淺談軟土地基的危害及處理方法

章貴金

陜西建工第一建筑工程有限公司

引言

軟土是指具有低強(qiáng)度和高壓縮性的軟弱土層，這種土質(zhì)含有一定量的有機(jī)物質(zhì)，沉降量非常大，給工業(yè)與民用建筑行業(yè)帶來很大的影響。根據(jù)軟土的特征，主要可以將其歸納為軟黏性質(zhì)、淤泥性質(zhì)（包括淤泥）、泥炭性質(zhì)（包括泥炭）等幾種主要類型。

地基位于基礎(chǔ)以下，并且承受著上部荷載。軟土地基，則主要是由淤泥、沖填土、雜填土等高壓縮性土層構(gòu)成的地基，具有天然含水量較大，透水性較差，承載能力較低等缺陷。并且，軟土地基的土體具有比較明顯的結(jié)構(gòu)性與流動(dòng)性，往往無法支撐結(jié)構(gòu)荷載較大的建筑物。我國(guó)現(xiàn)行制度強(qiáng)調(diào)要節(jié)約耕地，同時(shí)還要解決當(dāng)前的人口問題，改善不容樂觀的房建現(xiàn)狀，因此多數(shù)地區(qū)開始采用增大建筑物層數(shù)的方式緩解上述難題，隨之而來的問題就是地基承載力的不斷加重。

為了解決軟土地基帶來的諸多問題，人們開始研究如何處理和改善軟土地基，旨在避免產(chǎn)生局部或者整體剪切破壞，以滿足工業(yè)與民用建筑的強(qiáng)度要求和穩(wěn)定性要求，防止建筑物發(fā)生不均勻沉降或較大的沉降，保證建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1 軟土地基的形成原因

追溯歷史，軟土是一種近代沉積物，并且擁有較長(zhǎng)的地質(zhì)年齡。巖石風(fēng)化產(chǎn)物是軟土的主要來源，因此母巖決定了軟土的主要成分。從軟土的有機(jī)物質(zhì)含量來看，主要有兩種類別：一種是含有少量有機(jī)物質(zhì)的軟粘土，另一種則是含有大量有機(jī)物質(zhì)的泥炭土。不論哪種軟土，都是在淡水或鹽水等地質(zhì)環(huán)境中沉積而來的，并且其特征也受到沉積環(huán)境以及水動(dòng)力條件的不同而有所差異。

關(guān)于軟土地基的形成原因，需要根據(jù)軟土的不同類型分別進(jìn)行研究。軟黏土主要是淤泥或者淤泥質(zhì)的黏土，它主要存在于瀕臨水域的水運(yùn)工程的淺部地層，經(jīng)緩慢的流水環(huán)境或靜水環(huán)境進(jìn)行沉積，進(jìn)而形成以淤泥質(zhì)土為主的混合土，這就是軟黏土；填土則主要存在于港區(qū)的陸域，是人們通過人工回填方式沿江沿灘進(jìn)行圍墾，其中：素填土是由碎石、砂或粉土、黏性土等1種或幾種構(gòu)成的填土，沖填土是利用水力將治理和疏通航道時(shí)挖出的泥砂沖填到陸地或岸灘所形成的沖積土，雜填土來源于人類活動(dòng)形成的成分復(fù)雜的無規(guī)則堆積物；再就是松散砂土和粉土，主要指自然沉積或者人工回填的砂質(zhì)粉土、飽和粉砂土和飽和細(xì)砂土，這類土僅能夠在靜載作用下保持較高的強(qiáng)度，遇到機(jī)械振動(dòng)、波動(dòng)荷載以及反復(fù)作用時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生較大的震陷變形，致使地基喪失承載能力。

2 軟土地基的主要危害

軟土地基會(huì)造成勘察設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確或者不詳細(xì)，忽視本應(yīng)該做軟土地基處理的施工地段，容易造成地基失穩(wěn)。概括地說，軟土地基較高的壓縮性會(huì)使建筑物發(fā)生不均勻沉降，以致開裂和損壞。軟土地基對(duì)工業(yè)與民用建筑的勘察、設(shè)計(jì)、施工等都帶來一定的問題和危害，尤其是地基的抗剪強(qiáng)度比較低，當(dāng)其抗剪強(qiáng)度明顯低于上部結(jié)構(gòu)的自重以及附加載荷時(shí)，軟土地基就會(huì)表現(xiàn)出很強(qiáng)的流性，導(dǎo)致地基出現(xiàn)局部或者整體剪切破壞。這種剪切破壞往往表現(xiàn)為地基的較大沉降或不均勻沉降變形，影響進(jìn)一步施工和使用，如果地基上部結(jié)構(gòu)的自重和附加外部載荷的作用超出其最大限度，將會(huì)導(dǎo)致更為嚴(yán)重的沉陷、塌方、失穩(wěn)或者建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的開裂破壞，甚至造成事故。

