于德強 何著 鄭宏博

摘 ? ?要：簡要介紹了軟土地基處理過程中需要解決的技術(shù)問題，重點對工程中幾種常用的軟土地基處理方法及其作用機理進行了詳細分析與探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：地基處理;作用機理;適用條件

1 ?前言

地基基礎(chǔ)的處理不僅直接影響建筑物的造價，而且直接影響到建筑物的正常使用，這就直接關(guān)系到整個工程的質(zhì)量、進度和投資，在工程中起著舉足輕重的作用。根據(jù)不同的基礎(chǔ)處理方法，考慮地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類型、使用情況、施工條件以及技術(shù)經(jīng)濟指標，選擇最合適的地基處理方法，對加快項目建設(shè)的速度、節(jié)約工程造價具有重大意義。

2 ?軟土地基施工主要技術(shù)問題

2.1 ?穩(wěn)定性及強度

軟土自身強度低，抗剪強度低，在各種外力的作用下，地基土不能夠承受上部結(jié)構(gòu)的自重和外部荷載，剪切應(yīng)力大于土體抵抗剪切破壞的極限值，土體局部或整體剪切破壞，這將影響建筑物的正常使用，甚至導(dǎo)致建筑物開裂或破壞。

2.2 ?壓縮及不均勻沉降

在上部結(jié)構(gòu)的自重和外部荷載作用下，軟土變形過大，直接影響了結(jié)構(gòu)物的正常使用，尤其是結(jié)構(gòu)物的不均勻沉降過大時，建筑物非常容易發(fā)生開裂和破壞。一般來說，沉降量較大伴隨著不均勻沉降量也較大。

2.3 ?邊坡穩(wěn)定性

路基邊坡在排水不暢時易受雨水沖刷、侵蝕，影響邊坡的穩(wěn)定性。在道路工程中，邊坡的處理是非常重要的，即便在不需要進行地基處理的段落進行邊坡處理，邊坡的穩(wěn)定性也應(yīng)當重視，而軟基處理地段邊坡和路基的處理則需要更為嚴格的把控。

3 ?軟土地基施工處理方法

3.1 ?換填法

在建筑物地基范圍內(nèi)挖掘或擠出一定深度的不良土，然后回填強度大、透水性強、水穩(wěn)定性好的砂、碎石、石灰土或其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性的土類，同時通過手動或機械方法分層碾壓、振動、夯實，使之達到要求的密實度，具有工期相對較短、工藝簡單、造價低等特點。

換填法具有可提高持力層承載力、減少沉降量、加速軟弱層的排水固結(jié)、防止凍漲、消除膨脹土的脹縮的作用。應(yīng)該特別注意的是，換填法僅對淺層軟土做處理，對于深層軟土做處理投入太大，不經(jīng)濟，不合理。換填法能承受建筑物荷載不宜太大，若上部結(jié)構(gòu)的荷載較大則需考慮采用其他方式或者和其他方法聯(lián)合使用。

3.2 ?振沖密實法

振沖密實法是在成樁過程中機械高頻率振動使一定范圍內(nèi)的砂層液化，砂顆粒被壓實并重新排列，空隙減小，從而提高砂層的承載力和抗液化性，因此也稱為振沖擠密砂樁法，該方法適用于處理松砂地基。近年來，國內(nèi)外廣泛采用砂樁用來處理軟弱粘性土，加固原理是利用砂樁的置換和排水固結(jié)來提高軟土地基的穩(wěn)定性。砂樁和樁間土共同構(gòu)成復(fù)合地基，再通過堆載預(yù)壓，預(yù)先使主要沉降完成，還能進一步提高復(fù)合地基的強度和整體穩(wěn)定性;目前，振動密實法材料不僅僅是砂子，還有砂石樁、灰砂樁等。

對于松砂土，樁周圍的土體同時受到擠壓和振動的作用，其有效振密范圍可達6倍樁體直徑。這種強制壓實提高了砂的相對密度，改善了砂土的力學(xué)性能，大大提高了地基的承載力，一般可提高2～3倍，抗液化能力也能得到改善。

對于軟弱粘性土，擠密和振動對地基土的力學(xué)性能提高有限。當砂樁和樁間土構(gòu)成的復(fù)合地基受到外荷載作用下時，應(yīng)力主要集中在剛度較大的砂樁上，樁間土層受力相對減小，沉降量相對減小，起到置換的作用;在自重和外部荷載作用下，土體中的孔隙水被慢慢排出，土體孔隙比減小，地基土發(fā)生固結(jié)沉降，地基強度逐漸增大。

