王曉峰

（安徽水利開發(fā)股份有限公司第一分公司，安徽 蚌埠 233000）

1 前言

二十世紀(jì)九十年代以來，我國各地以保障水安全、營造人水和諧的水環(huán)境和實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化為目標(biāo)，水利建設(shè)高潮迭起，相繼進(jìn)行了城市防洪工程、水源工程、境外引水工程及農(nóng)民飲用水工程等建設(shè)。另一方面，我國地域遼闊，地質(zhì)情況復(fù)雜多變，軟土地基較多并分布較廣，在安徽地區(qū)的淮北平原、江淮丘陵、沿江平原也廣泛分布。軟土地基具有含水量高、壓縮性大、滲透性弱等特征決定了其在建筑物荷載的作用下變形大而不均勻，壓縮趨于穩(wěn)定的時間長，并且軟土地基后期沉降大的特點(diǎn)往往會造成建筑物的不均勻沉降，甚至影響其正常使用或造成流土、管涌、構(gòu)筑物坍塌等工程事故。本文基于以上背景，從研究軟地基的特點(diǎn)開始，分析處理軟土地基的幾種常用方法，并簡單分析了幾個處理水利工程中的軟基處理技術(shù)。

2 軟土地基的特點(diǎn)

2.1 高孔隙比。軟土的孔隙比一般要比同一環(huán)境下的重塑土的孔隙比高出20%-40%，試驗(yàn)室土樣的孔隙比可達(dá)到1.9左右。軟粘土的這一特點(diǎn)與其緩慢沉積過程中顆粒接觸點(diǎn)形成一定的膠結(jié)從而阻止其進(jìn)一步壓密有關(guān)。

2.2 高壓縮性。軟土壓縮曲線的初始段是很平緩的，當(dāng)壓力超過某一屈服應(yīng)力時出現(xiàn)陡降段近；當(dāng)過了某一個壓力以后，就出現(xiàn)一個陡降段，在過了一段壓力區(qū)之后，土樣壓縮曲線斜率呈現(xiàn)出從突變到漸變的壓縮特性。

2.3 低透水性。軟土的不排水抗剪強(qiáng)度一般在20kPa以下，其透水性能弱，一般豎向滲透系數(shù)在10-8-10-6cm/s之間，對地基排水固結(jié)不利；在加載初期，地基中常出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，影響地基沉降，使建筑物沉降的延續(xù)時間很長。

2.4 高靈敏度。高靈敏度體現(xiàn)在軟土的觸變性，當(dāng)原狀軟土受到振動后，土結(jié)構(gòu)的連接被破壞，強(qiáng)度降低或很快地使軟土變成稀釋狀態(tài)，易產(chǎn)生側(cè)向滑動、沉降和基底面?zhèn)认驍D出現(xiàn)象。

3 軟基處理方法及技術(shù)

軟土地基處理方法按處理目的可分為沉降處理和穩(wěn)定處理兩大類。沉降處理主要是加速固結(jié)沉降、減小總沉降量；穩(wěn)定處理主要是控制剪切變形、阻止強(qiáng)度降低、促進(jìn)強(qiáng)度增長、增加抗滑阻力。常用的軟土地基處理方法簡單介紹如下：

3.1 樁基法

樁基法是當(dāng)淤土層較厚時，難以大面積進(jìn)行深處理所采用的方法。前期的樁基法常用技術(shù)包括水泥土攪拌樁、砂石樁、木樁等，隨著我國建筑業(yè)的發(fā)展，近些年普遍采用的是鋼筋混凝土預(yù)制樁。鋼筋混凝土預(yù)制樁原理是通過機(jī)械或人工成孔，在軟弱地基中填入混凝土；通過混凝土的放熱以及離子交換作用改善樁周圍土質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)，并形成混凝土樁復(fù)合地基，可提高地基承載力、減少沉降。由于混凝土具有較強(qiáng)承載力，投資省，質(zhì)量有保證，施工速度快等特點(diǎn)，得到普遍運(yùn)用，鋼筋混凝土預(yù)制樁還具有抗水閘水壓力產(chǎn)生水平荷載，達(dá)到水平穩(wěn)定作用。

3.2 換土墊層法

換土墊層法是當(dāng)淤土層厚度較簿時采用的方法；采用淤土層換填砂壤土、灰土粗砂及水泥土等技術(shù)進(jìn)行地基處理。換土法要回填有較好壓密特性土進(jìn)行壓實(shí)，形成良好的持力層，從而改變地基承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力。這種方法的原理是將基礎(chǔ)底面以下不太深的一定范圍內(nèi)的軟弱土或不良土挖去，以質(zhì)地堅硬、強(qiáng)度較高、性能穩(wěn)定、壓縮性較小、具有抗侵蝕性的砂、礫、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(jī)械方法分層壓、夯、振動，使之達(dá)到要求的密實(shí)度，形成良好的人工地基。墊層能有效擴(kuò)散基底壓力，提高地基承載力、減少沉降、加速軟弱土層的排水固結(jié)、防止凍脹、消除膨脹土的脹縮作用等。適用于各種軟弱土及山地不良地基的淺層處理。

