软基处理措施现状分析

软基处理措施现状分析

胡旭峰

胡旭峰（温岭市市政工程公司，温岭317500）

摘要：对于新建工程，原则上首先应考虑利用天然地基，对于淤泥和淤泥质土利用其上覆较好土层作为地基持力层，当上覆土层较薄，应注意避免施工时对淤泥和淤泥质土的扰动；对于冲填、杂填建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为地基持力层;对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有腐蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为地基持力层。

关键词：软基处理；排水固结法；施工工艺

中图分类号：TU47文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）03-0207-02

1软基处理的一般原则

若地基软弱不能满足要求，则需进行处理，根据工程情况及地基土质条件或组成的不同，处理的目的可以是:

（1）提高土的抗剪强度，使地基保持稳定；

（2）降低土的压缩性，使地基的沉降和不均匀沉降至允许范围内；

（3）降低土的渗透性或渗流的水力梯度，防止或减少水的渗漏，避免渗流造成地基破坏；

（4）改善土的动力性能、防止地基产生震陷变形或因土的震动液化而丧失稳定性；

（5）消除或减少土的沉陷性或胀缩性引起的地基变形，避免建筑物玻坏或影响其正常使用。

对单一工程来讲，处理目的可能是单一的，也可能需同时在几个方面达到一定要求:地基处理除用于新建工程的软弱和特殊土地基外，也作为事后补救措施用于已建工程地基加固。

2软土地基常用处理方法

地基处理方法众多，按其处理原理与效果大致可分为改变路基结构形式、排水固结法、人工地基、强夯法等类型。

2.1换土垫层法

换土垫层法是用砂、碎石、矿渣或其他合适的材料置换地基中的软弱或特殊土层，分层压实后作为基底垫层、从而达到处理目的，它常用于处理软弱地基，也可用于处理湿陷黄土地基和膨胀土地基。从经济合理考虑、换土垫层法一般适用于处理浅层地基(深度通常不超过3m)。

2.2排水固结法

它是采用预压、降低地下水位、电渗等方法促使土层排水固结，以减小地基的沉降和不均匀沉降，提高其承载力。当采用预压法时，通常在地基内设置一系列砂井、袋装砂井或塑料排水板。形成竖向排水通道，以加速土层固结。排水固结法是处理软弱粘土地基常用的方法之一。排水固结因其施工简便、投资较低，故被广泛应用于我市市政道路的软土路基处理。

2.3挤密振密法

挤密振密法是借助于机械、夯锤或爆破产生的夯压或振冲使土的孔隙比减小，或在地基内打砂桩、碎石桩、土桩或灰土桩，挤密桩间土体而达到处理目的的。其中主要有重锤夯实法、强夯法、振冲法以及砂石桩、土桩或灰土桩挤密法等，可用于处理无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土等地基，但振冲挤密法的适用范围一般只限于砂土和粘粒含量低的粘性土。

2.4拌入法

此类方法是在土中掺入水泥浆或能固化的其他浆液，或者直接加入水泥、石灰等能固化的材料，经拌和固化后，在地基中形成一根根柱状固化体，并与周围土体组成复合地基，从而大大提高土体的承载力。其中主要有高压喷射注浆法、深层喷浆搅拌法、深层喷粉搅拌法等可适用于软弱粘性土、欠固结冲填土、松散砂土及砂砾石等多种地基。本法在我市的市政道路建设中往往与加筋法结合（搅拌桩和土工格栅为主），广泛应用于桥台（涵）背软基预处理，有效减小桥台（涵）背的工后沉降，降低跳车现象。

2.5灌浆法

灌浆法是靠压力传送或利用电渗原理，把含有胶结物质并能固化的浆液灌入土层。使其渗入土的孔隙或充填土岩中的裂缝和洞穴中，或者把很稠的浆体压入事先打好的钻孔中，借助于浆体传递的压力挤密土体并使其上抬，达到加固处理目的。其适用性与灌浆方法和浆液性能有关，一般可用于处理砂土、砂砾石、湿陷性黄土及饱和粘性土等地基。

2.6加筋法

采用强度较高、变形较小、老化慢的土工合成材料，如土工积物、塑料格栅等，其受力时伸长率个大于4%－5%，抗腐蚀耐久性好，埋设在土层中，即由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋土垫层。土工合成材料还可起到排水、反滤、隔离和补强作用。加筋法常用于公路路堤的加固，在地基处理中，加筋法可用于处理软弱地基。

2.7托换技术(或称基础托换)

托换技术是指对原有建筑物地基和基础进行处理，加固或改建，或在原有建筑物基础下修建地下工程或因邻近建造新工程而影响到原有建筑物的安全时，所采取的技术措施的总称。

3排水固结法

排水固结法是对天然地基或已设置竖向排水体的地基施加荷载，使土体中的孔隙体积不断减少，孔隙水被排出，从而使地基发生固结沉降，有效应力逐渐增长，土体抗剪强度逐步提高，减小工后沉降的一种地基处理方法。所施加荷载的方法可以是建(构)筑物本身的重量，进行分级加载;也可以是在修建建(构)筑物之前，利用其他重物对处理后的场地先进行堆载预压。

