软土地基工程特性与地基处理方法适用性讨论

软土地基工程特性与地基处理方法适用性讨论
作者：李京朋梁斌
来源：《科学与财富》2018年第01期
摘要：软土的工程特性和地基处理技术一直是岩土工程领域研究的主要课题之一，笔者在对软土地基工程特性归纳分析的基础上，对目前广泛使用的各种软土地基处理方法的特点及适用范围进行了分析讨论。

关键词：软土；地基；地基处理
1.软土地基的工程特性分析
软土是以细颗粒为主的近代沉积物，是具有抗剪强度低、高压缩性、触变性、流变性等物理力学性质的特殊土。

软土地基就是指那些含水量比较大、承受能力比较弱的一些粘土性的地基，泛指抗剪强度低、压缩性大的软弱土层，主要为饱和软粘土，在天然地层剖面上，它常与泥炭或粉砂交错沉积。

一般软土地基是以软土为主，与粉砂、泥炭等一些其他土层相间组成的地基。

软土地基的失稳破坏以及过大的沉降，尤其是不均匀沉降，使得建筑物不能正常使用甚至开裂破坏的现象相当普遍。

软土地基具有以下特点：触变性是软土地基的独特特点，所谓触变性是指软土地基在没有受到外力作用的情况下它是固态的，当受到外界干扰，如在软土地基上建造房屋等，它就会发生一定的流动；在软土地基中，它的天然含水量比较大，所以它的透水性较差；在软土地基中，它内部的空隙比较大，因此压缩系数也比较高，具有高压缩性特点，这也使得软土地基容易发生变形，在工程实践中，有些软土地基上地面会出现沉降，就是因软土地基的高压缩性特点；软土地基中的土质具有不均匀性特点，它的承受能力也有所不同，在软土地基上建造时，地基的沉降也是不均匀的；沉降速度快，在具体的应用过程中，软土地基会发生一定的沉降，它的沉降速度与地基上的荷载有着密切关系，一般来说，荷载越大，软土地基的沉降速度也越快，它们是呈正比关系的；软土地基土质构成复杂，软土地基结构性差，孔隙率大，软土地基的承载力低。

2.软土地基工程的地基处理方法
2.1排水固结法
排水固结法是在建筑物建造之前，在场地内利用堆土或其他重物对地基进行预压，使地基在预压荷载作用下逐渐固结压密。

其主要特点是理论成熟，施工设备简单，费用低。

如对于盛产砂料的地区，砂井排水法是首选方案。

因排水固结法需要预压荷载，且预压时间长，对工期
紧迫、缺乏压载条件的工程是难以采用的。

此外排水固结法只能加速固结沉降而不能减少固结沉降量，因此对沉降和不均匀沉降要求严格的工程必须慎重选择。

大量的实测资料表明，排水固结法的有效处理深度约为12～15m，超过这一深度，孔隙水压力消散相当困难和缓慢，故设计时应加以考虑。

当地基中有下伏透水层时，排水速度将大大加快。

动力排水固结法是处理饱和软粘土地基的有效方法，施工中亦可应用。

2.2强夯法
强夯法是反复将重锤提到高处使其自由落下夯击地基，从而使地基的强度提高、压缩性得到降低的方法。

强夯法施工设备简单，不需加固材料，费用低、周期短。

强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基，它不仅能提高地基的强度、降低其压缩性、还能改善其抗振动液化的能力和消除土的湿陷性，所以还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基等。

强夯法对于饱和度较高的粘性土，通常处理效果不显著，尤其是淤泥和淤泥质土地基，处理效果更差。

2.3水泥土搅拌法
水泥土搅拌法不仅可较大地提高地基土的承载力，且在加固深度内可减少原地基沉降量的1/3至2/3，沉降较快趋于稳定，在选择方案时，具有明显优势。

与其他处理方法相比，水泥土搅拌法一般造价较高，水泥用量大。

寻求经济合理的配方以降低工程费用，是亟待解决的课题。

水泥土搅拌法是最新软土加固方法之一，分为喷粉法（或称干法）及喷浆法（或称湿法）两种，这两种方法的加固机理和设计方法相同，仅施工方法不同，因而从实用条件出发也宜分别采用。

