基于软土地基处理的设计研究

摘 要：软土地基处理的目的是利用夯实、置换、排水固结、加筋等方法对地基土进行加固，以改善地基土的剪切性、压缩性、振动性和特殊地基的特征，使之满足上部拟建工程的要求。选择合理的软基处理方案及方法快速实施，从而取得预期的经济和社会效益，具有重大的实际意义。

关键词：地基处理；软土；技术研究；工程监测

中图分类号： TU471.8 文献标识码： A

一、引言

软土是自然历史的产物，一般是指在滨海、湖泊、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度和承载力低的软塑到流塑状态细粒土，如淤泥和淤泥质土，以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土。淤泥和淤泥质土是指在静水或缓慢的流水环境中沉积经生物化学作用形成的粘性土，含有机质，天然含水量大于液限。我国地域辽阔各地软土形成环境、年代等条件千差万别，其分布、厚度、性质各不相同，水方向有差异性、垂直方向也具不均匀性，所表现出的抗剪强度、压缩性、透水性等特性也不一样。

通常情况下，软土地基指地基承载力达不到上面建筑物(构筑物)的要求，或虽在建筑物(构筑物)施工时能达到要求，但在后期使用过程中由于地基本身的原因或其他原因使地基失稳，造成建筑物(构筑物)沉降过大或不均匀沉降，以致彻底破坏建筑物的不良地基。对于达不到设计要求的软土地基需对其进行加固处理。软土地基加固处理的目的是利用夯实、置换、排水固结、加筋等方法对地基土进行加固，以改善地基土的剪切性、压缩性、振动性和特殊地基的特征，使之满足上部拟建工程的要求。

二、软土地基的工程性质

(一)、软土及软土地基的界定

软土一般是指在静力或缓慢流水环境中以细颗粒为主的近代沉积物，其直径小于0.1 mm的颗粒一般占土样重量的50%以上。工程上将淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土、冲填土、杂填土和饱和含水黏性土统称为软土。软土地层还包括软土与砂土、碎石土、角砾土及块土等形成的互层。因此，软土地层还可包括除岩石以处的所有含有软弱土层的地层。

软土是在静水或缓慢水流、缺氧、多有机质的条件下生成的，往往与泥炭和粉砂交错沉积。但总的说来，在各种土中，软土应该说是比较年轻的沉积物，甚至还存在正在继续沉积的欠固结软土。

软土地基指以软土为主，与粉砂、泥炭等一些其它土层相间组成的地基，当然也存在厚度几十米、上百米而土质较均匀的软土地基。软土地基主要指自然界力生成的地基，有时也包括弃土、吹填土及滨海围涂造地或山间填土地区的地基。

(二)、软土对地基的影响

软土地基在我国公布很广（软土类型及分布表如图2-1），大都成型于天然，如第四纪沉积物等。在我国南方地区，江河湖泊、稻田、沼泽等处，往往成为工程的软地基。

表2-1 我国软土分布表

类型 分布情况

滨海沉积 主要分布在东海、黄海、渤海等沿海地区

湖泊沉积 洞庭湖、太湖、鄱阳湖、洪泽湖周边

河滩沉积 长江中下游、奥江下游河口、淮河平原、松辽平原

谷地沉积 西南、南方山区或丘陵区

长期受水浸蚀浸泡 北方地区

根据上述软土的特点，以软土作为建筑物的地基是十分不利的，它可造成构造物不同程度的破坏，严重者不但影响使用，甚至造成建筑物的彻底报废。

地基是一条带状的、承受动静两种荷载的对象，由于它分布较广、使用要求较高，因而对有较高的要求。同时地基不可避免地要经过大量的软土地质地区，对软基处理不当，将会使路基沉降过大，导致路堤失稳；桥台与路基的沉降不同而产生桥头错台；地基的中心沉降过大引起涵管弯曲和路基路面横坡变小等问题，严重者甚至彻底破坏。因此，从高标准、高质量的使用要求出发，合理、可行地处理好软土地基，已成为地基建设必不可少的一个环节。

