軟弱地基加筋處治技術研究綜述

【摘要】隨著我國房建等基礎設施建設的快速發(fā)展，軟土問題日益突出，各種軟弱地基處治技術也隨之得以發(fā)展。本文就軟弱地基加筋處治技術進行了歸納總結，并對各種加筋方法進行了分析，以其為我國軟弱土地基的加筋處治提供參考。

【關鍵詞】軟弱地基;處治技術;單向加筋;雙向加筋

隨著我國基礎設施建設的加快，以房屋建筑為代表的工程項目難免在軟土地層上施做，這為工程建設帶來了巨大挑戰(zhàn)，在軟基處治過程中，如何實現(xiàn)又好又快的加固效果，一直是工程界和學術界研究的重點。

1、軟弱地基加筋處治方法分類

加筋處治天然軟基，就是在軟基中設置加筋材料，從而形成一種由基體與增強體兩部分構成的人工復合地基[1]。復合地基可結合基體及增強體共同承擔上部荷載，充分利用天然地基自身承載能力，協(xié)調地基變形，同時還具有施工速度快、造價低的優(yōu)勢，被廣泛應用于軟基建設領域[2]。

根據加筋類型及土工合成材料種類，目前的軟弱地基處治方法可歸為單向加筋和雙向加筋增強地基，其中單向加筋又可以分為豎向加筋和水平向加筋增強地基;雙向加筋可分為土工格柵-碎石樁及土工格室-碎石樁地基。

2、單向加筋增強地基研究現(xiàn)狀

2.1 水平向加筋增強地基

水平向加筋地基是指在基礎下一定范圍內鋪設土工加筋材料并與砂石、碎石等墊層材料組成加筋墊層。對于筋材，有學者探討了筋材的長度、數量及層間距對其極限承載力的影響;對于填料，有學者對填土種類、填土密實度對其極限承載力的影響;相關研究表明：加筋參數相同時，水平加筋地基的承載力隨筋材抗彎剛度的增大而增加，填土密實度與加筋地基極限承載力的大小成正比。同時現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，碎石墊層可提高墊層的剛度，應力擴散明顯增強，地基的承載力明顯提高，地基沉降相應減小[3]。

2.2 豎向加筋增強地基

豎向加筋增強地基指采取土工材料加筋約束散體材料樁產生側向變形。散體材料樁是最早出現(xiàn)在豎向加筋增強地基之中，然而散體材料沒有膠結強度、自身不可以形成樁體，需靠樁周土體的環(huán)箍效用提供側向約束力。當樁周土體強度過低而提供的側向約束不足時，樁體易發(fā)生側向鼓脹變形，從而使整個地基發(fā)生破壞[4]。國內學者就加筋碎石樁多樁復合地基的承載變形特性展開了相關的室內及現(xiàn)場研究[5]，目前的研究表明對碎石樁，當利用土工材料的環(huán)箍約束效用時，可有效提升碎石樁的樁身剛度并控制樁體鼓脹變形，從而提高地基承載力并減少沉降。

3、雙向加筋增強地基

3.1 土工格柵-碎石樁復合地基

在墊層中增加土工格柵加筋層可與加筋碎石樁構成雙向增強型復合地基，兼具土工格柵加筋墊層及碎石樁的優(yōu)點。通過室內試驗發(fā)現(xiàn)加筋墊層可有效分散荷載，顯著提升地基的承載力，減少地基沉降量。工程實踐也證明，雙向加筋處治后的復合地基承載力得到極大提高，地基總沉降及路橋過渡段的差異沉降得到有效控制[6]。Prasenjit Debnath等[7]研究表明，使用土工格柵加筋砂墊層后，地基承載力增加了8.45倍，同時碎石樁的鼓脹也顯著降低。因此，土工格柵-碎石聯(lián)合處理軟基可有效提高地基承載力，增強地基穩(wěn)定性并減少沉降。

3.2 土工格室-碎石樁復合地基

土工格室是一種三維立體加筋材料，與土工格柵加筋材料相比，具有強度高、剛度大、整體性好等優(yōu)點，可改善復合地基的外部應力環(huán)境。目前研究表明[8]，土工格室-碎石樁聯(lián)合處理軟土地基可以提升地基承載力、減小地基沉降及差異沉降，相較于土工格柵+碎石樁的復合地基，土工格室碎石墊層加筋復合體更能有效將路堤上部的荷載向四周擴散，均化軟弱土地基頂部應力的分布，改善軟基外部的應力環(huán)境，提升復合地基承載力。

結語：

由于實際工程中會出現(xiàn)各種復雜狀況，同時考慮到提高地基的承載力、控制沉降變形、維持地基穩(wěn)定等技術經濟方面的目的，如果僅應用單一的地基處理方法，難以滿足實際工程需求或達到預期的處治效果。隨著對軟弱地基理論研究認識的提升及工程實踐經驗的積累，綜合采用多種地基處理方法已在軟土地基領域逐漸發(fā)展起來。隨著工程技術的逐步提升，各類土工合成材料與增強體的結合運用大大豐富了軟土地基的處治手段并提高了加固處治效率。

然而，作為一種不可再生的化工材料，土工材料生產過程中會對環(huán)境造成污染，成為制約其發(fā)展的重要因素，也不符合我國低碳環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，因此實際工程中根據具體工程情況采取合理的綠色環(huán)保加筋材料是接下來軟弱地基處治技術發(fā)展的一個新方向。

參考文獻：

[1]鄭剛，龔曉南，謝永利，等.地基處理技術發(fā)展綜述[J].土木工程學報，2012，45（02）：127-146.

[2]饒為國.樁-網復合地基原理及實踐[M].北京：中國水利水電出版社，2004，31-89.

[3]黃仙枝.土工帶加筋碎石墊層地基的試驗、應用及理論研究[D].太原：太原理工大學，2005，79-87.

[4]張玲，趙明華.考慮鼓脹變形的散體材料樁復合地基沉降計算[J].湖南大學學報（自然科學版），2016，43（5）：120-124.

[5]趙明華，顧美湘，張玲，等.豎向土工加筋體對碎石樁承載變形影響的模型試驗研究[J].巖土工程學報，2014，36（09）：1587-1593.

[6]杜璇，王軍民，容浩萍.土工格柵結合振沖碎石樁加固液化地基的效果分析[J].鐵道標準設計，2001，21（10）：51-52.

[7]Prasenjit Debnath，Ashim Kanti Dey. Bearing capacity of geogrid reinforced sand over encased stone columns in soft clay[J].Geotextiles and Geomembranes， 2017，45（6）：653-664

[8]張玲，趙明華，馬繽輝，等.土工格室-碎石樁雙向增強復合地基大比例室內模型試驗[J].中國公路學報，2013，26（06）：1-8.

作者簡介：

李檢保（1970.06-），男，漢，湖南岳陽人，學士，岳陽市公路橋梁基建總公司。

基金項目：

湖南省2019年建設科技計劃項目（項目號：KY201918、KY201919）