天然含水量小于30%的软弱土层，例如杂填土及粉粒含量高的粉土、砂土宜采用喷浆法；如地基土为天然含水量大于30%、塑性指数大于l0的软土，则宜采用喷粉法。

目前，国内有些单位已着手研究，如在水泥中掺入粉煤灰，能加固和改善软土物理力学性能，在强度、压缩性、渗透以及抗液化能力等方面都有明显改善，既能充分发挥其材料特性，提高软土的地基承载力，又可以充分利用固体废弃物达到保护环境的目的。

2.4振冲碎石桩法
振动碎石桩法是用振动或冲击荷载，在软土地基中成孔，再将碎石挤密人土中，形成大直径的桩体，并与原地基土形成复合地基，从而改善地基的工程性能。

碎石桩法是在砂井基础上发展起来的，与砂井不同的是，碎石桩不仅具有砂井的排水固结作用，而且具有置换挤密作用，故亦称振冲置换法或振冲挤密法。

振冲置换法适用于不排水抗剪强度大于20kPa的粘性土、粉土、砂土和填土地基；振冲挤密法适用于粘粒含量小于10%的松散砂土或粉土地基。

对于软土地基，由于软土侧向约束作用微弱，透水性差，高灵敏度的软土被“挤密”破坏了原结构，以致达不到预期的加固目的，所以采用时必须十分慎重，并进行仔细地方案比较。

2.5土工合成材料法
因土的抗拉抗剪性能差，在土体中加筋，以筋材料为抗拉构件，与土产生相互摩擦作用，限制其上下土体及土体的侧向变形，等效于给土体施加了一个侧压力增量，从而增强土体内部的强度和整体性，提高土体的抗剪强度。

土工合成材料是以人工合成的聚化物为原料制成的各种类型产品。

可置于岩土或其它工程结构内部、表面或各种结构层之间，具有过滤、防渗、隔离、排水、加筋和防护等多种功能，发挥加强、保护岩土或其它结构功能的一种新型岩土工程材料。

比如在土体中放置了筋材，构成了土体-筋材的复合体。

2.6石灰桩法
石灰桩挤密法就是先把桩管打入土中，再拔出桩管，向桩孔内夯填生石灰，使地基得到加固。

由于生石灰的运输、保管都比较困难，所以涉及施工机具和施工工艺的问题还有待进一步解决。

利用生石灰加固土体在盛产石灰的地区，是一种首选方法。

解决石灰桩的“软心”问题，必须在石灰中掺人粉煤灰等其他掺人料，投入孔中的石灰必须粉碎并压密，以提高桩身强度。

2.7换填法
换填法适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的回填土等地基处理及暗塘、暗洪、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。

换填法还适用于地域性特殊土的处理：用于膨胀土地基可消除地基上的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶与土洞等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。

换填法就是将基础地面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。

当地基软弱土层较薄，而且上部荷载不大时，也可直接以人工或机械方法进行表层压、夯、振动等密实处理，同样可取得换填加固地基的效果。

3.结束语
软土因具有含水量高、压缩性大、透水性差和流变性强等工程特性，一般不能直接作为天然地基使用，需经过加固处理以减小基础在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。

各种地基处理方法有其各自的机理和适用范围，在选择处理方法时，需根据地质条件、上部结构类型、使用要求、对周围环境的影响、材料供应情况、施工条件以及技术经济指标等因素做综合考虑，做到技术先进、经济合理、施工可能、安全适用、确保质量。

参考文献：
[1]JGJ83-1991，软土地区工程地质勘察规范[S].
作者简介：
1.李京朋，男，汉族，大学本科，助理工程师，从事岩土工程施工工作。

2.梁斌，男，汉族，大学专科，助理工程师，.从事岩土工程施工工作。