基于軟弱土地基處理問題分析與探索

【摘要】本文主要就軟弱土地基的特征和常用的處理方法做了分析研究，近年來許多工業(yè)廠房在軟弱土地基上興建，工程實踐的要求推動了軟弱土地基處理技術的迅速發(fā)展，地基處理的途徑愈來愈多，地基處理不僅應用于擬建工程，也可用于已建工程的地基處理，例如建筑物的加層擴建或對建成后出現的一些事故進行處理等。本文是個人的一些觀點，以供此類工程參考。

【關鍵詞】軟弱土；地基處理；方法

前言

當今城市用地與人口的矛盾日益尖銳，土地隨之也變得越來越珍貴，真可謂“寸土寸金”，因此在較好的地基上建造建筑物越來越受到土地稀少的限制。軟弱土地基過去也曾被人們用來做基礎持力層，隨著技術的進步，軟弱土處理技術不斷提高，因此利用軟弱土地基建造建筑物越來越引起人們的關注。

軟弱土系指淤泥、淤泥質土和部分沖填土、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、淤泥質土在工程上統(tǒng)稱為軟土，由于軟土地基的承載力較低，壓縮變形較大，如果不做任何處理，一般難以承受較大的建筑物荷載。本文以下分析了較為常用軟弱土地基處理的幾種方法，供大家參考。設計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構優(yōu)化設計，盡量采用較為輕型結構，減輕上部重量，這樣會減少軟弱土地基處理造價。

一、軟弱土地基的特征分析

軟弱土系指淤泥、淤泥質土和部分沖填上、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、淤泥質土在工程上統(tǒng)稱為軟土，其工程特性如下：一是含水量較高，孔隙比較大。據統(tǒng)計，軟土的含水量一般為35％～80％，孔隙比為 1～2。二是壓縮性較高。軟土的壓縮系數在 0.5～1.5MPa- 1 之間，有些高達 4.5MPa- 1，且其壓縮性往往隨著液限的增大而增加。三是抗剪強度很低。軟土的天然不排水抗剪強度一般小于20kPa。其變化范圍約在 5～25kPa。四是滲透性較差。軟土的滲透系數一般在 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到完全固結所需的時間很長。五是具有顯著的結構性。特別是濱海相的軟土，一旦受到擾動(振動、攪拌或搓揉等)，其絮狀結構受到破壞，土的強度顯著降低，甚至呈流動狀態(tài)。軟土受到擾動后強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。六是具有明顯的流變性。軟土在不變的剪應力的作用下，將連續(xù)產生緩慢的剪切變形，并可能導致抗剪強度的衰減。在固結沉降完成之后，軟土還可能繼續(xù)產生可觀的次固結沉降。軟土具有強度低、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，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。沖填土的物質成分比較復雜，如以粉土、粘土為主，則屬于欠固結的軟弱土，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。其主要特性是強度低、壓縮性高和均勻性差。

二、地基處理的幾種方法分析

1、碾壓法與夯實法。碾壓與夯實是修路、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，密實度提高，從而降低土的壓縮性，提高其抗剪強度和承載力。目前我國常用的有機械碾壓、振動壓實和重錘夯實，以及70年代發(fā)展起來的強夯法等。一是機械碾壓法。機械碾壓法是利用壓路機、羊足碾、平碾、振動碾等碾壓機械特地基土壓實。二是振動壓實法。振動壓實法是通過在地基表面施加扳動把淺層松散土振實的方法，可用于處理砂土和由爐灰、爐渣、碎磚等組成的雜填土地基。三是重錘夯實法。重錘夯實法是利用起重機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夯擊以加固地基。錘重一般不小于15kN，經夯擊以后，地基表層土體的相對密實度或干密度將增加，從而提高表層地基的承載力。對于濕陷性黃土，重錘夯實可減少表層土的濕陷性；對于雜填土，則可減少其不均勻性。四是強夯法。強夯法，又稱動力固結法，其用起重機械將80～300kN的夯錘起吊到6～30m高度后，自由落下，產生強大的沖擊能量，對地基進行強力夯實，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濟的深層地基處理方法之一。碾壓法與夯實法主要是處理表面土層的，通過碾壓和夯實處理表層土，主要適用于表層填方較大的基礎。

