港区软土地基排水固结浅层加固方法及施工技术的研究

【摘 要】龙口港区是典型的软土地基，承载力较低，且土壤固结时极易形成沉降，因此在港区软土地基上建造工程建筑物之前，需要先改良软土地基。排水固结浅层加固法是一种将地表下某一深度的土体加固处理技术，应用此项技术对港区软土地基进行加固，可以缩短施工工期，还能节省工程造价。本文分析了软土地基浅层处理的几种常用方式，阐述了排水固结浅层加固法在港区软土地基中地基加固施工技术及应用。

【关键词】软土地基；排水固结浅层加固法；施工技术

龙口港区属于经生物化学作用形成的堆积层，受海水作用影响，地质环境条件相对较为复杂，地面下2-4m大多是吹填土、杂填土地质，10m以下基本上属于淤泥地质，这种地质具有很好的压缩性，但承载力和渗透性均较低。因此天津港区是典型的软土地基，承载力较低，且土壤固结时极易形成沉降，具有较差的稳定性，在这样的土层地基上施工应注意地基变形问题，以免形成路基、建筑物沉降过大或不均匀问题，引发使用安全性事故问题。因此在港区软土地基上建造工程建筑物之前，需要先改良软土地基。施加荷载初期，软基沉降速率会从小逐渐变大，但时间一长，沉降速率又会由大变小，这时沉降过程会逐渐稳定，地基土强度以及路堤荷载相对稳定条件决定了沉降时间。需要注意的是，在较长时间的软土地基沉降过程中，发生地基、路堤边坡失稳的机率很大，所以，采用有效的方式进行软土地基的加固，降低软土压缩性及不均匀沉降意义重大。港区软土地基加固采用的方法主要有排水固结浅层加固法、深层水泥拌合法、置换法等。以下详细分析排水固结浅层加固法在港区软土地基加固中的施工技术。

一、浅层处置法

（1）置换法。如果地基的表层承受能力相对较弱，可先挖走软弱土层，填补为水泥土、粗砂、砂性土、砂砾等能够符合路基填筑要求的土，置换地基的材料不同，承载力和沉降特点相似，可以采用置换砂垫层方法。选用中粗砂砂料，材料要求应满足≤3%-5%的含泥量、颗粒不匀系数

（2）粉喷桩法。这是一种粉体喷射搅拌桩方法。将水泥等粉体固化剂通过喷粉搅拌钻机喷入软基，然后强制搅拌软土、固化剂，使其产生化学反应，进行凝结成一种高强度的水泥桩体，形成复合地基。此种施工方式在进行大范围的软土地基处理时应用较普遍，加工费用相对较低廉，采用固化材料可提升加固土早期强度，极大的减短了施工工期；而且这种施工方式所采用的施工机具设备简单、操作方便。

（3）垫层法。此种施工方式是在软土地基地面先铺设特殊材料后填筑路堤的处理方式，当地表并无透水性硬壳层、硬壳层时，可选用砂石这种透水性能较好的砂料形成排水垫层，提升软基排水固结速率，增强地基强度。如果是粘性软土、硬壳层或封水效果较好的软土层，最好选用加固型垫层，这样可以充分利用垫层强度、刚度，有效调整上部荷载传递，降低并均匀分布路床应力。

（4）CFG桩法。这是一种新兴的软土地基加固方式，先加水搅拌砂、碎石、水泥、石屑、粉煤灰等，利用成桩工艺形成粘结强度较高的刚性桩体进行施工。它属于符合地基处理形式，依据沉管灌注桩演变而来。在实际施工时，通常会在桩顶、基础间先利用碎石、级配砂石、中砂及粗砂等进行铺设，一般铺设厚度为150-300mm，这样能够更好的发挥桩间土承载能力， 从而进一步提升地基承载力。

