軟土地基處理方法綜述

孟 祥 欣

(沈陽市公路規(guī)劃設(shè)計院，遼寧 沈陽 110005)

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·巖土工程·地基基礎(chǔ)·

軟土地基處理方法綜述

孟 祥 欣

(沈陽市公路規(guī)劃設(shè)計院，遼寧 沈陽 110005)

介紹了軟土地基的概念與類型，分析了軟土地基施工中應(yīng)注意的問題，并闡述了換土墊層法、強夯法、深層擠密法等常用軟土地基處理方法的適用條件及優(yōu)缺點，有利于提高軟土地基的處理質(zhì)量和效率。

軟土地基，強夯法，換土墊層法，承載力

軟土地基的處理是地基建設(shè)中非常重要的環(huán)節(jié)，如果對其處理不當(dāng)，將會直接影響到工程的質(zhì)量、減緩工程進度、降低工程的安全性能。因此，加強對軟土地基處理的重視，提高軟土地基穩(wěn)定性，科學(xué)、安全的施工，才能保證工程施工的順利進行。

1 軟土地基的概念及分類

軟土地基一般是指土層軟弱、承載力低，壓縮性高的土層，具有低透水、沉降快、高壓縮、低強度、不均勻等特點[1]。其中，低透水主要是指軟土地基中某些淤泥質(zhì)土透水性較差，其滲透系數(shù)一般在1×1E6 cm/s～1×1E8 cm/s 之間；高壓縮與低強度相對，由于軟土地基的特性，一般情況下，正常固結(jié)的軟土層壓縮系數(shù)約為0.5 MPa～1.5 MPa,壓縮指數(shù)約為 0.35～0.75[2]；而不均勻是指軟土地基中多種土質(zhì)有著不同的強度、硬度、密度等，再加上工程施工中土基受力不同，造成了軟土地基的不均勻特性。

軟土地基的特點使得工程建設(shè)中容易出現(xiàn)崩裂、塌陷，甚至倒塌等安全隱患，這對工程施工的順利進行造成了很大的影響。因此，當(dāng)工程施工中遇見軟土地基時，要及時妥當(dāng)進行處理。如遇到低透水情況時，由于土層在荷載作用下固結(jié)速度很慢，大量水分難以排出，所以在施工過程中，采用排水固結(jié)的方式將水排出，加強軟土地基的穩(wěn)定性。

這些軟土地基的組成成分大致分為淤泥質(zhì)土、砂質(zhì)土及有機質(zhì)土。其中，淤泥質(zhì)土等是第四紀(jì)后期在濱海、湖泊、三角洲等地質(zhì)環(huán)境下沉積形成的，富含水分，難以承受過大的壓力；而砂質(zhì)土一般較為松散，土質(zhì)疏松，強度極低；有機質(zhì)土中常含有大顆粒，這使得土質(zhì)壓縮性高，不均勻。具體軟土分類見表1。

2 軟土地基施工中應(yīng)注意的問題

1)做好施工前準(zhǔn)備工作。在軟土地基施工前，要提前做好準(zhǔn)備工作，其中包括檢修施工設(shè)備、清理施工現(xiàn)場、檢查施工材料等等，這些準(zhǔn)備工作的完成，可以使得施工設(shè)備工作正常，在有利于施工順利進行的情況下，保證了施工質(zhì)量。

2)軟土地基施工時的相關(guān)事項。在軟土地基施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照軟土地基的施工工序進行施工，并做好安全防護工作；另外，要根據(jù)規(guī)劃建設(shè)級別及工程用途，多方面比選建設(shè)方案，選擇性價比最高的方案進行軟土地基的處理并開始施工。在我國，不同的工程建筑以實際用途劃分，有著不同要求、標(biāo)準(zhǔn)與級別。例如在進行國家級的施工建設(shè)時，需要制定較高等級、質(zhì)量的施工標(biāo)準(zhǔn)，相對應(yīng)的軟土地基的處理，就需要高質(zhì)量的完成；若是小型施工建設(shè)，則要考慮造價與質(zhì)量的關(guān)系，選擇性價比最高的方案進行軟土地基的處理。