2、換土墊層法。一是換土墊層法的原理。換土墊層法是將基礎下一定深度內的軟弱土層挖去，回填強度較高的砂、碎石或灰土等，并夯至密實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。二是墊層的設計要點。墊層的設計不但要滿足建筑物對地基變形及穩(wěn)定的要求，而且應符合經濟合理的原則。其設計內容主要是確定斷面的合理厚度和寬度。對于墊層，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擠出。三是施工要點：①墊層施工必須保證達到設計要求的密實度。密實方法常用的有振動法、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，并應將下層的密實度檢驗合格后，方可進行上層施工。②墊層的砂料必須具有良好的壓實性。砂料的不均勻系數不能小于 5，以中粗砂為好，容許在砂中摻入一定數量的碎石，但要分布均勻。③開挖基坑鋪設墊層時，必須避免對軟弱土層的擾動和破壞境底土的結構。基坑開挖后應及時回填，不應暴露過久或浸水，并防止踐踏坑底。當采用碎石墊層時，應在坑底先鋪一層砂墊底，以免碎石擠入土中。“換土墊層法”一般處理是地下含水性較高的淤泥、腐殖質土層。

3、排水固結預壓法。排水固結預壓法是利用地基排水固結的特性，通過施加頂壓荷載，并增設各種排水條件(砂井和排水墊層等排水體)，以加速飽和軟粘土固結發(fā)展的一種軟土地基處理方法。根據固結理論，粘性土固結所需時間與徘水距離的平方成正比。因此，為了加速土層的固結，最有效的方法是增加土層的排水途徑，縮短排水距離。“排水固結預壓法”適用于處理各種淤泥、淤泥質粘土及沖填等飽和粘性土地基。

4、樁基法。當淤泥土層較厚，難以大面積進行深處理，可采用打樁辦法進行加固處理。而樁基礎技術多種多樣，早期多采用水泥土攪拌樁、砂石樁、木樁，目前很少使用， 鋼筋混凝土預制樁（鋼筋混凝土樁和預應力管樁）具有較強承載力，投資省，質量有保證，施工速度快等特點，目前得到普遍運用。淤土層較厚時的地基處理還可以采用灌注樁，打灌注樁至硬土層，作承載臺，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，樁身混凝土灌注質量，樁底沉渣清理和持力層判斷不易監(jiān)控等問題。“樁基法”除了用于處理淤泥土地基外，還可用于處理厚度較大的沖填土、雜填土地基等。

5、灌漿法。是利用氣壓、液壓或電化學原理將能夠固化的某些漿液注入地基介質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、粘土漿及各種化學漿材如聚氨酯類、木質素類、硅酸鹽類等。這種方法適用于粘性土、沖填土等軟弱土地基狀況。

6、加筋法。加筋土是將抗拉能力很強土的工合成材料埋置于土層中，利用土顆粒位移與拉筋產生摩擦力，使土與加筋材料形成整體，減少整體變形和增強整體穩(wěn)定。該方法適合于各種軟土地基。

三、結語

在軟土地基上修建建筑物，必須重視地基的強度和變形問題。基于軟弱土的特點，必須對軟弱土進行處理才能作為建筑物的持力層。軟弱土地基處理的目的主要是改善軟弱土地基的工程性質，達到滿足建筑物對地基強度和變形的要求，包括提高其抗剪強度和抗液化能力，改善地基土的變形特性和滲透性，消除其它不利影響等。軟弱土的合理利用，必將為越來越緊張的建筑用地問題提供一個解決途徑。