天津濱海軟土地區(qū)地基處理技術(shù)應(yīng)用與研究

紀(jì)懿明

摘 要：天津軟土分布廣泛、地質(zhì)情況復(fù)雜。通過研究前人對天津濱海的軟土性質(zhì)研究，并相關(guān)工程施工中的實際情況。針對天津濱海地區(qū)的建設(shè)，介紹濱海使用過的置換法、排水固結(jié)法、直排式真空預(yù)壓技術(shù)、強夯與強夯置換法等技術(shù)措施，能夠為軟土地基技術(shù)發(fā)展提供參考，針對不同處理方法對軟土地基處理進行綜合分析比較研究。

關(guān)鍵詞：軟土地基；地基處理技術(shù)；置換法；排水固結(jié)法

1 天津濱海地區(qū)軟土特性

軟土地基通常是指強度較低、壓縮性比高的軟弱土基。其特性一般表現(xiàn)為土層水分含量大、土質(zhì)疏松。通常淤泥質(zhì)土、軟粘性土、濕陷性黃土都屬于軟土性狀。天津濱海新區(qū)沿海地區(qū)多屬于軟弱土基。其特征如下：

（1）含水率高，天然孔隙比大：天津濱海地區(qū)軟土的含水率ω一般大于35%，統(tǒng)計平均值為55%?？紫侗萫一般在1.0～2.48內(nèi)，統(tǒng)計均值為1.6。（2）土體飽和度大于95%。（3）垂直滲透性差：土地滲透系數(shù)在10-6～10-8cm/s，使得土地在載荷作用下固結(jié)速度慢，強度難以提升。（4）抗剪強度和承載力較差：土地抗剪強度為1～27kPa，其強度隨土地深度的增加而有所增加；內(nèi)摩擦角φq較小。地基承載力一般為20～130kPa，統(tǒng)計均值為68kPa。（5）壓縮性能較好：壓縮系數(shù)a1-2的統(tǒng)計均值為1.17MPa-1，最大的達到3.3MPa-1。

2 天津濱海地區(qū)軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用

由于天津濱海地區(qū)的軟土特有性質(zhì)，大部分工程采用以下方法進行處理：

2.1 置換法：置換通常是指用砂礫、石子、沙等物料替換軟土地基中的部分土體，或者在軟弱土體中摻雜一些石灰、水泥等物質(zhì)形成混合加固體，與其他土體共同形成復(fù)合型地基，以此達到提高地基承受載荷的能力、減少地基下沉的目標(biāo)，常見的處理方式方法有：振沖置換、換土回填、粉體噴射等。

振沖置換法一般利用水平振動的振沖器，在軟土層地基中形成孔狀，振沖器沉入土層預(yù)定深度，然后對清孔、通過孔向土層中注入碎石或卵石等物料，邊填邊振，使得地基中形成樁體（碎石或卵石形成）。樁體和樁間軟土層組合成復(fù)合地基，以此達到地基承載力上升的目的。該技術(shù)要求成樁周邊土層不得過于軟弱，否則會對碎石樁約束力差、形成復(fù)合地基效果降低。一般適用于土層剪切強度20～50kPa的飽和軟粘土、飽和黃土和充填土。實例：加固塘沽長蘆鹽場第二化工廠的軟粘土地基采用振沖法效果顯著。施工場地在塘沽北塘附近，該場地土質(zhì)主要由粘土，淤泥質(zhì)粘土、淤泥等構(gòu)成。地基現(xiàn)場經(jīng)測驗最小值僅為13.5kPa。為了校驗加固效果，在振沖置換前，對土壤的含水量、容重、十字板強度進行實地測驗。振沖以后，經(jīng)測驗土壤的含水量較未施工前有所加大，土層表面3m范圍內(nèi)較為明顯，增值達到10%，容重值有所下降，約3%。土壤的強度有下降趨勢，約30%，經(jīng)過80d后，土壤的十字板強度有所提高，增幅約10%。由于振沖產(chǎn)生的超孔隙水壓力無法快速擴散，使得土壤骨架應(yīng)力下降。但是經(jīng)過15～20d間歇后，土壤的強度恢復(fù)效果較好，歷經(jīng)2至5個月后強度還會提升，由此可見，采用振沖法加固是成功的。該工程竣工后經(jīng)測量建筑物基礎(chǔ)下降量3～5cm，達到預(yù)期目標(biāo)。

