軟土地基的處理方法及在治淮工程中的應(yīng)用

王士宏

一、前言

軟土地基一般由濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的細(xì)粒土組成，具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)，這種地基的承載力較小，一般不超過50kN/m2，且容易變形、不穩(wěn)定，對建筑物的結(jié)構(gòu)極易造成破壞。

二、軟土地基的處理方法及在治淮工程中的應(yīng)用

1.地基換土法

當(dāng)?shù)鼗浲翆雍穸容^薄時(shí)，可采用將軟土層開挖移除，換填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土等方法，對地基進(jìn)行處理。鑒于換砂不利于防滲，且工程造價(jià)較高，一般應(yīng)就地取材，以換填泥土為宜，價(jià)格便宜，施工比較簡單。換填的泥土應(yīng)滿足規(guī)定的物理力學(xué)指標(biāo)，要有較好的壓實(shí)性，以形成良好的持力層，從而改變地基的力學(xué)特性，提高地基的承載力和穩(wěn)定性。換土施工時(shí)，還要注意基坑邊坡的穩(wěn)定，防止滑坡，并保證填土質(zhì)量，填料要分層夯實(shí)。如在河南石漫灘水庫工程附屬設(shè)施工程的建設(shè)中，地基土是膨脹土，土性遇水膨脹、失水收縮開裂，具有不穩(wěn)定性，對基礎(chǔ)及工程上部結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生不利影響。后將地基土挖除，換填砂子，工程建成后運(yùn)用至今，情況良好。

2.堤身自重?cái)D淤法

治淮工程中有很多堤防工程。在堤防工程的施工中，堤基處常遇到一些水塘或洼地，其底部是流塑狀的淤泥或淤泥質(zhì)土，在對這類地基進(jìn)行處理時(shí)，常采用堤身自重?cái)D淤法。該方法是通過逐步填土加高堤身，利用堤身的自重將處于流塑態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土向外擠出，并在堤身自重的作用下，使下部土中的孔隙水壓力充分消散并增加有效應(yīng)力，從而提高地基的承載能力。在擠淤過程中，為了防止產(chǎn)生不均勻沉陷，施工時(shí)應(yīng)放緩堤坡，減慢堤身填筑速度，分期加高。這種方法減少了堤基清淤處理環(huán)節(jié)，加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了工程投資。如在淮河干流蚌埠段右岸堤防加固及淮北大堤加固工程的堤防加固部分，有一些地方就采用了擠淤法處理堤基，取得了很好的效果。

3.樁基處理法

當(dāng)?shù)鼗偻翆虞^厚，難以大面積進(jìn)行深處理時(shí)，可采用打樁的辦法對地基進(jìn)行加固處理。根據(jù)地基的情況不同，采取的樁基礎(chǔ)類型也不同。目前工程中較多采用的樁基類型有水泥土攪拌樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁和灌注樁等。

（1）水泥攪拌樁。利用水泥等材料作為固化劑，通過攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高軟土地基的承載能力，減小沉降量，提高邊坡的穩(wěn)定性等。如在懷洪新河天井湖引河閘的基礎(chǔ)處理及淮河蚌埠閘擴(kuò)建工程的基坑邊坡支護(hù)中，都是采用了水泥土攪拌樁進(jìn)行處理，取得了良好的效果。

（2）鋼筋混凝土預(yù)制樁。包括鋼筋混凝土樁和預(yù)應(yīng)力管樁，是在預(yù)制構(gòu)件加工廠預(yù)制，經(jīng)過養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，運(yùn)至施工現(xiàn)場，用打樁機(jī)打入土中，然后在樁的頂部澆筑承臺梁（板）基礎(chǔ)，從而大大提高地基的承載力。鋼筋混凝土預(yù)制樁具有制作簡便、強(qiáng)度高、鋼度大、可制成各種截面形狀等特點(diǎn)，而且投資省，質(zhì)量有保證，施工速度快，因此被廣泛地采用。如治淮工程中的一些附屬建筑物、管理設(shè)施等工程的基礎(chǔ)處理，就是采用了這種方法處理，效果良好。

（3）鋼筋混凝土灌注樁，是直接在樁位上用機(jī)械成孔或人工挖孔，在孔內(nèi)安放鋼筋、灌注混凝土而成型的樁，樁頭可直接深入到堅(jiān)硬的基巖上作為持力層。灌注樁按成孔方法分為鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、干作業(yè)鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁等。灌注樁具有不受地層變化限制，不需要接樁和截樁，適應(yīng)能力強(qiáng)，受力相對較穩(wěn)，抗壓抗拔，振動小、噪聲小等特點(diǎn)。由于其既不存在擠土負(fù)面效應(yīng)，又具有穿越各種硬夾層、嵌巖和進(jìn)入各類硬持力層的能力，樁的幾何尺寸和單樁的承載力可以根據(jù)需要調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，因此使用范圍很大，尤其適合高重建筑物的基礎(chǔ)處理。如淮河防汛調(diào)度實(shí)施工程的基礎(chǔ)處理，設(shè)計(jì)原采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，施工中發(fā)現(xiàn)地下水位較高，水量較多，采取邊抽水邊挖孔的方式無法進(jìn)行施工，后改為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工，工程建成后運(yùn)用情況良好。

