崔文博

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京102627）

1 引言

軟土地基是指強度低、含水量高、壓縮量高的軟弱土層，是常見的土層結構類型之一。由于其承載力弱、下沉量多、壓縮性高等特點，不宜直接在其上建造建筑工程，以免建筑工程產生建筑下沉、傾斜、失穩(wěn)等問題，影響建筑工程的使用安全[1]。針對巖土工程中的軟土地基，通?？刹捎脫Q填土法、夯實法等對軟土層進行加固或更換， 有效控制軟土層的不均勻沉降以及實際壓縮性，提高工程地基的穩(wěn)固性，保證建筑工程的使用安全性。

2 軟土地基

2.1 軟土地基的特點

軟土地基相較于其他類型的土層結構具有如下特點：（1）軟土地基的承載能力弱。 因土壤吸水性強，長時間在雨水的浸泡與沖刷下硬度較低，地基的穩(wěn)固性較差，在高荷載作用下易出現地基失穩(wěn)或沉降問題。 （2）軟土地基的壓縮性較高。由于軟土層的土質松軟且內部空隙較大，含水量較大，松散程度較高， 當受到高強度的外部荷載時， 軟土層的空隙會被壓縮，孔隙內的水會流出，軟土地基的壓縮性高，導致建筑工程的基坑邊坡易出現變形，上部結構易出現開裂。 （3）軟土地基的透水性差。 由于軟土層的飽和水含量較高，孔隙內滲入大量的天然水，在強降雨時，軟土層空隙無法滲透更多的水，導致水流在地表面滯留，形成地表漫流。

2.2 巖土工程中軟土地基處理過程中易出現的問題

通?？刹捎脫Q填土法、 夯實法等對軟土層進行加固或更換，但在具體處理過程中，會因施工方案或實施機械設備的不合理、不科學而導致軟土地基處理質量不高。（1）在施工方案方面，軟土地基處理之前，若是未能結合軟土地基的土質、含水量、承載力、透水性等特征、特性優(yōu)選適宜的處理技術，編制科學的施工方案， 將影響巖土工程軟土地基的處理效果。（2）在機械設備選擇方面，不同的施工方案與處理技術所使用的機械設備不同，若施工單位未能充分結合施工方案，以及巖土工程所在區(qū)域的特殊土質與實際環(huán)境， 選擇適宜的機械設備，對軟土地基的處理效果不佳，會影響巖土工程地基的穩(wěn)固性，降低工程地基的使用年限。

3 巖土工程軟土地基處理技術

3.1 換填處理法

換填處理法是當前巖土工程軟土地基處理的常見技術，其實施方案是將地基所在的軟土層換填為其他填充材料，從而有效解決原有軟土層存在的土質松散、承載能力弱、透水性差等問題。 根據換填材料的不同，換填處理法包括拋石法、換土法等。

1）拋石法多應用在排水不暢的區(qū)域，對于此類區(qū)域，利用石料作為填充材料換填軟土層， 可以有效改善地基的排水性與透水性，以免水流在表面滯留形成地表漫流。 同時，石料的取材相對方便，來源渠道多樣，利用拋石法更為便捷，且可以切實提高巖土工程地基的堅實度與硬度。

2）換土法是利用另一種土質作為填充材料，替換原先土質松散、承載力弱的軟土層。 換土法多應用于地表淺層軟土或者塌陷型黃土，將其換成土質堅硬、孔隙少的土層結構類型，提高巖土工程地基的穩(wěn)固性。

此外，也可以利用結構優(yōu)化技術對軟土層進行處理，提高軟土地基整體結構的穩(wěn)固性， 如在軟土地基上架設U 形橋梁平臺，利用U 形橋梁平臺承受地基上層建筑結構的重量，弱化軟土地基所承受的來自上層建筑的荷載， 以免軟土地基因承載力弱而出現失穩(wěn)塌陷下沉現象。 同時，U 形橋梁平臺可以牢固地嵌入地基內相對密實的土層中，提高地基的整體穩(wěn)固性。U 形橋梁平臺的材質可選用鋼材， 可以其良好的強度與硬度提高橋梁平臺的力學性能。 此外，對于中小型建筑下方的軟土地基處理，可適當在地基上層鋪設薄層地板，平衡地基之上的荷載與壓力，提高建筑工程的整體穩(wěn)定性。

