淺談軟土地基處理

肖愛蘭

【摘要】軟土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。軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、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。

【關鍵詞】軟土地基；處理目的；工程特性；處理方法

1、地基處理目的

在軟基上進行建筑工程時，如原地基不作任何處理，則構筑物的穩定性等進行會產生種種問題。這時，便需采取措施改善地基的力學性能以增加其穩定性，這就叫地基處理。一般的處理方法包括下述四類：

1） 改善剪切特性（防止剪切破壞，防止剪切變形）

2） 改善壓縮性能（防止固結沉降）

3） 改善透水性（防止漏水）

4） 改善動力特性（防止液化）

2、工程特性

軟土工程的特性主要有以下幾點：①不穩定性，當軟土受到擾動時會變成稀釋流動狀態。②高壓縮及不均勻沉降，由于軟土的壓縮系數很大，當垂直壓力達到一定值時，軟土會發生壓縮變形，導致建筑沉降量較大及沉降不均勻。③低滲漏性，軟土滲透系數小，固結所需時間較長。④沉降速度快。

軟土地基上的建筑通常沉降量較大且沉降穩定需要的時間較長，所以處理是否合理，將關系到工程質量、進度。因此，科學、合理、有效地選擇合適的地基處理方法對工程建設具有重要的意義。

3、地基處理方法的分類

地基處理包括地基土的置換及補強，大致可分為土質改良、土的置換、土的補強。

3.1 土質改良

土質改良是指用機械、電氣、化學、熱等手段增加地基土的密度，或使地基土固結以達到處理目的。

1） 利用排水增加密度

粘土地基受荷載時，隨著超孔隙水壓力的消失，地基便產生固結，同時，孔隙水被慢慢排出，孔隙比變小。

① 垂直排水法：是在厚層粘性土中沿垂直方向放入透水性能良好的排水材料，以縮短排水距離，加速固結進行的方法。這個方法，主要考慮到固結所需的時間和最大排水距離的平方呈正比。排水材料采用砂、塑料板等。砂井通常為直徑30-50cm的砂柱，但是，當地基產生變形，砂井被截斷時，便不能保證砂井的連續性。

② 真空預壓法：是在地面上覆蓋不透水的薄膜，利用真空泵降壓排水，降低地基土的孔隙水壓力，增大有效應力，施加固結荷載的方法。由于這種方法不增加地基土的總應力，不存在像預壓法那樣肯能由于荷載地基產生破壞之處，因此，它很適用于軟土地基。

③ 電滲法：是利用電滲排除土中水份的方法，所謂電滲是指在土中放入直流電極，土中的水一般從陽極向陰極移動。這種電滲與土中的滲水性無關，與土顆粒的大小也無關，因此，對于滲透系數小的粘土的效果較好。但是，當土中的水含有很多鹽份等電解質時，這種方法的集水效果較差。

2） 利用擠密方法增加密度

在松散的砂質土層中如施加振動和沖擊等動力，砂顆粒的排列將變得更為密實，使砂質土層得到了擠密。

① 擠實砂樁法：是用夯錘的沖擊力或震動錘產生的震動力將套管中的砂壓入土中，作成擠密砂樁的方法。在松砂地基，對砂樁周圍的地基土也有擠實作用。對粘性土地基，由于形成砂樁和粘性土構成的復合地基，有置換效果以及由于砂柱產生的劑實效果等。

② 直接沖擊劑實法：是利用帶有擠壓板的H形的上下振動產生的振動力。

③ 震動水沖法：是在地基中插入水平方向振動的振動體并同時進行射水，在振動體附近形成的孔隙中充填以骨料，使地基密實得到增加的方法。

④ 強夯法：它一般是用50t左右的強夯機，將大噸位（100～400kN）的夯錘起吊到6～40米的高度，自由落下，對地基土施加強大的沖擊能，在地基土中形成沖擊波和動應力，使地基土壓密和振密，以加固地基土，達到提高強度、降低壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性目的。

3） 固結的方法

這個方法是將固化劑注入土的孔隙中，或是在土中進行混合，使土固結以改善土的剪切特征、壓縮性能以及透水性。

① 石灰樁法：是在地基中打入生石灰樁，利用生石灰所具有的種種作用處理粘性土地基的方法。即除了石灰樁本身的固結而外，還利用生石灰的吸水及發熱，使周圍土的含水量降低，利用生石灰吸水產生的膨脹壓力起劑實作用，以及利用生石灰和粘土礦物間產生的化學反應使周圍土的固結。

② 噴射混合法：是采用固化劑，以高壓噴射，利用噴嘴上下移動或旋轉使處理劑和地基土混合，形成截水墻和柱狀的固化體，從而使地基強度增大和變成不透水的處理方法。

③ 拌合法：是將水泥、生石灰等與土攪拌混合處理地基的方法。拌合法分為在淺層地基處理和深層地基處理。

④ 凍結法：是在土中買入凍結管使土中水凍結以增加地基的強度及截水性能，以便在凍結期間進行工程施工的一種臨時性的處理方法。

3.2土的置換法

土的置換方法是將軟土層換填為良性土的一種方法。這種方法對在地表附近存在有非常軟的粘性土層時是最有效的方法，但當軟土層很厚時則工程費用高，不經濟。由于一般多砂質土及碎石土換填，故對土的剪切特征及壓縮性能的改善是有效的，但是，當要求地基不透水時便不合適。此外，所置換的砂如未能充分劑實，則對防止液化可能反而不利。另外，如換填材料不均，將產生不均勻沉降，應予注意。

3.3土的補強

土的補強法，是采用薄膜、繩網、板樁等約束住地基土，或者是在土中放入抗拉強度高的補強材料形成復合地基以加強和改善地基土的剪切特性的方法。

1） 鋪設薄膜法及繩網法，都是靠約束住地基土表面，以防止軟基產生滑動破壞及側向流動變形的方法。例如在軟基上進行填土時，在填土的底部將產生裂縫，使填土發生沉降，地基產生側向變形。如在地表面鋪設薄膜和繩網，由于作業在薄膜上的摩擦力約束住地基土的側向變形，提高了地基的承載力。此外，該方法也經常用于大面積吹填地的表層處理。

2） 復合補強法是在土中放入鋼板、鋼筋、鋼網、合成樹脂等，利用土顆粒及補強材料之間的摩擦力形成復合土的補強方法。

4、地基處理方法的選定

因地基處理方法較多，如何選定合適的地基處理方法非常重要。

選定地基處理方法，應從地基條件、處理的指標及范圍、工程費用、工程進度及材料的來源條件、當地環境等許多方面進行考慮和研究。

地基條件是指要進行處理的地基的綜合條件，除地形條件外，還包括地基類型、土質情況、地下水的情況等。

處理的指標及范圍是指處理后要求地基達到的指標。例如剪切強度要求達到什么指標以及構造物建成后剩余沉降控制在怎么樣的指標。所謂范圍，除平面范圍外，還包括要求處理到什么深度。

這樣，自然條件和處理要求是地基處理方法選定的關鍵。對此，應根據多種處理方法的處理原理及其施工成果，將幾種比較合適的方法作為選擇的對象。然后，對這些方法的工程費用、工程進度、材料來源等條件進行研究。綜合選定最優的處理方法。

5、結論

軟土地基處理，是保證建（構）筑物使用質量與壽命的關鍵環節，是建（構）筑物施工的重壓環節，合理利用軟土地基的處理方法，恰當使用合適的加固技術，既能保證建筑基礎的穩定，同時也能提高建（構）筑物的使用質量，保證建（構）筑物應有的服務水平。