专业辅导：谈软土地基的处理

　　一、软土地基的工程特征简述及主要处理方法

　　1、软土的特征软土多具有含水量高、孔隙比大、渗透性小、压缩性高、抗剪强度低等不利的工程性质，如何去保证在软土地区修建的公路的稳定和正常使用一直以来都是一个重大的技术课题。由于采用的理论方法不同，各地软土性质的差异，以及勘察手段、施工工艺的差异，使得软土问题更加复杂。

　　2、目前软基处理的主要方法在勘察、机械化和软基处理技术相当发达的今天，我们处理软土地基的主要方法有：

　　（1）置换法；

　　（2）土工合成材料；

　　（3）深层挤密法；

　　（4）振冲碎石桩；

　　（5）粉喷桩；

　　（6）高压喷射注浆法；

　　（7）夯实法；

　　（8）轻质材料填筑法；

　　（9）吹砂法等。

　　1）置换法置换法主要作用是提高地基的承载力。其方法是将基底下一定范围内的软弱土挖去，换填砂、碎石和素土等散体料，并分层夯实成低压缩性的地基持力层。由于地基中剪切破坏是从基础底面开始的，并随着应力的增大逐渐向纵深发展，因此上层强度的增大在一定条件下就可避免地基的破坏。同时在软弱土上面覆盖有较好的土层时，对软弱土的侧向膨胀起一定控制作用，也间接有利于提高强度及减小沉降。同时若用砂等透水性大的材料作垫层，软土中的水分可以部分地通过它排出去，从而加速了软土的固结，加快了地基强度提高。不同材料的垫层其应力分布情况是有差别，通过观测，发现不同材料垫层上建筑物的沉降特点并无不同，所以各种材料可近似地按沙垫层的计算方法进行。在施工中对砂石垫层的粗砂和碎石的要求是：不得含有云母、粒土块、泥炭、腐植质、草根和垃圾等，含量不得超过百分之五。此外含石灰质的沙石不可使用。碎石的粒径宜小于5厘米，粗砂和碎石的体积比为1.5：1操作时，预先将砂石拌和均匀，然后用手推车送到场地虚铺平整，每层铺设厚度20～25厘米，并在基坑边立以标尺，控制分层厚度，采用平板振动器振实，平板振动器的底板面积约为0.4平方米，其底面的一半必须与前次振动时的底面相重合，顺次震动三遍。振实的同时需浇水，最佳含水量为15%～20%.最佳含水量的鉴定方法是：浇水后其粗砂颗粒无聚集现象，震动时颗粒亦随之跳动。

　　2）深层挤密法深层挤密法即先往土中打入桩管成孔，然后在孔内填入砾石、砂、石灰，灰土等捣实而成。此法适用于含砂粒、瓦屑的杂填土及含砂量较多的松散土地基，对粘性大的饱和软土地基，由于渗透性小，在加固过程中不能排出很多水分，故挤密效果不大。各种材料中以砂柱使用较为普遍。有时用砂与粒径30至40毫米的块石灰组成灰砂柱，由于石灰在粉化过程中要吸收本身重量1.2～1.3倍的水，体积扩大1.1～1.2倍，这样前者降低土的含水量，提高土的硬度，后者挤密土壤，两者都起着提高承载力的作用。用石灰桩加固有以下几个特点：

　　（1）适用于渗透系数小的软弱粘土，淤泥质地基的加固工程。

　　（2）地基加固完毕即可产生加固效果，加固工期较短。

　　（3）不需要上部预压荷载，以生石灰桩水平方向的挤实作用来代替地面预压荷载的作用。采用本法时尚需注意，在遇地下水流处，有时会妨碍生石灰桩的硬化。另外生石灰一经雨水接触就要产生高温分解。

　　3）夯实法夯实法是将重锤起重到一定高度，然后自由下落，重复夯打，以加固地基，使强度提高，压缩性减小。此法一般适用于无粘性土，杂填土和半饱和土。其影响深度为1.1～1.2米。经处理后的杂填土的容许承载力可达10～15吨/平方米。采用重锤夯实要特别注意土的含水量，只有在土的最优含水量条件下，才能得到好的效果，不然会出现“橡皮土”等不良现象。由于此法的费用较贵，故只能在特殊工程中采用。

　　二、建筑结构设计中采用的措施

　　1、增强结构整体刚度建筑物常因功能的需要，使本身具有一定的刚度，一般工业及民用建筑刚度比较大的有两种，一种为绝对刚性，如钢筋混凝土筒仓，烟囱等；另一种为相对刚性，如多层砖石房屋，多层钢筋混凝土框架，它具有一定的刚度，可是它的强度较低，不能与它的刚度协调一致，其抗拉能力尤弱，因此碰到软土地基时应适当增加其关键部位的抗拉强度，这样有利于利用建筑物的刚度来调整建筑物部分不均匀沉降。此外在建筑物的相应部位可设置沉降缝以减少不均匀沉降。沉降缝设置的部位应在：

