葉海東

（山西省勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西太原 030013）

軟土是指天然含水量常大于液限（IL>1），天然孔隙比大（e>1）的土，通常具有高壓縮性、高含水量、高靈敏度、低承載力、低強(qiáng)度、低滲透性、含有機(jī)質(zhì)的特征，如淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及飽和粘性土、粉土等[1]。具有觸變性、流變性及各向異性等特征。且軟土埋藏淺，厚度變化大，對(duì)工程建設(shè)影響大，研究其工程特性具有重要意義。

太原市綜改區(qū)地區(qū)位于汾河沖積平原，地形平坦，地面標(biāo)高多在770m，地表下普遍分布厚度小于8~10m的類軟土，本區(qū)形成的軟土絕大部分屬于河漫灘相、湖相沉積類型，巖性以粉質(zhì)黏土、粉土為主，其上表層分布1~2m厚中~低壓縮性粉質(zhì)黏土或粉土，其下普遍為松散~稍密狀態(tài)砂土。

1 軟土物理力學(xué)指標(biāo)分析

由于其獨(dú)特的地質(zhì)成因和地質(zhì)環(huán)境而形成了不同于太原盆地其他地區(qū)地基土的工程特性和物理力學(xué)指標(biāo)，具有典型的地域性特征。

根據(jù)太原市綜改區(qū)勘察資料，場(chǎng)地內(nèi)軟土其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)詳見表1。

2 軟土工程特性

從表1科研看出本區(qū)軟土具有和一般軟土地區(qū)共有的高壓縮性、高含水率、高靈敏度、低強(qiáng)度、低滲透性、低承載力，本地區(qū)軟土同時(shí)具有結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，各向異性明顯。

表1 地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

第②層、③層中現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)得出的滲透系數(shù)比室內(nèi)滲透試驗(yàn)得出的滲透系數(shù)大，這是受沉積環(huán)境限制，沉積時(shí)形成具有水平層理的沉積韻律，一般情況水平滲透系數(shù)明顯高于垂直滲透系數(shù)。由于上述土層一般呈水平層理，夾有薄層粉性土、砂土透鏡體，增加了透水能力，而室內(nèi)滲透試驗(yàn)受取土質(zhì)量、試驗(yàn)邊界條件的限制，所得滲透系數(shù)一般偏小。

兩類軟土均為在水的浮力作用單一的土自重壓力緩慢固結(jié)的過(guò)程，雖大部分地區(qū)軟土之上分布一層厚度較薄的軟可塑的粘土硬殼層（俗稱），但從十字板剪切試驗(yàn)強(qiáng)度與深度曲線及先期固結(jié)壓力曲線分析為欠固結(jié)土。

第②層粉質(zhì)黏土、第③層粉土，其天然地基承載力特征值60~80kPa，波速值小于140m/s，WS≥0.9WL，IL≥0.75，本場(chǎng)地第②層粉質(zhì)黏土、第③層粉土屬于震陷性軟土。

依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011）》標(biāo)貫試驗(yàn)判別法及《軟土地區(qū)巖土工程勘察規(guī)范（JGJ 83）》6.3節(jié)采用雙橋靜力觸探法進(jìn)行判別，第③層粉土屬于主要液化土層，黏粒含量10%左右，液化指數(shù)8~15，由于沉積時(shí)間較短，標(biāo)貫擊數(shù)較低，其靈敏度高具有很明顯的觸變效應(yīng)和在震動(dòng)情況下具明顯液化現(xiàn)象和震陷現(xiàn)象。

3 軟土地基處理分析

一般條件下軟土地基處理常見的有預(yù)固結(jié)法、換填墊層法，強(qiáng)夯置換法、CFG樁法等，但在太原綜改區(qū)由于場(chǎng)地液化等級(jí)一般為中~嚴(yán)重，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011）》4.3.6節(jié)，對(duì)于較為重要的建筑物需全部消除液化沉陷影響。目前山西常用的消除大厚度土層液化沉陷措施、地基處理方式主要為振動(dòng)沉管碎石樁，對(duì)荷載要求較高的建筑物常采用碎石樁+水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）多元復(fù)合地基進(jìn)行處理。

