特殊地基處理

馮超軍 陳士甲

【摘要】特殊地基一般指軟土地基，是土質(zhì)結(jié)構(gòu)成分多為粘土或粉狀土質(zhì)，其空隙較大，含水量較為豐富。這類土質(zhì)對地基密實度影響極大，會對以此地基為基礎(chǔ)的建筑物造成不同程度的沉降而失去其應(yīng)有穩(wěn)定性。因此在在對地基處理時，需要辨別清楚是否是特殊地基，以免漏處理特殊地基導(dǎo)致建筑物壽命非正?？s短。

【關(guān)鍵詞】特殊地基 特性 處理方法

1 特殊地基簡介

特殊地理處理一般是指對軟土地基的處理，軟土地基是土質(zhì)結(jié)構(gòu)成分多為粘土或粉狀土質(zhì)，其空隙較大，含水量較為豐富。這類土質(zhì)對地基密實度影響極大，會對以此地基為基礎(chǔ)的建筑物造成不同程度的沉降而失去其應(yīng)有穩(wěn)定性。因此在遇到此類軟土地基的情況時，一定要對其客觀情況加以全面了解和分析，并運用特殊技術(shù)對其加以有效處理從而提高地基的承載力，避免出現(xiàn)因軟土地基的處理不當造成不必要的經(jīng)濟損失。

2 軟土地基的特性

2.1 含水量較高

因為軟土的成分主要是由粘土粒組和粉土粒組組成，并含少量的有機質(zhì)。粘粒的礦物萬分之二為蒙脫石、高嶺石和伊利石。這些礦物晶粒很細，呈薄片狀，表面帶負電荷，它與周圍介質(zhì)的水和陽離子相互作用，形成偶極水分子，并吸附于表面形成水膜，在不同的地質(zhì)環(huán)境下沉積形成各種絮狀結(jié)構(gòu)。因此這類土的含水量比較高。

2.2 透水性差

當?shù)鼗杏袡C質(zhì)含量較大時，土中可能產(chǎn)生氣泡，堵塞滲流通道而降低其滲透性。所以在軟土層上的建筑物基礎(chǔ)的沉降拖延很長時間才能穩(wěn)定，同樣在荷載作用下地基土的強度增長也是很緩慢的。

2.2 壓縮性較高

天然狀態(tài)的軟土層大多數(shù)屬于正常固結(jié)狀態(tài)，但也有部分是屬于超固結(jié)狀態(tài)，近代海岸灘涂沉積為欠固結(jié)狀態(tài)。欠固結(jié)狀態(tài)土在荷重作用下產(chǎn)生較大沉降。超固結(jié)狀態(tài)土，當應(yīng)力未超過先期固結(jié)壓力時，地基的沉降很小。

2.3 流變性強

在荷載的作用下，軟土承受剪應(yīng)力的作用產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并可能導(dǎo)致抗剪強度的衰減，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。

3 特殊地基的處理方法

3.1 表層排水法

表層排水法是在路基填筑前，在地面開挖水溝，以排除地表水，同時降低地基表層的含水量，確保施工機械的作業(yè)條件，為了使開挖水溝在施工中發(fā)揮盲溝作用，常用透水性良好的砂礫回填。水溝布設(shè)應(yīng)全面考慮地形與土質(zhì)情況，使排水暢通。水溝斷面尺寸一般取寬0.5m，深0.5～1.0m。路堤填筑前，宜用砂礫回填成盲溝，若埋設(shè)孔管，必須用良好的過濾材料保護。

3.2 強夯法

強夯法是反復(fù)將重錘提到高處使其自由落下夯擊地基，從而使地基的強度提高、壓縮性得到降低的方法。強夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基，它不僅能提高地基的強度、降低其壓縮性、還能改善其抗振動液化的能力和消除土的濕陷性，所以還常用于處理可液化砂土地基和濕陷性黃土地基等。強夯法對于飽和度較高的粘性土，一般來說處理效果不顯著，尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土地基，處理效果更差。因此在強夯時，為了取得更好的效果，根據(jù)軟土的物理力學性質(zhì)，可以采用綜合加固方法進行，但是此種方法費用較高，對路基大面積采用得不償失。

