軟土地基的特點及處理方法

于春芳

（秦皇島市地方道路管理處，河北 秦皇島 066000）

近年來，國家逐步加大了基礎工程設施建設的投入，使得道路工程得到了長足發展。隨著線形選取的日益密集，道路穿越軟土地區也是不可避免的，所以在軟土區域修筑地基比較常見。軟土地基決定著工程的質量與進度，良好的措施也可以降低工程的造價，否則就會為工程質量造成很大的安全隱患，直接影響基礎的承載能力，進而影響道路工程的正常使用。因此，科學合理地確定軟土地基處理技術是非常有必要的。

1 軟土的定義與成因

通常情況下，軟土是指直徑不大于0.1mm的顆粒在土壤樣品中含量超過一半的近代沉積物。軟土一般處在緩慢流水或靜力環境中，這決定其自身含水量大于液限，且自身含有有機雜質。在工程上遇到的軟土通常有泥炭質土、沖填土、淤泥質土、飽和水粘性土、雜填土等。

軟土形成的環境比較復雜，多在靜水壓力、無氧、多有機物的綜合環境下形成。除了小部分軟土形成的時期比較早，處于土層的最下面，大部分的軟土形成時間比較晚，有的還是在持續固結形成中，軟土經常與泥炭、粉砂等土層互為相間，形成復雜的土質環境。

2 軟土的工程性質與危害

2.1 軟土的工程性質

軟土的工程形成與地基土的沉積時間、地質構成、成因有著緊密聯系。年代不同的軟土的物理性質指標盡管較為類似，但是工程應用中其工程性質卻相差很大。所以對軟土的工程性質進行分析應從年代、組成、環境、構造等角度入手。軟土的工程性質大致如下。

2.1.1 含水量較高，孔隙比較大

由于軟土主要成分是粘土粒組與粉土粒組，且含有一定量的有機物質。這些物質具有吸水的特性，在各種地質環境下形成絮狀結構。軟土的狀態多為軟塑狀態或半流塑狀態，其天然含水量與孔隙率較大。若土的含水量高，其抗剪強度就小，壓縮性大；反之，若土壤含水量低時，則抗剪強度大，相應的孔隙率小。鑒于此在對軟土性能進行改善時，含水量是一項重要的控制指標。

2.1.2 透水性較差

軟土的滲透系數較之一般土壤要小，因此在外部荷載的作用下，土壤的固結時間很長。當軟土中含有的有機質比重過大時，有機質的腐敗可能產生氣體在土中形成小氣泡，阻礙土體的滲透通道，進而降低軟土的滲透能力。所以軟土層上的工程建筑，其基礎沉降時間是比較長的，強度增長也非常緩慢。這非常不利于地基特性的改善。軟土的滲透性不是各向同性的，一般豎直方向土壤的滲透系數比水平方向的滲透系數要小，對于含有水平砂層的軟土這種現象更加明顯。

2.1.3 抗剪強度不足

軟土的抗剪強度與排水固結程度有很大的聯系。通常情況下，其抗剪能力較低，在不排水進行剪切的前提下，土壤的內摩擦角幾乎為零。對于固結正常的軟土層，隨著深度的增加，其不排水抗剪強度也隨之增大。在外部環境的作用下，當地基排水固結后，軟土強度將迅速增大，同時固結速度決定著軟土的強度。

2.1.4 結構性突出

軟土的結構形式通常為絮狀，特別是海相粘土尤為突出。這種土層在攪拌、振動、擠壓等擾動時，其強度降低十分明顯，嚴重時出現流動現象。鑒于此，在軟土層中進行基礎開挖處理時，應盡量避免對土層結構造成破壞，防止出現土層強度降低、變形，影響地基處理質量。

2.1.5 流變性明顯

軟土層在外部荷載的長期作用下，土層會產生持續的剪切變形，當然這個過程是非常緩慢的，當主固結沉降最終停止后，抗剪強度有所衰減，另外還可能產生次固結沉降。

2.2 軟土的工程危害

鑒于軟土具有以上工程性質，軟土地基對工程建設特別是道路工程是非常不利的。首先，軟土地基的抗剪強度不足容易造成路堤出現整體側向滑移的情況；其次，軟土地基與人工構筑物的沉降不一致，易產生跳車；最后，當地基變形時或地下水上涌，會導致路面發生破壞。所以，當在軟土層進行路基施工時必須對其進行必要的處理，對土壤的性質進行改善，主要指改善軟土層的抗剪強度與抗變形能力，使其滿足工程需要，保障建筑工程（特別是道路工程）的質量。