表1 軟土的分類

3)軟土地基的施工量。軟土地基的施工量，簡而言之，就是工作量。在軟土地基施工過程中，要充分考慮其工作量大小，然后根據(jù)不同大小的工作量，選擇合適的方案進行地基處理，使得工程高效率施工。比如說在一般比較大型的工程施工中，如果遇見了軟土地基，就不太適合采用換填法進行施工，因為換填法需要大量的勞動力進行土基的挖掘與填埋，這樣不僅會直接增加工程的造價，還有可能延長工程的施工工期。

4)軟土地基的施工工期。在軟土地基施工過程中，還要考慮軟土地基處理時的工期問題，要使得軟土地基加固時間與整個工程的建造時間相配合，選擇合適的軟土地基處理方案，確保在規(guī)定的工期內(nèi)，高質(zhì)量完成軟土地基的處理工作。

5)軟土地基的施工環(huán)境。在軟土地基施工過程中，應(yīng)當(dāng)對周圍的施工環(huán)境有一定的了解，根據(jù)不同的施工環(huán)境、等級和標(biāo)準(zhǔn)，因地制宜，選擇適合該地區(qū)的軟土地基處理方法，從而高質(zhì)量完成對軟土地基的處理[3]。

3 常見軟土地基處理方法

1)換土墊層法。換土墊層法是指將原先的軟弱不良土層全部挖除，換填成土質(zhì)較好，壓縮性低的散體材料，進行碾壓或夯實，作為持力層承載來自上部的壓力。然后使用砂、碎石、粉煤灰、干渣、土(灰土、二灰)等材料回填作墊層，提高持力層的承載能力，減小墊層下天然土層的承受壓力，從而減小地基沉降量。其中砂墊層在施工時要嚴(yán)格注意水分，控制含水率，采用分層鋪筑、壓實的方法。這種換土墊層法一般適用于對淺層軟土地基和低洼區(qū)的處理，也可用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程。

2)深層擠密法。深層擠密法主要是把一些軟土較厚的地基采用擠密樁的方法將其擠密的過程，擠密樁的實際操作也較為簡便，首先要將樁管打入軟土地基中，使其形成孔口，然后將樁管拔出向孔口內(nèi)填滿砂或礫石、石灰、灰土、土等材料并搗實。這樣做的目的是為了使樁管內(nèi)的材料與周圍的土層結(jié)合形成復(fù)合土層，共同作為持力層承載來自上部建筑的壓力，這樣就可以提高軟土地基的整體承載力，減少地基的沉降量。深層擠密法一般適合于周圍或地基本身就有砂礫、磚瓦礫的雜填土，不僅取材方便，材料與周圍土層也較容易結(jié)合。

3)強夯法。強夯法是指在短時間內(nèi)對軟土地基施加一個巨大的沖擊能量，使土體在能量的沖擊下發(fā)生變化，比如說土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或液化、排水固結(jié)壓密、觸變恢復(fù)等。這樣在強夯法加固深度內(nèi)的軟土地基會擠密孔隙，提高一定的強度，減少沉降量。

4)堆載預(yù)壓法。堆載預(yù)壓法是指在飽和的軟土地基上堆疊重物施加荷載，以靜壓的方式將土體中的孔隙水逐漸排出，促使軟土地基發(fā)生固結(jié)變形，以此提高土層的有效應(yīng)力，增強地基強度，減少地基的沉降量。有關(guān)資料表明，還可以通過設(shè)置砂井來改變排水條件，加速土體固結(jié)[4]。

5)高壓旋噴法。高壓旋噴法是一種特殊的地基處理方式，其關(guān)鍵是需要一個帶有特殊噴嘴的注漿管。具體操作方法是先將這種注漿管噴射鉆進軟土地基的預(yù)定深度，然后利用高壓泥漿泵，高速噴射沖切軟土地基,促使泥漿與土體相混合,最后經(jīng)過凝結(jié)硬化后可以形成均勻且高強度的加固體。這種方法一般適用于標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)較小的砂性土或粘性土以及不含瓦礫的回填土[5]。

