對每根成型的攪拌樁進行質(zhì)量檢查。⑤水泥攪拌配合比應(yīng)該滿足技術(shù)要求。⑥水泥攪拌樁嚴(yán)禁帶水下鉆。

2.3 深層石灰攪拌樁。它是利用石灰與土之間發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)而形成強度的，不同的土質(zhì)會產(chǎn)生不同的加固效果。這種方法具有技術(shù)簡單可行且經(jīng)濟合理的特點，適用于處理塑性指標(biāo)較高的軟黏土地基。

2.3.1 材料要求。構(gòu)成樁體的主材是生石灰和粉煤灰，生石灰的活性CaO應(yīng)大于85%，灰塊直徑以5cm左右為宜，粉灰含量應(yīng)小于20%，矸石含量小于5%；粉煤灰為SiO2、Al2O3活性元素含量較高的新鮮粉煤灰，含水量應(yīng)小于40%。

2.3.2 施工的要點。打樁順序應(yīng)該“先外排后內(nèi)排，先周邊后中間”的原則，按合適的比例對樁體材料進行配比。注意防止施工中地表水和臨近水源滲透進入石灰樁身。

2.4 其他軟基處理方法有擠密法和振沖法、排水固結(jié)法、高壓噴射注漿法、鋪設(shè)土工聚合物及其他方法。

2.4.1 擠密法和振沖法。擠密法形成的是一種復(fù)合型地基，是在軟弱土層中擠土成孔，從側(cè)向?qū)⑼翑D密，然后再充填碎石、砂、灰土、石灰或爐渣等填充料形成密實的柔性樁體，從而改善地基的工程性能。振沖法比較適用于處理松砂、粉土、雜填土及濕陷性黃土。它使地基中形成的大直徑的密實樁體與原地基構(gòu)成復(fù)合地基，最終提高地基承載力，減少沉降和不均勻沉降。

2.4.2 排水固結(jié)法。排水固結(jié)法是利用地基排水固結(jié)的特性，以加速飽和軟粘土固結(jié)的一種地基處理方法。這種方法在處理淤泥、淤泥質(zhì)土及其他飽和軟粘土中占有統(tǒng)治地位，但對于滲透性極低的泥炭土，必須慎重對待。

2.4.3 高壓噴射注漿法與深層攪拌法。高壓噴射注漿法是利用鉆機按一定的施工工藝，使土體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌希z結(jié)硬化后即在地基中形成直徑比較均勻、具有一定強度的圓柱體，從而使地基得到加固。

深層攪拌法與方法原理與高壓噴射注漿法作用一樣，適用于粘性土、沖填土、粉砂、細(xì)砂等地基狀況。

2.4.4 鋪設(shè)土工聚合物。鋪設(shè)土工聚合物處理軟土地基的原理即在地基土中埋設(shè)強度較大的土工聚合物，使地基土能夠承受抗拉力，防止斷裂，保持整體性，提高剛度，改變地基土體的應(yīng)力場和應(yīng)變場，從而提高地基的承載力，改善地基的變形特性。

3 軟土地基加固的其它方法

其它方法還有化學(xué)加固法、樁基法、沉井法、側(cè)向約束法、反壓護道法、冷熱處理法、膠結(jié)法、振沖地基加固、碎石樁擠密加固地基、砂樁加固地基、水泥煤灰碎石樁、塑料板排水加固、石灰粉煤灰（火山灰、鋼渣或黏土）樁等軟基處理方法等?？傊?，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際情況，不僅要選擇好軟土地基處理方法，而且還要考慮其建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，從而達到合理、經(jīng)濟、安全的目的。軟土地基如施工方法不當(dāng)或未按規(guī)定和操作規(guī)程進行，就會造成地基失穩(wěn)，使構(gòu)造物沉降過大或不均勻沉降，對構(gòu)造物造成不同程度的破壞甚至徹底報廢。因此對軟土地基的研究有著重要的意義。