試論房建工程軟土地基的施工技術研究

摘要：軟土地基有極大的危害性，在我國軟土地基有著廣泛分布。本文結合工程實踐，對幾種軟土地基常用的處理方法進行說明，指出換填礫類土墊層、深層水泥攪拌樁、深層石灰攪拌樁、其他軟基處理方法等方法在施工過程中的注意事項等。

關鍵詞：軟土 工程性質 處理方法

1 什么是軟土

軟土[soft soil]是淤泥（muck）和淤泥質土（mucky soil）的總稱。主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土。軟土一般是指天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的一種軟塑到流塑狀態的粘性土。如淤泥、淤泥質土以及其它高壓縮飽和粘性土、粉土等，其抗剪強度低，固結系數小、固結時間長、 靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。

軟土的工程性質有：①一般含水量為35%~80%，含水量較高，孔隙比為1~2，孔隙比大。②抗剪強度很低。改善軟土強度特性的一項有效途徑是加速軟土層的固結速率。③高壓縮性。一般正常固結的軟土的壓縮系數約為α1-2=0.5~1.5MPa-1，最大可達α1-2=4.5MPa-1；壓縮指數約為Cc=0.35~0.75。④低滲透性。軟土的滲透系數一般約為1×10-6~1×10-8cm/s。⑤結構性明顯。軟土一般為絮狀結構，一旦受到擾動，土的強度顯著降低，甚至呈流動狀態。因此，在軟土層中進行地基處理和基坑開挖，若不注意避免擾動土的結構，就會加劇土體變形，降低地基土的強度，影響地基處理效果。⑥流變性。當有荷載作用時，剪應力使軟土產生緩慢的剪切變形，其抗剪強度的衰減，在主固結沉降完畢之后還可能繼續產生可觀的次固結沉降。

2 常用的軟土地基處理方法

處理方法常常要根據工程現場情況和經濟條件等原因選擇，軟土地基常用的處理方法目前主要有:強夯法和強夯置換法、擠密法、振沖法、砂石樁法、換土墊層法、深層水泥攪拌樁，深層石灰攪拌樁、預壓法及其他方法。下面主要談談換填礫類土墊層法和深層攪拌樁法。

2.1 換填礫類土墊層，此方法較經濟、簡便，當軟弱土層厚度不很大時，可將地基面以下處理范圍內的軟弱土層部分或全部挖除，然后換填強度較大的土或其他穩定性能好、無侵蝕性的材料（通常是滲水性好的中粗沙）稱為換填墊層法。換填墊層法是通過換填軟弱地基土的變形變成墊層地基的變形，因此能夠減少地基的沉降。換填墊層法設計的主要指標是墊層厚度和寬度，一般可將各種材料的墊層設計都近似地按砂墊層的計算方法進行設計。換填的材料工程特性應具有強度高、壓縮性低、穩定性好和無侵蝕性等，主要有砂、碎石、高爐干渣和粉煤灰等。換填的礫類土應符合設計標準。換填前應先清除地面上的垃圾等雜物和一些孔穴，換填范圍為填方路基坡腳外1m的地方，開挖邊坡坡度兩側按1:0.5。基底需整平，碾壓密實，推成坡度為2%的橫坡，并分層填筑：按照經過試驗確定的合格填料和經過試驗確定的工藝參數，進行分層填筑壓實；攤鋪整平，使填料攤鋪表面平整度符合要求；灑水或晾曬，用灑水車噴灑，自然晾曬；機械碾壓：碾壓是保證砂墊層達到密實度要求的關鍵工序。正確地選擇和使用壓實機械，不僅影響工程的質量和進度，而且是發揮配套機械能力和降低工程造價所必需的；檢驗簽證：砂墊層的檢測采用K30荷載儀進行檢測地基系數，核子密度儀檢測壓實系數；施工防排水：砂墊層施工時，在兩側地面上挖臨時排水溝，避免雨水流到換填開挖出的基坑內。

2.2 深層水泥攪拌樁。淤泥、砂土、泥炭土和粉土地基處理方法常用深層水泥攪拌樁。深層水泥攪拌樁固化劑利用的是水泥，利用深層攪拌機械在地基將軟土或沙等和固化劑強制拌和，使軟基硬結而提高地基強度。有些情況需通過試驗確定其適用性，如處理泥炭土或地下水具有侵蝕性。冬季施工時還要注意低溫對處理效果的影響。該方法適用于軟基處理，效果顯著，處理后可成樁、墻等。水泥等材料質量按照設計要求選用水泥的品種標號應嚴格控制，并采取防潮、防雨淋措施，堅持先進庫的水泥先用，后進庫的水泥后用，避免水泥因放置時間長使標號降低。

