特殊地基處理

馮超軍 陳士甲

【摘要】特殊地基一般指軟土地基，是土質結構成分多為粘土或粉狀土質，其空隙較大，含水量較為豐富。這類土質對地基密實度影響極大，會對以此地基為基礎的建筑物造成不同程度的沉降而失去其應有穩定性。因此在在對地基處理時，需要辨別清楚是否是特殊地基，以免漏處理特殊地基導致建筑物壽命非正常縮短。

【關鍵詞】特殊地基 特性 處理方法

1 特殊地基簡介

特殊地理處理一般是指對軟土地基的處理，軟土地基是土質結構成分多為粘土或粉狀土質，其空隙較大，含水量較為豐富。這類土質對地基密實度影響極大，會對以此地基為基礎的建筑物造成不同程度的沉降而失去其應有穩定性。因此在遇到此類軟土地基的情況時，一定要對其客觀情況加以全面了解和分析，并運用特殊技術對其加以有效處理從而提高地基的承載力，避免出現因軟土地基的處理不當造成不必要的經濟損失。

2 軟土地基的特性

2.1 含水量較高

因為軟土的成分主要是由粘土粒組和粉土粒組組成，并含少量的有機質。粘粒的礦物萬分之二為蒙脫石、高嶺石和伊利石。這些礦物晶粒很細，呈薄片狀，表面帶負電荷，它與周圍介質的水和陽離子相互作用，形成偶極水分子，并吸附于表面形成水膜，在不同的地質環境下沉積形成各種絮狀結構。因此這類土的含水量比較高。

2.2 透水性差

當地基中有機質含量較大時，土中可能產生氣泡，堵塞滲流通道而降低其滲透性。所以在軟土層上的建筑物基礎的沉降拖延很長時間才能穩定，同樣在荷載作用下地基土的強度增長也是很緩慢的。

2.2 壓縮性較高

天然狀態的軟土層大多數屬于正常固結狀態，但也有部分是屬于超固結狀態，近代海岸灘涂沉積為欠固結狀態。欠固結狀態土在荷重作用下產生較大沉降。超固結狀態土，當應力未超過先期固結壓力時，地基的沉降很小。

2.3 流變性強

在荷載的作用下，軟土承受剪應力的作用產生緩慢的剪切變形，并可能導致抗剪強度的衰減，在主固結沉降完畢之后還可能繼續產生可觀的次固結沉降。

3 特殊地基的處理方法

3.1 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0.5～1.0m。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。

3.2 強夯法

強夯法是反復將重錘提到高處使其自由落下夯擊地基，從而使地基的強度提高、壓縮性得到降低的方法。強夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基，它不僅能提高地基的強度、降低其壓縮性、還能改善其抗振動液化的能力和消除土的濕陷性，所以還常用于處理可液化砂土地基和濕陷性黃土地基等。強夯法對于飽和度較高的粘性土，一般來說處理效果不顯著，尤其是淤泥和淤泥質土地基，處理效果更差。因此在強夯時，為了取得更好的效果，根據軟土的物理力學性質，可以采用綜合加固方法進行，但是此種方法費用較高，對路基大面積采用得不償失。

3.3 換填法

換填法就是將基礎地面以下不太深的一定范圍內的軟弱土層挖去，然后以質地堅硬、強度較高、性能穩定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填，并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動，使之達到要求的密實度，成為良好的人工地基。當地基軟弱土層較薄，而且上部荷載不大時，也可直接以人工或機械方法進行表層壓、夯、振動等密實處理，同樣可取得換填加固地基的效果。換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結的回填土等地基處理以及暗塘、暗洪、暗溝等淺層處理和低洼區域的填筑。換填法還適用于一些地域性特殊土的處理：用于膨脹土地基可消除地基上的脹縮作用，用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性，用于山區地基可用于處理巖面傾斜、破碎、高低差，軟硬不勻以及巖溶與土洞等，用于季節性凍土地基可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。

3.4 水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁加固軟土地基的機理主要是通過水泥的水解和水化反應及水泥水化物與黏土的化學反應及碳酸化作用，而形成強度相對較高的樁體與樁周軟土一起形成復合地基，以起到提高地基承載力、增強路基穩定性及減少路基沉降的作用。水泥攪拌樁目前有噴漿法（濕法）和噴粉法（干法）之分，均通過深層攪拌機械將軟土和固化劑強制攪拌，固化劑采用水泥漿液時，稱為水泥漿攪拌樁法或濕法，固化劑采用水泥粉時，稱為粉體攪拌樁法或干法。一般認為濕法水泥劑量容易控制，攪拌均勻，成樁質量較為可靠，而干法噴粉量相對較難控制攪拌質量不容易控制，成樁質量相對較差，濕法質量有保證的成樁長度也比干法成樁長度大，但干法采用粉體作固化劑，不再向地基中附加水分，反而能充分吸收軟土的自由水，因此，加固后地基的初期強度較高，特別是對高含水量的軟土加固效果顯著，在國外得到廣泛應用。

4 軟土地基加固處理應考慮的因素

4.1 路基狀況

在路基加固中，在軟土層淺而薄的情況下，常用簡單的表層處理法。重要的構造物基礎常用開挖換填法。若軟土層較厚，應使用其他方法配合表層處理法。夾有砂層且厚度較薄的軟土層，一般采用表層處理法、強夯法等方法，即使是5cm的砂層也是有效排水層，在土質調查中不要遺漏。軟土層厚且無砂層的情況，因排水距離長，固結沉降需很長時間，強度也不增長。因此，沉降處理常用表層排水法。在淺層部位堆積有4m以上厚度砂層，以下為軟弱粘土層的情況。一般來說，穩定不成問題，只需沉降處理，常用強夯法。

4.2 道路性質

我們知道，道路等級愈高，平整度愈重要，愈需要采取有效的沉降處理措施。等級較低時，可先鋪簡易路面，待沉降結束后，再鋪正式路面以節約資金。同時路堤的設計高度與寬度也是選擇處理方法時要考慮的重要因素。如采用換填法時，寬而低的路堤易發生局部破壞；反之窄而高的路堤，下面易被換填。在設計高度大而有危險的情況下，采用強夯法將受到限制。還有路堤越寬越高，則地基產生壓力球的根部越深，而引起深處粘土層沉降。

4.3 施工環境

不同的施工環境選用的處理方法不同，經濟性也不同。比如噪音、振動地基及地下水的變化和排出的泥水等，在選擇施工方法時必須考慮。同時在路堤高度較而地基特別軟弱的情況下，周圍地基經常發生大的隆起或沉降。這樣，在路堤坡腳附近有民房和重要構造物時，應考慮以減小總沉降量且控制剪切變形的方法為主要措施。不能采用這類方法時，應考慮事先對可能受影響的構造物加以保護，否則應考慮以高架構造物代替路堤。

5 結束語

地基處理應該根據工程場地的土的性質采用合適的處理方案，可以達到良好的處理效果和經濟效果，以上的方法知識理論的分析方法，實際處理后的地基處理效果應經過現場的試驗和檢測，只有滿足設計規范的要求，施工方案才可以采用。

參考文獻：

1、《地基處理技術發展綜述》鄭剛、龔曉南、謝永利、李廣信，土木工程學報，2012（2）

2、《中華人民共和國行業標準：建筑地基處理技術規范（JGJ 79-2012》