淺議軟弱土地基的幾種處理方法

摘要 本文化將軟弱地基處理方法歸結為四大類，并分別論述了四類軟基處理方法的作用機理，應用中的一些優化問題及技術要點。

關鍵詞 軟弱地基；壓實法；換土法；化學處理法；打樁法

1，引言

軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構成的地基，我國的軟土分布廣泛且具有區域性，形成軟土沉積所需的地質和物理環境決定了大凡平坦的地方，如濱海平原、河口三角洲、河岸等處，往往都有淤泥或淤泥質土的存在，而這些地區恰好又是經濟發達的地區。建筑地基做為建筑的重要組成部分，是承受上部荷載的最后防線，是制約建筑安全使用的關鍵，軟弱地基中一般富含有機物、含水率高、強度低、壓縮性大、透水性小，且具有蠕變性等特點。如果在這類飽和軟土地基上進行建設，對地基土不加處理或處理方法不當，將給工程建設帶來潛在的危險。

2，軟弱地基處理方法及特點

人工地基處理的方法主要有：壓實法、換土法、化學處理法、打樁法等。

(1)壓實法。地基是由土壤顆粒、水、空氣三部分組成。當土壤中水及空氣含量過大時，土壤的承載力就低，且壓縮變量也大。含水量大、密實性差的地基土，可預先人工加壓，排走一定的空氣和水，使土壤板結，提高地基的承載力。這種方法不消耗建筑材料，較為經濟，但收效較小且較慢。

(2)換土法。當地基的上表層部分為承載能力較低的軟弱土。如淤泥、雜土時，可將軟弱土層全部挖走，換成堅硬土，這種方法處理地基強度高，見效快，但成本較高。

(3)化學處理法。對局部地基強度不足建筑物或已建建筑物，可以采用注入化學物質，促使土壤板結，提高地基承載力。

(4)打樁法。將鋼筋混凝土樁或其它合成材料樁打入土中，把土擠密，由樁和樁間土層一起組成復合地基，從而提高地基承載力。常見的樁基有鉆孔柱、振動樁、粉噴樁等。

3，軟弱地基處理方法應用

3.1壓實法處理軟基

采用物理方法不需要對地基中加入其它材料，節省建設投資。真空聯合堆載預壓法是常用的方法之一。

3.1.1真空聯合堆載預壓法機理

真空聯合堆載預壓法通過真空壓力(負壓)和堆載(正壓)使土體中的孔隙水壓力產生不平衡的水壓力，孔隙水在這種不平衡的作用下通過豎向排水體逐漸排出，從而使土體產生固結變形。該方法較好的解決了堆載過程中的穩定性問題，縮短了堆載的施工時間，減少工后沉降，是一種值得推廣的軟土地基處理方法。

3.1.2真空預壓法裂縫防治

真空預壓加固軟土地基過程中加固區周圍土體產生位移，出現較多拉裂縫，土體位移和拉裂縫的出現會影響到加固區周圍構筑物或管線的安全，對此必須采取一定的防治措施。具體的防治措施如下：

(1)將加固區與構筑物之間的土體斷開，在真空預壓區和擬保護構筑物之間開挖應力釋放溝，開挖深度可控制在2.5～5.Om，斷開的位置可以是敞開的，也可以回填一些松散介質，如中粗砂等。

(2)通過打設水泥攪拌樁擋土帷幕或鋼板樁，防止土體位移；

(3)在真空預壓加固區邊進行局部聯合堆載，以減少加固區水平方向的位移。

3.1.3優化真空預壓法設計的若干思路

(1)水平向布置塑料排水板代替濾管：將所有已打設的塑料排水板頭用水平方向的塑料排水板連接起來，然后將整個塑料排水板埋在砂墊層中，采用套接法處理好板頭與排水板間的接頭以保證排水系統的整體性。

(2)低位放置真空泵：傳統方法是真空泵放在密封膜上或圍埝上，可考慮在加固區外邊緣挖坑，將真空泵放在內，真空泵位置與加固區表面持平或略低，將負壓源降低以提高膜下真空度，同時有利于提高抽真空的效率。

(3)砂墊層的改進：砂墊層的作用是使打入地下深處的塑料排水板與水平向的排水濾管相通，在真空預壓區形成立體的透水性強的整體。為降低工程造價，在保證插板機械的行走及排水作用的前提下可將砂墊層厚度適當減少。

3.2換土法處理軟基

3.2.1擠密砂樁加固軟弱地基

(1)沖擊式擠密砂樁。沖擊式方法施工是先把樁管打人土中，然后填砂、搗實(振實)，用最終貫入度來控制沖擊式成樁方法的搗實效果，在固定的沖擊能量作用下，以達到指定的貫入度。因此，在施工中遇到有比較密實的土層時，裝砂、沖擊次數比正常值要少，樁徑也較??；當遇到松軟土層時，裝砂量、沖擊次都要增加，樁徑也大，所以不同密度的土層均可得到基本一致的密實度。搗實效果與打樁機的作用有關。

(2)振動式擠密砂樁。振動式砂樁的擠實作用，主要是依靠振動器的作用使土體顆粒產生一定的加速度互相傳遞并移動，從而使土擠實。振動沉樁機的振動是豎直方向的，因此土體顆粒豎向運動的速度要比水平方向大。由于是豎向振動為主，所以樁徑擠大是有限的。對樁間土的擠密度主要靠振動波的影響。土體的振實過程，也是沉實過程，土內不發生整體剪切破壞，不產生滑動面。反應在地表的效應是沉降和裂縫。振動武打砂樁施工效率比沖擊式高。在振動和重力作用下，將樁端封閉的鋼管沉入土中至設計深度。樁管直徑越粗越好，粗口徑的鋼管在下料時不致堵塞。管徑和管長有關系，過于長的砂樁，即使采用了直徑達400mm的鋼管樁，在軟土中打樁時仍難免發生砂樁中斷或縮頸等現象，當出現了這種情況進，可采用提高振動頻率、采用飽和砂或分段投砂提管等補救措施解決。鋼管下端有靠自重脫落的混凝土樁靴，也有做成鋼的活瓣式樁靴。拔樁前灌砂，接著振動拔管使砂留在土中，形成較大直徑的砂樁。

