建筑之软土地基

【摘要】在建筑工程中经常会遇到软土地基，由于高层建筑、高速公路、高速铁路的发展，对地基的承载能力要求越来越高，天然的软土地基远远不能满足这些高档次的构造物对地基承载力的要求。

【关键字】软土地基，处理方法，应用范围

1我国软土地基发展史及概况

我国对软土地基的处理按时间顺序分为几个不同的阶段，在20世纪70年代以前；受技术发展不成熟、经济条件贫乏的限制，大多是在设计中有意识地避开软土地段进行建设，以免加大工程投资，又给建筑物的使用带来不良后果；20世纪80～90年代，由于人口膨胀土地资源日益紧张，同时软土地基加固的技术也有了长足的发展，经济条件有所改善，各种软土加固理论得到了充分的应用与验证，软基加固技术也得到长足发展，在不同的领域里均有涉猎；到20世纪90年代以后，各种各样的软基处理技术已广泛地应用在各种建筑工程中。

2软土地基及其特征

地基中常见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。选用软土作为路基应用，必须提出切实可行的技术措施。这种土质如在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基础中，最佳含水量不易把握，极难达到规定的压实度值，满足不了相应的密实度要求，在通车后，往往会发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见，故禁止采用。在软土地基上修筑路堤，特别是桥头引道，如不采取有效的加固措施，就会产生不同程度的坍滑或沉陷，导致公路破坏或不能正常使用。

软土地基下沉的一个主要原因是软土地基的沉降，包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。根据沉降标准，按我国现行的有关规定，用容许工后沉降――路面设计使用年限内的剩余沉降来控制一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地基总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到总沉降量的80%以上时，才容许铺路面。软土地基沉降严重时，不仅增加填方数量，而且沉降或水平位移对临近填土的桥台、挡土墙、涵洞，甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都会产生很大的影响。为此，首先应做好深入细致的工程地质勘探工作，充分研究已有地质资料，采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。查明路段所处的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和路基排水条件，明确松软土层的成因、类型、分布范围及其在路线通过地带分布的具体情况，确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质

3软土地基处理方法分类及应用范围

3.1换填垫层法。

当软弱土层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料（通常是渗水性好的中粗砂）称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2～3m，如果软弱土层厚度过大，则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力的目的，满足构筑物对地基的要求。主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据材料的不同可分为砂（砾石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。砂砾垫层：当路堤高度小于极限高度的2倍，软土层较薄，填筑材料比较困难，或雨季施工时，采用砂砾（砂）垫层，在填土与基底之间设一排水面，从而使地基在受到填土荷载后，迅速地将地基土中的孔隙水排出，加快固结速度，提高地基的承载力，减少沉降，防止地基局部剪切变形。要注意控制填土速度，所用的材料为含泥量不大于5%的洁净中粗砂，或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。换填法：在软土厚度不大于2m时，利用渗水性材料（砂砾或碎石）进行置换填土，可以降低压缩性，提高承载力，提高抗剪强度，减少沉降量，改善动力特性，加速土层的排水固结。它的特点是施工工艺简单，但费用比较高。抛石挤淤：当软土或沼泽土位于水下，更换土施工困难，且厚度小于3m，表层无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上，排水比较困难时，采用抛片石（直径一般不小于30cm）挤淤的方法。从中部开始抛石，逐渐向两边延伸，挤出淤泥，提高路基强度。

3.2深层密实法。

采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法，对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法。适用于软土厚度>3m的中厚软土的加固，分布面积广的软基加固处理，其加固深度可达到30m。通过振动、挤压使地基中土体密实、固结，并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相（气相、液相与固相）部分，形成复合地基，达到提高抗剪强度的目的。主要加固方法：强夯法、土（或灰土、粉煤灰加石灰）桩法、砂桩法、爆破法、碎石桩法（振冲置换法）、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩法）、粉喷桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法。强夯法：对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基，可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是：土层在巨大的冲击能作用下，土中产生很大的压力和冲击波，致使土体局部压缩，夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水（气）顺利排出，土体迅速固结。强夯后地基承载力可提高3～4倍，压缩性可降低200%～1000%。挤密砂桩、碎石桩加固法：属于复合地基的一种，当软土层较厚，换填处理比较困难，地基土属于非饱和粘性土或砂土时，采用挤密砂桩或碎石桩加固法，可以使地基土密实，容重增加，孔隙比减少，防止砂土在地震或受震动时液化，提高地基土的抗剪强度和水平抵抗力，减少固结沉降，使地基变均匀，起到置换、挤密、排水作用，防止地基产生滑动破坏，提前完成沉降，减少沉降差。

3.3置换法。

由于深层密实法中的几种方法都有加入高抗剪强度的材料，置换软土中部分成分的加固机理，与原有的土体共同组成复合地基，达到加固地基的目的，因此深层密实法有时也称为置换法。

软土地基的处理方法很多，总之，软土地基处理的目的是增加地基稳定性，减少施工后的不均匀沉陷，所以施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性，坚决以数据说话，认真测定基底的承载力，并根据不同的地质情况，不同的投资和工期要求，采用切实可行的处理方案，同时一定要采集桥涵施工后的工后沉降数据，积累经验，为今后的施工打下坚实的基础。