巖土工程施工中軟土地基處理技術(shù)實踐研究

邵宏偉

(沈陽建強巖土工程有限公司，沈陽 110000)

巖土工程施工中軟土地基處理技術(shù)實踐研究

邵宏偉

(沈陽建強巖土工程有限公司，沈陽 110000)

軟土地基種類很多，施工要結(jié)合巖土實際地基情況，進行有效處理，將工程實踐中的不可控性降到最低，實現(xiàn)工程效益最大化。

巖土工程； 施工；軟土地基； 處理技術(shù)

1 軟土地基的內(nèi)涵和特點

1.1 軟土地基的內(nèi)涵

軟土是指淤泥和淤泥質(zhì)土，多分布于海、河及湖泊周邊。軟土多呈灰色，天然孔隙比≥1.0，天然含水量也大于液限。軟土成分以黏土粉粒為主，部分黏土粉粒含量甚至高達 60%。而軟土顆粒的直徑較小，表面分布負電荷，周圍有偶極化分子吸附。一旦軟土層發(fā)生沉降，就會變?yōu)樾鯛罱Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)致軟土地基的天然含水量增大，增加巖土工程地基處理難度。

1.2 軟土地基的工程特性

含水量高。軟土的含水量比較高，均超出液限指數(shù)。它直接影響了土的抗剪強度和壓縮性，其天然含水量與地基承載力成反比。

松軟。軟土含水量很大，故而比較松軟。它的孔隙比很大，高出天然狀態(tài)下的重塑土 0.2～0.4。

壓縮性高。如果地基土的液限系數(shù)和天然含水量比較高，那么它的壓縮系數(shù)就會比較大。天然軟土的壓縮系數(shù)一般為 0.7～1。如果是沿海灘涂地區(qū)的欠固結(jié)軟土，會受重力影響，發(fā)生持續(xù)性固結(jié)沉降。

抗剪強度低。巖土工程軟土地基抗剪強度受荷載速度和排水固結(jié)情況的影響。軟土的抗剪強度很低，它不受側(cè)壓力大小值影響，黏聚力也相對較小。排水條件下的抗剪強度和它的固結(jié)度成正比。

滲透性小。軟土的滲透系數(shù)很小。荷載背景下，軟土的固結(jié)速度比較慢，很難保障其強度。巖土工程地基處理中，有機物質(zhì)含量比較多，容易生成氣泡，對軟土中的孔隙空間進行占用，削弱其滲透性，影響軟土地基處理質(zhì)量。巖土工程軟土地基中含有薄層粉砂、細砂和粉土等，具備水平滲透方面的優(yōu)勢。

觸變性。軟土具有明顯的觸變特征。觸變性即荷載背景下對軟土地基的總體強度進行削弱，經(jīng)過長時間靜置之后，再次進行恢復(fù)。以海相軟土為例，它如果受到振動攪拌等外力作用，會對絮狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，從而削弱軟土強度，使其發(fā)生流動。

流變性。如果軟土的塑性指數(shù)比較大，那么它的抗剪強度則比較小。軟土長期抗剪強度在一般抗剪強度中的占比是 40%～80%。如果消除孔隙水壓力，軟土仍然會發(fā)生次固結(jié)沉降。

2 巖土工程中軟土地基處理技術(shù)

2.1 換填法

換填法，別名墊層法。如圖 1 所示。換填法應(yīng)用中，要使軟弱下臥土層保持不變，鋪設(shè)砂石墊層的時候，要對平面進行控制，使其處于同一高程，并按照先深后淺的順序進行換填施工。對墊層進行分層鋪設(shè)，完成每層的墊層鋪設(shè)之后，對其進行夯實，使其處于良好的密實狀態(tài)，如果密實度達標(biāo)，鋪設(shè)上一層墊層。應(yīng)用人工方法對墊層材料進行配置，施工初期，要拌和砂石，使其保持均勻后，對其進行鋪設(shè)和夯實。碎石墊層多用自然級配碎石作為換填材料，需要將其粒徑控制為 5～40 mm，并將泥土含量控制在 5%以下。如果應(yīng)用卵石或碎石作為墊層材料，需要結(jié)合具體工程背景，對其進行澆水濕透，然后夯實。完成墊層施工之后，對其各項指標(biāo)進行嚴(yán)格審核，保障工程的整體性能。

圖1 換填法Fig.1 Replacement method

換填法是將巖土工程軟土地基上部的軟土層挖除，用灰土、素土、砂、碎石和礦渣等對其進行換填，并對它進行夯實，將其作為墊層。該種處理方式，能夠使巖土工程地基具備較強的荷載承受力，并對地基沉降問題進行有效控制。相較于其他方式，換填法相對比較簡單，但其應(yīng)用過程中存在諸多局限性。如果軟土地基深度不足 3 m，該方法比較適用。如果軟土地基深度超過 3 m，應(yīng)用該種方法會耗費大量的人力、物力等。