3 軟土地基的處理方法

3.1 加筋法

加筋法的原理是通過將纖維織物、條帶、網格片等抗拉性能良好的材料添加到土中，控制土層的側移，對土層的受力特性進行改善，促進了內力重分布，進而提高了土層的強度與穩定性。目前常用的種類有加筋土、土工合成材料與土釘墻技術三個方面。

加筋土是將筋體添加到土層中，形成復合型土層。當軟土層受到荷載作用時，土層與筋體通過摩擦作用共同抵抗變形。在實際應用時充當筋體的主要是土工格柵或土工織物等材料，有助于提高軟土層整體的穩定性與強度。目前主要在擋土構筑物與堤壩圍護中有著較好的應用。

土工合成材料指的是對土木工程領域引入并應用現代化的合成材料的簡稱，通常采用的是由人工合成的聚合物所生產的各種類型的產品。將這種材料埋置于土體的內部，可以提高土層的抗變形能力。土工合成材料應用的范圍最為廣泛，主要包括土工膜、土工合成材料、土工織物等。

土釘墻是一種直接在土層中加筋的技術手段。通常依靠插筋、灌漿、鉆孔的形式將各種形式的土釘打入軟土地基中，形成軟土與其他正常土層的結合整體。土釘由型鋼、鋼筋、鋼管等材料按照相關標準制造而成，它作為傳力媒介在外界環境作用下，與軟土共同承受變形，提高整體強度，進而實現對軟土層的加固。土釘墻法在人工降水后填方工程中應用比較廣泛，主要應用于粘性土、弱膠結砂土的基坑支護或邊坡加固。

3.2 水泥土攪拌法

水泥攪拌樁對軟土地基進行加固的原理是利用水泥自身所特有的水解及水化反應和水泥化合物與粘土之間發生的膠結碳化作用，進而形成樁體與周圍土層相結合的復合型地基。該地基顯著地提高了地基的承載極限，使地基的沉降也得到了很大改觀，有利于提高地基的穩定性與耐久性。目前在實際工程應用中，水泥攪拌樁主要通過工程設備將固化劑與土體進行攪拌，并根據固化劑物理形態的不同，將施工方法分為噴漿法和噴粉法兩種。一般情況下噴漿法的水泥用量可控性高，在拌制過程中容易攪拌，所以成樁的質量比較好，與之相反，噴粉法的水泥用量不易控制，成樁質量相比不如前者好。但是噴粉法可以吸收軟土層中的水分，更加適用于含水量高的軟土層，綜合加固效果顯著，且施工程序比噴漿法簡單，在國外應用比較廣泛。

3.3 強夯置換法和強夯擠密法

強夯置換法與強夯擠密法的加固原理不同，所以在工程實際應用范圍也各有重點。強夯置換法適用于地基控制性不是很高的工程，如高飽和度的粉土等，需要注意的是該方法需要現場檢測，以確保使用效果。強夯擠密法適用于處理砂土、碎石土、飽和度低的粘性土與粉土、雜填土、濕陷性黃土等地基。一般認為強夯擠密法對于塑性指數小于等于10的土應用效果最佳。

3.4 排水固結法

排水固結法的作用機理是通過在軟粘土地基土體上預先施加荷載，促使土壤中的水分排出，土體的微觀組成發生變化，孔隙率得到減小，孔隙水壓力降低，這樣增大了土體的有效應力，地基強度得到顯著提高。排水固結法在處理淤泥軟粘土地基的穩定與沉降問題時性能優異，具體包括排水和加壓兩個系統。在土層設置排水設施，基于地層自身的可透水性，經排水設施排出土體，形成排水系統。排水設施主要包括塑料板排水與砂井排水，鑒于排水固結法需要提前施加荷載，故實施周期比較長，對于那些工期緊張的工程應用性受到局限。

4 結論

軟土地基復雜性高，技術難度大，在進行地基處理時必須提高重視程度，軟土地基處理失當就會造成地基的不均勻沉降，從而嚴重影響建筑工程的正常使用。本文提出的幾種常用軟土地基處理方法，各有側重點，也各有不足，在工程應用時，必須立足于工程實際采取合適的處理方法，這樣才可以取得預期的處理效果，為后續工程打下良好的基礎。

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