但第②層粉質(zhì)黏土及第③層粉土其強(qiáng)度較低，且屬中~高靈敏度土，具明顯觸變性，對(duì)碎石樁的圍限作用有限，采用振動(dòng)沉管法施工成樁較為困難，處理效果差，且擠土效應(yīng)明顯，周圍土體承載力恢復(fù)休止時(shí)間較長(zhǎng)。同時(shí)在本地區(qū)CFG樁施工如無(wú)可靠的施工工藝和保證措施時(shí)，易發(fā)生竄孔、縮頸、斷樁等不良工程現(xiàn)象，嚴(yán)重影響質(zhì)量和工期。

因此當(dāng)場(chǎng)地為嚴(yán)重液化時(shí)一般采用樁基礎(chǔ)，只有在抗震設(shè)防為丙類建筑且場(chǎng)地中等液化及以下場(chǎng)地時(shí)荷載不大、變形要求不高時(shí)可采用水泥土攪拌樁、強(qiáng)夯置換等地基處理方法。

4 軟土樁基分析

鉆孔灌注樁施工對(duì)周邊環(huán)境影響小，但其單樁承載力與施工質(zhì)量密切相關(guān)，故施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程執(zhí)行，需充分考慮軟土的工程特性，并應(yīng)注意如下問(wèn)題：

第②、③層為飽和軟弱土，成樁施工時(shí)易產(chǎn)生縮孔，宜加強(qiáng)泥漿護(hù)壁或護(hù)筒埋置深度，建議通過(guò)試樁確定鉆進(jìn)速率、泥漿比重等各項(xiàng)參數(shù)，確保成樁質(zhì)量。

預(yù)制樁施工迅速，精度高，但受地質(zhì)條件限制大，故施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程執(zhí)行，并應(yīng)注意以下問(wèn)題：

（1）大面積施工時(shí)易造成上部第②、③層軟弱土超孔隙水壓力上升，且消散較慢，施工后固結(jié)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生承臺(tái)與其下土體脫空、樁基負(fù)摩阻力等不利影響。

（2）水平擠壓力易造成的樁體上浮，土體上涌以及樁位偏移等問(wèn)題。

（3）擠土效應(yīng)使樁間土、樁端土結(jié)構(gòu)破壞，從而降低其強(qiáng)度。

（4）如采用錘擊法施工易造成場(chǎng)地第②、③層軟弱土震陷及液化土層的震動(dòng)液化。

針對(duì)以上不利影響，施工時(shí)應(yīng)控制沉樁速率，設(shè)置排水板或砂井等措施，加快孔隙水壓力消散，并應(yīng)合理確定沉樁順序，采取挖設(shè)防擠溝槽或設(shè)置應(yīng)力釋放孔，以減小側(cè)向擠土效應(yīng)。場(chǎng)地屬嚴(yán)重液化場(chǎng)地，管樁接頭部位應(yīng)設(shè)置在非液化土層中，且接頭位置應(yīng)錯(cuò)開。

5 場(chǎng)地回填處理

由于本地區(qū)大部分項(xiàng)目需進(jìn)行大面積回填，回填厚度介于1.0~5.0m。第②層粉質(zhì)黏土、第③層粉土具有強(qiáng)度低、壓縮性高、滲透性低、靈敏度高、明顯觸變等特征。其在外荷載作用下壓縮變形量大，易產(chǎn)生較大的沉降和不均勻沉降；抗剪強(qiáng)度低，基坑開挖及坑邊堆載時(shí)易導(dǎo)致坑邊失穩(wěn)及較大的土壓力；透水性差，在外荷載作用下排水固結(jié)緩慢，工后沉降量大；快速加荷使超孔隙水壓力快速升高，有效應(yīng)力降低，導(dǎo)致土層強(qiáng)度降低，甚至產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞；土體受到擾動(dòng)或震動(dòng)后，影響土體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度驟然降低，導(dǎo)致土體沉降或滑動(dòng)。