2.2 碾壓與夯實法

如果巖土工程軟土地基的土層比較復(fù)雜，包含碎石土、粉土、砂土或低飽和度的黏土和雜填土，可以結(jié)合具體工程訴求，應(yīng)用碾壓與夯實法對軟土地基進行處理。碾壓夯實法的應(yīng)用原理比較簡單，借助機械物理碾壓方法，壓密表層地基土，或采用強夯，使夯擊沖能在地基中產(chǎn)生劇烈動應(yīng)力，對土基進行固結(jié)壓實。采用夯實法對軟基進行處理，需要結(jié)合巖土工程的具體施工要求，對重錘的起重高度進行嚴(yán)格控制。當(dāng)它達到一定高度后，在自重背景下自由下落，夯打地基，使軟土地基具備良好的強度，并對其壓縮性進行有效控制，使其處于較低狀態(tài)。夯實法的夯實深度≤1.2 m。應(yīng)用重錘對軟土地基進行夯擊，需要對土基含水量進行嚴(yán)格考量。合理的地基含水量背景下，應(yīng)用夯實法極具效用。當(dāng)巖土工程地基處于最優(yōu)含水量，可優(yōu)先選用夯實法對軟土地基進行處理。

2.3 排水固結(jié)法

即通過改善地基排水條件施加預(yù)壓荷載，或依據(jù)化學(xué)溶液或膠結(jié)劑的化學(xué)性質(zhì)，對其進行灌入或拌和加固，與軟土地基進行融合，實現(xiàn)巖土工程軟土地基加固。固結(jié)法的應(yīng)用原理是在孔隙體中用水泥、紙漿液和水玻璃等膠結(jié)材料進行充填，使軟土顆粒具備較好的黏結(jié)度，提高軟土地基強度及抗壓性。采用固結(jié)法對巖土工程軟土地基進行處理，能夠提高地基強度，降低其滲水性。

排水固結(jié)法又可細分為堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、降水預(yù)壓、電滲排水、壓力灌漿法、旋噴法和深層攪拌法等。項目負責(zé)人和施工人員普遍選用粉體噴射攪拌樁對巖土工程軟土地基進行處理，它的主要材料構(gòu)成是水泥粉或生石灰，借助空壓機制造風(fēng)源，在軟土地基中對水泥粉或石灰粉等加固材料進行霧狀噴射，應(yīng)用鉆頭對其進行攪拌，使其與軟土地基土呈現(xiàn)充分接觸狀態(tài)，實現(xiàn)地基硬結(jié)固化，提高地基的強度和穩(wěn)定性。

2.4 振密擠密法

振密擠密法在巖土工程軟土地基處理中也比較常用，它主要用以粉土、雜填土和失陷黃土等軟土地基的處理工作。它通過采振動或擠密，壓縮土體孔隙，提高土體強度。施工人員也可以在振動過程中，對灰土、素土或砂、礫石等進行回填，以形成復(fù)合地基，提高地基承載力。施工人員要將樁管打入地基中，將填充材料充塞于樁管孔內(nèi)振實。振實擠密法能夠?qū)?5～20 m 地基軟土進行有效處理。

2.5 預(yù)壓法

當(dāng)建筑工程的地基強度不能滿足施工的要求時，就會采用預(yù)壓法來增強地基的強度。所謂預(yù)壓法，是指通過施加壓力的方式，來壓縮軟土地基，從而將軟土地基所具有的強度增加到符合建筑工程的要求。經(jīng)過此種方法，地基的強度得到有效提高，不僅建筑工程的質(zhì)量得到了有效的保證，還延長了建筑的使用壽命。根據(jù)選擇工藝的不同，預(yù)壓法可分為堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓和真空堆載聯(lián)合預(yù)壓三種。

2.6 化學(xué)加固技術(shù)

化學(xué)加固技術(shù)就是在加固地基的過程中，加入膠結(jié)劑和化學(xué)漿液等，通過相應(yīng)的工藝，實現(xiàn)土粒與漿液的膠結(jié)，這樣一來，地基的力學(xué)特性和物理特性都得到了顯著的提高，從而使地基的承載能力加強。

2.7 樁基礎(chǔ)法

施工時，為了保證建筑物的安全性及使用壽命，就會對地基的變形及承載力有一定的要求，為了滿足這些要求，就可以采用樁基礎(chǔ)法，通過樁基礎(chǔ)法，荷載會發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)移，由淺處的軟土轉(zhuǎn)移到深處的堅硬土層上。該項技術(shù)具有較多的優(yōu)點，如沉降速度低、承載力高等，因此在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語

我國地域遼闊，各地區(qū)擁有不同的地質(zhì)條件，在施工過程中，須加大對當(dāng)?shù)貛r土的勘察力度，在對巖土地基各項參數(shù)充分掌握的基礎(chǔ)上，才能對墊層換填技術(shù)、添加劑法和預(yù)壓法等地基處理技術(shù)進行科學(xué)的應(yīng)用，為工程的順利施工及工程質(zhì)量的提升奠定良好基礎(chǔ)。

[1] 蘭正卿.解析巖土工程中軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用[J].江西建材，2016，(18)：23.

[2] 吳榮.淺析巖土工程中的軟土地基處理技術(shù)[J].低碳世界，2016，(21)：61.

Study on soft soil foundation treatment technology in geotechnical engineering construction

SHAO Hong-wei

(Shenyang Jianqiang Geotechnical Engineering Co., Ltd., Shenyang 110000, China)

There are many kinds of soft soil foundations. The construction should be combined with the actual foundation condition of rock and soil, and the effective control of engineering practice can maximize the project benefit.

Geotechnical engineering; Construction; Soft soil foundation; Treatment technology

2017-04-30

TU472.3

B

1674-8646(2017)12-0102-02