軟土地基處理技術研究方法

王 重

吉林大學建設工程學院，吉林長春 130000

我國國民經濟目前持續的高速發展，帶動了基礎建設的日益增多，直接導致了建筑用地資源的緊張。在城鎮化不斷擴張的過程中，對于各種地質條件的妥善處理成為了當下最值得研究的課題之一。為了充分、科學、有效、合理地利用土地資源，使天然的軟弱地基得到加固補強，提高地基強度，進而保證地基的穩定性、降低地基的壓縮性、減少地基沉降和不均勻的沉陷，有效消除地基土振動液化的趨勢并且消除濕陷性土的濕陷性、膨脹性土的膨脹性等各種不良的土質特性，最終達到改善地基土條件，滿足建筑物對場地強度、地基變形及其穩定性要求。為此，本文將就現今受到廣泛關注的幾種地基處理方式進行論述及對比。

1 水泥漿深層攪拌法

水泥漿深層攪拌法是目前是利用水泥漿作為固化劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深部就地將軟土和固化劑（漿體或粉末）強制拌合，利用固化劑和軟土發生一系列物理、化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性并具有足夠高強度的水泥土。該水泥土的強度提升原理主要由以下兩方面組成：

1）水泥骨架作用。水泥和飽和粘土攪拌后，首先發生水泥的水化和水解反應，該反應生成水泥水化物，進而形成凝膠體氫氧化鈣，可將土顆粒或者土團凝結在一起，最終形成一種穩定的整體結構；

2）離子的交換作用。在水泥水化的過程中，生成的鈣離子與顆粒土表面的鈉離子或者鉀離子進行了離子交換，發生硬凝反應或碳酸化作用，使土顆粒結團并固結，顆粒之間形成堅固的連接，進而有效提高土體的強度。

深層攪拌法具有以下特點：1）在地基加固的過程中沒有振動、無噪音、無污染；對土壤沒有側向擠壓，對相鄰建筑物影響極小；

2）可以根據建筑物的要求設計成如柱狀、壁狀、格狀或塊狀等加固形態；3）可以有效地提高地基強度（當水泥的摻量為8%～10%時，加固體強度分別為0.24MPa 和0.65MPa，但天然的軟土地基強度僅為0.006MPa）；4）深層攪拌法具有施工期較短，造價較低廉，加固效果顯著的特點。

深層攪拌法的施工是在地基處理中應用的化學手段，具有設備簡易、操作便捷、成本較低及無環境污染等優點，但當地溫低于-10℃時，該辦法中水泥與水泥土的反應將受到抑制，需等溫度恢復到一定-10℃以上后才能逐漸恢復到標準值。

深層攪拌法適用于以下范圍：1）加固一定厚度的與你，淤泥質土、粉土和含水量高且地基的承載力不大于120kPa 的粘性地基土，對越軟的土加固效果就越顯著，并可用于墻下條形基礎、大面積堆料廠房地基；2）該加固方法適用于擋土墻，深基坑在開挖過程中防止坑壁或邊坡失穩；3）可用于坑底加固，防止坑底起拱；4）作地下防滲墻和隔水帷幕。但此方法不適用于北方，在飽和得軟粘土、沼澤地帶的碳土及沉積粉圭等土層加固中可得到廣泛的應用，能夠將土的承載力由90kPa提高至248kPa。

2 水泥粉煤灰碎石樁法

水泥粉煤灰碎石樁法簡稱CFG 樁，是由石屑、碎石、粉煤灰摻入適量水泥并加一定量的水拌合后，使用振動沉管或其它成樁機制作的一種具有高度粘結強度的樁，該CFG 樁和樁間土、褥墊層一起形成復合地基。CFG 樁可以達到不僅全部樁長共同發揮樁的側阻，當樁端落在較好土層時，也能發揮較高的端阻作用，從而具備較強的剛性，使復合地基的承載力得到較大程度的提高。

水泥粉煤灰碎石樁（CFG 樁）不同于碎石樁。CFG 樁位復合地基的剛性樁，該樁樁身具有一定粘結性，能充分發揮周摩阻力和樁端承受力。而碎石樁為散體材料樁，樁身沒有粘結強度，依靠周圍土體的約束力來承擔上部荷載。另外，CFG樁的樁土應力一般可達10kPa～40kPa，而碎石樁該項數值僅有1.5kPa～4.0kPa，增加樁長對提高復合地基承載力的意義并不大，只有提高置換率，而提高置換率必然給施工造成很大的技術障礙。

