深厚软土层地区软基处理方案比选

摘要：随着我国改革开放的进行，国民经济飞速发展，尤其是综合实力较高的城市，如上海、江苏、浙江、福建、广东等沿海城市，土木工程功能化、城市建设立体化、交通运输高速化，以及改善综合居住条件已成为我国现代土木工程建设的特征。各类土木工程建设项目对地基提出了更高的要求。采用合理的地基处理措施对深厚软土地基进行加固才能达到科学合理、经济实用的目的。

关键词：深厚软黏土 复合地基 排水固结 真空预压

中图分类号：TU47文献标识码： A

一、软土简介

软黏土是软弱黏性土的简称。它是第四纪后形成的海相、泻湖相、三角洲相、弱谷相和湖泊相的黏性土沉积物或河流冲积物。有的软黏土属于新近淤积物。软黏土的特点是天然含水量高，天然孔隙比大，抗剪强度低，压缩系数高，渗透系数小。在荷载作用下，软黏土地基承载力低，地基沉降变形大，可能产生的不均匀沉降也大，而且沉降稳定历时比较长，一般需要几年，甚至几十年。软黏土地基是在工程建设中最常遇到的需要进行地基处理的软弱地基，它广泛分布在我国沿海以及内地河流两岸和湖泊地区。

二、地基处理方法分类及适用范围

分类 方 法 加 固 原 理 适 用 范 围 优点 缺点

换填垫层法 换填垫层 将软弱土层挖去，然后以强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、矿渣等材料分层充填，并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 适用于处理薄层软土或表层换填。 施工方便、简单，只对表层简单处理，造价低。 对厚度大的软土工后沉降大，后期养护维修费用高。

排水固结法 排水固结堆载预压 通过设置垂直排水体并施加填土荷载使孔隙水排出，从而加速软弱地基的固结和强度增长，并使沉降提前完成。 适用于处理厚度较大的饱和软土。 施工简单，对于深厚软土处理效果好，工后沉降可满足规范要求。 需要较多的堆载土，软基处理后部分余土需外运，同时预压时间长。

真空联合堆载预压 通过设置垂直排水体并采取加压、抽气、抽水，并在上部采用土方联合堆载等措施使孔隙水排出，从而加速软弱地基的固结和强度增长，并使沉降在施工期间完成，减少工后沉降。 适用于处理厚度较大的饱和软土，且无强透水层。 施工工艺成熟，对于大面积深厚软土处理效果较好，普通场地可满足工后沉降要求。对结构桩基可大大减少负摩阻力。对工后沉降要求不高的场地容易满足，如碎石道床、场内道路等。 施工工艺较复杂，且有强透水层，地下水补给充足的地区不适用。

复合地基法 水泥土搅拌桩 利用搅拌机，将水泥浆与地基土在原位伴和，形成柱状水泥土体，从而与周边土体形成复合地基。 一般适用于处理小于18m厚的软土，对于大面积的深厚软土效果较差。 施工简单、迅速，复合地基承载力较高，打穿软土后工后沉降小且较均匀。 一般用于18m以内软土处理，桩身一般要求穿透软土层。若在深厚软土中只能采用悬浮桩，工后沉降值偏大。

CFG桩 利用振动打桩机或长螺旋成孔，在孔内填入水泥、粉煤灰、碎石等配料，形成半刚性桩体，与原地基形成复合地基，提高地基承载力。 适用于淤泥、杂填土、饱和及非饱和粘土。 为半刚性桩，具有一定挤密作用，与褥垫层一起形成复合地基，对软土处理效果好，工后沉降少。 施工工艺较复杂，造价较高，一般设计桩长不大于25m。

刚性桩法 预应力管桩 利用打桩机将预制好的预应力砼管桩打入软土中，与褥垫层形成复合地基，提高地基承载力。 一般用于建筑物基础，可用于各种软土地基 为刚性桩，可承受较大荷载。 造价较高，大面积场坪一般不采用。