換土回填法通常是將軟土基礎(chǔ)去掉一定范圍內(nèi)的土壤，后用砂、石子或灰土等物料，分層填入并且夯實，以此達到設(shè)計要求。改方法適用于淺層地基處理，深度一般在2～3米左右。

粉體噴射法通常指在軟土基礎(chǔ)中填入粉柱體加固物料，對土壤進行強制攪拌混勻，使得原基礎(chǔ)土壤與添加物發(fā)生理化反應(yīng)，以此達到提高強度的技術(shù)。

2.2 排水固結(jié)法

其原理在地基載荷下，采用布置豎向排水井，將土壤中孔隙水予以排放，減少孔隙比，使地基發(fā)生固結(jié)變形，增加土壤強度。該技術(shù)通常用于穩(wěn)定地基和解決基礎(chǔ)下降的問題，運用在飽和軟弱土壤。該技術(shù)主要分為堆載預(yù)壓法，真空預(yù)壓法，降水預(yù)壓法等類型。天津濱海新區(qū)較常使用的堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法和真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法三類。堆載預(yù)壓法一般是在施工場地立式堆填土石等物料，然后對地基進行預(yù)壓，使得地基沉降較早表現(xiàn)出來，通過地基土壤固結(jié)來提高基礎(chǔ)承受載荷能力。為加快進度，經(jīng)常布置砂井或排水板。真空預(yù)壓法通常是指在粘土層上方鋪設(shè)砂石作為墊層，從地面豎向打井或排水板，再用薄膜密封墊層，采用真空泵對墊層及井抽氣，以此降低地下水位，加快地基固化速度。實例：加固天津港東突堤陸域軟基。工程概況，地面高程均值6.23m，地下0.7～0.9m厚回填砂及山皮土，0.9～1.5m為新吹填淤泥，再下層是海相沉積層，1.5～-6.0m多為粉砂淤泥，-6～-14m為均質(zhì)淤泥或淤泥質(zhì)粘土，滲透性低下，-14m以下為亞粘土，土壤品質(zhì)較好。預(yù)采用塑料排水板真空預(yù)壓法，真空度80kPa，排水板距離1.3m，高程-12m，天數(shù)136d，沉降量均值1.324m，允許回彈值0.018m，地基承受載荷能力超過90kPa。經(jīng)過數(shù)據(jù)測驗，達到預(yù)期效果。

2.3 直排式真空預(yù)壓技術(shù)：濱海新區(qū)及周邊地區(qū)在對軟基進行加固是需要粗砂量大，而天津地區(qū)中粗砂資源貧乏，為了減少固化地基造價，采用直排式真空預(yù)壓技術(shù)，并對真空預(yù)壓法進行了優(yōu)化和改進，加大真空度傳遞效率。其特點主要在于不用中粗砂墊層，減少砂石費用。當(dāng)前，位于天津臨港工業(yè)區(qū)示范工程已經(jīng)初步獲得成功，具有積極意義。

2.4 強夯與強夯置換法：強夯法指用重錘從高處（從幾米至幾十米）的高處自由落下，對土壤進行夯實，以此減少土壤固有壓縮性能，有效提升其承載能力。該技術(shù)對松軟地基效果較為顯著，對無粘性土、雜填土、非飽和性土等效果較理想。夯擊能量較大，加固深度較廣，可深達40m。通過在天津新港軟土、秦皇島細砂地基進行試驗，取得了優(yōu)良的效果，值得大力推廣應(yīng)用。實踐表明，該技術(shù)工藝簡單、工期短、適應(yīng)性好、用料省、經(jīng)濟性好等。強夯置換是運用重錘夯出坑中，填入置換材料，再進行夯實，逐步形成碎石樁體，從而與周邊土壤形成復(fù)合地基，達到加固的目的。該技術(shù)應(yīng)用于飽和軟粘土的淺表層處理（3～6m）。

3 結(jié)束語

天津濱海新區(qū)屬于軟土地基，土體承受載荷能力低、土壤壓縮性比高。在此類地基上進行建筑物構(gòu)建，技術(shù)人員采用了許多方法進行地基加固，在實踐中不斷摸索，改進，已經(jīng)形成一定的適用性較好的技術(shù)方法。如塑料排水板真空預(yù)壓法、深層水泥拌合法等技術(shù)都是在濱海新區(qū)取得成功后，才開始推廣應(yīng)用的?？梢姡瑸I海新區(qū)的軟土地基處理技術(shù)對我國的軟弱土壤地基處理的發(fā)展具有積極指導(dǎo)意義。

參考文獻

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