濱海新區軟土地基工程特性的分析

摘要：軟土地基的處理質量是保證建筑物安全、高效運營的關鍵，也直接影響到地基的基礎承栽力。本文通過對紹興濱海地區的地基基礎形式進行調查、分析與評價，給出了軟土地基的定義、現狀和出現的問題，對軟土地基常用處理方法的加固機理、適用范圍、施工工藝等方面進行研究分析。也給出了相應的建議，為今后紹興濱海地區地基基礎處理提供參考。

關鍵詞：濱海新區 軟土地基 處理方法

隨著社會的不斷發展進步，人類的生存空間也在不斷擴大。從陸地到海洋、從海洋到太空，依靠勤勞和智慧人們想方設法把一些不適合居住的地方變得適宜居住，而在軟弱的土地上建造房屋、碼頭等更是體現了人類的一種不屈不撓的精神。據歷史記載早在二千多年前就己采用了在軟土中夯入碎石等壓密土層的夯實方法；灰土和三合土的墊換法也是傳統的建筑技術之一。在地基處理中經常會遇到這樣的問題，就是對軟土的特性認識不足，或是選擇處理方法不當，技術控制不嚴，那么結構和基礎在施工過程中就會出現地基失穩，并會產生較大的沉降和不均勻沉降，以及較大的延續長久的工后沉降。因此，合理有效的處理軟土地基己成為工程建設中的一個關鍵問題。

1、軟土地基的定義

我國公路行業規范對軟土地基未作定義。日本高等級公路設計規范將其定義為：主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機質土、泥炭以及松散砂等土層構成。地下水位高，其上的填方及構造物穩定性差且發生沉降的地基。日本規范還對軟土地基做了分類，提出了類型概略判斷標準。在給出軟土地基定義時指出：軟土地基不能簡單地只按地基條件確定，因填方形狀及施工狀況而異，有必要在充分研究填方及構造物的種類、形式、規模、地基特性的基礎上，判斷是否應按軟土地基處理。

2、目前我國軟土地基處理的現狀

在我國高等級公路的軟土地基處理中，常用的方法主要有粉噴樁、砂墊層法、豎向排水法（袋裝砂并、塑料排水板）、加鋪土工織物（土工布、土工格柵）、碎石樁、砂樁、深層攪拌、強夯等。采用最多的是砂墊層+袋裝砂井（或塑料排水板）土工布的處理辦法，可以得到比較經濟且效果較佳的結果。

在軟土地基上修筑公路和橋梁并不都會發生問題、只要設計和施工措施得當，就可以保證路堤、橋梁的穩定和使用效果。軟土地基上路堤的設計與施工方案，應結合當地工程地質條件、材料供應、投資環境、工期要求和環境保護等因素，按照因地制宜、就地取材、分期修建、綜合處治的原則進行充分論證，使設計和施工方案達到技術上先進、經濟上合理。

在紹興北部濱海海涂，基礎持力層承載力較軟粘土為高，一般持力層以濱海粉土，粉砂為主，土層沉降量較小，且比較均勻。由于濱海為新近圍海涂而成，屬新興工業開發區，地基基礎研究應用很少，一般一～三層建筑采用天然地基淺基礎。

天然地基淺基在紹興地區應用較多的是獨立基礎、條形基礎（包括十字交叉條形基礎）、筏形基礎。

3、濱海新區的現狀及存在的問題

濱海新區大面積分布的各類軟土（海相沉積、湖沼相沉積、人工吹填等）的巖土工程狀況，勢必帶來一系列的環境巖土工程問題（或災害），如建筑密集區區域性的工程性地面沉降問題、深大基坑施工變形及其對周圍環境的影響、軟土地基處理與加固問題、地震荷載作用下的軟土震陷問題等。這些問題的產生，實質上與濱海軟土的工程特性直接有關。工程地質特性的研究是為了更好地為地基基礎的選擇服務，在不同的工程地質條件下，適合建造哪一類建筑，宜用哪一種地基基礎形式。為今后濱海軟土地基工程地質特性的分類研究和地基基礎方法的應用研究提供參考。地基基礎領域是土木工程中非常活躍的領域，也是非常有挑戰性的領域，現代土木工程對復雜的工程地質情況要求日益嚴格。地基基礎選擇恰當與否，關系到整個工程的質量、投資和進度。故對地基土工程特性進行研究有重大的經濟意義和社會意義。

4、濱海新區現有地基與其各自的特點

4.1淺基礎

主要根據濱海區淺基礎持力層來評述。

紹興地區濱海區淺基礎持力層若選用沖填土層，此層處于表層，主要由粉土組成，強度低，穩定性差。只適用于臨時用房或一層低矮房屋。

在濱海區淺基礎施工中，局部表層由碎石、塊石等拋填而成，局部埋深＞5m，可能對基礎施工有一定影響，應引起足夠的重視，采取相應的措施。

4.2深基礎

紹興濱海區采用的復合地基方法較少，大量采用預應力混凝土短管樁，這是因為預應力混凝土短管樁持力層選用砂質粉土、粉砂層，該層力學強度高，層位相對穩定，厚度較大，選作短樁持力層良好，適合Φ400mm以上規格的預應力管樁，從而導致單樁噸位承載力造價低，又由于預應力混凝土管樁耐打性好，施工周期短，及其對環境影響少等優點，顯示了在技術上和經濟上的優越性。

