淺論軟土地基的處理

【摘 要】軟土一般是指在靜水和緩慢流水環境中沉積，以黏粒為主并伴有微生物作用的近代沉積物。軟土是一種呈軟塑到流塑狀態，其外觀以灰色為主的細土粒，如淤泥和淤泥質土、泥炭土和沼澤土，以及其他 高壓縮性飽和黏性土、粉土等。其中淤泥和淤泥質土是軟土的主要類型。軟土地基的處理質量是保證建筑物建成后安全、高效運營的關鍵，也直接影響到地基的基礎承栽力。

【關鍵詞】軟土地基處理；主要類型；危害；工程質量

1. 軟土地基的辨認

軟土地基的確認是一項比較容易引起爭議的工作，我們在具體施工時決定用量化的試驗指標來控制和確認。在確定軟土時要查明軟土及與之共同存在的一般土層的成因、類別、范圍、物理力學性質和必要的化學性質，以便采取經濟有效的處理措施。既可降低造價，又能確保質量、縮短工期。由于各省區各公路工程的軟土成因不盡相同，因此會同各參建單位確定了切實可行的鑒別方法，對本路段的主要軟基取樣并進行了試驗分析，根據實驗檢測數據分析可得出以下規律：

1.1 土質的影響。一般天然細粒土的天然密度在1.60～1.75g/cm3之間，而水又是不可壓縮的，密度遠小于土的天然密度，所以對于同樣的土質，含水量的增加必然導致土體干密度的減小，這也就意味著作為路基填料時其壓實度的降低，這對地基成型后的強度和穩定性有重要的影響。

1.2 液塑限的影響 由以上結果分析，液塑限對軟基的斷定并非必然的聯系，只要含水量控制得當，在透水性較好的砂礫料緊缺地段，用高液限土作路基填料也可取得很好的效果。事實上，在本工程中，我們遇到了相當多的高液限土（約為60 %），考慮到該工程為二級公路，壓實度要求僅為94%左右，為降低工程造價我們采取了分段開挖晾曬、換位填筑路基的辦法，將軟土全部挖除晾曬換填，考慮到路基耐久性的要求，只是在換填段增加了30～50mm 厚的砂礫料墊層，這樣既解決了軟土路段的交通問題，又避免了大量的土方調運，縮短了工期，降低了造價，取得了很好的綜合效益。當然，高液限土（ wl>50%） 是一種不適宜材料，擊實試驗表明液限大，最佳含水量也較大，自然對應的最大干密度就會較小，一般高液限粘土的最大干密度為1. 55～1. 65g/cm3。

1.3 孔隙比的影響 孔隙比與含水量有較大的關系，其公式為：

e0=Gρω（1+ω）/ρ-1

其中ρω——水的密度；

G——土粒比重；

ρ——天然密度；

ω——含水量。

若ω較大將導致分母ρ較小，必然導致e0較大。對于同種類別的土質（G近似恒值），可以說ω較大程度地決定了e0的大小。本工程資料中顯示，其采用的是荷蘭輕型觸探儀來鑒別軟土。使用方法：開溝清表30cm厚之后的連續第3個晴天，現場測試地基，當滿足Cu≥25KPa 時即為軟土深度，軟基探測每斷面間距10m，布置5個測點，或以5m×5m方格網“十”字角點作為觸點。在實際使用中荷蘭輕型觸探儀對較深軟土的適應性并不太好，很典型的軟基，若深度超過1.5m，荷蘭觸探儀就處于失效狀態，因為軟泥對探桿的吸附作用已經成為不可忽略的因素。

2. 軟土地基的危害

隨著經濟的不斷發展，我國公路建設的規模日益擴大，難度不斷提高，公路建設對軟土處理也提出了更高的要求。在軟土地基上修筑路堤，如不采取有效的加固措施，就會產生不同程度的坍滑或沉陷等病害。軟土地基處理不好，會出現路基的滑移，開裂，路面起伏不平，橋涵通道等人工構造物處的跳車顛簸等質量通病，給公路行車安全帶來不同程度的危害。 另外，如果不處理或處理不當，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危害。路基施工時要對軟土地基進行處理，保證公路的穩定性，使來往車輛及司乘人員安全，快速，舒適地行駛在公路上。

