軟土地基施工技術(shù)初探

邵國(guó)強(qiáng)

（上海興庚基礎(chǔ)工程有限公司 上海 201803）

0 引言

我國(guó)部分地區(qū)土地屬于軟土，軟土地基的處理問(wèn)題是影響建筑施工質(zhì)量的重要問(wèn)題。軟土地基處理不好會(huì)嚴(yán)重影響建筑物的安全，甚至造成嚴(yán)重后果，危害居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，建筑工程施工過(guò)程中的軟土地基處理問(wèn)題是我們研究的重要課題，也是目前建筑地基施工前重要的準(zhǔn)備工作。

1 房屋建筑工程的軟土地基概述

1.1 軟土地基的定義

軟土地基是在緩流水或靜水中形成的，天然軟土屬于飽和粘性土，介于軟塑和流塑兩種狀態(tài)之間，壓縮性很強(qiáng)、承載能力較低。

1.2 軟土地基的特征

1.2.1 壓縮性高

軟土孔隙比大、壓縮性高、變形量大，工程上遇到軟土地基必須經(jīng)過(guò)人工處理才能施工，以免沉降量超過(guò)規(guī)范要求。

1.2.2 透水性差

軟土含水量高，孔隙不連通，孔隙水壓力難以消除，透水性差，會(huì)給施工增加難度。

1.2.3 穩(wěn)定性差

軟土地基狀態(tài)不穩(wěn)定，質(zhì)地軟弱，含有較多孔隙，外力作用力時(shí)，狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，也可能出現(xiàn)流動(dòng)現(xiàn)象，地基土極易失穩(wěn)。

1.2.4 抗剪強(qiáng)度低

飽和軟土地基，抗剪強(qiáng)度極低，在荷載作用下，極易剪切破壞。

1.3 軟土地基上處理時(shí)存在的問(wèn)題

首先，準(zhǔn)備工作不充分。我國(guó)部分地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，施工單位在軟土地基處理前沒(méi)有進(jìn)行了解，導(dǎo)致工作無(wú)法順利進(jìn)行，延誤工期的同時(shí)又浪費(fèi)資源；前期的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中對(duì)底層的流砂狀況和地下的涌水量分析不準(zhǔn)確，現(xiàn)場(chǎng)缺少排水和降水設(shè)備，影響了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)質(zhì)量。其次，勘察不完善。相關(guān)勘測(cè)人員沒(méi)有對(duì)當(dāng)?shù)刂車(chē)h(huán)境、水文地質(zhì)等進(jìn)行勘測(cè)或沒(méi)有進(jìn)行精確勘測(cè)，使勘查數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致地基處理工作出現(xiàn)問(wèn)題。另外，軟土地基表層都會(huì)存在一層強(qiáng)度相對(duì)較高的覆蓋硬質(zhì)土層，即“硬殼層”，硬殼層有著較高的抗變形和承載能力，還可以通過(guò)擴(kuò)散上部應(yīng)力的方式增加地基的穩(wěn)固性。但是在目前建筑工程的基礎(chǔ)施工中，很多單位沒(méi)有意識(shí)到硬殼層的有效作用，在設(shè)計(jì)施工時(shí)沒(méi)有合理利用硬殼層。

2 房屋建筑工程軟土地基的處理技術(shù)

2.1 幾種常見(jiàn)的處理技術(shù)

2.1.1 攪拌樁法

攪拌樁可以在淤泥、淤泥質(zhì)土或泥炭土中應(yīng)用，會(huì)有很好的效果。深層水泥攪拌樁是在固化劑中加入水泥，應(yīng)用深層攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌到一起，水泥土固化形成一定強(qiáng)度的柔性樁，樁與地基土共同作用形成復(fù)合地基。攪拌樁法操作簡(jiǎn)便，費(fèi)用低，能夠有效提高軟土層的承載力。但不適用于含障礙物多的雜填土。

2.1.2 強(qiáng)夯法

首先，使用起吊機(jī)將夯錘提升到一定的高度，再讓錘自由落體落入軟土中，在重力作用下軟土?xí)缓粚?shí)。這種方法適用于含水量少的軟土地基，優(yōu)勢(shì)是可以高效壓實(shí)軟土層，為地基施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

強(qiáng)夯施工時(shí)需要把握操作流程和順序，控制有效加固深度、夯擊次數(shù)和夯沉量、夯擊遍數(shù)、兩次夯擊的時(shí)間間隔。根據(jù)工程的實(shí)際條件和具體特點(diǎn)來(lái)具體操作，隨時(shí)記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，及時(shí)進(jìn)行分析，為建筑工程施工提供參考。

2.1.3 換填墊層技術(shù)

換填墊層技術(shù)指去除地基基礎(chǔ)中一定深度處的不適合土層，把質(zhì)地堅(jiān)硬的中砂、粗砂、礫砂、碎石、石屑或其他工業(yè)廢粒料填入夯實(shí)，將基礎(chǔ)荷載通過(guò)墊層擴(kuò)散、傳遞到持力層，使其滿(mǎn)足建筑地基的需求。換土墊層法經(jīng)常使用土墊層、砂墊層、碎石墊層、砂卵石墊層、素煤渣墊層以及礦渣墊層等一些性質(zhì)穩(wěn)定、沒(méi)有侵蝕性的材料。此技術(shù)能夠提高淺層地基承載力、減少沉降量、加速軟弱土層的排水固結(jié)等。

