厚覆蓋層深厚軟基處理技術(shù)綜述

夏靜 陳躍軍 孔慶東

摘 要：目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)厚覆蓋層深厚軟基處理方法主要分為排水固結(jié)法、灌入固化物法及置換法，由于厚覆蓋層深厚軟基的地質(zhì)特性，不同軟基處理技術(shù)方法對(duì)厚覆蓋層深厚軟基的適用性和效果不同。本文介紹國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的厚覆蓋層深厚軟基處理技術(shù)，并分別討論其處理技術(shù)特點(diǎn)，重點(diǎn)探討其在厚覆蓋層深厚軟基處理的施工效果及適用特性，對(duì)深厚軟基處理技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：軟基處理 厚覆蓋層深厚軟基 排水固結(jié)法 灌入固化物法 置換法

1.引言

沿海地區(qū)不可避免會(huì)遇到軟土地基，其地基表層多為沖湖湘、湖沼相的灰黃色粉質(zhì)黏土，其下為海相灰、灰黑色淤泥質(zhì)土，總體多表現(xiàn)為厚覆蓋層深埋軟基的地質(zhì)條件。對(duì)這種淺層廣泛分布一定厚度的硬殼層，其下為工程性質(zhì)較差的海相軟土地基，若不加處理，下部深厚海相軟土在受到上部路堤及車(chē)輛荷載作用下產(chǎn)生的超靜孔隙水會(huì)沿粉砂這一透水覆蓋層外排至地面，從而會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)期且較大量的工后沉降，其中造成的工程病害以橋頭跳車(chē)現(xiàn)象和建筑不均勻沉降現(xiàn)象尤為突出。為解決此類(lèi)問(wèn)題需以合適的方法、有針對(duì)性的對(duì)深厚軟基進(jìn)行處理。對(duì)于軟基處理的方法主要有強(qiáng)夯降水及樁，改良的主要途徑包括提高地基透水特性、降低土層壓縮性和提高其抗剪強(qiáng)度等。厚覆蓋層深厚軟基處理的途徑與普通軟基類(lèi)似，但是由于厚覆蓋層深厚軟基的特點(diǎn)，使得處理難度增加，部分處理方法效果減弱，后期沉降大。

為充分了解軟基處理技術(shù)在厚覆蓋層深厚軟基處理上的適用性，首先綜合介紹常見(jiàn)厚覆蓋層軟基處理方法，進(jìn)而探討其在厚覆蓋層深厚軟基處理上的適用范圍和特點(diǎn)。

2.排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是通過(guò)將土體中孔隙水排出，使孔隙比減小，產(chǎn)生固結(jié)變形。在厚覆蓋層軟基中的應(yīng)用主要是真空堆載預(yù)壓、真空降水聯(lián)合強(qiáng)夯法。

2.1堆載預(yù)壓

堆載預(yù)壓法是在天然地基上施加壓力，由壓力傳遞使得下部軟土加速排水固結(jié)，可以有效降低地下水位和孔隙水壓力，并使土體有效應(yīng)力增加，有效加固深度可達(dá)10m以上。

2.2真空井點(diǎn)降水聯(lián)合強(qiáng)夯法

真空井點(diǎn)降水聯(lián)合強(qiáng)夯法是排水固結(jié)法和動(dòng)力固結(jié)法的綜合應(yīng)用，真空井點(diǎn)降水聯(lián)合強(qiáng)夯法在飽和土體的動(dòng)力特性和動(dòng)力固結(jié)機(jī)理的基礎(chǔ)上，將真空井點(diǎn)降水與動(dòng)力強(qiáng)夯聯(lián)合利用的一種動(dòng)力排水固結(jié)法。其特點(diǎn)是：夯前采取真空降水，降低地下水位、減小土體含水量及飽和度。

排水固結(jié)法施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，但工期長(zhǎng)，工后沉降大，適用于一般路段下厚覆蓋層軟基的處理。唐彤芝等根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)資料研究真空堆載預(yù)壓處理厚覆蓋層下深厚淤泥質(zhì)軟土地基的深層沉降等固結(jié)變形特征，結(jié)果表明厚覆蓋層的存在不利于軟土的排水加固，厚覆蓋層較厚時(shí)，孔隙水壓力響應(yīng)滯后。

3.灌入固化物法

灌入固化物是通過(guò)一定的技術(shù)手段將固化物灌入軟土層中和軟土形成固結(jié)體，形成復(fù)合地基以提高地基承載力。由于軟基上覆的厚覆蓋層影響，目前在厚覆蓋層軟基處理中使用較多的是高壓旋噴樁、水泥土攪拌樁、CFG樁及管樁。

3.1水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁法是將樁體范圍內(nèi)軟土就地拌入水泥等固化材料使其硬化，從而在地基中形成水泥土樁的處理方法。以攪拌樁為主、樁間土參與承擔(dān)地面荷載，攪拌樁、墊層和樁間土共同作用形成水泥攪拌樁復(fù)合地基。