3. 軟土地基處理的重要性

過去在一般公路通過軟土地區，由于線路等級標準不高，路基寬度窄、立交少、縱坡要求不嚴，且多低路堤，故對路基大部分地段處理工程少，僅對橋頭高路堤部位重視些。但從高速公路出現后，因要求全立交、橋涵通道多，路堤高度多超過軟土填土極限高度。加之軟土中含有大量親水膠體微粒，土體多呈海棉狀結構，因其孔隙比大、含水量多、透水性小、抗剪強度低、壓縮性強在路堤高填土的自重作用下，要經過較長時間才能趨地壓密穩定、因此其沉降穩定要花費長時間。此外軟土結構在大交通量，重載車輛的作用下，路基容易產生側向膨脹擠出滑動，基底沉降現象也嚴重，為了增強壓密穩定力度和較短時間達到最終沉降，消除側向滑動位移，以免路堤向兩側膨脹擠出，確保路基及其外側建筑物、或其他農田、蝦池、魚塘的安全，因此必須對軟基進行處理。

4. 軟土地基處理原則

我國軟土多分布在江河湖海等處，但也在丘陵低洼和山區谷地賦存。由于其成因類型不同，厚度不一，性質各異，因此不能一律對待，首先應查明各地區特點和地質、土質條件，有針對性的進行有效對策，作出合理的處理。

（1）軟土地區的地質情況首先要弄清楚，工程地質條件復雜，還應進行工程地質分區，以便按分區不同在區別地予以處理。在勘察設計時如地質工作做的不夠深，在施工時一旦發現，可作些補充勘察及勘探工作，對地質情況作進一步了解。

（2）設計方案要經濟又要合理切合當地實際情況。

（3）所用材料數量要夠、質量要保證；施工機械數量、規格、性能均要滿足要求。

（4）施工時要嚴格遵守施工技術規范和操作規程辦事，以保證良好的質量，軟土地段特別要注意控制填土速率，避免和產生路堤滑移或發生其它意外事情。

如能樹立質量第一的思想，嚴格將上述幾項工作做好，應該說軟土路基施工，可以達到安全、優質的目的。

5. 現有軟土地基處理方法存在的問題

5.1 未能因地制宜合理選用處理方法。在合理選用地基處理方法方面有時存在一定的盲目性。例如飽和軟粘土地基不適宜采用振密、擠密法加固。根據工程地質條件和地基加固原理，因地制宜合理選用處理方法特別重要。在這方面，現在的問題是對幾個技術上可行方案進行比較、優化不夠。采用的不是較好的方法，更不是最好的方法。有時工程問題是解決了，但造價高和工期長。

5.2 不能正確評價每種地基處理方法的適用性。人人都承認每種地基處理方法都有一定的適用范圍，但遇到具體問題就會盲目擴大其應用范圍，對這種情況施工單位更應注意。

5.3 施工單位素質差影響地基處理質量。這方面最典型的例子是攪拌樁施工。幾年前上海市建委發文禁用粉噴深層攪拌法，接著不少地區也采取類似措施。深層攪拌法不能滿足地基處理要求并不是深層攪拌法工法本身不成熟，也不是深層攪拌法加固地基設計方法不對。影響施工質量主要是施工單位素質和施工機械兩方面問題。先分析施工單位素質存在的問題。前些年，地基處理施工隊伍的快速膨脹，造成絕大多數施工隊伍缺乏必要的技術培訓，熟練技術工人缺乏是普遍現象。除此之外，還存在偷工減料現象。其它地基處理方或輕或重也存在類似問題。

5.4 施工機械簡陋影響地基處理水平和質量。近二十幾年來，我國地基處理施工機械發展很快，許多已形成系列化產品。但應看到與我國工程建設需要相比較，差距還很大。還以深層攪拌法為例，不能很好保證施工質量不僅與施工單位素質有關，也與目前應用的施工機械水平有關。簡陋的機械要保持穩定良好的施工質量是困難的。