二、排水固结浅层加固法

排水固结浅层加固法需要在地基中先打入塑料排水板、沙井等，并在上部实施真空堆砌预压，保证粘土中的水能够排除出来，进而将地基承载力、土质固结度增强。排水固结浅层加固法的原理：利用软土地基的附加荷载作用，将孔隙水逐渐排除，缩小孔隙比，最终形成固结变形。进行排水固结浅层加固过程中，土体超静孔隙水压力逐渐减少的同时增加了土的有效应力，自然也就增强了地基抗剪强度，可以加快沉降速率，提前完成沉降。加压系统、排水系统两部分组成排水固结浅层加固法，如表1。排水可利用土层自身的天然透水性、设置砂井、塑料排水板、袋装砂井等竖向排水体等；加压主要采用真空预压法、井点降水法、地面堆载法等。在一定条件下实施电渗排水井点能够加固软弱的粘土，也是一种合理的方法。一般情况下，排水固结浅层加固法主要应用在港区陆域大面积填土、油罐地基、机场、建筑、堆场等工程中。对于一些淤泥、冲填土、淤泥质土等软土地基采用堆载预压法，处理深度范围大约在10m左右[2]。如果建筑物对沉降、不均匀沉降的控制要求较为严格，需选用超载预压法进行加固。排水、加压系统不同，排水固结浅层加固法也可以分为堆载法、电渗法、砂井法、超载预压法、真空预压法、袋装砂井法及真空堆载联合预压法等[3]。

真空预压法是在需加的固软基层砂垫层上铺设一层不透气薄膜，利用射流泵及预埋在垫层里面的管道，抽出膜下土体间的空气后形成真空环境，促进土体排水、压密。应用排水固结浅层加固法时应注意，此项措施对于厚度较大、饱和软土及冲填土地基很适用，但较厚的泥炭层需谨慎应用。实施重要工程之前，应先进行现场预压试验，先测试侧向位移、十字板抗剪强度、沉降、孔隙水压力等[4]，然后分析加固效果，比较原设计后进行修改。

采用塑料排水板、袋装砂井等进行软土地基排水固结浅层加固方法的基本原理是向设置过竖向排水体的软土地基加载预压，利用大部分完成的土体沉降将地基的强度进一步提升，从而实现降低地基后沉降的方式[5]。它适用于没有较大地基荷载、具有较长填土施工时间段的大厚度、高填土软基。这种方法应用在水平排水性大于垂直方向的天然土层或者是中间有薄层粉细砂夹层的软土效果更好。为了实现更好的处理效果，可以依据地质情况的不同，对井距进行相应的改变。采用这两种方式时，应依据固结沉降值，先在料排水板或袋装砂井上铺设1-2层的土工布，如果是沉降较大地段，可依据实际情况相应的减少塑料排水板、袋装砂井间距，提升排水效果，加铺2层土工布能够保障地基更稳固[6]。

三、总结

软土类工程性质十分特殊，成因类型的微变、物理力学指标等都会对施工过程造成很大的影响，龙口港区是典型的软土地基，采用对软基实施排水固结浅层加固，能够有效改良软土地基，保障软土地基工程质量。

参考文献：

[1]郭光照，李斌. 排水固结法加固滨海软土地基的比选应用分析[J]. 福建建筑.2012（8）：79-82

[2]叶观宝. 地基加固技术在上海地区的应用与发展[J].上海地质.1997（3）：55-60

[3]熊丛博， 于定勇. 不同软基处理方法适用性比较[J].海岸工程.2003.22（1）：20-26

[4]林婵华. 排水固结法处理软土地基效果分析[J].福建建材.2010（3）：64-65，67

[5]李双来，曹胜敏. 土工格栅在港区地基处理中的应用[J]. 港工技术.2007（2）：45-47

[6]董志良，张功新，周 琦，罗 彦，邱青长，李 燕. 天津滨海新区吹填造陆浅层超软土加固技术研发及应用[J]. 岩石力学与工程学报.2011.30（5）：1073-1080