淺談軟土地基處理

肖愛(ài)蘭

【摘要】軟土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。軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、擾動(dòng)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(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】軟土地基；處理目的；工程特性；處理方法

1、地基處理目的

在軟基上進(jìn)行建筑工程時(shí)，如原地基不作任何處理，則構(gòu)筑物的穩(wěn)定性等進(jìn)行會(huì)產(chǎn)生種種問(wèn)題。這時(shí)，便需采取措施改善地基的力學(xué)性能以增加其穩(wěn)定性，這就叫地基處理。一般的處理方法包括下述四類：

1） 改善剪切特性（防止剪切破壞，防止剪切變形）

2） 改善壓縮性能（防止固結(jié)沉降）

3） 改善透水性（防止漏水）

4） 改善動(dòng)力特性（防止液化）

2、工程特性

軟土工程的特性主要有以下幾點(diǎn)：①不穩(wěn)定性，當(dāng)軟土受到擾動(dòng)時(shí)會(huì)變成稀釋流動(dòng)狀態(tài)。②高壓縮及不均勻沉降，由于軟土的壓縮系數(shù)很大，當(dāng)垂直壓力達(dá)到一定值時(shí)，軟土?xí)l(fā)生壓縮變形，導(dǎo)致建筑沉降量較大及沉降不均勻。③低滲漏性，軟土滲透系數(shù)小，固結(jié)所需時(shí)間較長(zhǎng)。④沉降速度快。

軟土地基上的建筑通常沉降量較大且沉降穩(wěn)定需要的時(shí)間較長(zhǎng)，所以處理是否合理，將關(guān)系到工程質(zhì)量、進(jìn)度。因此，科學(xué)、合理、有效地選擇合適的地基處理方法對(duì)工程建設(shè)具有重要的意義。

3、地基處理方法的分類

地基處理包括地基土的置換及補(bǔ)強(qiáng)，大致可分為土質(zhì)改良、土的置換、土的補(bǔ)強(qiáng)。

3.1 土質(zhì)改良

土質(zhì)改良是指用機(jī)械、電氣、化學(xué)、熱等手段增加地基土的密度，或使地基土固結(jié)以達(dá)到處理目的。

1） 利用排水增加密度

粘土地基受荷載時(shí)，隨著超孔隙水壓力的消失，地基便產(chǎn)生固結(jié)，同時(shí)，孔隙水被慢慢排出，孔隙比變小。

① 垂直排水法：是在厚層粘性土中沿垂直方向放入透水性能良好的排水材料，以縮短排水距離，加速固結(jié)進(jìn)行的方法。這個(gè)方法，主要考慮到固結(jié)所需的時(shí)間和最大排水距離的平方呈正比。排水材料采用砂、塑料板等。砂井通常為直徑30-50cm的砂柱，但是，當(dāng)?shù)鼗a(chǎn)生變形，砂井被截?cái)鄷r(shí)，便不能保證砂井的連續(xù)性。

② 真空預(yù)壓法：是在地面上覆蓋不透水的薄膜，利用真空泵降壓排水，降低地基土的孔隙水壓力，增大有效應(yīng)力，施加固結(jié)荷載的方法。由于這種方法不增加地基土的總應(yīng)力，不存在像預(yù)壓法那樣肯能由于荷載地基產(chǎn)生破壞之處，因此，它很適用于軟土地基。

③ 電滲法：是利用電滲排除土中水份的方法，所謂電滲是指在土中放入直流電極，土中的水一般從陽(yáng)極向陰極移動(dòng)。這種電滲與土中的滲水性無(wú)關(guān)，與土顆粒的大小也無(wú)關(guān)，因此，對(duì)于滲透系數(shù)小的粘土的效果較好。但是，當(dāng)土中的水含有很多鹽份等電解質(zhì)時(shí)，這種方法的集水效果較差。

2） 利用擠密方法增加密度

在松散的砂質(zhì)土層中如施加振動(dòng)和沖擊等動(dòng)力，砂顆粒的排列將變得更為密實(shí)，使砂質(zhì)土層得到了擠密。

① 擠實(shí)砂樁法：是用夯錘的沖擊力或震動(dòng)錘產(chǎn)生的震動(dòng)力將套管中的砂壓入土中，作成擠密砂樁的方法。在松砂地基，對(duì)砂樁周圍的地基土也有擠實(shí)作用。對(duì)粘性土地基，由于形成砂樁和粘性土構(gòu)成的復(fù)合地基，有置換效果以及由于砂柱產(chǎn)生的劑實(shí)效果等。

② 直接沖擊劑實(shí)法：是利用帶有擠壓板的H形的上下振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)力。

③ 震動(dòng)水沖法：是在地基中插入水平方向振動(dòng)的振動(dòng)體并同時(shí)進(jìn)行射水，在振動(dòng)體附近形成的孔隙中充填以骨料，使地基密實(shí)得到增加的方法。

④ 強(qiáng)夯法：它一般是用50t左右的強(qiáng)夯機(jī)，將大噸位（100～400kN）的夯錘起吊到6～40米的高度，自由落下，對(duì)地基土施加強(qiáng)大的沖擊能，在地基土中形成沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，使地基土壓密和振密，以加固地基土，達(dá)到提高強(qiáng)度、降低壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性目的。