5.5 地基處理理論落后于實踐。從實踐一理論一再實踐的角度看，實踐先于理論是一般規律，對土木工程更是如此。但重視理論研究，用理論指導實踐也是很重要的。對地基處理各種工法及一般理論缺乏深入系統的研究也是發展中存在的問題之一。

5.6 不少工法缺乏完善的質量檢驗手段。完善的質量檢驗手段是保證施工質量的重要措施。目前不少工法缺乏完善的質量檢驗手段。前面多次提到的深層攪拌法也是如此。

6. 常用的軟土地基處理方法

6.1 表層處理法。

6.1.1 表層排水法。表層排水法是在路基填筑前，在地面開挖水溝，以排除地表水，同時降低地基表層的含水量，確保施工機械的作業條件，為了使開挖水溝在施工中發揮盲溝作用，常用透水性良好的砂礫回填。水溝布設應全面考慮地形與土質情況，使排水暢通。水溝斷面尺寸一般取寬0.5m，深0.5m～1.0m。路堤填筑前，宜用砂礫回填成盲溝，若埋設孔管，必須用良好的過濾材料保護。

6.1.2 墊層法。墊層法是在軟土地基頂面鋪設厚度為0.6m～1.0m的砂墊層或土工布等化學物質（具體厚度視路堤高度、軟土層厚度及壓縮性而定，太厚施工困難，太薄效果差）作為軟土層固結所需要的上部排水層，以加速沉降的發展，縮短固結過程的方法。砂墊層可作為路堤內的地下排水層，以降低堤內水位，改善施工時重型機械的作業條件。

采用砂墊層，砂宜采用中砂及粗砂，要求級配良好。顆粒的不均勻系數不大于5，且含量不宜超過3%～5%。砂墊層一般用自卸汽車及推土機配合攤鋪，攤鋪應均勻，注意不要有很大的集中載荷作用。當路堤為粉土類土，透水性不好時，路堤坡腳附近砂墊層被路堤覆蓋，可能會阻礙側向排水，必須注意做好砂墊層端部的處理。

6.1.3 穩固劑表層處治法。穩固劑表層處治法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤離子穩固劑等穩定材料，摻人軟弱的表層地基土中，改善地基的壓縮性和強度特性，保證機械作業條件，提高路堤填土的穩定及壓實效果。

6.2 強夯法。強夯法處理軟土地基是利用重錘自山落下產生的沖擊波使地基密實，這種沖擊引起的振動在土中是以波的形式向地下傳播的。J.K.米切爾在1981年召開的第十屆國際土力學和基礎工程學會上所作的“土質改良——技術狀態”報告中，曾對強夯法的加固機理進行了概括：當強夯法應用于非飽和土時，壓密過程基本上同實驗室中擊實法（普羅克特擊實法）相同；對于飽和無粘性土，夯擊過程中，土體可能會產生液化，其致密過程與爆破和振動壓密過程相似；對于飽和細粒粘土的效果尚不明確，成功和失敗的例子均有報道，對于這類飽和的細顆粒土，要求破壞土的結構、產生超孔隙水壓力、山裂隙形成排水通道。

強夯理論認為：壓縮波大部分通過液相運動，使孔隙水壓力增大，同時使土顆粒錯位，土體骨架解體。而隨后到的剪切波使土顆粒處于更密實的狀態。

6.3 預壓排水固結法。預壓排水固結法地對天然地基，或先在地基中設置砂井、排水板等豎向排水體，然后利用建筑物本身重量分級逐漸加載，或是在建筑物建造以前，在場地先行加載預壓，使土整體的孔隙水排出，逐漸固結，地基發生沉降，同時強度逐步提高的方法。

