軟土地基處理方法淺析

于德強(qiáng) 何著 鄭宏博

摘 ? ?要：簡(jiǎn)要介紹了軟土地基處理過(guò)程中需要解決的技術(shù)問(wèn)題，重點(diǎn)對(duì)工程中幾種常用的軟土地基處理方法及其作用機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析與探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：地基處理;作用機(jī)理;適用條件

1 ?前言

地基基礎(chǔ)的處理不僅直接影響建筑物的造價(jià)，而且直接影響到建筑物的正常使用，這就直接關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量、進(jìn)度和投資，在工程中起著舉足輕重的作用。根據(jù)不同的基礎(chǔ)處理方法，考慮地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類(lèi)型、使用情況、施工條件以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，選擇最合適的地基處理方法，對(duì)加快項(xiàng)目建設(shè)的速度、節(jié)約工程造價(jià)具有重大意義。

2 ?軟土地基施工主要技術(shù)問(wèn)題

2.1 ?穩(wěn)定性及強(qiáng)度

軟土自身強(qiáng)度低，抗剪強(qiáng)度低，在各種外力的作用下，地基土不能夠承受上部結(jié)構(gòu)的自重和外部荷載，剪切應(yīng)力大于土體抵抗剪切破壞的極限值，土體局部或整體剪切破壞，這將影響建筑物的正常使用，甚至導(dǎo)致建筑物開(kāi)裂或破壞。

2.2 ?壓縮及不均勻沉降

在上部結(jié)構(gòu)的自重和外部荷載作用下，軟土變形過(guò)大，直接影響了結(jié)構(gòu)物的正常使用，尤其是結(jié)構(gòu)物的不均勻沉降過(guò)大時(shí)，建筑物非常容易發(fā)生開(kāi)裂和破壞。一般來(lái)說(shuō)，沉降量較大伴隨著不均勻沉降量也較大。

2.3 ?邊坡穩(wěn)定性

路基邊坡在排水不暢時(shí)易受雨水沖刷、侵蝕，影響邊坡的穩(wěn)定性。在道路工程中，邊坡的處理是非常重要的，即便在不需要進(jìn)行地基處理的段落進(jìn)行邊坡處理，邊坡的穩(wěn)定性也應(yīng)當(dāng)重視，而軟基處理地段邊坡和路基的處理則需要更為嚴(yán)格的把控。

3 ?軟土地基施工處理方法

3.1 ?換填法

在建筑物地基范圍內(nèi)挖掘或擠出一定深度的不良土，然后回填強(qiáng)度大、透水性強(qiáng)、水穩(wěn)定性好的砂、碎石、石灰土或其他性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的土類(lèi)，同時(shí)通過(guò)手動(dòng)或機(jī)械方法分層碾壓、振動(dòng)、夯實(shí)，使之達(dá)到要求的密實(shí)度，具有工期相對(duì)較短、工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低等特點(diǎn)。

換填法具有可提高持力層承載力、減少沉降量、加速軟弱層的排水固結(jié)、防止凍漲、消除膨脹土的脹縮的作用。應(yīng)該特別注意的是，換填法僅對(duì)淺層軟土做處理，對(duì)于深層軟土做處理投入太大，不經(jīng)濟(jì)，不合理。換填法能承受建筑物荷載不宜太大，若上部結(jié)構(gòu)的荷載較大則需考慮采用其他方式或者和其他方法聯(lián)合使用。

3.2 ?振沖密實(shí)法

振沖密實(shí)法是在成樁過(guò)程中機(jī)械高頻率振動(dòng)使一定范圍內(nèi)的砂層液化，砂顆粒被壓實(shí)并重新排列，空隙減小，從而提高砂層的承載力和抗液化性，因此也稱(chēng)為振沖擠密砂樁法，該方法適用于處理松砂地基。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外廣泛采用砂樁用來(lái)處理軟弱粘性土，加固原理是利用砂樁的置換和排水固結(jié)來(lái)提高軟土地基的穩(wěn)定性。砂樁和樁間土共同構(gòu)成復(fù)合地基，再通過(guò)堆載預(yù)壓，預(yù)先使主要沉降完成，還能進(jìn)一步提高復(fù)合地基的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性;目前，振動(dòng)密實(shí)法材料不僅僅是砂子，還有砂石樁、灰砂樁等。

對(duì)于松砂土，樁周?chē)耐馏w同時(shí)受到擠壓和振動(dòng)的作用，其有效振密范圍可達(dá)6倍樁體直徑。這種強(qiáng)制壓實(shí)提高了砂的相對(duì)密度，改善了砂土的力學(xué)性能，大大提高了地基的承載力，一般可提高2～3倍，抗液化能力也能得到改善。

對(duì)于軟弱粘性土，擠密和振動(dòng)對(duì)地基土的力學(xué)性能提高有限。當(dāng)砂樁和樁間土構(gòu)成的復(fù)合地基受到外荷載作用下時(shí)，應(yīng)力主要集中在剛度較大的砂樁上，樁間土層受力相對(duì)減小，沉降量相對(duì)減小，起到置換的作用;在自重和外部荷載作用下，土體中的孔隙水被慢慢排出，土體孔隙比減小，地基土發(fā)生固結(jié)沉降，地基強(qiáng)度逐漸增大。

