軟土地基基礎設計與施工技術研究

【摘要】在軟土地基上建造建筑物或構筑物，基礎設計與施工技術顯得尤為關鍵。本文結合實踐經驗，首先分析了軟土地基基礎設計中應滿足的技術要求和設計原則，而后概述了當前主要的幾種軟土地基處理施工技術，并指明了各自的適用范圍，可為工程技術人員參考借鑒。

【關鍵詞】軟土；地基處理；設計；施工

近十幾年來，我國基本建設規模不斷擴大，其建設規模從速度前所未有，因而在諸如建筑、水利、國防、交通和鐵道等土木工程建設中，愈來愈多地遇到大量而復雜的不良地基及地基處理問題，地基處理日益得到人們重視。地基基礎設計與施工是否恰當關系到整個工程質量、進度和投資，合理地選擇地基設計方法，做好基礎施工中的質量控制是降低造價的重要途徑之一。

1、基本技術要求和設計原則

1.1 基本技術要求

軟土工程設計應以最少的投資，最短的工期，達到設計基準期內安全運行，并滿足所有的預定功能要求，即包括三個方面：(1)預定功能要求；(2)安全性和耐久件要求；(3)投資和工期的經濟性要求。

1.2 注意場地條件，防治災害

應充分搜集場地的地形、地質、水文、水文地質等資料，作為設計的依據。場地可能的自然災害，如暴雨、洪水、地震、滑坡、泥石流等；由于工程建設引

起的災害，如采空塌陷、抽水塌陷、邊坡失穩、管涌、交水等；均應在勘察、預測和評價的基礎上，采取有效防治措施。

1.3 合理選用巖土參數

選用巖土參數時，應注意其非均質性與參數測定方法、測定條件與工程原型之間的差異、參數隨時間和環境的改變，以及出于工程建設而可能產生的變化等。由于土體參數是隨機變量與模糊量，故在劃分工程地質單元的基礎上，應進行統計分析，算出各項參數的平均值、標準差、變異系數；確定其特征值和設計值。在選定測試方法時，應注意其適用性。

1.4 定性分析與定量分析結合

定性分析是巖土工程分析的首要步驟和定量分析的基礎。對于下列問題一般只作定性分析：(1)工程選址和場地適宜件評價；(2)場地地質背景和地質穩定性評價；(3)土體性質的直觀鑒定。定量分析可采用解析法、圖解法或數值法性。考慮安全儲備時，可用定值法或概率法。都應有足夠的安全儲備以保證工程的可靠定性分析和定量分析，都市在詳細占有資料的基礎上，運用較為成熟的理論和類似工程的經驗，進行論證，并宜提出多個方案進行比較。

2、地基處理施工技術及適用范圍

2.1 強夯法和強夯置換法

強夯法處理地基首先由法國Menard 技術公司于20 世紀60 年代末創用。我國于1978 年引進、交通部第一航務工程局科研所及協作單位在天津首先開展試驗研究。由于該法設備簡單、效果顯醬、經濟和施工快，很快得到推廣。除強夯擠密外，近年來，強夯置換得到不少應用。強夯置換和強夯擠密在加固機理上是不同的，應用范圍也不相同。強夯擠密法常用來加固碎石土、砂土、低飽和度的新性土、素填土、雜填土、濕陷性黃土等各類地基。對于飽和度較高的粘性土等地基，如有工程經驗或試驗證明采用強夯法有加固效果的也可采用。通常認為強夯擠密法只適用于塑性指數小于10的土。對于設置有豎向排水系統的軟粘土地基，是否適用強夯法處理目前尚有不同看法。強夯置換施工前，應在施工現場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區，進行試夯或試驗性施工。試驗區數量應根據建筑場地復雜程度、建筑規模及建筑類型確定。對于厚度小于6m 的軟粘土層采用強夯置換法處理，邊夯邊填碎石等粗粒料形成深度為3～6m，直徑為2m 左右的碎石樁體與周圍土體形成復合地基，也已取得較好的加固效果。