在CFG 樁中，骨干材料為碎石，屬于粗骨料；當樁體強度不大于5MPa 時，摻入石屑可使樁體達到更好的級配，對確保樁體強度可產生重要作用。試驗表明：水泥和碎石摻量相同的條件下，摻入石屑的CFG 樁的強度高于不摻入石屑的樁達到50%左右。但應嚴格把控粉煤灰的摻入量：粉煤灰具備改善混合料可泵性和可泵性的特質，可有效增加混合料的后期強度。隨著粉煤灰摻入量的增多，水灰比就越來越大，進而導致混合料的抗壓強度相應減小。所以，應根據樁體強度要求適當選擇粉煤灰的添加量，在改善混合料的和易性的同時，又需滿足樁體強度要求，提高樁體后期強度。

水泥粉煤灰碎石樁（即CFG 樁）由于自身的性狀特點及加固原理，主要適用加固的土類為飽和或非飽和粘性土、加固填土、粉土、松散的砂土和已自重固結的素填土等地基，但對塑性較高的飽和軟粘土的加固應謹慎處理。該加固方法具有承載力提高幅度大、地基變形小等優點，可適用于條形基礎、獨立基礎、箱型基礎等多種基礎形式。

3 排水粉噴樁加固法

粉噴樁深層攪拌加固法簡稱粉噴攪拌法，是通過空氣的壓縮，把生石灰、水泥等材料，通過深層攪拌機的噴灰口噴出，在地基深處已被螺旋翼強制攪拌、切割的具備一定濕度的天然地基土上，使固化材料與土層發生一系列化學、物理反應，最終形成具有水穩性、高整體性及具備較高強度的地基。

在粉噴樁施工的過程中，因側方向噴粉壓力的作用，導致樁周土體不具備足夠的抗拉強度，因此噴粉壓力可能會對樁周的土體產生劈裂作用。而排水粉噴樁則在樁周圍設置了塑料排水板，可促成粉噴樁施工的過程中產生的噴粉氣流更為順暢地在土體中流動。所以在施工過程中，排水粉噴樁對樁周土體具有更為明顯的劈裂作用。劈裂可以大大增加樁周土體的滲透系數，最終使地基土在縮短載荷作用時間下，同樣能夠達到所需的固結度。在氣壓的劈裂作用過程中，裂縫會在樁周土體中產生，產生的裂縫會延伸至塑料排水板，可迅速排放粉噴樁施工過程中產生的氣體壓力。通過以上施工過程，水泥粉從噴嘴中噴出的流動性得到大大提升，進而在攪拌過程中使粉噴樁的水泥土變得更加均勻，最終達到提高樁身質量的目的。

排水粉噴樁的加固效果雖然顯著，但該加固辦法有一定的適用范圍。一般來說，當遇到粘性土和粉土的地基承載力大于120 kPa 時，該辦法不適用。如遇到有機質含量較高的軟土地基時，將同樣會影響到土體與水泥的水化反應，進而降低水泥土的強度。所以排水粉噴樁的主要適用范圍主要為一下幾種地基土類型：較高含水量且地基承載力小于120kPa 的黏土、泥質土、粉土及粉質黏土等軟土，且應具備大于35%的含水量。

4 其它加固方法及展望

1）土工合成材料地基。該處理方法是應用高分子土工合成材料來進行地基的處理：將上述合成材料埋入軟弱地基土中，令其形成高彈性復合體材料，該方法可提高承載力3 倍～4倍，達到減少沉降和增強地基穩定性的最終目的；

2）空心樁處理法。該處理方法是將人工挖孔樁設計成空心樁，在滿足強度要求的同時，可以達到減少廢土外運、節省混凝土、工藝安全、施工便捷、結構合理的效果；

3）水泥支柱噴射法。該方法是往井中投入旋轉鉆桿，該鉆桿頭部裝載有噴射器及研磨器，開始施工后水柱由鉆桿中噴出，軟化、切割土層，并用研磨器將土磨碎。該鉆桿通過摩擦及鉆入到達目的深度之后，停止垂直噴射器，同時啟動兩個水平噴射器，進而在400 個大氣壓力下，注入水泥漿。在撤出鉆桿后，地下將形成直徑達80cm 的水泥柱，最終達到加固地基的目的。

5 結論

我國目前在地基處理技術方面已取得了突破性的成就，但尚有許多方向值得進一步研究創新。在不久的將來，我國地基處理必將在計算方法、設計理論、設備創新及施工工藝等一系列理論與技術的研究上有新的突破，向更高的目標邁進。

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