(三)、软土地基常用的处理方法

软土由于具有含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定所需时间长等工程特性，一般不能直接作为天然地基使用，需经过加固处理以减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。路基沉降是导致路基变形、破坏的主要原因，因此对软土地基处理恰当与否，不仅影响工程的投资，而且将直接影响道路的使用性能和工程质量。对软土地基的处理对策很多，但不管采用何种方法，处理后的地基必须满足强度、变形、动力稳定性和透水性要求，从而达到减小道路路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降的目的。软土路基处理方法较多，分类也各有不同，常用的处理方法有：砂垫层法、强夯法、换填法、静力排水固结法、碎石桩法等。

三、选择软土地基处理方法时应考虑的因素

(一)、地基状况

(1)土质、砂性土：仅对那种可能发生液化的砂性土采用挤实砂桩法或振动压实法进行改善。粘性土：除了压实法外，其他方法均适用。但采取的处理方法对土基的扰动必须尽量小。因为粘土一经扰动，强度降低很多。

(2)地基构成。在软土层浅而薄的情况下，常用简单的表层处理法。重要的构造物基础常用开挖换填法。若软土层较厚，应使用其他方法配合表层处理法。夹有砂层且厚度较薄(3-4 m以下)的软土层，一般采用表层处理法，荷载压重法等方法。

软土层厚且无砂层的情况，因排水距离长，固结沉降需很长时间，强度也不增长。因此，沉降处理常用垂直排水法，稳定措施常反压护道法，挤实砂桩法和石灰桩法。在浅层部位堆积有4 m以上厚度砂层，以下为软弱粘土层的情况。一般来说，稳定不成问题，只需沉降处理，常用垂直排水，荷载压重等方法。

(二)、地面性质

(1)地面等级愈高，平整度愈重要，愈需要采取有效的沉降处理措施。等级较低时，可先铺简易地面，待沉降结束后，再铺正式地面以节约资金。

(2)地面形状。路堤的设计高度与宽度也是选择处理方法时要考虑的重要因素。如采用换填法时，宽而低的路堤易发生局部破坏；反之窄而高的路堤,下面易被换填。在设计高度大而稳定有危险的情况下，采用压重法将受到限制。还有路堤越宽越高，则地基产生压力球的根部越深而引起深处粘土层沉降。

(3)地面所在地段。一般地段上，剩余沉降即使大到一定程度，只要不均匀沉降不大，路面基本上不会丧失其平整度。但与构造物相连地段，剩余沉降将造成错台,路面形成对行等非常危险的状况。而且若路基稳定性不够,桥台将受到大的土压力作用而引起侧向位移的事故屡见不鲜。因此,构造物邻接地段的处理措施非常重要。

(三)、施工条件及周围环境

不同的施工条件选用的处理方法不同,经济性也不同。主要有工期、材料、机械的作业条件等。周围环境主要体现在以下几个方面：

(1)施工中对周围环境的影响,如噪音、振动地基及地下水的变化和排出的泥水等,在选择施工方法时必须考虑。

(2)在路堤高度较而地基特别软弱的情况下,周围地基经常发生大的隆起或沉降。这样,在路堤坡脚附近有民房和重要构造物时,应考虑以减小总沉降量且控制剪切变形的方法为主要措施。不能采用这类方法时,应考虑事先对可能受影响的构造物加以保护,否则应考虑以高架构造物代替路堤。

四、结语

在我国的东南沿海地区，广泛分布着强度低、压缩性大、渗透性能差、承载能力低、不能满足工程建设要求的海相淤泥软土地基。如何对软土地基进行快速高效的处理已成为国内外现阶段岩土工程界学者比较关注的问题。通过对不同软土地基处理方法的作用机理、适用范围等方面进行归纳总结，可更好的指导软土地基工程施工，填海区软土地基的处理及监测技术的研究应用对类似软土地基工程的处理及监测具有一定的借鉴意义。