盡管軟土地基的天然含水量普遍大于液限，但其透水性卻非常差，這就導(dǎo)致土體在載荷的作用下呈現(xiàn)出很高的孔隙水壓，對(duì)地基的壓密固結(jié)帶來不良影響。在排水不夠通暢的軟土地基處，積水很容易浸入地基內(nèi)層結(jié)構(gòu)，在地基土體的自重、外界附加荷載、以及水溫變化等因素作用下，會(huì)引起地基表面產(chǎn)生裂縫，積水滲入裂縫后往往會(huì)導(dǎo)致地基表面出現(xiàn)凹陷、積水、顛簸等“翻漿”情況。

3 軟土地基的處理措施

根據(jù)對(duì)軟土地基的形成原因以及主要危害的研究，人們逐漸摸索出軟土地基的處理措施，在這里，對(duì)幾種比較常見的軟土地基處理技術(shù)進(jìn)行探討：

3.1 反壓法處理軟土基地

利用反壓法進(jìn)行軟土地基處理主要是依靠反壓土體的重量來改變地基的應(yīng)力狀態(tài)和變形條件，有效壓制不均勻載荷造成的塑性變形，固結(jié)軟土地基，提高反壓平臺(tái)下部地基的強(qiáng)度。采用反壓技術(shù)處理軟土地基時(shí)，不僅可以穩(wěn)定地基，還能夠起到防滲作用，同時(shí)可以有效改善排水條件相對(duì)較好的薄層軟土的結(jié)構(gòu)，使其具有較高的強(qiáng)度。反壓法施工簡(jiǎn)便，材料易得，尤其適用于對(duì)變形要求不高的道路工程、水利工程等。但是，反壓法需要面積較大的反壓平臺(tái)，因此占地面積較大，不適用于農(nóng)耕區(qū)等用地受限制的地區(qū)。

對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)，最為核心的內(nèi)容是反壓平臺(tái)的設(shè)計(jì)，當(dāng)前我們常采用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，通過工程實(shí)踐可以看到它與其他方法相比更符合實(shí)際。

3.2 換土墊層法處理軟土地基

換土墊層法就是用優(yōu)質(zhì)土來替換軟土，以確保填土的穩(wěn)定，減少地基的沉降量。在填土過程中，要注意應(yīng)該從中心向兩側(cè)分層填充層厚約15cm的優(yōu)質(zhì)土，并及時(shí)壓實(shí)。具體而言，換土墊層法首先要將軟土地基淺層的軟弱土和不良土挖除，然后分層進(jìn)行重錘夯實(shí)和機(jī)械碾壓，再用砂石墊層、碎石墊層、干渣墊層、煤粉灰分墊層等回填材料進(jìn)行填土作業(yè)。

與反壓技術(shù)相比，換土墊層法能夠更好地提高地基持力層的承載能力，有效減少地基在負(fù)載情況下的沉降量。換土墊層法適用于處理軟土地基2m～3m的淺層軟弱土層和低洼區(qū)域。

3.3 粉體攪拌法處理軟土地基

粉體攪拌法是通過壓縮空氣傳送水泥或石灰等具有加固特性的粉體材料，使其拌入地基土中，經(jīng)物理、化學(xué)反應(yīng)形成具有較高強(qiáng)度的粉噴樁。粉噴樁的樁身質(zhì)量較好，強(qiáng)度相對(duì)較大，能夠有效改善土壤，提高軟土地基的強(qiáng)度。由于這種方法不需要摻入較多的固化劑，因而加固土的容重相對(duì)大于地基土的容重，如果忽略地基土的附加載荷，則可以認(rèn)為地基加固后不存在附加載荷。并且，粉噴樁是干法施工，其所需水量是從地基中吸取的，因此進(jìn)一步提高了地基的加固效果。

3.4 強(qiáng)夯法處理軟土地基

顧名思義，強(qiáng)夯法就是依靠重達(dá)百噸的重錘從數(shù)十米的高處自由下落，對(duì)軟土地基進(jìn)行反復(fù)夯擊，強(qiáng)制壓密土體，減小壓縮特性，提高承載能力，改善地基性能。

從物理學(xué)角度看，強(qiáng)夯法主要是將重錘的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的沖擊能量，瞬間作用于軟土地基，使其土體各層次的孔隙進(jìn)一步被壓縮，孔隙水和氣體從四周的縫隙中溢出，達(dá)到壓密和固結(jié)土體的作用。強(qiáng)夯法是一種常用的深層地基處理方法。

4 總結(jié)語

地基質(zhì)量嚴(yán)重影響和制約工業(yè)與民用建筑的性能，因此要特別注意軟土地基的設(shè)計(jì)與施工，采取合理的手段和措施對(duì)軟土地基進(jìn)行有效處理，增加軟土地基的穩(wěn)定性，減少施工后的不均勻沉陷。

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