3.2 排水固結法

排水固結法是處理含水量較高的軟土層的重要方法，多應用于排水性較好的區(qū)域。 其基本原理是在軟土地基及其附近布設豎向的排水井或排水帶， 使得軟土層中孔隙內的水得以通過排水井或排水帶排出到地基以外的區(qū)域， 待水分慢慢排出后，軟土層內的土質含水量下降，地基會固結變形，相應的地基強度與承載力得以提升。 排水固結法更多地應用在天然軟土層處理中，由于軟土層的土質疏松、飽和水含量高，利用孔隙水的加速排出可以提高軟土地基的固結效率， 從而避免未經處理的軟土層因上部高強度的荷載而出現下沉。 同時，土層孔隙內水分的加速排出可以切實提高軟土地基的抗剪強度，增強軟土地基的實際承載力，提高巖土工程軟土地基的穩(wěn)固性。 當前，常用的排水固結法包括堆載預壓法、真空預壓法、降水預壓法、電滲排水法等。 以堆載預壓法為例，其是通過在軟土地基及其附近布置豎向排水井， 并在現場堆放大量的填土石，進一步加速軟土地基的水分排出，提前促使軟土地基完成下沉沉降， 有效緩解地基上層建筑的高荷載對軟土地基的變形或塌陷影響[2]。

3.3 加筋法

加筋法是對軟土層進行加固的重要方法， 通過向軟土層中添加碎石樁、樹根樁或者土工聚合物等加筋體，提高巖土工程軟土地基的抗剪強度、抗壓能力以及實際承載能力，有效控制地基沉降現象。 根據加筋體的不同，加筋法包括土工混合物加固法、碎石樁加固法、土層錨桿法等。 以碎石樁加固法為例，其實施流程為，首先對軟土層所在區(qū)域進行集中打孔，將碎石樁填充到相應的孔洞中， 通過填充與壓實提高軟土層的密實度、抗剪強度與抗壓能力，從而有效防止其在上層高荷載條件下出現變形現象。 加筋土法也是當前軟土地基處理的常見加筋法，通過在軟土層中填埋拉筋，利用拉筋與土層之間良好的密實性形成一定摩擦阻力，實現拉筋與巖土體的整體化構成，再依托拉筋較好的抗拉能力提高拉筋與巖土體這一整體地基的穩(wěn)定性與抗壓性。

3.4 夯實法

夯實法是通過對軟土地基進行物理層面的碾壓壓實，提高軟土層內部的密實性與穩(wěn)固性，此方法在粉土、砂土等軟土層處理中應用廣泛。 在夯實法中，需要利用機械設備形成強大的夯實力或沖壓力， 并在一定高程差下從頂部自上而下夯擊軟土層，持續(xù)性擠壓軟土層中的孔隙，提高軟土層的密實度，降低軟土層的含水量，增強軟土地基的強度與硬度。 當前，在軟土地基夯實法處理中， 常用的設備或設施包括石夯、 夯土機、蛙式打夯機等。 夯實設備設施自高空垂直落下的機械能可以轉化為軟土地基內部孔隙擠壓直至到達密實狀態(tài)的動能，能夠有效消除巖土工程軟土地基的塌陷現象。 在夯實法作業(yè)之前，施工人員需根據軟土層的飽和水含量、土質特性等選擇適宜的錘擊工具或機械設備，同時科學設計錘擊的高度、錘底的直徑等。