三、地基处理方法选用原则

地基处理工程要做到确保工程质量、经济合理和技术先进。

我国地域辽阔，工程地质条件变化万千，各地施工机械条件、技术水平、经验累积，以及建筑材料品种、价格差异较大，在选用地基处理方法时一定要因地制宜，具体工程具体分析，要充分发挥地方优势，利用地方资源。地基处理方法很多，每种处理方法都有一定的使用范围、局限性和优缺点。没有一种地基处理方法是万能的。要根据具体工程情况，因地制宜确定合适的地基处理方法。在引用外地或外单位某一方法时应该克服盲目性，注意地区特点。因地制宜是选用地基处理方法的一项重要原则。

四、地基处理与环境保护

随着工业的发展，环境污染问题日益严重，公民的环境保护意识也逐渐提高，在进行地基处理设计和施工时一定要注意环境保护，处理好地基处理与环境保护的关系。

五、工程实例

某沿海城市地铁车辆段工程，深厚软土分布于整个建设场地，其代表性地质纵断面如下图所示：

（图一）代表性地质纵断面

场地中软土层底埋深一般为25～35m，软土的物理力学性差，呈现“三高两低”的特点，即高含水量、高孔隙比、高压缩性和低渗透性、低承载力。

根据以上地质特点，该场地软土地基加固措施采用复合地基法及排水固结法进行方案比选。遵循因地制宜选用地基处理方法的原则，本文主要从技术经济方面进行比较，从而采用一种经济合理的地基处理方式。

1、复合地基法：复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。复合地基的本质是桩和桩间同直接承担荷载。

复合地基法的优点是能够有效的减少软土层的总沉降和工后沉降，缩短工程工期。但是目前比较常用的复合地基方法中水泥土搅拌桩复合地基及旋喷桩复合地基法，受施工技术、工艺等方面的限制，其处理深度有其局限性。其次复合地基法（水泥土搅拌桩法）工程投资、造价相对较大，约790元/㎡（注：同一软土层厚度比较）。

2、固结排水法：沿海城市分布的海相沉积的软弱黏土层，这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差且不少情况埋藏深厚。由于其压缩性高、透水性差，在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，而且沉降的持续时间长，有可能影响建筑物的正常使用。因此，这种地基通常需要采取处理措施，排水固结法就是处理软黏土地基的有效方法之一。该法是对天然地基，或先在地基中设置砂井、塑料排水带等竖向排水井，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或是在建筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。

排水固结法的原理：饱和软黏土地基在荷载作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积慢慢地减小，地基发生固结变形，同时，随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。

排水固结法可以有效地解决以下两个问题：

1）沉降问题。使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成、使建筑物在使用期间不至产生不利的沉降和沉降差；

2）稳定问题。加速地基土的抗剪强度的增长。从而提高地基的承载力和稳定性。

排水固结法特别适用于大面积地基处理区域，施工技术、工艺相对成熟，对周边环境影响很小。该场地地基处理面积相对较大，采用排水固结法比较合理，且工程造价相对较低，如真空联合堆载预压法约430元/㎡（注：同一软土层厚度比较）。但是排水固结法需要较长的预压时间，才能达较好的效果，故该方法在节省工期方面不具备优势。

3、综上所述，根据本项目工程特点，从适用性、造价、工期及处理效果等方面综合分析，本工程软黏土地基处理推荐采用真空联合堆载预压排水固结法，可以对深厚软黏土进行有效加固处理，满足建筑物的沉降、稳定要求。

六、结论

随着土木工程建设规模的扩大和要求的提高，需要对天然地基进行处理的工程日益增多。地基领域中不确定的因素多、问题复杂、难度大。地基问题处理不好，后果严重，所以处理好地基问题具有较好的社会和经济效益。因此，在确定地基处理方法时根据具体工程条件，合理选用地基处理方法对保证工程质量、加快工程建设速度、节省工程建设投资具有特别重要的意义。

参考文献

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