由太沙基固结理论可知道，饱和粘性土固结所需的时间和排水距离的平方成正比。在被加固地基中置入砂井、塑料排水板等竖向排水体，可使土层中孔隙水主要从水平向通过砂井（部分从竖向）排出，缩短了排水距离，从而大大加速了地基的固结速率，排水固结法可以解决以下两方面的问题:

3.1沉降问题

在加载过程中或堆载预压期间，地基的排水固结使得地基沉降在这期间大部分或基本完成，从而使建(构)筑物在使用期间不致产生过大的工后沉降和不均匀沉降(沉降差)。

3.2稳定问题

地基的排水固结加速了地基土抗剪强度的提高，从而较快的提高地基的承载力和稳定性。

排水固结法主要由排水系统和加压系统组成。排水系统由竖向排水体与水平排水体共同构成，其作用主要在于改变了地基原有的排水边界条件:增加孔隙水排出的路径、缩短排水距离。该系统是由水平排水垫层和竖向排水体组成。当软土层较薄或土的渗透性较好而施工周期较长时，可在地面仅铺设一定厚度的砂垫层，然后加载，土层中的水在外荷作用下沿竖向直接流入砂垫层而排出，从而产生固结。当工程中遇到深厚、渗透性差的软粘土层时，可在地基中设置砂井等竖向排水体，地面连以排水砂垫层，构成排水系统。

加压系统是指对地基施加的荷载布置，其主要作用在于使地基土中的应力增加而产生加速固结进而增加地基土中的有效应力。加荷方式可采用堆载预压法、真空预压、降低地下水位及电渗法。堆载预压法是工程上常用的有效方法，堆载一般用填土、砂石等其他堆载材料，当采用加载预压时必须控制加载速度，制定出分级加载计划，以防地基在预压过程中丧失稳定性，因而所需工期较长。

真空预压法是在需要加固的软粘土地基内设置砂井，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜，使与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内产生一个负压，促使孔隙水从砂井排出，使土中孔隙水压力不断降低，有效应力不断增加，促使土体渗透固结。

真空预压法适用于一般软粘土地基，但对于粘土层与透水层相间的地基，抽真空时地下水会大量流入，不可能得到规定的负压，故不宜采用此法。

降低地下水位法是利用井点抽水降低地下水位，以使土的有效自重应力增加，从而加速地基土体固结。降水法最适用于砂性土，也适用于软粘土层上存在砂性土的情况。对于深厚的软粘土层，为加速其固结，可设置砂井，并采用井点降低地下水位。但降低地下水位，可能引起邻近建筑物基础的附加沉降，对此必须引起足够的重视。

电渗法是在土中插入金属电极并通以直流电，使土中水分流向阴极即电渗现象。如将阴极汇集的水排走，土体孔隙水就会减少，有效应力就会增大，从而导致渗透固结。

排水系统与加载系统相辅相成，若无加压系统，孔隙中的水就没有压力差，水也不会自然排出，地基也就得不到快速有效加固；若无排水系统，只增加固结压力，则由于排水边界条件未改变，孔隙水很难排出，在预压期间不可能尽快完成设计所要求的沉降量，地基土的强度不能及时提高，加载也就不能顺利进行。

排水固结法一般适用于饱和软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土、有机质土及泥碳土地基。适用范围包括路堤、仓库、罐体、飞机跑道及轻型建筑物等。其施工方法主要有排水砂井法、袋装砂井法、塑料排水板法，此外还有堆载预压法、降水法、真空法、强夯法、电渗法等。砂井是先在地基中成孔，然后灌以连续的砂使其密实而成。近年来袋装砂井在我国得到较为广泛的应用，它具有用料省、连续性好(砂井不致于因地基变形而折断)、施工方便等优点。由塑料芯板和滤膜外套组成的塑料排水板在工程上的应用也在日益增加，塑料排水板可以在工厂制作，运输方便，在没有砂料的地方尤为合适。在工程上广泛使用的、行之有效的增加固结压力的方法是堆载法。此外，还有真空法、降低地下水位法、电渗法和联合法等。采用真空法、降低地下水位法、电渗法不会像堆载法那样可能引起地基土的剪切破坏，所以较为安全，但操作技术较为复杂。

排水固结法的施工工艺和施工机械随着该法的广泛应用也得到了发展。如打设袋装砂井和塑料板的两用设备就具有轻型、简便的优点。各地还因地制宜地研制了各种简易的施工设备。我国生产的塑料排水板已开始在工程中应用。真空预压、降水预压在工程中的预压也取得了良好的效果，积累了宝贵的经验。