3.5 擠密法

擠密法高度集成加筋法與夯實法， 是采用振動或沖擊等方式、方法在軟土層進行集中打孔，接著在軟土層打孔部位填充一些材料，經重錘夯實后、使軟土層與填充材料形成有機整體，從而提高軟土層的整體性與穩(wěn)固性。 擠密法中的填充材料眾多，包括砂石、石灰、灰土等。 根據填充材料的不同，經打孔、填充、夯實后所形成的樁體也不同，分別為砂石樁、石灰樁、灰土樁等。 擠密法的核心原理是通過打孔與材料填充，使得軟土層的土粒之間出現位移與擠壓，土粒之間的空隙進一步壓縮，軟土層的密實性與強度增加。 振實擠密法是一種常見的擠密法，通過對軟土層施加一定頻率與幅度的振動作用力，縮小軟土層內的空隙，在振動作用力施加過程中，向軟土層中填充礫石、灰土等材料；在振動過程中，上述材料會填充到軟土層的空隙中，形成具有較好承載能力的復合地基，為主體工程施工提供堅實的地基。

4 巖土工程中軟土地基處理技術的應用

4.1 工程概況

某建筑工程位于沿河地區(qū)， 其規(guī)劃所在地的土壤質地為淤泥質與強風化土，屬于典型的軟土地基，其地下水位標高約為6 m，需要對該建筑工程的軟土地基加以處理，以提高軟土地基的穩(wěn)固性。

4.2 軟土地基處理

4.2.1 處理方案

通過對該建筑工程的施工現場進行勘察， 全面掌握該工程所在地的地質條件、水文條件、氣象條件等。 施工人員發(fā)現該工程所在地的淤泥質土壤存在流塑性較大的問題， 若是對軟土地基進行開挖，將會出現明顯的土層滑動問題，導致地基失穩(wěn)或塌陷。 基于此，針對本工程軟土地基處理提出利用機械設備對滑動面以下的淤泥質土加以攪拌， 并通過水泥充分改變滑動面以下淤泥的各項力學性能， 進一步提高淤泥質土的整體性與穩(wěn)固性，達到軟土地基加固的目的。

4.2.2 施工工藝

由于本次工程軟土地基處理采用了水泥攪拌樁處理方法，這就意味著水泥是主要的固化劑，可以利用適合的攪拌機來對地基深部進行軟土和水泥攪拌，固化軟土地基，提高地基的強度和穩(wěn)固性。

4.2.3 施工準備

為了保證后續(xù)水泥攪拌樁施工作用能夠順暢地、 合理地進行，需要在具體開始施工之前整平施工現場，清除地面和地下的障礙物，如大塊石、生活垃圾等；將水泥送到中心實驗室進行水泥試驗，確定水泥質量符合施工要求，保證后續(xù)施工之中應用質量較高的、適合的水泥；對水泥攪拌樁施工機械進行全面的、詳細的檢修，及時消除故障隱患，提高機械設備的使用性能。

4.2.4 施工作業(yè)

按照施工流程展開水泥攪拌樁施工作業(yè)的過程中， 應明確容易出現質量隱患的環(huán)節(jié)，進而加以注意，有效地、合理地、規(guī)范地進行施工作業(yè)。 例如，著重檢查每根成型的攪拌樁的質量，尤其是水泥用量、水泥漿拌制的罐數、注漿過程中是否有斷漿現象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數等；注意采用二噴四攪工藝來進行水泥攪拌樁施工。 第一次下鉆注意避免堵管現象的發(fā)生，如若噴漿量低于總量的1/2，則需要嚴禁帶水下鉆； 為了提高水泥攪拌樁的質量， 第一次進行提鉆噴漿施工時，注意在樁底停留30 s 磨樁端，在之后將余漿上提過程中注意全部噴入樁體中，到達樁頂部位再停留30 s 磨樁頭。

5 結語

巖土工程中的軟土地基處理成效直接關系到上層工程的穩(wěn)固性與安全性。 鑒于軟土地基壓縮性高、下沉量大、承載力弱、透水性差，需要根據軟土地基的實際情況選擇適宜的軟土層處理技術，如夯實法、加筋法、排水固結法等，對軟土地基進行處理，以有效控制軟土地基不穩(wěn)導致的不均勻沉降、上層建筑塌陷傾斜等問題，提高建筑工程的安全性與實用性。