軟土地基工程特性與地基處理方法適用性討論

李京朋 梁斌

摘 要：軟土的工程特性和地基處理技術一直是巖土工程領域研究的主要課題之一，筆者在對軟土地基工程特性歸納分析的基礎上，對目前廣泛使用的各種軟土地基處理方法的特點及適用范圍進行了分析討論。

關鍵詞：軟土；地基；地基處理

1.軟土地基的工程特性分析

軟土是以細顆粒為主的近代沉積物，是具有抗剪強度低、高壓縮性、觸變性、流變性等物理力學性質的特殊土。軟土地基就是指那些含水量比較大、承受能力比較弱的一些粘土性的地基，泛指抗剪強度低、壓縮性大的軟弱土層，主要為飽和軟粘土，在天然地層剖面上，它常與泥炭或粉砂交錯沉積。一般軟土地基是以軟土為主，與粉砂、泥炭等一些其他土層相間組成的地基。軟土地基的失穩破壞以及過大的沉降，尤其是不均勻沉降，使得建筑物不能正常使用甚至開裂破壞的現象相當普遍。

軟土地基具有以下特點：觸變性是軟土地基的獨特特點，所謂觸變性是指軟土地基在沒有受到外力作用的情況下它是固態的，當受到外界干擾，如在軟土地基上建造房屋等，它就會發生一定的流動；在軟土地基中，它的天然含水量比較大，所以它的透水性較差；在軟土地基中，它內部的空隙比較大，因此壓縮系數也比較高，具有高壓縮性特點，這也使得軟土地基容易發生變形，在工程實踐中，有些軟土地基上地面會出現沉降，就是因軟土地基的高壓縮性特點；軟土地基中的土質具有不均勻性特點，它的承受能力也有所不同，在軟土地基上建造時，地基的沉降也是不均勻的；沉降速度快，在具體的應用過程中，軟土地基會發生一定的沉降，它的沉降速度與地基上的荷載有著密切關系，一般來說，荷載越大，軟土地基的沉降速度也越快，它們是呈正比關系的；軟土地基土質構成復雜，軟土地基結構性差，孔隙率大，軟土地基的承載力低。

2.軟土地基工程的地基處理方法

2.1排水固結法

排水固結法是在建筑物建造之前，在場地內利用堆土或其他重物對地基進行預壓，使地基在預壓荷載作用下逐漸固結壓密。其主要特點是理論成熟，施工設備簡單，費用低。如對于盛產砂料的地區，砂井排水法是首選方案。因排水固結法需要預壓荷載，且預壓時間長，對工期緊迫、缺乏壓載條件的工程是難以采用的。此外排水固結法只能加速固結沉降而不能減少固結沉降量，因此對沉降和不均勻沉降要求嚴格的工程必須慎重選擇。大量的實測資料表明，排水固結法的有效處理深度約為12～15m，超過這一深度，孔隙水壓力消散相當困難和緩慢，故設計時應加以考慮。當地基中有下伏透水層時，排水速度將大大加快。動力排水固結法是處理飽和軟粘土地基的有效方法，施工中亦可應用。

2.2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。強夯法施工設備簡單，不需加固材料，費用低、周期短。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，通常處理效果不顯著，尤其是淤泥和淤泥質土地基，處理效果更差。

2.3水泥土攪拌法

水泥土攪拌法不僅可較大地提高地基土的承載力，且在加固深度內可減少原地基沉降量的1/3至2/3，沉降較快趨于穩定，在選擇方案時，具有明顯優勢。與其他處理方法相比，水泥土攪拌法一般造價較高，水泥用量大。尋求經濟合理的配方以降低工程費用，是亟待解決的課題。水泥土攪拌法是最新軟土加固方法之一，分為噴粉法（或稱干法）及噴漿法（或稱濕法）兩種，這兩種方法的加固機理和設計方法相同，僅施工方法不同，因而從實用條件出發也宜分別采用。天然含水量小于30%的軟弱土層，例如雜填土及粉粒含量高的粉土、砂土宜采用噴漿法；如地基土為天然含水量大于30%、塑性指數大于l0的軟土，則宜采用噴粉法。目前，國內有些單位已著手研究，如在水泥中摻入粉煤灰，能加固和改善軟土物理力學性能，在強度、壓縮性、滲透以及抗液化能力等方面都有明顯改善，既能充分發揮其材料特性，提高軟土的地基承載力，又可以充分利用固體廢棄物達到保護環境的目的。

2.4振沖碎石樁法

振動碎石樁法是用振動或沖擊荷載，在軟土地基中成孔，再將碎石擠密人土中，形成大直徑的樁體，并與原地基土形成復合地基，從而改善地基的工程性能。碎石樁法是在砂井基礎上發展起來的，與砂井不同的是，碎石樁不僅具有砂井的排水固結作用，而且具有置換擠密作用，故亦稱振沖置換法或振沖擠密法。振沖置換法適用于不排水抗剪強度大于20kPa的粘性土、粉土、砂土和填土地基；振沖擠密法適用于粘粒含量小于10%的松散砂土或粉土地基。對于軟土地基，由于軟土側向約束作用微弱，透水性差，高靈敏度的軟土被“擠密”破壞了原結構，以致達不到預期的加固目的，所以采用時必須十分慎重，并進行仔細地方案比較。

2.5土工合成材料法

因土的抗拉抗剪性能差，在土體中加筋，以筋材料為抗拉構件，與土產生相互摩擦作用，限制其上下土體及土體的側向變形，等效于給土體施加了一個側壓力增量，從而增強土體內部的強度和整體性，提高土體的抗剪強度。土工合成材料是以人工合成的聚化物為原料制成的各種類型產品。可置于巖土或其它工程結構內部、表面或各種結構層之間，具有過濾、防滲、隔離、排水、加筋和防護等多種功能，發揮加強、保護巖土或其它結構功能的一種新型巖土工程材料。比如在土體中放置了筋材，構成了土體-筋材的復合體。

2.6石灰樁法

石灰樁擠密法就是先把樁管打入土中，再拔出樁管，向樁孔內夯填生石灰，使地基得到加固。由于生石灰的運輸、保管都比較困難，所以涉及施工機具和施工工藝的問題還有待進一步解決。利用生石灰加固土體在盛產石灰的地區，是一種首選方法。解決石灰樁的“軟心”問題，必須在石灰中摻人粉煤灰等其他摻人料，投入孔中的石灰必須粉碎并壓密，以提高樁身強度。

2.7換填法

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。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。

3.結束語

軟土因具有含水量高、壓縮性大、透水性差和流變性強等工程特性，一般不能直接作為天然地基使用，需經過加固處理以減小基礎在荷載作用下引起的沉降或不均勻沉降。各種地基處理方法有其各自的機理和適用范圍，在選擇處理方法時，需根據地質條件、上部結構類型、使用要求、對周圍環境的影響、材料供應情況、施工條件以及技術經濟指標等因素做綜合考慮，做到技術先進、經濟合理、施工可能、安全適用、確保質量。

參考文獻：

[1]JGJ83-1991，軟土地區工程地質勘察規范[S].

作者簡介：

1.李京朋，男，漢族，大學本科，助理工程師，從事巖土工程施工工作。

2.梁斌，男，漢族，大學專科，助理工程師，.從事巖土工程施工工作。