关于软土地基的加固的研究

【摘要】本文笔者阐述了软土地基的定义，分析了我国软土地基的主要特点，介绍了软土地基常见的加固方法。

【关键词】软土地基特点 加固

[Abstract] in this paper, the author introduces the definition of soft soil foundation, analyzed the main characteristics of soft soil foundation in our country, introduces the strengthening method of soft soil foundation in common.

[keyword] consolidation characteristics of soft soil foundation

中图分类号：TU471.8文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

软土一般是指在静水或缓慢流水环境中以细颗粒为主的近代沉积物。其天然含水量大、压缩性高、承载力低、渗透性小，是一种呈软塑到流塑状态的饱和粘性土。软土的天然含水量大于液限；天然孔隙比大于1；压缩系数大于0.5MPa-1；不排水抗剪强度小于20kPa。当软土天然孔隙比大于1.5时为淤泥；天然孔隙比小于1.5而大于1.0时为淤泥质土。工程上把淤泥和淤泥质土统称为软土。

一、我国软土地基的主要特点

1、湿陷性黄土

湿陷性土一般是指非饱和的不稳定的土，在一定压力作用下，遇水后发生显著的沉陷。湿陷性土在地球上分布很广，主要有风积的砂和黄土、次生黄土状土、冲积土、残积土；还有可溶性盐胶结的松砂、分散性粘土以及盐渍土。其中，以湿陷性黄土的分布面积最广。

2、膨胀土

膨胀土是一种特殊的粘性土，常呈非饱和状态且结构不稳定。粘粒矿物成分主要由亲水性矿物组成。其最显著的特征是吸水膨胀和失水收缩。其体积变化可占原体积的40%以上，且胀缩可逆并反复交替。

3、冻土地基

冻土分多年冻土和季节性冻土。多年冻土是指连续三年或三年以上保持在摄氏零度以下，并含有冰的土层。季节性冻土常覆盖在多年冻土之上。冻土由于外界原因融化后，强度显著降低，压缩性增大，会导致建在其上的建筑物破坏或影响正常使用。

4、盐渍土

盐渍土是指易溶盐含量大于0.5%或中溶盐含量大于5%的土，主要分布在我国东部沿海地带。盐渍土对工程上的危害较广泛，可以概括为三个方面：即溶陷性、膨胀性和腐蚀性。滨海盐渍土因常年处于饱和状态，其溶陷性和膨胀性不明显，主要是腐蚀方面的危害，而内地盐渍土则三种危害兼而有之，且较为严重。

5、红粘土地

红粘土是指出露地表的碳酸盐类岩石，在湿热气候条件下经风化、淋滤和红土化作用而形成的一种高塑性粘土，它常覆盖于基岩上，呈棕红或褐红、褐黄色。红粘土主要分布于我国黄河、秦岭以南、青藏高原以东地区。集中分布在北纬30度以南的桂、黔、滇、川东、湘西等省区。在北纬30度与35度之间也有零星分布，如鲁南、陕南、鄂西等地。土的状态一般从地表往下逐渐变软，上部往往呈坚硬、硬塑状态，在深度6m以下一般呈软塑状态，因此，红粘土地基往往具有硬壳层。

二、软土地基常见的加固方法

1、粉喷桩加固

粉喷桩即粉体喷射搅拌桩，它是深层搅拌法中的一种。喷粉搅拌桩是通过特制的机械一深层搅拌机，沿深度将固化剂(水泥粉或石灰粉等)与软土地基强制就地搅拌形成的水泥土桩。由于使用的固化剂为千粉，能充分吸收软土中的水分，对含水量相对较高的软土来说，效果比别的方法更好。相对其它加外掺剂的地基加固方法，粉喷桩所使用的固化剂较少，也不会出现地表隆起现象。另外，这种地基处理方法在施工中无振动、无污染，对周围环境影响少。粉喷桩加固土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同，混凝土的硬化主要是水泥在粗填充料(比表面不大、活性很弱的介质)中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快。而在水泥加固土中，由于水泥掺量很小(仅占被加固土的7%-20%) ,水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质一土的围绕下进行，所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土为缓慢。粉喷桩处治软基属于深层搅拌法中的一种，它是利用压缩空气向软弱上层中输送石灰、水泥等粉状加固料，使其与原位软弱土混合、压密，通过加固料与软弱上之间的离子交换作用、凝聚作用、化学结合作用等一系列物理化学作用，使软弱上硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固土，它与原位软弱土层组成复合地基，提高软上地基承载力，减少地基沉降量。