6)化學(xué)固結(jié)法。如果上述軟土地基的處理方法都無法增加地基的承載力或者不適用于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境時，就需要考慮化學(xué)固結(jié)法。顧名思義，化學(xué)固結(jié)法就是采用一定的化學(xué)材料或化學(xué)反應(yīng)對軟土地基進行填充改造，促使軟土層固結(jié)，降低土層壓縮性，提高地基的承載能力[6]?；瘜W(xué)固結(jié)法多種多樣，最常應(yīng)用在工程建設(shè)中的有灌漿法、硅化加固法和深層攪拌法。灌漿法是指用木質(zhì)素類、石灰石等化學(xué)材料對軟土地基進行填充、灌漿，利用氣壓、電化學(xué)原理使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而對軟土地基進行加固，保證軟土地基提高承載力。這種方法一般適用于淤泥質(zhì)粘性土或者淤泥質(zhì)粉土。硅化加固法主要是將硅酸鈉和氯化鈣反應(yīng)所得到的膠狀凝聚物添加到軟土地基中，這種物質(zhì)會粘合周圍的軟土組織從而加強軟土強度，提高軟土地基的硬度，滿足工程施工的設(shè)計要求。 深層攪拌法原理與灌漿法相類似，但是所用到的材料為水泥或石灰。將這些材料作為固化劑摻入軟土地基中，通過深層攪拌機使其與周圍的軟土組織充分?jǐn)嚢?，形成水泥土樁或者水泥土塊體，從而提高軟土地基的承載力[7]。深層攪拌法與灌漿法相比，一般適用于淤泥質(zhì)土或含水量較高、承載力低的軟粘土層。

7)土工合成材料。土工合成材料(土工聚合物)一般是指土工中所用到的合成纖維材料的總稱，在建筑施工中，最常用到的有土工格柵、土工薄膜、土工織物等[4]。在使用中人們發(fā)現(xiàn)土工合成材料在排水、分隔、反濾、加筋等方面有著較為明顯的優(yōu)點，概括來講就是將土工織物填埋在軟土地基中，織物不僅可以將土中的水分匯集起來,然后排出土體，還可以作為反濾層，防止出現(xiàn)管涌現(xiàn)象；除此之外，土工合成材料還可以防止不同粒料層之間相互混合，若將織物作為加筋材料以適當(dāng)?shù)姆绞铰裨谕林?則能夠控制土體的變形,提高軟土地基的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

地基作為支撐建筑物的土體，處理技術(shù)關(guān)乎整個工程的質(zhì)量和壽命，軟土地基作為地基中較難處理的一類，在進行處理方案制定時，應(yīng)因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合性價比等條件，進行多種處理方案比選，合理選擇最經(jīng)濟適合的軟土地基處理方法。重視軟土地基的處理，熟悉掌握各種軟土地基處理方法的機理和適用范圍會大大節(jié)省施工時間。

[1] 黃熙齡，滕延京,王鐵宏,等.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[2] 馮是明，鄒福華.水利工程施工中軟土地基處理技術(shù)[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2013(2)：39-40.

[3] 馮守中.公路軟基處理新技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2008.

[4] 簡小娥.關(guān)于幾種軟土地基的處理方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013(8)：169-170.

[5] 黃永亮.淺析近年軟土地基處理工藝現(xiàn)狀及發(fā)展[J].科技咨訊，2009(8)：23-25.

[6] 葉書麟.地基處理與托換技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1992：515-518.

[7] 文海家,嚴(yán)春風(fēng),汪東云.吹填軟土的工程特性研究[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報,1999,21(2)：1-3.

Application of soft ground treatment methods

Meng Xiangxin

(HighwayPlanningandDesignInstituteofShenyang,Shenyang110005,China)

The thesis introduces the soft soil foundation concepts and types, analyzes matters needing attention in soft soil foundation construction, describes application conditions and merits and defects of common soft soil foundation treatment methods, such as soil-replacing cushion method, dynamic compaction method and deep compaction method, which will be good for improving soft soil foundation processing quality and efficiency.

soft soil foundation, dynamic compaction method, soil-replacing cushion method, bearing capacity

2016-11-20

孟祥欣(1974- )，男，高級工程師

1009-6825(2017)04-0067-02

TU447

A