建筑工程施工中的软土地基处理问题探讨(瞿绪红终).doc

建筑工程施工中的软土地基处理探讨

摘要：随着我国经济社会的不断发展，人们对建筑工程质量的要求也越来越严格。建筑工程软土地基的强度一般较低，受到扰动后土体结构极易遭到破坏，强度亦将会降低。通过对建设工程中的软土地基特点进行分析，本文提出了一些针对软土地基的处理措施，供工程人员参考。
关键词：建筑工程；软土地基；处理；探讨

0 引言
我国的沿海及南方地区是主要的人口聚居区，这些地区湿地遍布、水网发达，所以，在建筑工程设计及施工中，经常会遇到软土地基处理问题。软土地基上的建筑物沉降量很大、沉降稳定所需时间较长和沉降速率较大。如果软土地基的处理方法不当，不仅浪费资源，起不到应有的效果，还会对地基造成破坏。
1 软土地基的特点
软土是指承载力低、压缩性大、天然含水量大的一种软塑至流塑状态的饱和粘性土，常分布于内陆、沿海、平原及山区的湖泊周边地区。软土天然孔隙比大于1.0，软土地基的土颗粒细、含水量大，透水性差，导致地基强度一般较低，加上外界的很多不好控制的因素，如相邻地基的震动、地下水的流失等均可能导致软土地基失效下陷。因此，以软土作地基的建筑物是不安全的。
因软土强度很低，天然地基上浅基础的承载力基本值一般为50～80kPa，不能承受较大荷载，不然可能会导致地基局部破坏乃至整体滑动；在开挖深基坑时，就有可能出现基坑隆起或坑壁失稳等情况。由于软土压缩性较高，建筑物基础的沉降和不均匀沉降一般较大，一般地对于一幢四层至七层的砌体承重结构房屋，最终沉降约为0.2～0.5m，对于荷载较大的高层建筑、构筑物(贮罐、粮仓、水池)基础的沉降一般可达0.5m以上，有些甚至达到2m以上，如图1所示。

图 1 软土地基的沉降

过大的沉降和不均匀沉降会引起建筑物基础标高的降低，严重影响其使用功能，有的引起墙体倾斜、开裂，最终导致建筑物失稳，严重的还会引发安全事故。
2 软土地基处理的目的
软土地基处理的目的主要是利用夯实、换填、排水、挤密、加筋、胶结等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的的工程特性，提高地基承载力。具体为：降低地基的压缩性；提高地基的抗剪强度；改善地基的动力特性；改善地基的透水特性；改善特殊土的不良地质特性。
3 软土地基处理方法
3.1深层搅拌法
作为一种新型的地基处理方法，深层搅拌法主要适用于处理高饱和度的粉土、淤泥以及含水量较高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土地基。其作用机理是以水泥等材料为固化剂，利用钻机成孔，然后利用压缩空气将拌水泥粉等固化材料送入软土中，软土和固化剂在地基深处强制拌和，通过固化剂和软土之间产生的物理化学反应，共同固结形成具有整体性及一定强度的柱状体，从而达到软土地基加固的目的。固化剂的掺入量宜根据被加固地基土的性质以及所需要达到的地基强度、沉降要求来确定，一般为被加固土重的7％～15％左右。如图2所示为深层搅拌法的施工过程。
图 2 深层搅拌法施工过程
a 定位 b 沉入到底部 c 喷浆搅拌（上升）
d 重复搅拌（下沉） e 重复搅拌（上升） f 完毕
3.2加载法
利用外加荷载或结构物本身自重，通过逐级加载、加压等方式，将土体中多余的水排出，减少土体中的孔隙水，土体逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。加载法需要排水系统和加压系统两部分组成，加压排出的孔隙水可以通过排水系统尽快排出，缩短预压期。
3.2.1砂井堆载预压法
饱和粘性土地基，透水性小，一般采用砂井堆载预压的方法促进土体中孔隙水的排除，加快土的固结，提高强度。具体做法是将砂层铺设在预压层的表面，为了利于排水固结，在该土层中设置直径300～400mm、间距为直径的6～9倍的砂井穿过。对于砂井堆载预压法，在施加荷载时，应注意加荷速率及分级加荷的大小应与原地基强度及地基因固结增长的强度相适应。
3.2.2真空排水预压法
先在加固土中布置砂井与砂垫层，然后在砂垫层上铺设不透气的塑料薄膜，通过真空泵抽气，造成塑料薄膜下高度真空，使土中产生负的孔隙水压力，从而吸出孔隙水达到预压固结的目的。见图3所示。