3.3 ?高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法是20世紀70年代從日本引進的一種地基加固新技術(shù)，是化學(xué)注漿技術(shù)結(jié)合高壓射流切割技術(shù)發(fā)展起來的。其實質(zhì)是采用鉆機先鉆進至預(yù)定深度后，以20至40MPa的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來，以噴射流切割攪動土體及預(yù)定形狀的空間，當能量大、速度快和脈動狀的噴射流的動壓力大于土層結(jié)構(gòu)強度時，土顆粒便從土層中剝落下來，一部分細粒土隨漿液或水冒出地面，其余土顆粒在射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律地重新排列。這樣漿液和沖下部分土混合凝結(jié)成加固體，以達到加固地基和止水防滲的目的。

3.4 ?水泥攪拌樁

水泥攪拌樁主要用來處理飽和軟粘土，利用水泥或水泥系材料作為固化劑，并用水泥攪拌樁機將地基中的軟土和固化劑強制進行攪拌，經(jīng)過一系列物理化學(xué)反應(yīng)，生成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的復(fù)合地基。水泥攪拌樁經(jīng)濟適用，無振動污染，且加固效果較好，因此水泥攪拌樁被廣泛用于軟土地基處理。

水泥與軟土混合攪拌加固是基于水泥和土壤的物理化學(xué)反應(yīng)過程。它與混凝土的硬化過程是不同的，混凝土的硬化過程主要是水泥在粗集料中的水解和水化反應(yīng)，因此凝結(jié)速度較快;而水泥與土的反應(yīng)，水泥的用量很小（僅占被加固土重的7%-20%），且水泥的水解和水化作用是在具有一定活性的土壤周圍進行的，因此水泥土反應(yīng)速率和強度的增加沒有混凝土快。從水泥加固土的基本原理可以看出，水泥加固土的強度主要來源于水泥水化膠體物質(zhì)之間的凝聚結(jié)構(gòu)和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其中水化硅酸鈣凝膠對強度的貢獻最大。此外，對于軟土地基混合攪拌加固技術(shù)來說，由于攪拌葉片的切割和攪拌，實際上留下一些未被攪拌均勻的大小土塊是在所難免的。水泥漿從導(dǎo)管噴出后，將土塊之間的大孔隙填滿，形成一張空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將一團團土塊分隔開。因此，攪拌后的樁體中形成一些富含水泥的區(qū)域和沒有水泥處理的土塊區(qū)。只有經(jīng)過較長一段時間，隨著水泥水解產(chǎn)物的滲透，土體中的土壤顆粒才逐漸提升其強度和水穩(wěn)定性。因此在水泥土中不可避免地會產(chǎn)生力學(xué)性質(zhì)較好的水泥區(qū)和力學(xué)性質(zhì)較差的土塊區(qū)，兩者在空間相互交錯，從而形成一種特殊的混合結(jié)構(gòu)。水泥攪拌樁施工時攪拌越充分，土體破碎越小，水泥分布越均勻，水泥土的結(jié)構(gòu)強度離散性越小，其宏觀的總體強度也越高。

3.5 ?預(yù)應(yīng)力混凝土管樁

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是目前我國處理軟土地基的一種主要方式，它反映了我國混凝土生產(chǎn)技術(shù)水平和高新科技水平。由于其沉樁質(zhì)量可靠、單樁承載力高、施工工期短、施工監(jiān)測簡單等特點，目前在全國許多地區(qū)，尤其是東南沿海一帶得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)樁身強度的不同，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可分為PHC樁、PC樁和PTC樁。

預(yù)應(yīng)力管樁的施工方式一般有靜力壓樁法和錘擊法兩種。靜力壓樁法是利用靜力壓樁機將管樁直接壓入土中，它的適用范圍廣，工程地質(zhì)適應(yīng)性強，壓樁無噪音、施工快速、操作自動化程度高、樁損壞率低、質(zhì)量容易控制，更重要的是相對錘擊法而言可減小對地基的擠土效應(yīng)，不至于引起過大的土體位移。但是，靜力壓樁施工方法很難壓入厚度大于2m的砂質(zhì)夾層中。而錘擊法使周圍土體產(chǎn)生過大的振動，產(chǎn)生的噪音比較大，給周邊居民生活造成不好的影響，還可能使工地附近房屋開裂甚至破壞，故在管樁施工過程中，應(yīng)優(yōu)先考慮靜壓法沉樁。

4 ?結(jié)束語

綜上所述，地基處理方法很多，各種處理方法都有它的適用范圍、局限性和優(yōu)缺點，因此，在選擇地基處理方法時，應(yīng)綜合考慮各種因素，符合安全性、可靠性、經(jīng)濟性、技術(shù)可行性和施工方便的原則。根據(jù)不同的地質(zhì)情況，不同的投資和工期要求，選擇切實可行的處理方法。

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