由上述可知，在大面積填方且在快速堆填的情況下，可能造成已施工建筑物產(chǎn)生附加沉降及不均勻沉降，且沉降歷時(shí)長(zhǎng)、總沉降量大，對(duì)已施工的樁基可能產(chǎn)生負(fù)摩阻力、較大的不平衡水平側(cè)壓力、引起樁基內(nèi)力較大變化等不良工程地質(zhì)問(wèn)題。因此，本工程應(yīng)先進(jìn)行回填處理，使地基獲得充分預(yù)壓，減少地面沉降和建筑物的附加沉降。

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007-2011）》大面積填土宜在基礎(chǔ)施工前3個(gè)月完成，回填方法可采用分層、均勻壓實(shí)，具體的回填材料、回填施工方法、回填質(zhì)量、回填速率等應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件等確定，且應(yīng)均衡堆載。如需加快固結(jié)速度、縮短沉降穩(wěn)定時(shí)間，可考慮設(shè)置塑料排水板或砂井等排水豎井。

6 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)、開挖施工應(yīng)注意的巖土工程問(wèn)題

（1）本工程第②層粉質(zhì)黏土、第③層粉土土質(zhì)軟弱，具有明顯流變和觸變特性，其在外部填方荷載及機(jī)械車輛動(dòng)荷載作用下土體受擾動(dòng)強(qiáng)度極易降低?；庸こ涕_挖時(shí)易產(chǎn)生側(cè)向變形和剪切變形，易導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大變形或失穩(wěn)。開挖過(guò)程中應(yīng)盡量減少土體擾動(dòng)，限制每層開挖厚度，同時(shí)開挖過(guò)程中嚴(yán)禁在基坑周邊堆載及設(shè)置重型車輛行車路線，防止基坑失穩(wěn)。基坑開挖應(yīng)按“分層、分段、對(duì)稱、均衡、適時(shí)”的原則開挖。

（2）當(dāng)基坑挖至第②、③層一定深度時(shí)，由于該層呈流塑～軟塑狀態(tài)，容易產(chǎn)生坑底土隆起和坑壁土側(cè)向位移，土體會(huì)有一定的回彈，對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍鄰近道路等產(chǎn)生不利影響，必要時(shí)可對(duì)坑底土進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚?。基坑底部地基土不宜長(zhǎng)期暴露，更不得積水。

（3）一般情況下本地區(qū)基坑降水常采用管井降水，井間距一般10~12m，由于地層滲透性差，降水效果大部分不甚理想，一方面可能引起周邊地面產(chǎn)生比較大的附加沉降，另一方面存在疏不干的現(xiàn)象，在采用管井結(jié)合滲水井降水時(shí)能取得比較滿意的效果。

7 結(jié)語(yǔ)

（1）太原市綜改區(qū)軟土，成層性好，微層理發(fā)育，常夾厚薄不均的松散砂層，厚度8~10m。

（2）太原市綜改區(qū)軟土均具有高壓縮性、高含水率、高靈敏度、低強(qiáng)度、低滲透性、低承載力的特征。

（3）對(duì)軟土進(jìn)行工程評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)分析其成因類型、成層條件、層理特征、水平垂直方向的均勻性、固結(jié)歷史、靈敏度、排水條件、應(yīng)力狀態(tài)及變形影響。

（4）應(yīng)根據(jù)建筑物的安全等級(jí)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、軟土分布特征選擇不同的地基處理形式，地基處理形式多樣，應(yīng)考慮其適用性和經(jīng)濟(jì)可靠。對(duì)安全要求較高的建筑物，基礎(chǔ)形式宜采用樁基。

（5）本地區(qū)基坑在采用管井結(jié)合滲水井降水時(shí)能取得比較滿意的效果。