軟土地基的特點(diǎn)及處理方法

于春芳

（秦皇島市地方道路管理處，河北 秦皇島 066000）

近年來，國家逐步加大了基礎(chǔ)工程設(shè)施建設(shè)的投入，使得道路工程得到了長足發(fā)展。隨著線形選取的日益密集，道路穿越軟土地區(qū)也是不可避免的，所以在軟土區(qū)域修筑地基比較常見。軟土地基決定著工程的質(zhì)量與進(jìn)度，良好的措施也可以降低工程的造價，否則就會為工程質(zhì)量造成很大的安全隱患，直接影響基礎(chǔ)的承載能力，進(jìn)而影響道路工程的正常使用。因此，科學(xué)合理地確定軟土地基處理技術(shù)是非常有必要的。

1 軟土的定義與成因

通常情況下，軟土是指直徑不大于0.1mm的顆粒在土壤樣品中含量超過一半的近代沉積物。軟土一般處在緩慢流水或靜力環(huán)境中，這決定其自身含水量大于液限，且自身含有有機(jī)雜質(zhì)。在工程上遇到的軟土通常有泥炭質(zhì)土、沖填土、淤泥質(zhì)土、飽和水粘性土、雜填土等。

軟土形成的環(huán)境比較復(fù)雜，多在靜水壓力、無氧、多有機(jī)物的綜合環(huán)境下形成。除了小部分軟土形成的時期比較早，處于土層的最下面，大部分的軟土形成時間比較晚，有的還是在持續(xù)固結(jié)形成中，軟土經(jīng)常與泥炭、粉砂等土層互為相間，形成復(fù)雜的土質(zhì)環(huán)境。

2 軟土的工程性質(zhì)與危害

2.1 軟土的工程性質(zhì)

軟土的工程形成與地基土的沉積時間、地質(zhì)構(gòu)成、成因有著緊密聯(lián)系。年代不同的軟土的物理性質(zhì)指標(biāo)盡管較為類似，但是工程應(yīng)用中其工程性質(zhì)卻相差很大。所以對軟土的工程性質(zhì)進(jìn)行分析應(yīng)從年代、組成、環(huán)境、構(gòu)造等角度入手。軟土的工程性質(zhì)大致如下。

2.1.1 含水量較高，孔隙比較大

由于軟土主要成分是粘土粒組與粉土粒組，且含有一定量的有機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)具有吸水的特性，在各種地質(zhì)環(huán)境下形成絮狀結(jié)構(gòu)。軟土的狀態(tài)多為軟塑狀態(tài)或半流塑狀態(tài)，其天然含水量與孔隙率較大。若土的含水量高，其抗剪強(qiáng)度就小，壓縮性大；反之，若土壤含水量低時，則抗剪強(qiáng)度大，相應(yīng)的孔隙率小。鑒于此在對軟土性能進(jìn)行改善時，含水量是一項重要的控制指標(biāo)。

2.1.2 透水性較差

軟土的滲透系數(shù)較之一般土壤要小，因此在外部荷載的作用下，土壤的固結(jié)時間很長。當(dāng)軟土中含有的有機(jī)質(zhì)比重過大時，有機(jī)質(zhì)的腐敗可能產(chǎn)生氣體在土中形成小氣泡，阻礙土體的滲透通道，進(jìn)而降低軟土的滲透能力。所以軟土層上的工程建筑，其基礎(chǔ)沉降時間是比較長的，強(qiáng)度增長也非常緩慢。這非常不利于地基特性的改善。軟土的滲透性不是各向同性的，一般豎直方向土壤的滲透系數(shù)比水平方向的滲透系數(shù)要小，對于含有水平砂層的軟土這種現(xiàn)象更加明顯。

2.1.3 抗剪強(qiáng)度不足

軟土的抗剪強(qiáng)度與排水固結(jié)程度有很大的聯(lián)系。通常情況下，其抗剪能力較低，在不排水進(jìn)行剪切的前提下，土壤的內(nèi)摩擦角幾乎為零。對于固結(jié)正常的軟土層，隨著深度的增加，其不排水抗剪強(qiáng)度也隨之增大。在外部環(huán)境的作用下，當(dāng)?shù)鼗潘探Y(jié)后，軟土強(qiáng)度將迅速增大，同時固結(jié)速度決定著軟土的強(qiáng)度。

2.1.4 結(jié)構(gòu)性突出

軟土的結(jié)構(gòu)形式通常為絮狀，特別是海相粘土尤為突出。這種土層在攪拌、振動、擠壓等擾動時，其強(qiáng)度降低十分明顯，嚴(yán)重時出現(xiàn)流動現(xiàn)象。鑒于此，在軟土層中進(jìn)行基礎(chǔ)開挖處理時，應(yīng)盡量避免對土層結(jié)構(gòu)造成破壞，防止出現(xiàn)土層強(qiáng)度降低、變形，影響地基處理質(zhì)量。

2.1.5 流變性明顯

軟土層在外部荷載的長期作用下，土層會產(chǎn)生持續(xù)的剪切變形，當(dāng)然這個過程是非常緩慢的，當(dāng)主固結(jié)沉降最終停止后，抗剪強(qiáng)度有所衰減，另外還可能產(chǎn)生次固結(jié)沉降。

2.2 軟土的工程危害

鑒于軟土具有以上工程性質(zhì)，軟土地基對工程建設(shè)特別是道路工程是非常不利的。首先，軟土地基的抗剪強(qiáng)度不足容易造成路堤出現(xiàn)整體側(cè)向滑移的情況；其次，軟土地基與人工構(gòu)筑物的沉降不一致，易產(chǎn)生跳車；最后，當(dāng)?shù)鼗冃螘r或地下水上涌，會導(dǎo)致路面發(fā)生破壞。所以，當(dāng)在軟土層進(jìn)行路基施工時必須對其進(jìn)行必要的處理，對土壤的性質(zhì)進(jìn)行改善，主要指改善軟土層的抗剪強(qiáng)度與抗變形能力，使其滿足工程需要，保障建筑工程（特別是道路工程）的質(zhì)量。