2.1.4 排水固結(jié)處理技術(shù)

排水固結(jié)處理技術(shù)是軟土地基處理技術(shù)中重要的一種，是在軟土中設(shè)置砂井、塑料排水帶等豎向排水通道，鋪設(shè)砂石褥墊層，逐級(jí)加載先行預(yù)壓，縮小軟土地基的孔隙，將軟土地基中的孔隙水沿豎向排水通道、砂石褥墊層排出，使孔隙水壓降低，促進(jìn)土體固結(jié)，有效的提升土體的抗剪力強(qiáng)度，提升地基的承載能力。

2.1.5 其他方法

常見(jiàn)的地基處理技術(shù)還有振沖法、注漿法、高壓噴射法、加筋土法、微型樁法，限于篇幅，不一一敘述。

2.2 排水固結(jié)技術(shù)處理軟土地基案例分析

工程位于浙江臺(tái)州，場(chǎng)地地貌單元屬濱海淤積灘涂、鹽場(chǎng)；地質(zhì)性狀為海相沉積的深厚軟土，軟土厚度平均超過(guò)18m，下面為黏土層。原場(chǎng)地標(biāo)高-0.50～+0.50m，新區(qū)建設(shè)規(guī)劃居民區(qū)，地基必須處理，方可達(dá)到要求承載力和沉降變形。

采用超載預(yù)壓排水固結(jié)法，排水通道采用塑料排水板。根據(jù)勘察報(bào)告，加固范圍內(nèi)主要為流塑狀態(tài)的淤泥與淤泥質(zhì)土。滲透系數(shù)一般為2.28～6.61（10-7cm/s），固結(jié)系數(shù)一般為 2.53～3.83（10-3cm2/s）。

本工程采用超載預(yù)壓結(jié)合塑料排水板的方法，塑料排水板寬100mm，厚4mm，正三角形布置，間距為1.2m，長(zhǎng)度19～22m，使之進(jìn)入粉砂層。施工前挖好排水溝，翻曬后將場(chǎng)地整平至標(biāo)高0.00m，并做出3%的橫坡，填筑30cm細(xì)塘渣，填筑30cm級(jí)配碎石墊層打入塑料排水板，填筑20cm級(jí)配碎石墊層作為排水通道。接著分層夯填（分層厚度30cm）塘渣（壓實(shí)度95%）至標(biāo)高3.5m，該項(xiàng)工作在7d內(nèi)完成，然后預(yù)壓20d。堆填塘渣至設(shè)計(jì)堆載標(biāo)高4.9m，該項(xiàng)工作在3d內(nèi)完成，再預(yù)壓20d。塘渣重度按20kN/m3，圖1為排水固結(jié)地基處理圖。

2.2.1 固結(jié)度計(jì)算

正方形布置，塑料排水板有效排水直徑de=1.13×1.2=1.356m

圖1 排水固結(jié)地基處理

塑料排水板當(dāng)量換算直徑dp=2×（100+4）/3.14=66.2mm

井徑比n=de/dp=1356/66.2=20.5

第一級(jí)荷載p1=20×2.7=54kPa，加載速率54/7=7.7kPa/d；第二級(jí)荷載p2=20×1.4=28kPa，加載速率 54/7=9.3kPa/d。

豎向固結(jié)系數(shù)和徑向固結(jié)系數(shù)均取2.5×10-3cm2/s=2.16×10-2m2/d

式中：Σp——各級(jí)荷載累計(jì)至，取82kPa。

Ti-1，Ti——分別為第i級(jí)荷載加載的起始時(shí)間和終止時(shí)間，第一級(jí)荷載的起始時(shí)間為0，終止時(shí)間為7d；第二級(jí)荷載的起始時(shí)間為27d，終止時(shí)間為30d。

t——時(shí)間點(diǎn)，取50d。

其他參數(shù)取值如上，代入后計(jì)算得到固結(jié)度Ut=0.81。

2.2.2 沉降估算

預(yù)估建筑物總荷載75kPa，根據(jù)地勘報(bào)告，軟土層壓縮模量4.0MPa，未經(jīng)排水固結(jié)時(shí)建筑物最終沉降量s1=75×18/4=338mm。

施加超載后，地基土最終沉降量s2=82×18/4=369mm，排水固結(jié)后實(shí)際發(fā)生沉降s3=369×0.81=299mm。

建筑物建成后，后期剩余沉降量s=338-299=39mm。

表1為建筑物建成后1年沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，與估算基本吻合。取7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可見(jiàn)排水固結(jié)處理技術(shù)的明顯作用。

表1 建筑物建成后的沉降值

施工排水重點(diǎn)是針對(duì)降水量多的地區(qū)，防水工作十分重要。需要在前期的施工中設(shè)置足夠的排水管路和溝槽，避免積水，減少填土結(jié)構(gòu)的浸泡。還需要分析地下水位情況，適當(dāng)將地基的高度抬高，減少雨水對(duì)地基的侵蝕。

3 結(jié)束語(yǔ)

房屋建筑行業(yè)不斷發(fā)展，軟土地基處理技術(shù)也較為成熟。但在具體應(yīng)用中還存在一些不足，因此，實(shí)際施工中要全面掌握當(dāng)?shù)氐氖┕l件，包括地質(zhì)、自然環(huán)境、工程設(shè)計(jì)要求等，選擇合適的施工處理技術(shù)，并結(jié)合具體工程情況，制定有針對(duì)性的軟土地基處理方案。