2.2 排水固結法

排水固結法適用于淤泥質土、淤泥、沖填土等飽和粘性土地基。飽和軟粘土在荷載作用下，孔隙中水慢慢被排出，土的孔隙比減小，隨著超靜孔隙水壓力消散，有效應力提高，土的強度增加。通過排水固結法處理地基可以使地基沉降在加載預壓期間大部或基本完成，減少建筑物在使用期間的沉降和沉降差，也可提高地基承載力。排水固結法是由排水系統和加壓系統兩部分共同組合而成的* 排水系統通常有普通砂并、袋裝砂井和塑料排水帶等；加壓系統通常有堆載預壓法、真空預壓法、降低地下水位法、電滲法和聯合法。近幾年來，排水系統采用塑料排水帶和袋裝砂井較多，加壓系統采用堆載預壓和真空須壓法較多，也有采用真空加堆載聯合頂壓法，以及利用建筑自重加載法。

2.3 振沖法

振沖法早期用來振密松砂地基，后來也應用于粘性土地基，振沖法演變成兩類：振沖密實法和振沖置換法。振沖密實法的加固原理是一方面依靠振沖器的強力振動使飽和砂層發生液化，砂顆粒重新排列，孔隙減少，另一方面依靠振沖器的水平振動力，在添加回填料情況下還通過填料使砂層擠壓加密。振沖置換的加固原理是利用振沖器在高壓水流下邊振邊沖，在軟弱粘性土地基中成孔，再在孔內分批填入碎石等堅硬材料，制成一根根樁體，碎石樁體和原地基構成碎石樁復合地基，以提高地基承載力，減小地基沉降。木加填料的振沖密實法適用于顆粒含量小于10％的松砂地基；振沖置換法適用于不排水抗剪強度大于20kP 的粘性土、粉土和人工填土等地基，有時還可用來處理粉煤灰地基。

2.4 石灰樁、土樁和灰土樁法

石灰樁法工藝簡單，不需復雜的施工機具，曾經應用較廣泛。其加固機理包括：打樁時擠密、石灰吸水、膨脹、升溫、離子交換、膠凝、碳化和置換等，但基本加固作用則可歸納為打樁擠密、樁周土脫水擠密和樁身的置換作用。從提高承載能力看，在正常情況下置換作用占的份額最大。經驗與實踐證明，只要填充石從達到必要的密實度則小會出現軟心現象。另外，采用粉煤灰等適宜的摻合料也有助于避免發生軟心現象。樁土應力比是衡量置換作用的主要指標，要滿足一般工程要求，不需追求過高的應力比。當需要提高應力比時除了要保證樁身具有較高強度外，樁還必須打穿軟土層以免樁尖刺入降低應力比。

2.5 深層攪拌樁法

深層攪拌法是通過特制機械沿深度將固化劑與地基土強制攪拌就地成樁加固地基的方法，當固化別(水泥或石灰)為粉體時義凋；粉體噴射攪拌法。深層攪拌適用于處理淤泥、淤泥質土和含水量較高的地基及承載力特征值不大于120kPa 的粘性土、粉土等軟土地基。當處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時宜通過試驗確定其適用性，冬期施工應注意負溫對處理效果的影響。

水泥土攪拌法施工步驟由于濕法相干法的施工設備不同而略有差異，其主要步驟為：

(1)攪拌機械就位、調平；

(2)預攪下沉至設計加固深度；

(3)邊噴漿(粉)、邊攪拌提升直至預定的停漿面；

(4)重復攪拌下沉至設計加固深度；

(5)根據設計要求，噴漿(粉)或僅攪拌提升直至預定的停漿(灰)面；

(6)關閉攪拌機械。在預(復)攪下沉時，也可采用噴槳(粉)的施工工藝，保全樁長上下至少再重復攪拌一次。

3、結束語

毫無疑問，任何一個建筑物都需要好的地基基礎，尤其是建在軟弱地基上的建筑物。設計是優質地基基礎的主線，而施工則是其設計目標能否實現的關鍵階段，只有做好統籌規劃與施工管理，才能做到事半功倍，確保建設質量和效果。

參考文獻:

[1]葉書麟.地基處理手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，1995.

[2]龔曉南.復合地基理論及工程應用[M].北京:中國建筑工業出版社，2002.

[4]胡志東.水泥攪拌樁在建筑工程軟基處理中的應用[J].山西建筑，2007，33(13):123-124