3 軟土地基的處理方法

3.1 加筋法

加筋法的原理是通過將纖維織物、條帶、網(wǎng)格片等抗拉性能良好的材料添加到土中，控制土層的側(cè)移，對土層的受力特性進(jìn)行改善，促進(jìn)了內(nèi)力重分布，進(jìn)而提高了土層的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。目前常用的種類有加筋土、土工合成材料與土釘墻技術(shù)三個方面。

加筋土是將筋體添加到土層中，形成復(fù)合型土層。當(dāng)軟土層受到荷載作用時，土層與筋體通過摩擦作用共同抵抗變形。在實際應(yīng)用時充當(dāng)筋體的主要是土工格柵或土工織物等材料，有助于提高軟土層整體的穩(wěn)定性與強(qiáng)度。目前主要在擋土構(gòu)筑物與堤壩圍護(hù)中有著較好的應(yīng)用。

土工合成材料指的是對土木工程領(lǐng)域引入并應(yīng)用現(xiàn)代化的合成材料的簡稱，通常采用的是由人工合成的聚合物所生產(chǎn)的各種類型的產(chǎn)品。將這種材料埋置于土體的內(nèi)部，可以提高土層的抗變形能力。土工合成材料應(yīng)用的范圍最為廣泛，主要包括土工膜、土工合成材料、土工織物等。

土釘墻是一種直接在土層中加筋的技術(shù)手段。通常依靠插筋、灌漿、鉆孔的形式將各種形式的土釘打入軟土地基中，形成軟土與其他正常土層的結(jié)合整體。土釘由型鋼、鋼筋、鋼管等材料按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制造而成，它作為傳力媒介在外界環(huán)境作用下，與軟土共同承受變形，提高整體強(qiáng)度，進(jìn)而實現(xiàn)對軟土層的加固。土釘墻法在人工降水后填方工程中應(yīng)用比較廣泛，主要應(yīng)用于粘性土、弱膠結(jié)砂土的基坑支護(hù)或邊坡加固。

3.2 水泥土攪拌法

水泥攪拌樁對軟土地基進(jìn)行加固的原理是利用水泥自身所特有的水解及水化反應(yīng)和水泥化合物與粘土之間發(fā)生的膠結(jié)碳化作用，進(jìn)而形成樁體與周圍土層相結(jié)合的復(fù)合型地基。該地基顯著地提高了地基的承載極限，使地基的沉降也得到了很大改觀，有利于提高地基的穩(wěn)定性與耐久性。目前在實際工程應(yīng)用中，水泥攪拌樁主要通過工程設(shè)備將固化劑與土體進(jìn)行攪拌，并根據(jù)固化劑物理形態(tài)的不同，將施工方法分為噴漿法和噴粉法兩種。一般情況下噴漿法的水泥用量可控性高，在拌制過程中容易攪拌，所以成樁的質(zhì)量比較好，與之相反，噴粉法的水泥用量不易控制，成樁質(zhì)量相比不如前者好。但是噴粉法可以吸收軟土層中的水分，更加適用于含水量高的軟土層，綜合加固效果顯著，且施工程序比噴漿法簡單，在國外應(yīng)用比較廣泛。

3.3 強(qiáng)夯置換法和強(qiáng)夯擠密法

強(qiáng)夯置換法與強(qiáng)夯擠密法的加固原理不同，所以在工程實際應(yīng)用范圍也各有重點(diǎn)。強(qiáng)夯置換法適用于地基控制性不是很高的工程，如高飽和度的粉土等，需要注意的是該方法需要現(xiàn)場檢測，以確保使用效果。強(qiáng)夯擠密法適用于處理砂土、碎石土、飽和度低的粘性土與粉土、雜填土、濕陷性黃土等地基。一般認(rèn)為強(qiáng)夯擠密法對于塑性指數(shù)小于等于10的土應(yīng)用效果最佳。

3.4 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法的作用機(jī)理是通過在軟粘土地基土體上預(yù)先施加荷載，促使土壤中的水分排出，土體的微觀組成發(fā)生變化，孔隙率得到減小，孔隙水壓力降低，這樣增大了土體的有效應(yīng)力，地基強(qiáng)度得到顯著提高。排水固結(jié)法在處理淤泥軟粘土地基的穩(wěn)定與沉降問題時性能優(yōu)異，具體包括排水和加壓兩個系統(tǒng)。在土層設(shè)置排水設(shè)施，基于地層自身的可透水性，經(jīng)排水設(shè)施排出土體，形成排水系統(tǒng)。排水設(shè)施主要包括塑料板排水與砂井排水，鑒于排水固結(jié)法需要提前施加荷載，故實施周期比較長，對于那些工期緊張的工程應(yīng)用性受到局限。

4 結(jié)論

軟土地基復(fù)雜性高，技術(shù)難度大，在進(jìn)行地基處理時必須提高重視程度，軟土地基處理失當(dāng)就會造成地基的不均勻沉降，從而嚴(yán)重影響建筑工程的正常使用。本文提出的幾種常用軟土地基處理方法，各有側(cè)重點(diǎn)，也各有不足，在工程應(yīng)用時，必須立足于工程實際采取合適的處理方法，這樣才可以取得預(yù)期的處理效果，為后續(xù)工程打下良好的基礎(chǔ)。

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