軟弱土地基處理方法之我見

摘要:近年來許多重要的工程和復(fù)雜的工業(yè)廠房在軟弱土地基上興建，工程實(shí)踐的要求推動(dòng)了軟弱土地基處理技術(shù)的迅速發(fā)展，地基處理的途徑愈來愈多，地基處理不僅應(yīng)用于擬建工程，也可用于已建工程的地基處理，例如建筑物的加層擴(kuò)建或?qū)ǔ珊蟪霈F(xiàn)的一些事故進(jìn)行處理等。本文作者對(duì)軟弱土地基的處理提出了自己的看法。

關(guān)鍵詞:軟弱土 地基處理 方法

軟弱土系指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填土、雜填土及其他高壓縮性土。由軟弱土組成的地基稱為軟弱土地基。淤泥、淤泥質(zhì)土在工程上統(tǒng)稱為軟土，由于軟土地基的承載力較低，如果不做任何處理，一般不能承受較大的建筑物荷載。所以在軟土地基上修建建筑物，必須重視地基的變形和穩(wěn)定問題。因此在軟土地基上建造建筑物，要求對(duì)軟土地基進(jìn)行處理。地基處理的目的主要是改善地基土的工程性質(zhì)，達(dá)到滿足建筑物對(duì)地基穩(wěn)定和變形的要求，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強(qiáng)度和抗液化能力，消除其它不利影響。下面我就介紹一下軟弱土地基的特點(diǎn)和幾種常用的地基處理方法。

1 軟弱土地基的特征

軟弱土系指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填上、雜填土及其它高壓縮性土。由軟弱土組成的地基稱為軟弱土地基。淤泥、淤泥質(zhì)土在工程上統(tǒng)稱為軟土，其工程特性如下:

1.1 含水量較高，孔隙比較大 據(jù)統(tǒng)計(jì)，軟土的含水量一般為35%～80%，孔隙比為1～2。

1.2 壓縮性較高 軟土的壓縮系數(shù)在0.5～1.5MPa-1之間，有些高達(dá)4.5MPa-1，且其壓縮性往往隨著液限的增大而增加。

1.3 抗剪強(qiáng)度很低 軟土的天然不排水抗剪強(qiáng)度一般小于20kPa。其變化范圍約在5～25kPa。

1.4 滲透性較差 軟土的滲透系數(shù)一般在i×10-5至i×10-7mm/s(i=1，2…，9)之間。因此軟土層在自重或荷載作用下達(dá)到完全固結(jié)所需的時(shí)間很長。

1.5 具有顯著的結(jié)構(gòu)性 特別是濱海相的軟土，一旦受到擾動(dòng)(振動(dòng)、攪拌或搓揉等)，其絮狀結(jié)構(gòu)受到破壞，土的強(qiáng)度顯著降低，甚至呈流動(dòng)狀態(tài)。軟土受到擾動(dòng)后強(qiáng)度降低的特性可用靈敏度表示。我國東南沿海軟土的靈敏度約為4～10，屬高靈敏土。

1.6 具有明顯的流變性 軟土在不變的剪應(yīng)力的作用下，將連續(xù)產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并可能導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減。在固結(jié)沉降完成之后，軟土還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。

軟土具有強(qiáng)度低、壓縮性較高和滲透性較差等特性，必須重視地基的變形和穩(wěn)定問題，如果不作任何處理，一般不能承受較大的建筑物荷載。 沖填土(吹填土)是在整治和疏通江河時(shí)，用挖泥船或泥漿泵把江河或港灣底部的泥砂用水力沖填(吹填)形成的沉積土。沖填土的物質(zhì)成分比較復(fù)雜，如以粉土、粘土為主，則屬于欠固結(jié)的軟弱土，而主要由中砂粒以上的組顆粒組成的，則不屬于軟弱土。雜填土一般是覆蓋在城市地表的人工雜物，包括瓦片磚塊等建筑垃圾、工業(yè)廢料和生活垃圾等。其主要特性是強(qiáng)度低、壓縮性高和均勻性差。

2 幾種地基處理方法的確定

2.1 碾壓法與夯實(shí)法 碾壓與夯實(shí)是修路、筑堤、加固地基表層最常用的簡易處理方法。通過處理，可使填土或地基表層疏松土孔隙體積減小，密實(shí)度提高，從而降低土的壓縮性，提高其抗剪強(qiáng)度和承載力。目前我國常用的有機(jī)械碾壓、振動(dòng)壓實(shí)和重錘夯實(shí)，以及70年代發(fā)展起來的強(qiáng)夯法等。

2.1.1 機(jī)械碾壓法 機(jī)械碾壓法是利用壓路機(jī)、羊足碾、平碾、振動(dòng)碾等碾壓機(jī)械特地基土壓實(shí)。

2.1.2 振動(dòng)壓實(shí)法 振動(dòng)壓實(shí)法是通過在地基表面施加扳動(dòng)把淺層松散土振實(shí)的方法，可用于處理砂土和由爐灰、爐渣、碎磚等組成的雜填土地基。

2.1.3 重錘夯實(shí)法 重錘夯實(shí)法是利用起重機(jī)械將夯錘提到一定高度(2.5～4.5m)，然后使錘自由落下并重復(fù)夯擊以加固地基。錘重一般不小于15kN，經(jīng)夯擊以后，地基表層土體的相對(duì)密實(shí)度或干密度將增加，從而提高表層地基的承載力。對(duì)于濕陷性黃土，重錘夯實(shí)可減少表層土的濕陷性;對(duì)于雜填土，則可減少其不均勻性。

