淺談當代常用軟弱地基土處理方案

熊錦亮

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構成的地基。由于軟弱土具有強度低、壓縮性高和透水性差等特點，因此，在軟土地基上修建建筑物，必須重視地基變形和穩定問題。在遭遇地震時，由于地震動的影響，軟弱地基會部分甚至全部喪失承載能力或產生過量沉陷，造成建筑物的破壞和影響其正常使用。因此，需要對地基做正確的處理才能保證其靜力、動力承載性能和變形性能，其中地基處理方案的初選又是十分重要的。以下介紹了地基處理的步驟和當代常用地基處理方案的淺析，可供相關部門做方案比選時參考。

1 軟弱地基處理的一般步驟

1)根據結構類型、荷載大小及使用要求，結合地形地貌、地層結構、土質條件、地下水特征、環境情況和對相鄰建筑物的影響等因素綜合分析，初步選出幾種可供考慮的地基處理方案，包括選擇兩種或多種地基處理措施。2)對初步選出的各種地基處理方案，分別從加固原理、適用范圍、優點、局限性等方面做全面分析和比較，選擇最優的地基處理方案。3)對已選定的地基處理方案，宜按建筑物地基基礎設計等級和場地復雜程度，在有代表性的場地上進行現場試驗或試驗性施工，并進行必要的測試，檢驗設計參數和處理效果。4)經處理后的地基應做承載力、變形能力、穩定性能的評估。

2 當代常用軟弱地基處理方案

2.1 強夯法

1)加固原理:關于強夯法的加固原理，國內外學者進行了大量研究，看法各異，主要是由于土的類型多，不同土性能差異大，加固效果影響因素多所造成的。一般的認識是通過用很重的錘從高處自由落下，給地基以強大沖擊能量的夯擊，使土中出現沖擊波和很大應力，迫使土體空隙壓縮，排除其中的空氣和水，迅速固結，從而加強軟弱地基土。2)適用范圍:適用于處理碎石、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等。對于高飽和度的粉土與黏性土等地基，當采用在夯坑內回填石塊、碎石或其他粗顆粒材料進行強夯轉換時，應通過現場試驗確定其適用性。3)優點:強夯法設備簡單，適用土質范圍廣，加固效果好;工效高，施工速度快;節約原材料，節省投資，廣泛應用于工業與民用建筑，該法比其他地基處理方法使用更為廣泛和有效。4)局限性:對周圍環境產生很大振動和噪聲，而且此方法需要較大的建筑場地進行施工，因此不宜在鬧市區施工。

2.2 換填法

1)加固原理:換填法的加固原理是將基底以下一定深度范圍內的軟弱土層挖除，換填無侵蝕性的低壓縮性散體材料(中砂、粗砂、礫石、碎石、卵石、礦渣、灰土及素土等)，并對其分層夯實。由于挖去軟弱土，換填承載性能好的材料，必然提高承載力;由于各墊層的應力擴散作用，減少了附加應力，從而減少沉降量;通過換填透水性優良材料可加快下覆軟弱土層固結排水并提高其強度，此外還可以防止凍脹，消除膨脹土的脹縮作用，消除或部分消除黃土濕陷性。2)適用范圍:換填法適用于淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等的淺層地基處理。常用于輕型建筑、地坪、堆料場和道路的地基處理。3)優點:它可提高持力層的承載力，減小沉降量，消除或部分消除土的濕陷性和脹縮性，防止土的凍脹作用及改善土的抗液化性。4)局限性:簡易可行，但僅限于淺層處理，一般不大于3m，對濕陷性黃土地基不大于 5m，如遇地下水，對于重要工程需有附加降低地下水位的措施。而且換填厚度越大，造價越高;不適合處理軟土層較厚、埋深大的地基，地下水位高、易滲水路段抽排水費用高。

2.3 排水固結法

1)加固原理:排水固結法的原理是通過布置垂直排水井，改善地基的排水條件，及采取加壓、抽氣、抽水和電滲等措施在建筑物建造前，利用地基排水固結的特性，使土體提前完成固結沉降，其實質上就是通過預壓使空隙水壓力不斷消散和有效應力不斷增長的過程。通過有效應力的增長來提高地基承載力。2)適用范圍:排水固結法主要適用于處理淤泥、淤泥質土及其他飽和軟黏土。對于沙類土和粉土，因透水性良好，無須用此法處理。對于含水平砂夾層的黏性土，因其具有較好的橫向排水性能，所以不用豎向排水體(砂井等)處理，也能獲得良好的固結效果。3)優點:地基土在較短時間內完成大部分固結沉降，成為超固結土，大大降低施工后沉降并迅速提高承載力;此外，還可實現對地基的預震作用，有效地消除砂土液化;該法還有利于地下管線的開挖。4)局限性:施工程序復雜;降水和排水措施必須得到保障;水塘路段須采取額外措施以保證處理效果;處理深度一般不大于 10m;對周邊環境影響較大。