該技術(shù)因其加固效果好、施工快速、造價(jià)低等特點(diǎn)在高速公路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，但受土質(zhì)條件限制較多如軟土的塑性指數(shù)、含水率大小和有機(jī)質(zhì)含量，存在施工工藝參數(shù)不易控制、深層成樁困難、深層加固效果難以保證等問(wèn)題。

3.2預(yù)制預(yù)應(yīng)力管樁法

利用靜壓樁機(jī)或動(dòng)力打樁機(jī)將生產(chǎn)廠家預(yù)制的鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力空心薄壁管樁沉入地基，地面荷載主要通過(guò)管樁向深層硬土層或基巖傳遞，同時(shí)樁間土也承擔(dān)部分荷載，樁、褥墊層和樁間土一起組成復(fù)合地基。該方法生產(chǎn)和施工技術(shù)成熟，施工質(zhì)量容易控制，加固深度大，加固效果好，但成本高。

3.3 CFG樁

CFG樁是在碎石樁的基礎(chǔ)上摻加適量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成一種粘結(jié)強(qiáng)度較高的半剛性樁體，又稱(chēng)水泥粉煤灰碎石樁。CFG樁可在樁長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)揮其摩擦力和端承力，樁體強(qiáng)度具有可調(diào)性，和褥墊層、樁間土一起組成復(fù)合地基，可大幅度提高地基承載力，減少地基沉降。

CFG樁加固深度大、成樁質(zhì)量容易控制，成本介于水泥攪拌樁和預(yù)制預(yù)應(yīng)力管樁之間，應(yīng)用于高速公路軟基處理起步較晚，目前己積累一定的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)其深厚超軟地基中成樁工藝、加固機(jī)理以及設(shè)計(jì)計(jì)算方法等方面尚缺乏系統(tǒng)深入的研究。

灌入固化物法在深厚軟基處理上應(yīng)用效果較好，可有效控制工后沉降。霍曼琳等依托廣州某工程對(duì)深層淤泥土中高壓旋噴樁的漿液及施工工藝進(jìn)行了研究，證明高壓旋噴樁在深層淤泥土中加固的有效性。夏力農(nóng)等提出一種新型設(shè)計(jì)方法，將高壓旋噴樁用于直接加固地基中軟弱下臥層，從而達(dá)到保留上層土層良好力學(xué)性質(zhì)，僅對(duì)軟弱土層做處理的目的。

4.置換法

置換法是將軟土置換為強(qiáng)度高的土體。在深厚軟基處理上主要有換土墊層法和強(qiáng)夯置換法等。

4.1換填法

換填法是將軟基表層土體置換為強(qiáng)度高的土體。如水泥土換填路基、碎石路基。此類(lèi)方法可使得軟基表層形成硬殼層，具有減小壓力分布的特點(diǎn)，對(duì)減少建筑物不均勻沉降具有作用，但是長(zhǎng)期沉降無(wú)法保證。

4.2強(qiáng)夯置換法

強(qiáng)夯置換法將碎石強(qiáng)夯在地基中形成碎石墩體，與墩間土形成復(fù)合地基。普通強(qiáng)夯法處理飽和軟土效果差，孔隙水壓力消散慢，處理深度極為有限，張良全結(jié)合普通強(qiáng)夯法和樁式置換法提出了可用于深厚軟弱如此處理的整式強(qiáng)夯置換法，并在實(shí)際工程中進(jìn)行應(yīng)用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的一些不足，處理深度提高，效果更好。

置換法主要通過(guò)對(duì)深厚軟基的表面形成硬殼層，可以有效擴(kuò)散基底壓力，提高承載力并減少沉降。置換法對(duì)較深層軟土的影響較小，加固效果不明顯，對(duì)于較厚覆蓋層的深厚軟基后期仍可能存在較大后期沉降。

5.結(jié)語(yǔ)

綜合對(duì)比所述厚覆蓋層軟基處理方法有如下結(jié)論：排水固結(jié)法處理深度有限，效果不夠理想，在橋頭路基等沉降要求高的地方不宜適用。灌入固化物法效果較好，其中高壓旋噴樁法處理深度可達(dá)到深厚軟基的軟土層位置，但是造價(jià)高，對(duì)于橋頭路基或軟土層較為深厚的地方可適用。置換法僅處理地基上部，對(duì)深厚軟土層的影響不夠，后期沉降大，造價(jià)低，對(duì)于一般深厚軟基或路堤高的路基可適用。對(duì)厚覆蓋層軟基處理需綜合考慮下臥軟土層的深度、厚度、軟土性質(zhì)及路堤高度，并結(jié)合技術(shù)及經(jīng)濟(jì)合理性做出合適選擇。

（基金項(xiàng)目：浙江省交通運(yùn)輸廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014H01）））

參考文獻(xiàn)：

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[2]霍曼琳，陳鵬柱，潘艷華.深層淤泥土中高壓旋噴樁漿液材料與施工工藝研究[J].施工技術(shù).2011，40（7）：47-49.

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