3.3 旋噴注漿法

高壓旋噴注漿法是利用氣壓、液壓或電化學(xué)原理將能夠固化的某些漿液注入地基介質(zhì)中或建筑物與地基的縫隙部位。原理是通過在閘基中高壓旋噴灌漿形成水泥土摩擦樁，提高閘基承載力，達(dá)到控制沉降的目的。在噴射漿液的同時通過旋轉(zhuǎn)、提升形成定噴、擺噴和旋噴。可形成復(fù)合地基以提高承載力，減少沉降。灌漿漿液可以是水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿及各種化學(xué)漿材如聚氨酯類、木質(zhì)素類、硅酸鹽類等。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基。當(dāng)土中含有較多的大塊石，或有機(jī)質(zhì)含量較高時應(yīng)通過試驗(yàn)確定其適用性。灌漿法對加固淤泥軟土地基具有明顯效果，經(jīng)過處理后基礎(chǔ)沉降基本能夠得到有效控制。

3.4 加筋法

加筋土是將抗拉能力很強(qiáng)土工合成材料(土工織物、土工格柵等)、金屬板條等埋置于土層中，利用土顆粒位移與拉筋產(chǎn)生摩擦力，使土與加筋材料形成整體，減少整體變形和增強(qiáng)整體穩(wěn)定，提高承載力、減少沉降，提高地基強(qiáng)度，采用砂墊層中鋪設(shè)土工織物，由于土工織物受拉作用，調(diào)整了基底應(yīng)力分布，地基側(cè)向位移和沉降卻相應(yīng)減少，地基穩(wěn)定性將大大提高。

3.5 加載預(yù)壓法

加載預(yù)壓法的原理是在建造建筑物之前，天然地基在預(yù)壓荷載作用下壓密、固結(jié)，地基產(chǎn)生變形，地基土強(qiáng)度提高，卸去預(yù)壓荷載后再建造建筑物，完工后沉降小，地基承載力也得到提高。堆載預(yù)壓有時也利用建筑物自重進(jìn)行。當(dāng)天然地基土滲透性較小時，為了縮短土體排水固結(jié)的排水距離，加速土體固結(jié)，在地基中設(shè)置豎向排水通道，常用形式有普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等。當(dāng)采用豎向排水通道時，也分別稱為袋裝井法、袋裝砂井法或塑料排水帶法等。適用于軟粘土、粉土、雜填土、沖填土、泥炭土地基等。使用的主要材料主要是墊層材料用滲透系數(shù)大于10-3m/S、含泥量小于3%、級配較好的中粗砂;豎向排水通道之砂井法需用同墊層材料要求相同的砂，袋裝砂井法還需聚丙烯機(jī)織土工物，塑料排水帶法需塑料排水帶。

3.6 深層攪拌法

深層水泥攪拌樁技術(shù)適用于淤泥、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂地區(qū)處理地基，特別是在粉細(xì)砂地區(qū)用于水工建筑物的地基加固和防滲處理是可行的。原理是利用深層攪拌機(jī)將水泥或石灰和地基土原位攪拌形成圓柱狀、格柵狀或連續(xù)墻水泥土增強(qiáng)體，形成復(fù)合地基以提高地基承載力，減小沉降。深層攪拌法分為噴漿攪拌法和噴粉攪拌法兩種。也可用它形成防滲帷幕。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土和含水量較高、地基承載力不大于120KPa的粘性土、粉土等軟土地基。用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時宜通過試驗(yàn)確定其適用性。

3.7 真空預(yù)壓法

原理是在飽和軟粘土地基中設(shè)置豎向排水通道(砂井或塑料排水帶)和砂墊層，在其上覆蓋不透氣密封膜。通過埋設(shè)于砂墊層的抽水管進(jìn)行長時間不斷抽氣和水，使砂墊層和砂井中造成負(fù)氣壓，而使軟粘土層排水固結(jié)。負(fù)氣壓形成的當(dāng)量預(yù)壓荷載一般可達(dá)85Pka。適用于軟粘土、粉土、雜填土、沖填土、泥炭土地基等。使用的主要材料:墊層材料和豎向排水通道材料同堆載預(yù)壓法，不透氣密封膜材料為聚氯乙烯膜或線性聚乙烯薄膜。使用的主要機(jī)械設(shè)備:設(shè)置豎向排水通道機(jī)械同堆載預(yù)壓法，另外還需用真空泵、濾水管、集水管等。

4 總結(jié)

隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的進(jìn)步和不斷發(fā)展，軟土地基處理技術(shù)亦趨于完善。新的加固技術(shù)和新型材料不斷發(fā)展，軟土地基處理的方法也多種多樣，每種方法都有其適用范圍，許多軟土地基處理方法同時兼有幾種不同的處理效果；使用這些處理方法，可以進(jìn)一步改進(jìn)水利工程中的施工安全和進(jìn)度問題。

[1]許曉東.水泥粉噴攪拌樁在水利工程中的應(yīng)用與研究[J].廣西水利水電，2004.1.

[2]王后明.淺議中小型水利工程軟基處理方法及施工注意事項(xiàng)[J].治淮，2007.6.