2.2.1 試樁。試樁是為了確定一些參數，如水泥漿的水灰比、泵送的時間、泵送的壓力、攪拌最佳次數、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復攪的深度等，以便于指導下一步水泥攪拌樁的大規模施工進行。每個標段的試樁≮5根，水泥攪拌樁的正式施工必須待試樁成功后方可進行。7d后直接開挖取出試樁檢驗，取芯在至少14d后，主要檢驗水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強度。

2.2.2 施工前期準備清除樁位處地上、地下障礙物，將施工場地填墊平整。

2.2.3 保證進場臨時道路暢通，進場水泥必須具備出廠合格證，并經現場取樣送試驗室復檢合格，存放場地要充分滿足施工需要，現場布局合理。根據樁位平面圖及主要軸線，用經緯儀定向，鋼尺量距，確定樁位。測量現場地面標高，確定樁頂標高。水泥攪拌樁施工機械必須具備良好及穩定的性能，鉆機開鉆之前應由監理工程師和項目經理部組織檢查驗收。

2.2.4 施工要點。①施工工藝流程：樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→正循環鉆進至設計深度→打開高壓注漿泵→反循環提鉆并噴水泥漿→至工作基準面以下0.3m→重復攪拌下鉆并噴水泥漿至設計深度→反循環提鉆至地表→成樁結束→施工下一根樁。②水泥攪拌樁開鉆之前，檢查管道中有無堵塞現象。③保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規范要求。④對每根成型的攪拌樁進行質量檢查。⑤水泥攪拌配合比應該滿足技術要求。⑥水泥攪拌樁嚴禁帶水下鉆。

2.3 深層石灰攪拌樁。它是利用石灰與土之間發生一系列的物理化學反應而形成強度的，不同的土質會產生不同的加固效果。這種方法具有技術簡單可行且經濟合理的特點，適用于處理塑性指標較高的軟黏土地基。

2.3.1 材料要求。構成樁體的主材是生石灰和粉煤灰，生石灰的活性CaO應大于85%，灰塊直徑以5cm左右為宜，粉灰含量應小于20%，矸石含量小于5%；粉煤灰為SiO2、Al2O3活性元素含量較高的新鮮粉煤灰，含水量應小于40%。

2.3.2 施工的要點。打樁順序應該“先外排后內排，先周邊后中間”的原則，按合適的比例對樁體材料進行配比。注意防止施工中地表水和臨近水源滲透進入石灰樁身。

2.4 其他軟基處理方法有擠密法和振沖法、排水固結法、高壓噴射注漿法、鋪設土工聚合物及其他方法。

2.4.1 擠密法和振沖法。擠密法形成的是一種復合型地基，是在軟弱土層中擠土成孔，從側向將土擠密，然后再充填碎石、砂、灰土、石灰或爐渣等填充料形成密實的柔性樁體，從而改善地基的工程性能。振沖法比較適用于處理松砂、粉土、雜填土及濕陷性黃土。它使地基中形成的大直徑的密實樁體與原地基構成復合地基，最終提高地基承載力，減少沉降和不均勻沉降。

2.4.2 排水固結法。排水固結法是利用地基排水固結的特性，以加速飽和軟粘土固結的一種地基處理方法。這種方法在處理淤泥、淤泥質土及其他飽和軟粘土中占有統治地位，但對于滲透性極低的泥炭土，必須慎重對待。

2.4.3 高壓噴射注漿法與深層攪拌法。高壓噴射注漿法是利用鉆機按一定的施工工藝，使土體與水泥漿充分攪拌混合，膠結硬化后即在地基中形成直徑比較均勻、具有一定強度的圓柱體，從而使地基得到加固。

深層攪拌法與方法原理與高壓噴射注漿法作用一樣，適用于粘性土、沖填土、粉砂、細砂等地基狀況。

2.4.4 鋪設土工聚合物。鋪設土工聚合物處理軟土地基的原理即在地基土中埋設強度較大的土工聚合物，使地基土能夠承受抗拉力，防止斷裂，保持整體性，提高剛度，改變地基土體的應力場和應變場，從而提高地基的承載力，改善地基的變形特性。

3 軟土地基加固的其它方法

其它方法還有化學加固法、樁基法、沉井法、側向約束法、反壓護道法、冷熱處理法、膠結法、振沖地基加固、碎石樁擠密加固地基、砂樁加固地基、水泥煤灰碎石樁、塑料板排水加固、石灰粉煤灰（火山灰、鋼渣或黏土）樁等軟基處理方法等。總之，建筑結構設計人員應根據實際情況，不僅要選擇好軟土地基處理方法，而且還要考慮其建筑結構的優化設計，從而達到合理、經濟、安全的目的。軟土地基如施工方法不當或未按規定和操作規程進行，就會造成地基失穩，使構造物沉降過大或不均勻沉降，對構造物造成不同程度的破壞甚至徹底報廢。因此對軟土地基的研究有著重要的意義。