3.3 換填法

換填法就是將基礎(chǔ)地面以下不太深的一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后以質(zhì)地堅硬、強度較高、性能穩(wěn)定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填，并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動，使之達到要求的密實度，成為良好的人工地基。當?shù)鼗浫跬翆虞^薄，而且上部荷載不大時，也可直接以人工或機械方法進行表層壓、夯、振動等密實處理，同樣可取得換填加固地基的效果。換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結(jié)的回填土等地基處理以及暗塘、暗洪、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。換填法還適用于一些地域性特殊土的處理：用于膨脹土地基可消除地基上的脹縮作用，用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性，用于山區(qū)地基可用于處理巖面傾斜、破碎、高低差，軟硬不勻以及巖溶與土洞等，用于季節(jié)性凍土地基可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。

3.4 水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁加固軟土地基的機理主要是通過水泥的水解和水化反應(yīng)及水泥水化物與黏土的化學反應(yīng)及碳酸化作用，而形成強度相對較高的樁體與樁周軟土一起形成復(fù)合地基，以起到提高地基承載力、增強路基穩(wěn)定性及減少路基沉降的作用。水泥攪拌樁目前有噴漿法（濕法）和噴粉法（干法）之分，均通過深層攪拌機械將軟土和固化劑強制攪拌，固化劑采用水泥漿液時，稱為水泥漿攪拌樁法或濕法，固化劑采用水泥粉時，稱為粉體攪拌樁法或干法。一般認為濕法水泥劑量容易控制，攪拌均勻，成樁質(zhì)量較為可靠，而干法噴粉量相對較難控制攪拌質(zhì)量不容易控制，成樁質(zhì)量相對較差，濕法質(zhì)量有保證的成樁長度也比干法成樁長度大，但干法采用粉體作固化劑，不再向地基中附加水分，反而能充分吸收軟土的自由水，因此，加固后地基的初期強度較高，特別是對高含水量的軟土加固效果顯著，在國外得到廣泛應(yīng)用。

4 軟土地基加固處理應(yīng)考慮的因素

4.1 路基狀況

在路基加固中，在軟土層淺而薄的情況下，常用簡單的表層處理法。重要的構(gòu)造物基礎(chǔ)常用開挖換填法。若軟土層較厚，應(yīng)使用其他方法配合表層處理法。夾有砂層且厚度較薄的軟土層，一般采用表層處理法、強夯法等方法，即使是5cm的砂層也是有效排水層，在土質(zhì)調(diào)查中不要遺漏。軟土層厚且無砂層的情況，因排水距離長，固結(jié)沉降需很長時間，強度也不增長。因此，沉降處理常用表層排水法。在淺層部位堆積有4m以上厚度砂層，以下為軟弱粘土層的情況。一般來說，穩(wěn)定不成問題，只需沉降處理，常用強夯法。

4.2 道路性質(zhì)

我們知道，道路等級愈高，平整度愈重要，愈需要采取有效的沉降處理措施。等級較低時，可先鋪簡易路面，待沉降結(jié)束后，再鋪正式路面以節(jié)約資金。同時路堤的設(shè)計高度與寬度也是選擇處理方法時要考慮的重要因素。如采用換填法時，寬而低的路堤易發(fā)生局部破壞；反之窄而高的路堤，下面易被換填。在設(shè)計高度大而有危險的情況下，采用強夯法將受到限制。還有路堤越寬越高，則地基產(chǎn)生壓力球的根部越深，而引起深處粘土層沉降。

4.3 施工環(huán)境

不同的施工環(huán)境選用的處理方法不同，經(jīng)濟性也不同。比如噪音、振動地基及地下水的變化和排出的泥水等，在選擇施工方法時必須考慮。同時在路堤高度較而地基特別軟弱的情況下，周圍地基經(jīng)常發(fā)生大的隆起或沉降。這樣，在路堤坡腳附近有民房和重要構(gòu)造物時，應(yīng)考慮以減小總沉降量且控制剪切變形的方法為主要措施。不能采用這類方法時，應(yīng)考慮事先對可能受影響的構(gòu)造物加以保護，否則應(yīng)考慮以高架構(gòu)造物代替路堤。

5 結(jié)束語

地基處理應(yīng)該根據(jù)工程場地的土的性質(zhì)采用合適的處理方案，可以達到良好的處理效果和經(jīng)濟效果，以上的方法知識理論的分析方法，實際處理后的地基處理效果應(yīng)經(jīng)過現(xiàn)場的試驗和檢測，只有滿足設(shè)計規(guī)范的要求，施工方案才可以采用。

參考文獻：

1、《地基處理技術(shù)發(fā)展綜述》鄭剛、龔曉南、謝永利、李廣信，土木工程學報，2012（2）

2、《中華人民共和國行業(yè)標準：建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ 79-2012》