2.4 砂石樁法

1)加固原理:松散砂土——用不同成樁方法，在松散砂土中成樁時對周圍砂層產生擠密作用，當采用沖擊法或振動法往砂土中下沉樁管和一次拔管成樁時，由于樁管下沉對周圍砂土產生很大的橫向擠壓力，樁管就將地基中同體積的砂擠向周圍的砂層，使其孔隙率減小以達到擠密的效果。軟弱黏性土——密實的砂樁在軟弱黏性土中取代了同體積的軟弱黏性土，形成“復合地基”，使承載力提高，地基沉降減小。2)適用范圍:砂石樁法適用于擠密松散砂土、粉土、黏性土、素填土和雜填土等地基。飽和黏性土上對變形控制要求不嚴的工程也可采用砂石樁置換處理，此法亦可用于可液化地基。3)優點:兼有擠密、置換和排水固結的作用;可有效處理易液化地基;造價比碎石樁低;工期較排水固結法短。4)局限性:處理淤泥質地基需結合堆載預壓，且需控制好置換率;不適合高承載力要求地基。

2.5 加筋法

1)加固原理:加筋法加固地基的機理比較復雜。采用的加筋方法不同，或加筋方法相同而所用筋材不同，其加固機理也可能不同。一般理解認為加筋法是在地基土中設置強度高、模量大的筋材，使土體與筋材一起形成加筋復合體，這種人工復合土體可承受抗拉、抗壓、抗剪和抗彎作用，用以提高地基承載力，減小沉降和增加地基穩定性。2)適用范圍:加筋土法適用于人工填土的路堤和擋墻結構。其中土錨、土釘、錨碇板適用于土坡穩定。3)優點:對地基的加固效果明顯，并可以有效減小沉降。4)局限性:其中加筋法中的加筋土法當遇到路堤下軟弱土層很厚時，采用加筋土墊層的應力擴散作用雖可使淺層土體中的附加應力減小，但使地基土層壓縮的影響深度加大。

2.6 化學加固法

2.6.1 灌漿法

1)加固原理:灌漿法的實質是用氣壓、液壓或電化學原理，把某些能固化的漿液注入各種介質的裂縫或孔隙，經過一定時間形成結構致密、強度大、防水防滲性能、化學性能良好的結合體，以改善地基的物理力學性質。2)適用范圍:可灌漿的對象很多，但常用于砂及砂礫石、軟黏土、濕陷性黃土。3)優點:施工工序簡單，加固效果明顯。4)局限性:采用灌漿法通常還會使用除水泥漿液外的其他化學漿液，而化學漿液不僅造價較高，而且不少化學漿液具有一定的毒性，造成環境污染，影響其推廣和使用。

2.6.2 高壓噴射注漿法

1)加固原理:其原理是將帶有特殊噴嘴的注漿管，通過鉆孔置入到處理土層的預定深度，然后將漿液(常用水泥漿)以高壓沖切土體。在噴射漿液的同時，以一定的速度旋轉提升，即形成水泥土圓柱體;若噴嘴提升而不旋轉，則形成墻狀固結體，加固后可用以提高地基承載力，減小沉降，防止砂土液化、管涌和基坑隆起，建成防滲帷幕。2)適用范圍:高壓噴射注漿法可用于既有建筑和新建筑的地基處理，深基坑側壁擋土或擋水，基坑底部加固防止管涌與隆起，壩的加固與防水帷幕工程。但對含有較多大礫塊石、大量植物莖根或含過多有機質的土及地下水流過大、噴射漿液無法在注漿管周圍凝聚的情況下不宜采用。3)優點:設備較簡單、輕便，機械化程度高，全套設備緊湊，體積小，機動性強占地少，能在狹窄場地施工。用于已有建筑物地基加固而不擾動附近土體，施工噪聲低，振動小。4)局限性:施工時水泥漿冒出地面流失量較大，對流失的水泥漿應設法予以利用。

3 結語

常用的軟弱地基處理方案除了上述方案外還有振沖法、深層攪拌法等，隨著施工方法的不斷改進，近年來又出現了如爆破擠淤法等先進方法。本文通過對以上常用軟弱地基處理方案從加固原理、適用范圍、優點、局限性等方面進行了全面闡述，為有關施工部門提供了較全面的參考依據，在具體進行方案初選時應結合當地實際地基狀況，經濟條件，施工技術水平全面考慮，選出幾種優化的軟弱地基處理方案，并通過軟弱地基方案選擇的一般步驟確定出最優化方案。

[1] 劉永紅，姚愛軍，周龍翔.地基處理[M].北京:科學出版社，2005.

[2] 龔曉南.地基處理[M].北京:中國建筑工業出版社，2005.

[3] 趙明華.土力學與基礎工程[M].武漢:武漢理工大學出版社，2009.

[4] 郭繼武.建筑地基基礎設計及工程應用[M].北京:中國建筑工業出版社，2008.

[5] 劉福臣，林氏樂，黃懷峰.地基基礎處理技術與實例[M].北京:化學工業出版社，2009.

[6] 張曉青.淺談幾種軟土地基處理的方法[J].山西建筑，2009，35(6):153-154.