水泥土搅拌法加固软土技术具有其独特优点：

(1)最大限度地利用了原土；

(2)搅拌时无振动、无噪音和无污染，可在密集建筑群中进行施工，对周围原有建筑物及地下沟管影响很小；

(3)根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格散状和快状等加固形式；

(4)与钢筋混凝土桩相比，可节约钢材并降低造价。

2、强夯加固

目前采用强夯加固的土类大致可以划分为多孔隙、粗颗粒非饱和土，细颗粒饱和土两大类。用强夯法加固这两类土的机理和施工工艺不同，不能相互套用，否则不能取得最佳经济技术效益。

强夯加固地基是借助于夯锤对地基土施加的冲击荷载，使一定范围内的地基土体发生动力反应，由于地基土明显的非弹性性质，经动力反应后一定范围内地基土的工程性质发生一定程度的改变，即地基土得以加固。强夯加固地基的作用机制主要是：加密、固结和预压变形的共同作用。当重锤自由下落夯击时，势能转化为动能，在夯击地面的瞬间，动能的一部分以声波形式向四周扩散，一部分由于重锤与土体摩擦而变成热能，其余大部分动能则使土体产生自由振动，使空气或气体排出，从而使土的组构重新定向排列，其在瞬间重新排列的加密过程大致可分四个阶段。如图：

图：强夯加固阶段示意图

第一阶段，在组构单元之中(或团块中)颗粒的排列以及畴域的排列都是随强夯法在地基加固中的应用机的。团块是各向同性的，同时颗粒排列也是各向同性的。第二阶段，部分定向排列，在土块中颗粒的排列是随机的或者部分定向的，整个土体系中，当团粒中颗粒的排列为随机排列时，空气可迅速排出。第三阶段，组构单元完全定向，团块中的颗粒仍处干部分定向或随机排列状况，这时空气排出完成。第四阶段，组构单元完全定向，团粒中颗粒已全部定向，在强夯作用下，土颗粒由夯前任意排列变成夯后明显的定向排列，并且垂直向的压缩变形大于水平向的挤压变形。

3、堆载预压加固

堆载预压法是目前软土地基处理中使用较多的、较经济的方法之一，通过堆载预压使地基土强度提高，为了减少工后沉降，堆载高度往往超出路床设计标高很多，而一般地基的抗剪强度较低，限制了填土速率，因而在施工工期方面存在明显不足，填筑路堤需要较长的时间，如一般4-6m高路堤为了减少工后沉降，需要超填1-2m左右，因此设计填土高度5-8m，根据地质条件及稳定性控制标准，填至设计标高需要10个月左右的时间，再加之预压8个月和卸去超载部分填土的时间，需要施工工期18个月左右的时间，这种施工工期明显制约整个工程的进度，严重影响投资者的经济效益。另外，在填筑过程中一直存在路堤稳定性问题、不均匀沉降等问题，工程质量难以控制.当然，在施工工期允许的条件下，借助加大质量控制管理力度，该方法仍不失为一种可行有效的软基处理方法。在软土路基填筑时，用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载，给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高。设计道路顶预压土采用不均匀加荷方法，在道路主车道上预压土厚度较大，绿化带上预压土厚度变小，也可能部分绿化带不做预压。主车道的预压土卸载至两侧绿化带，作为预压荷载。预压土可采用土、砂或石等材料，可不作碾压，卸载时，预压土可作为填筑材料填入附近的鱼塘、沟渠等，就地平衡消化。

结语

总之，我们根据建筑物及现场的实际情况，岩石勘探及设计单位的实地考察，要求就地取材，选择容易得到的材料，这是选择地基加固方法的重要因素。对于不同的场地应当给予不同的软土地基处理方法。另外，一种处治措施的效果与作用是有局限性的，有时可能既要解决变形问题，又要解决强度问题，就必须采用一种以上的措施综合处治，在可行的处治方案中，进行方案比选时，还应根据实际情况进行经济、技术、工期的比较，以便选择最佳方案。

参考文献：

刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京:人民交通出版社，2002.1

徐志钧.软土地基和预压发地基处理[M].北京:机械工业出版社，2004.

翁春旭.处理软土地基排水固结法的技术经济分析.2004