3.3 ?高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法是20世紀(jì)70年代從日本引進(jìn)的一種地基加固新技術(shù)，是化學(xué)注漿技術(shù)結(jié)合高壓射流切割技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。其實(shí)質(zhì)是采用鉆機(jī)先鉆進(jìn)至預(yù)定深度后，以20至40MPa的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來(lái)，以噴射流切割攪動(dòng)土體及預(yù)定形狀的空間，當(dāng)能量大、速度快和脈動(dòng)狀的噴射流的動(dòng)壓力大于土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，土顆粒便從土層中剝落下來(lái)，一部分細(xì)粒土隨漿液或水冒出地面，其余土顆粒在射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律地重新排列。這樣漿液和沖下部分土混合凝結(jié)成加固體，以達(dá)到加固地基和止水防滲的目的。

3.4 ?水泥攪拌樁

水泥攪拌樁主要用來(lái)處理飽和軟粘土，利用水泥或水泥系材料作為固化劑，并用水泥攪拌樁機(jī)將地基中的軟土和固化劑強(qiáng)制進(jìn)行攪拌，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)反應(yīng)，生成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的復(fù)合地基。水泥攪拌樁經(jīng)濟(jì)適用，無(wú)振動(dòng)污染，且加固效果較好，因此水泥攪拌樁被廣泛用于軟土地基處理。

水泥與軟土混合攪拌加固是基于水泥和土壤的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。它與混凝土的硬化過(guò)程是不同的，混凝土的硬化過(guò)程主要是水泥在粗集料中的水解和水化反應(yīng)，因此凝結(jié)速度較快;而水泥與土的反應(yīng)，水泥的用量很?。▋H占被加固土重的7%-20%），且水泥的水解和水化作用是在具有一定活性的土壤周?chē)M(jìn)行的，因此水泥土反應(yīng)速率和強(qiáng)度的增加沒(méi)有混凝土快。從水泥加固土的基本原理可以看出，水泥加固土的強(qiáng)度主要來(lái)源于水泥水化膠體物質(zhì)之間的凝聚結(jié)構(gòu)和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其中水化硅酸鈣凝膠對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大。此外，對(duì)于軟土地基混合攪拌加固技術(shù)來(lái)說(shuō)，由于攪拌葉片的切割和攪拌，實(shí)際上留下一些未被攪拌均勻的大小土塊是在所難免的。水泥漿從導(dǎo)管?chē)姵龊螅瑢⑼翂K之間的大孔隙填滿(mǎn)，形成一張空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將一團(tuán)團(tuán)土塊分隔開(kāi)。因此，攪拌后的樁體中形成一些富含水泥的區(qū)域和沒(méi)有水泥處理的土塊區(qū)。只有經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間，隨著水泥水解產(chǎn)物的滲透，土體中的土壤顆粒才逐漸提升其強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。因此在水泥土中不可避免地會(huì)產(chǎn)生力學(xué)性質(zhì)較好的水泥區(qū)和力學(xué)性質(zhì)較差的土塊區(qū)，兩者在空間相互交錯(cuò)，從而形成一種特殊的混合結(jié)構(gòu)。水泥攪拌樁施工時(shí)攪拌越充分，土體破碎越小，水泥分布越均勻，水泥土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度離散性越小，其宏觀的總體強(qiáng)度也越高。

3.5 ?預(yù)應(yīng)力混凝土管樁

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是目前我國(guó)處理軟土地基的一種主要方式，它反映了我國(guó)混凝土生產(chǎn)技術(shù)水平和高新科技水平。由于其沉樁質(zhì)量可靠、單樁承載力高、施工工期短、施工監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，目前在全國(guó)許多地區(qū)，尤其是東南沿海一帶得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)樁身強(qiáng)度的不同，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可分為PHC樁、PC樁和PTC樁。

預(yù)應(yīng)力管樁的施工方式一般有靜力壓樁法和錘擊法兩種。靜力壓樁法是利用靜力壓樁機(jī)將管樁直接壓入土中，它的適用范圍廣，工程地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，壓樁無(wú)噪音、施工快速、操作自動(dòng)化程度高、樁損壞率低、質(zhì)量容易控制，更重要的是相對(duì)錘擊法而言可減小對(duì)地基的擠土效應(yīng)，不至于引起過(guò)大的土體位移。但是，靜力壓樁施工方法很難壓入厚度大于2m的砂質(zhì)夾層中。而錘擊法使周?chē)馏w產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)，產(chǎn)生的噪音比較大，給周邊居民生活造成不好的影響，還可能使工地附近房屋開(kāi)裂甚至破壞，故在管樁施工過(guò)程中，應(yīng)優(yōu)先考慮靜壓法沉樁。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地基處理方法很多，各種處理方法都有它的適用范圍、局限性和優(yōu)缺點(diǎn)，因此，在選擇地基處理方法時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素，符合安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)可行性和施工方便的原則。根據(jù)不同的地質(zhì)情況，不同的投資和工期要求，選擇切實(shí)可行的處理方法。

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