3.2.2振沖碎石樁

振沖碎石樁法處理軟土地基，主要是置換出部分軟土，代以強度、剛度都遠比軟土高的碎石并制成樁柱狀，與樁間軟土一起構成復合地基，以改善原軟土地基的工程性能。

(1)振沖碎石樁機理。利用壓力水沖和振沖器的水平振動力在軟土中成孔，然后填入碎石以置換軟土，并通過控制密實電流和留振時間振密成樁柱體，樁柱體與樁間土共同組成一個大型復合地基。當復合地基承受上部荷載時，復合地基通過碎石墊層的流動補償性將荷載逐漸合理分配到樁柱體和樁間土上，使樁土工作協調一致；同時，復合地基受荷產生的超孔隙水壓力通過樁柱體消散，使樁間土排水固結，強度得以提高，從而達到固地基的目的。

(2)工藝要點

1)成孔過程中保持振沖器呈懸垂狀態，保證孔壁的垂直。

2)清孔徹底，保證填料暢順和樁身清潔度，利于排水固結作用。

3)制樁過程自下而上連續振密，每個振密段長不超過50cm。

4)保證上部樁體的密實度，保證復合地基表面平整與減少沉降。

5)施工時成行成排逐序施工，以免出現漏樁現象并防止污泥回灌影響樁體的排水固結作用。

6)根據工程地質條件、施工時的返漿成份、顏色及樁頭電流強度和變化情況綜合判斷樁長是否達到要求。

3.3化學處理法

化學處理方法加固軟弱地基具有施工簡單，節省投資，效果良好的特點。

化學灌漿法是用氣壓、液壓或電化學原理，把某些能固化的漿液注入土顆粒中，以減小地基的透水性，提高地基強度的處理方法。根據使用地質情況的不同施工方法可分為二重管濾網法(單一型)、二重管濾網法(復合型)、二重管雙填塞器法三種。

(1)懸液型灌漿。懸液型灌漿是將固體顆粒(土、水泥、石灰、乳化瀝青等)溶于水中形成懸液，將懸液注入地基的土顆粒中。以充滿土顆粒的空隙。

(2)溶液型灌漿。溶液型灌漿溶液包括硅酸鹽衍生物、其它礦物凝膠、木質亞硫酸鹽衍生物、其它植物衍生物、聚丙烯酞胺、酚醛塑料、聚酞胺塑料和上述化合物的混合物。

膠質溶液包括有機溶液和礦物溶液。非水性溶液包括合成樹脂、硫化油、瀝青和其它加熱材料、溶劑類。浮濁液包括瀝青類和其它類等。與地基起反應的制品包括與地基或地下水起反應的鹽和與地下水起反應的制品。

3.4深層攪拌法

深層攪拌法是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土間產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的處理方法。

3.4.1高壓噴射注漿法機理

高壓噴射注漿法90年代后期創始于日本。它是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預定位置后，以高壓設備使漿液或水成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時鉆桿以一定速度漸漸向上提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個固結體。這種方法日本稱作高壓噴射注漿法。高壓噴射注漿技術是由化學注漿結合高壓射流切割技術發展起來，成為加固軟弱土體的一種地基處理技術。

3.4.2施工工藝要點

(1)在孔位放點中，應根據設計需要的精度選擇相應的測量儀器，其孔位誤差不得超過50mm。在施工期間，須在場地不受影響位置設置或保存幾個平面及高程控制點，并加以保護，作為基準點使用。

(2)鉆孔時，為保證鉆孔達到設計要求的垂直度，鉆機就位后，必須作水平校正，使其鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置，鉆孔的傾斜度一般不得大于1.5％。

(3)旋噴前要檢查高壓設備和管路系統。其壓力和流量必須滿足設計要求，注漿管及噴嘴內不得有任何雜物，注漿管接頭的密封必須良好。

(4)在插管噴射過程中，要注意防止被堵，在拆卸或安裝注漿管時要快。水、氣、漿的壓力和流量必須符合設計值，否則要拔管清洗，再重新進行插管和旋噴。

(5)高壓噴射注漿處理地基時，在漿液未硬化前，有效噴射范圍內的地基因受到擾動而強度降低，容易產生附加變形，因此在處理既有建筑地基或在鄰近既有建筑旁施工時，應防止施工過程中，在漿液凝固硬化前導致建筑物的附加沉降。通常采用控制施工速度、順序和加快漿液凝固時間等方法防止或減小附加變形。

4，結語

據調查統計，世界各國各種土木、水利、交通等各類工程事故中，以地基問題為最多，上部結構所發生的事故中有很大一部分也是由于地基出現問題而引起的。而且因地基問題造成的事故一旦發生，輕者影響使用，重者危及生命財產的安全，并且補救困難?，F代的復合地基技術是工程技術人員在工程實踐中總結和發展起來的。它從兩條思路發展而來。一是在土體中設置比土體強度高的增強體；二是充分發揮土體自身的承載力。因此，如何同時發揮豎向增強體和上體的承載力，是發展現代復合地基技術的出發點。