2.1.4 強(qiáng)夯法 強(qiáng)夯法，又稱動(dòng)力固結(jié)法，其用起重機(jī)械將80～300kN的夯錘起吊到6～30m高度后，自由落下，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊能量，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，從而提高地基承載力，降低其壓縮性，是我國目前最為常用和最經(jīng)濟(jì)的深層地基處理方法之一。

2.2 換土墊層法

2.2.1 換土墊層法的原理 換土墊層法是將基礎(chǔ)下一定深度內(nèi)的軟弱土層挖去，回填強(qiáng)度較高的砂、碎石或灰土等，并夯至密實(shí)的一種地基處理方法。常用的墊層有:砂墊層、砂卵石墊層、碎石墊層、灰土或素土墊層、煤渣墊層、礦渣墊層以及用其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料做的墊層等。

2.2.2 墊層的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 墊層的設(shè)計(jì)不但要滿足建筑物對(duì)地基變形及穩(wěn)定的要求，而且應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)合理的原則。其設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是確定斷面的合理厚度和寬度。對(duì)于墊層，既要求有足夠的厚度來置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要有足夠的寬度以防止墊層向兩側(cè)擠出。

2.2.3 施工要點(diǎn) ①墊層施工必須保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。密實(shí)方法常用的有振動(dòng)法、水撼法、根壓法等。這些方法都要求控制一定的含水量，分層鋪砂厚約200～300mm，逐層振密或壓實(shí)，并應(yīng)將下層的密實(shí)度檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行上層施工。②墊層的砂料必須具有良好的壓實(shí)性。砂料的不均勻系數(shù)不能小于5，以中粗砂為好，容許在砂中摻入一定數(shù)量的碎石，但要分布均勻。③開挖基坑鋪設(shè)墊層時(shí)，必須避免對(duì)軟弱土層的擾動(dòng)和破壞境底土的結(jié)構(gòu)。基坑開挖后應(yīng)及時(shí)回填，不應(yīng)暴露過久或浸水，并防止踐踏坑底。當(dāng)采用碎石墊層時(shí)，應(yīng)在坑底先鋪一層砂墊底，以免碎石擠入土中。

2.3 排水固結(jié)預(yù)壓法 排水固結(jié)須壓法是利用地基排水固結(jié)的特性，通過施加頂壓荷載，并增設(shè)各種排水條件(砂井和排水墊層等排水體)，以加速飽和軟粘土固結(jié)發(fā)展的一種軟土地基處理方法。根據(jù)固結(jié)理論，粘性土固結(jié)所需時(shí)間與徘水距離的平方成正比。因此，為了加速土層的固結(jié)，最有效的方法是增加土層的排水途徑，縮短排水距離。

2.4 樁基法 當(dāng)淤土層較厚，難以大面積進(jìn)行深處理，可采用打樁辦法進(jìn)行加固處理。而樁基礎(chǔ)技術(shù)多種多樣，早期多采用水泥土攪拌樁、砂石樁、木樁，目前很少使用，一是水泥土攪拌樁水灰比、輸漿量和攪拌次數(shù)等控制管理自動(dòng)化系統(tǒng)未健全，設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，存在攪拌均勻性差及成樁質(zhì)量不穩(wěn)定問題;二是砂石樁用以加固較深淤泥軟土地基，由于存在工期長，工后變形大等問題，已不再用作對(duì)變形有要求的建筑地基處理;三是民用建筑已禁用木樁基礎(chǔ)。

鋼筋混凝土預(yù)制樁(鋼筋混凝土樁和預(yù)應(yīng)力管樁)目前由于具有較強(qiáng)承載力，投資省，質(zhì)量有保證，施工速度快等特點(diǎn)，得到普遍運(yùn)用。

淤土層較厚地基處理還可以采用灌注樁，打灌注樁至硬土層，作承載臺(tái)，灌注樁有沉管灌注樁和沖鉆孔灌注樁，但兩種方法灌注樁還存在一些技術(shù)難題，一是沉管灌注樁在深厚軟土中存在樁身完整性問題;二是沖鉆孔灌注樁存在泥漿污染問題，樁身混凝土灌注質(zhì)量，樁底沉渣清理和持力層判斷不易監(jiān)控等問題。

2.5 灌漿法 是利用氣壓、液壓或電化學(xué)原理將能夠固化的某些漿液注入地基介質(zhì)中或建筑物與地基的縫隙部位。灌漿漿液可以是水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿及各種化學(xué)漿材如聚氨酯類、木質(zhì)素類、硅酸鹽類等。

2.6 加筋法 加筋土是將抗拉能力很強(qiáng)土工合成材料埋置于土層中，利用土顆粒位移與拉筋產(chǎn)生摩擦力，使土與加筋材料形成整體，減少整體變形和增強(qiáng)整體穩(wěn)定。

3 結(jié)語

本文只介紹了較為常用軟弱土地基處理的幾種方法，供大家參考。設(shè)計(jì)人員不僅要選擇好軟弱土地基處理方法，而且還要考慮其建筑物結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量采用較為輕型結(jié)構(gòu)，減輕上部重量，這樣會(huì)減少軟弱土地基處理造價(jià)。