預壓排水固結法可以解決以下兩個問題：

（1）沉降問題：使地基沉降在加載預壓期間，即修筑路面之前沉降大部分或基本完成，路面在使用期間不致產生不利的沉降和沉降差。

（2）穩定問題：排水固結法加速地基土的抗剪強度的增長，從而提高地基的承載力和穩定性，公路是條帶狀荷載，在橫斷方向受力面積較小，穩定問題尤為重要。

6.4 反壓護道法。反壓護道法是在路提兩側真筑一定寬度的護道，使路堤下的淤泥或泥炭向兩側隆起的趨勢得到平衡，以提高路堤在施工中的滑動破壞安全系數，達到路堤穩定的目的。

反壓護道法加固路基的特點是不需要特殊的機具設備和材料，施工簡易，但占地較多、用土量較，后期沉降大，養護工作量大。一般適用于非耕作區、取土方便的地區和路堤高度不大于（5/3～2）倍極限高度路段的軟土處理，對泥沼不宜采用。

6.5 碎石（砂樁）樁。對地基承載力和變形要求比較高的建筑先可以采用碎石樁（砂樁）進行處理，碎石樁（砂樁）增加了地基密實度和抗剪強度，使地基土密室均勻，在軟土中使用碎石樁（砂樁），一般擠密作用不明顯，主要是靠置換。對于飽和的軟塑——流塑的地基土，經過處理后，必須經過預壓后才能達到良好的效果。

在施工工藝選擇上，采用振沖法施工（濕法），設計時要充分考慮場地因素和泥漿排放因素。對軟土地基的處理對策很多，但不管采用何種方法，處理后的地基必須滿足強度、變形、動力穩定性和透水性要求，從而達到減小道路路基在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降的目的。

6.6 排水砂墊層。排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設一層砂層，作用是在軟土頂面增加一個排水面，在填土的過程中，荷載逐漸增加，促使軟土地基排水固結滲出的水就可以從砂墊層中排走。為確保砂墊層能通暢排水，要采用滲水性良好的材料。砂墊層一般的厚度為0.6～1.0米。為了保證砂墊層的滲水作用，在砂墊層上應該填一層粘性土封住水不讓水返上路基。在路基兩側要修好排水溝，通過砂墊層滲出的水通過排水溝排出路基外，保持路基的穩定。

6.7 石灰淺坑法。由于粘性土含水量影響，施工中經常出現“彈簧土”松軟現象。一般較輕的可以采用挖土曬干，敲碎回填；“石灰淺坑法”可以用于各種不同面積的路段（就是說大面積可以使用，小面積也可以使用）。具體做法是：挖40cm～50cm方形或圓形，深一般1m上下的坑，清除坑內的滲水（最好挖好坑后，第二天清除滲水），放入深為坑深1/3生石灰，即可回填碾壓。坑的行距和坑距在輕度彈簧路段為5～6m，在嚴重彈簧路段為3～4m。實際施工中軟土地基的處理。

6.8 樁基法。

（1）當淤土層較厚，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，一是水泥土攪拌樁水灰比、輸漿量和攪拌次數等控制管理自動化系統未健全，設備陳舊，技術落后，存在攪拌均勻性差及成樁質量不穩定問題；二是砂石樁用以加固較深淤泥軟土地基，由于存在工期長，工后變形大等問題，已不再用作對變形有要求的建筑地基處理；三是民用建筑已禁用木樁基礎。

（2）鋼筋混凝土預制樁（鋼筋混凝土樁和預應力管樁）目前由于具有較強承載力，投資省，質量有保證，施工速度快等特點，得到普遍運用，如本人設計龍海市角美鎮金山水閘，其地質條件覆蓋一層10m以上厚的淤泥土層，地基處理采用邊長為250mm鋼筋混凝土預制方樁，擠密淤土層并靠摩擦承載，鋼筋混凝土預制樁還具有抗水閘水壓力產生水平荷載，達到水平穩定作用。