濱海區預應力混凝土管樁施工方法宜采用錘擊法施工，樁端全截面進入持力層3D以上。

4.3復合地基

當濱海區場地地層為飽和粉土和粉砂，靜壓施工時難以穿過；靜壓振動或錘擊式施工時易引起土層液化、涌砂、噴水，此時預應力管樁施工難度較大，宜形成復合地基以滿足荷載要求。這里主要介紹振沖碎石樁加固粉土地基。

振沖碎石樁適宜應用于五層以下的工業與民用建筑，持力層可為松散的非飽和粘性土、雜填土、素填土、砂性土。

5、預應力混凝土管樁基礎典型工程實例分析

目前在紹興濱海區預應力混凝土管樁，一般屬端承摩擦樁，也有少數屬于摩擦端承樁。管樁具有造價低，樁身質量好，擠土較少，耐打性好，施工周期短等優點，是紹興濱海區深基礎的主要應用形式，現以紹興污水處理廠廠區工程為例分析。

5.1工程概況

5.3樁基設計

6、軟土地基處理方法研究

在建筑工程中，建筑物的沉降及不均勻沉降的控制占據十分重要的地位。建筑物沉降的大小，一方面取決于荷載的大小與分布；另一方面取決于地基土的壓縮特性。因此，在建筑物施工前，必須了解地基土的壓縮特性，而它是用壓縮性指標來衡量的，一般來說，可通過限壓縮試驗測定。對于達不到設計要求的軟土地基需對其進行加固處理。

軟土地基加固處理的目的是利用夯實、置換、排水固結、加筋等方法對地基土進行加固，以改善地基土的剪切性、壓縮性、振動性和特殊地基的特征，使之滿足上部擬建工程的要求。

根據道路或上部建筑物（構筑物）對地基的各種要求和天然地基條件，可先確定需要進行地基處理的天然地層的范圍及地基處理要求。

根據天然地層的條件、地基處理的具體要求、地基處理方法的原理、應用經驗、機具設備、材料條件，進行地基處理方案可行性研究，提出多種可行方案。

濱海地區軟土地基常用的處理方法有深層攪拌法，強夯固結法，排水固結法（真空預壓法、堆載預壓法，真空聯合堆載預壓法）等。

6.1置換：用物理力學性質較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土或不良土，形成雙層地基或復合地基。這樣一來，提高了地基承載力、減少沉降，適用于軟弱土層位于地基表面且最大深度一般在3m，最大不超過5m的情況。

6.2排水固結：土體在一定荷載作用下固結，孔隙比減小，強度提高，以達到提高地基承載力，減小工后沉降。

6.3灌入固化物：向地基中灌入或拌入水泥，或石灰，或其他化學固化材料在地基中形成復合土體，以進行地基處理。

6.4振密、擠密：采用振動或擠密的方法使土體密實，提高地基承載力和減少沉降。主要包括：表層原位壓實法、強夯法、振沖密實法、擠密砂樁法、擠密碎石樁法（包括振沖擠密碎石樁、振動沉管擠密碎石樁、沖錘成孔擠密碎石樁和一千振成孔碎石樁等）、孔內夯擴擠密樁法、爆破擠密法、土樁和灰上樁、以及夯實水泥土樁法等。

6.5加筋：在地基中設置強度高、模量大的筋材，以達到提高地基承載力、減少沉降的目的。強度高、模量大的筋材可以是鋼筋混凝土，低強度混凝土，也可以是土工合成材料等。

6.7冷熱處理：通過凍結，或焙燒、加熱地基土體改變土體物理力學性質以達到地基處理的目的，主要包括：凍結法、燒結法。

對提出的各種方案進行技術、經濟、進度等方面的比較分析，考慮環保要求，初步確定采用一種或幾種地基處理方法，視需要進行現場試驗或補充調查。

進行地基處理施工設計、地基處理施工，通過監測、質量檢驗、反分析，對不符合要求或未達到預期目的的進行設計修改、補充，符合要求的就可作為人工地基進行下步工作。

7、小結

7.1濱海區淺基礎持力層可選用沖填土層、粘質粉土層。基礎可采用墻下條基、柱下條基、獨立基礎等。若持力層選用粘質粉土層，可作為一般輕型建筑物的天然地基持力層。

7.2濱海區深基礎應廣泛使用預應力混凝土管樁短樁，基礎持力層選用砂質粉土、粉砂層，具有技術上和經濟上的優越性。

7.3當濱海區場地地層為飽和粉土和粉砂，靜壓施工時難以穿過；靜壓振動或錘擊式施工時易引起土層液化、涌砂、噴水，此時預應力管樁施工難度較大，可考慮采用振沖碎石樁加固粉土地基，形成復合地基以滿足荷載要求。但振沖碎石樁性價比較低。

7.4為了保證地基穩定，在選擇處理方法時，除了考慮處理方法的特點、對地基的適用性和效果外，還應考慮建筑物的氣候條件、施工條件、經濟性、可靠性等。

7.5針對軟土地基加固處理工程特點，建立軟土地基處理方案多屬性決策模型，對軟土地基處理方案進行優選，這對類似軟土地基工程的處理及監測具有一定的借鑒意義。

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