3） 固結(jié)的方法

這個(gè)方法是將固化劑注入土的孔隙中，或是在土中進(jìn)行混合，使土固結(jié)以改善土的剪切特征、壓縮性能以及透水性。

① 石灰樁法：是在地基中打入生石灰樁，利用生石灰所具有的種種作用處理粘性土地基的方法。即除了石灰樁本身的固結(jié)而外，還利用生石灰的吸水及發(fā)熱，使周圍土的含水量降低，利用生石灰吸水產(chǎn)生的膨脹壓力起劑實(shí)作用，以及利用生石灰和粘土礦物間產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)使周圍土的固結(jié)。

② 噴射混合法：是采用固化劑，以高壓噴射，利用噴嘴上下移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)使處理劑和地基土混合，形成截水墻和柱狀的固化體，從而使地基強(qiáng)度增大和變成不透水的處理方法。

③ 拌合法：是將水泥、生石灰等與土攪拌混合處理地基的方法。拌合法分為在淺層地基處理和深層地基處理。

④ 凍結(jié)法：是在土中買入凍結(jié)管使土中水凍結(jié)以增加地基的強(qiáng)度及截水性能，以便在凍結(jié)期間進(jìn)行工程施工的一種臨時(shí)性的處理方法。

3.2土的置換法

土的置換方法是將軟土層換填為良性土的一種方法。這種方法對(duì)在地表附近存在有非常軟的粘性土層時(shí)是最有效的方法，但當(dāng)軟土層很厚時(shí)則工程費(fèi)用高，不經(jīng)濟(jì)。由于一般多砂質(zhì)土及碎石土換填，故對(duì)土的剪切特征及壓縮性能的改善是有效的，但是，當(dāng)要求地基不透水時(shí)便不合適。此外，所置換的砂如未能充分劑實(shí)，則對(duì)防止液化可能反而不利。另外，如換填材料不均，將產(chǎn)生不均勻沉降，應(yīng)予注意。

3.3土的補(bǔ)強(qiáng)

土的補(bǔ)強(qiáng)法，是采用薄膜、繩網(wǎng)、板樁等約束住地基土，或者是在土中放入抗拉強(qiáng)度高的補(bǔ)強(qiáng)材料形成復(fù)合地基以加強(qiáng)和改善地基土的剪切特性的方法。

1） 鋪設(shè)薄膜法及繩網(wǎng)法，都是靠約束住地基土表面，以防止軟基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞及側(cè)向流動(dòng)變形的方法。例如在軟基上進(jìn)行填土?xí)r，在填土的底部將產(chǎn)生裂縫，使填土發(fā)生沉降，地基產(chǎn)生側(cè)向變形。如在地表面鋪設(shè)薄膜和繩網(wǎng)，由于作業(yè)在薄膜上的摩擦力約束住地基土的側(cè)向變形，提高了地基的承載力。此外，該方法也經(jīng)常用于大面積吹填地的表層處理。

2） 復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)法是在土中放入鋼板、鋼筋、鋼網(wǎng)、合成樹(shù)脂等，利用土顆粒及補(bǔ)強(qiáng)材料之間的摩擦力形成復(fù)合土的補(bǔ)強(qiáng)方法。

4、地基處理方法的選定

因地基處理方法較多，如何選定合適的地基處理方法非常重要。

選定地基處理方法，應(yīng)從地基條件、處理的指標(biāo)及范圍、工程費(fèi)用、工程進(jìn)度及材料的來(lái)源條件、當(dāng)?shù)丨h(huán)境等許多方面進(jìn)行考慮和研究。

地基條件是指要進(jìn)行處理的地基的綜合條件，除地形條件外，還包括地基類型、土質(zhì)情況、地下水的情況等。

處理的指標(biāo)及范圍是指處理后要求地基達(dá)到的指標(biāo)。例如剪切強(qiáng)度要求達(dá)到什么指標(biāo)以及構(gòu)造物建成后剩余沉降控制在怎么樣的指標(biāo)。所謂范圍，除平面范圍外，還包括要求處理到什么深度。

這樣，自然條件和處理要求是地基處理方法選定的關(guān)鍵。對(duì)此，應(yīng)根據(jù)多種處理方法的處理原理及其施工成果，將幾種比較合適的方法作為選擇的對(duì)象。然后，對(duì)這些方法的工程費(fèi)用、工程進(jìn)度、材料來(lái)源等條件進(jìn)行研究。綜合選定最優(yōu)的處理方法。

5、結(jié)論

軟土地基處理，是保證建（構(gòu)）筑物使用質(zhì)量與壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是建（構(gòu)）筑物施工的重壓環(huán)節(jié)，合理利用軟土地基的處理方法，恰當(dāng)使用合適的加固技術(shù)，既能保證建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定，同時(shí)也能提高建（構(gòu)）筑物的使用質(zhì)量，保證建（構(gòu)）筑物應(yīng)有的服務(wù)水平。