（3）淤土層較厚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控等問題。

6.9 換土法。

（1）當淤土層厚度較簿時，也可采用淤土層換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基礎等辦法進行地基處理，鑒于換砂不利于防滲，且工程造價較高，一般應就地取材，以換填泥土為宜。換土法要回填有較好壓密特性土進行壓實或夯實，形成良好的持力層，從而改變地基承載力特性，提高抗變形和穩定能力，施工時應注意坑邊穩定，保證填料質量，填料應分層夯實。對于深度不太大的軟基工程，在路堤范圍內，將需要處理的軟土挖除，動力觸探合格后，用碎片石換填，可采用分段挖除，分段分層回填的方法。用于換填的石料強度應不小于15MPa，分層厚度不宜大于30cm，石料最大粒徑不應大于層厚的2/ 3。依據規范，分層回填的碎片石應碾壓合格，表面石塊嵌擠緊密無松動，用鎬刨不動，一般采用激震力320KN以上的壓路機強震碾壓無輪跡。

（2）對于較深的軟基 挖除換填工程量太大，資料顯示，施工方采用了粉噴樁。粉噴樁主要是以粉體物質作加固料和原狀土進行攪拌，經過理化作用生成具有較高強度的混合柱體，促使整個路堤產生足夠的強度。一般采用水泥作為固化劑，最好用Po32.5級普通硅酸鹽水泥，要依據施工時間選用水泥初終凝時間合適的水泥，防止未成型即已凝固。試驗室應重點對水泥劑量進行監控，重點保證均勻性。我們配制了3 %～8 %的水泥劑量試驗，發現3 %水泥幾乎不能使軟泥固結，6 %劑量能滿足要求。但是室內配比不能完全代替施工情形，因此應該跟蹤檢測，應對7d 樁監控。對于不合格樁，應在原樁邊上補樁，新樁與舊樁凈距>20cm。如出現較多不合格樁應查找原因，進行改正。

6.10 灌漿法。

（1）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。灌漿法對加固淤泥軟土地基具有明顯效果，如福建省龍海市角美壺嶼港水閘由于淤泥軟基不均勻，沉陷閘基沉降最大達到0.63m，加固時采用單管高壓旋噴灌漿處理，每個閘墩上、下游側和中間各設5個灌漿孔，沿閘墩軸線兩側布孔，灌注水泥漿，成樁直徑0.5m，伸入閘基礎10.5m，采用灌漿壓力為20MPa，經過處理后閘基沉降基本得到控制。高壓旋噴灌漿處理原理是通過在閘基中高壓旋噴灌漿形成水泥土摩擦樁，提高閘基承載力，達到控制沉降的目的。

（2）另一種對淤泥軟土地基閘室淘空處理通常應通過水閘上游防滲如設置水平鋪蓋或垂直防滲控制閘基滲流，然后再對閘室進行灌漿處理，如廈門市石潯水閘由于閘基滲流造成閘室底板多個部位被淘空，加固時先在閘室上游側采用帷幕灌漿防滲，灌漿帷幕布設在閘墩上游側1.0m處，孔距 0.5m，灌注水泥漿，孔深5.0m，灌漿壓力10MPa。然后對閘室淘空部位采用鉆孔灌漿處理，先灌細砂，不吃砂后，再灌水泥砂漿，最后灌水泥漿，水閘除險加固后效果顯著。

6.11 加筋法。加筋土是將抗拉能力很強土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定。福建省福清過橋山圍墾工程采用打設塑料排水板，以加速淤泥層排水固結，提高地基強度，又采用砂墊層中鋪設土工織物，由于土工織物受拉作用，調整了基底應力分布，地基側向位移和沉降卻相應減少，地基穩定性就大大提高。

7. 結束語

土地基有極大的危害性，如果不處理或處理不當，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危害。軟土地基的處理方法很多，但是結合實際情況，我國各地區的環境，土質皆有不同。前輩們的工程實踐經驗很寶貴，值得我們借鑒，但在實際工程中需要我們勇于探索，力求用最簡單 最經濟的施工方法完成任務！

參考文獻

[1] 郭 良. 淺談古離線二級公路軟土地基的處治方法[J]. 科技情報開發與經濟，2006，（14）.

[2] 陳桿義，公路工程中軟土地基處理[J].，黑龍江交通科技，1999.

[文章編號]1619-2737（2013）10-12-614