　　（1）建筑物长高比过大的适当部位。

　　（2）平面形状复杂建筑物的转折部位。

　　（3）地基压缩性有明显不同处。

　　（4）建筑结构类型不同处。

　　（5）建筑物高度和荷载差异处。

　　（6）分期建造房屋的交界处。

　　（7）拟设置伸缩缝处。通过以上部位设置沉降缝可大大减少由于地基土软弱引起的不均匀沉降缝。

　　2、注意相连建筑物的相互影响建筑物荷载不仅使本建筑物下的土层产生压缩变形，在它以外一定范围内的土层，由于受到基础压力扩散的影响也将产生压缩变形，这种变形随着距离增加值逐渐减小，由于软土地基的压缩性很高，当两建筑物之间距离较近时，这类附加不均匀压缩变形甚大，常造成邻近建筑物的倾斜或损坏，若被影响建筑物的刚度强度较差时，危害主要表现为产生裂缝；当刚度强度较好时则表现为建筑物的倾斜。

　　3、减轻建筑物的自重减轻自重可减少建筑物的总沉降量，从而有利于对不均匀沉降的控制。也可在预先估计沉降量大的部分减轻自重，用以直接调整不均匀沉降。由于一般砖石结构民用建筑墙身重量所占比例很大，故若能用轻质材料和改变结构体系来减轻这部分的重量，对控制沉降会有明显效果。另一个减轻自重的途径是采用架空地面来代替填土，一般此部分约占地基容许承载力地10～40%，因此这部分若应用得当会有很好效果，此时基础形式可做空心基础，薄壳基础，沉井等，有时也可做成地下室，在大量减轻自重的同时，还会增加一定的使用价值。

　　三、软土地基的处理方法及综合应用

　　1、各种处理方法的针对性和局限性当前，不良地基的处理方法很多，应根据软土、淤泥的物理力学性质、埋层深度、路堤高度、材料条件、公路等级等因素分别采取以下几种方法。

　　（1）预加外力荷载如堆载预压和真空预压法等，它是通过预加外荷载使地基土体水分排出，以减少孔隙，增大地基密实度，提高其承载能力。此法有利于消除不均匀沉降和对桩体的负摩阻力，是一种行之有效、经济实用、适用性广的方法。但此法需要较长的预压时间，对工期要求紧的工程效果不明显。

　　（2）添掺外加剂如注浆法、硅化法和深层搅拌法等，它是通过外加剂的理化作用，使地基土颗料胶结，从而达到增加刚度、提高强度、变形的目的。此法适用于砂性土，可减小其变形，也适用于粘性土及高填土等，具有处理工期短、效果好等优点。但成本较高，且化学作用一般存在环境污染。

　　（3）改变外荷的应用分布如采取置换土、抛石挤淤或用砂石、碎石、片石及石灰石等做各种垫层，用垫层将地基土体上的不均匀外荷载变为均匀应力分布，以改善软土地基受力和变形条件，提高其稳定性和强度。此法适合处理软土地基和地区性特殊土，特别是地下水位以上回填量大的工程，但是如单独使用，不能解决软土地基的沉降问题。

　　（4）土体加筋如砂桩、碎石桩、石灰桩及加筋土等，它是在地基土体中加入筋材，深层加固，构成复合地基以提高强度。此法适用人工填土的堤坝、挡墙结构及一般粘性土。

　　2、地基处理方法的综合应用由于地基存在的问题往往相互联系和相互影响，除土质条件外，不同的构造物对地基有各种不同的要求。单一的处理方法，由于受工期、资金等多方面限制，往往难以解决问题，如饱和软粘土为软弱土层，其作地基的主要障碍是含水量大（呈饱和状态），因此沉降量大、承载力低、强度和稳定性差。要使其固结并具有足够的承载力，一般情况下难以办到，若单一采用堆载预压来提高承载力，则短期内难见成效；若采用复合的方法，综合发挥几种方法的各自优势，问题就不难解决。例如，城步县城丹、两江公路K6 600～630地段为软土地基，从地质条件和工期等多方面综合考虑，本着既满足工程要求、又简便施工的原则，采用挖除软土、底层用片石做三条盲沟、排除地下水、上填0.5～0.7m厚的片石，再加铺一层20cm的2～4cm的级配碎石垫层反复碾压成型，以提高其强度和稳定性，处理后至今未出现沉降现象。

　　3、地基与构造物处理的综合运用解决因路堤沉降量大于构造物在衔接处的沉降量而产生“错台”的现象，现在多采用：

　　①减轻荷载，即采用轻质填料（如粉煤灰、泡沫筑路块等）填筑路堤或在台背后增设箱涵、管涵，以减少台背路堤荷载。此法可省工省时，但只能使不均匀沉降减少而不能消除。

　　②采用过渡式路面，在路堤下沉后加铺面层，改正高度。此法施工简便易行，但容易形成永久性病害，而且需要不断养护。

　　③设置枕梁，采用搭板。近几年此法在处理桥头“错位”跳车中使用较多，可缓和桥头跳车，但不能消除不均匀沉降和对桩体产生的负摩阻力，如地基沉降量较大时，则可能出现“驼峰”。若对地基和背后路堤的处理综合考虑，地基处理同路堤减载或采用搭板复合应用，综合发挥各自的功能，使处理效果得以加强，能够达到最佳效果。

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