图 3 真空排水预压法示意图
真空排水预压法比堆载预压法的施工工期要短很多。利用真空排水预压法加固软基时，地基周围的土体会向着加固区移动；而堆载预压法则相反，向着加固区外移动(即侧向挤出)。当两者垂直变形相同时，采用真空排水预压法加固土体的密实度要更高。由于真空排水预压法是利用大气来加固湿软地基的，因此施工干扰少，施工现场能保持整洁。
3.3 挤密桩法
挤密桩法最适于加固松软饱和土地基，其原理是挤密土壤，排水固结，以
提高地基的承载力。具体做法是先用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，然后拔出桩管，再在桩孔中灌入砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实，或者随着填充料的灌入逐渐拔出桩管。
这种桩的填充料一般为水泥、石屑、碎石、粉煤灰和水的拌合物，是一种低强度混凝土桩，是近年来发展起来的处理软土地基的一种新方法，具有较好的技术性能和经济效果，不但能提高地基的承载力，还可将荷载传递到深层地基中去。此外，根据地基土质的不同，亦可采用振动成孔器或振冲器成孔后灌入砂石挤密土壤。
3.4 强夯法
强夯法主要适用于碎石土、砂土、非饱和粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土地基。此法是采用10～40t的夯锤从高处自由落下，在强夯的冲击力和振动力作用下地基土被振实、挤密，部分土体液化，水分从地基中排出，从而提高地基承载力，减少土体沉降。为确定加固深度、加固范围、最佳夯击能、夯击遍数、间歇时间等强夯参数，在采用强夯法处理软土地基正式施工前必须进行试验。规范规定：最后两击夯沉量不应超过其平均值5cm，在施工过程中一定要加强观测；强夯施工结束后间隔一定时间后须对地基承载力检测，对碎石土和砂土地基，间隔时间最少为7～14d，对低饱和度的粉土和湿陷性黄土、粘性土地基间隔时间最少为14～28d。
针对高饱和度的粉土、流塑~软塑的黏性土等地基，在强夯法的基础上，增加墩体，称为强夯置换法。采用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料形成墩体，墩体同时也相当于一特大排水体，所以强夯置换法的加固原理，相当于强夯(加密)、碎石墩、特大直径排水井三者之和，具有加固效果显著、工期短、费用低等优点，目前已用于堆场、公路、机场、房屋建筑、油罐等工程 。
3．5 单液硅化法
单液硅化法是将硅酸钠溶液(Na20.nSi02(俗称水玻璃)灌入土中，当溶液和含有大量水溶性盐类的土相互作用时，产生硅胶将土颗粒胶结，提高水的稳定性，消除黄土的湿陷性，提高土的强度。硅化法的化学反应方程式为：

单液硅化法适用于处理地下水位以上渗透系数为0.1~2.0 m/d的湿陷性黄土等地基。对于下列建(构)筑物，宜采用单液硅化法：
    (1)沉降不均匀的既有建(构)筑物和设备基础；
    (2)地基受水浸湿引起湿陷，需要立即阻止湿陷继续发展的建(构)筑物或设备基础；
    (3)拟建的设备基础和构筑物。
 对酸性土和已渗入沥青、油脂及石油化合物的地基，不宜采用单液硅化法。
4 结语
近些年来，各地因地制宜地发展了很多新的软土地基处理方法，取得较好的经济效益。新的地基处理方法的不断发展，一定程度上提高了地基处理的整体能力和水平。对软土地基处理的恰当与否，不仅影响到工程投资，而且影响到建筑产品的工程质量和使用性能。对软土地基的处理方法有很多，但无论采用哪种方法，处理后的地基必须满足在强度、透水性、变形和动力稳定性等方面的要求，才能达到减小工程地基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降的目的。

参考文献
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