4.排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是對天然地基進(jìn)行加載預(yù)壓，使土體完成固結(jié)沉降，從而提高地基土強(qiáng)度的地基加固方法，是解決淤泥或淤泥質(zhì)土地基沉降和穩(wěn)定問題的一種有效措施。該法由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分組成，是在排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出，增加有效應(yīng)力達(dá)到硬化固結(jié)的目的。排水系統(tǒng)是在地基中設(shè)置排水體，利用地層本身的透水性由排水體集中排水的結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)排水體的不同又分為砂井排水和塑料排水帶排水兩種形式。排水固結(jié)法的基本做法是：先將加固范圍內(nèi)的植被和表土清除，上鋪砂墊層，然后豎向做砂井或垂直下插塑料排水板，砂墊層中橫向布置排水管，用以改善加固地基的排水條件；再在砂墊層上鋪設(shè)密封膜，用真空泵將密封膜以內(nèi)的地基氣壓抽至80kPa以上，通過真空泵加壓排水，使地基加速沉降固結(jié)，以提高地基的承載力。如安徽省霍邱縣臨淮崗姜家湖排澇站的地基處理，采用了真空泵加壓的輕型井點(diǎn)排水處理；懷洪新河新開沱河閘地基處理，采用了真空泵加壓的深井排水和井點(diǎn)排水相結(jié)合的處理方式，取得了滿意的效果，工程運(yùn)行至今，情況良好。

5.灌漿加固法

灌漿加固法是在原地基上鉆孔或打入管樁，通過孔眼及管孔，用一定壓力把漿液（加固劑）灌入土層中，通過漿液凝固，把原來松散的土固結(jié)為有一定強(qiáng)度的整體，或把土中的裂縫和縫隙堵塞起來，從而達(dá)到加固地基、提高地基承載力的一種加固法。灌漿漿液一般有水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿及各種化學(xué)漿材如聚氨酯類、木質(zhì)素類、硅酸鹽類等。灌漿加固一般可分為靜壓灌漿和高壓噴射灌漿兩類。靜壓灌漿可分為填充灌漿、裂縫灌漿、滲透灌漿和擠壓灌漿等；高壓噴射灌漿可分為旋轉(zhuǎn)噴射灌漿和定向噴射灌漿。如懷洪新河新開沱河閘的基礎(chǔ)處理采用定噴灌漿的方式，既加固了閘基，又做了封閉式的閘基防滲墻，運(yùn)行效果良好。

6.土工合成材料加筋加固法

土工合成材料加筋加固法，是將抗拉能力很強(qiáng)的土工合成材料平鋪于地基表面，使土工合成材料與地基形成整體，使地基上部荷載均勻地分散在地基上，當(dāng)?shù)鼗赡艹霈F(xiàn)塑性剪切破壞時(shí)，土工合成材料可起到阻止破壞面形成或減小破壞發(fā)展范圍的作用，從而達(dá)到提高地基承載力的目的。此外，土工合成材料與地基土之間的相互磨擦還能限制地基土的側(cè)向變形，從而增加地基的整體穩(wěn)定性。

7.強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是將一定重量的夯錘起吊到一定的高度，讓錘自由落下，對土進(jìn)行夯實(shí)，以起到加固地基的作用。采用該法施工前，首先要根據(jù)軟土地基的力學(xué)特性，進(jìn)行強(qiáng)夯實(shí)驗(yàn)，合理地確定夯錘起吊的高度及夯實(shí)遍數(shù)等參數(shù)，壓縮土體孔隙，并且夯點(diǎn)周圍產(chǎn)生的裂隙也為孔隙水的出逸提供了方便通道，有利于土的固結(jié)，從而提高土的承載能力；夯實(shí)后的地基由建筑物荷重所引起的壓縮變形也將大為減小。適用于孔隙率較大且含水量在一定范圍內(nèi)的軟土地基，如河流沖積層、濱海沉積層，以及黃土、粉土、雜填土等地基。

三、結(jié)語

軟土地基對工程結(jié)構(gòu)的安全具有極大的危害性，直接影響到工程的安全、質(zhì)量和使用壽命，如果處理不當(dāng)，就會造成地基失穩(wěn)，對工程結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。建設(shè)工程的所在地不同，其地基土的力學(xué)特性也不同。在工程建設(shè)前期，必須對工程地基進(jìn)行認(rèn)真勘察，仔細(xì)分析研究地基的力學(xué)特性，當(dāng)遇到軟土地基時(shí)，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，進(jìn)行綜合分析，采用最合適的方法對地基加以處理，以滿足工程對地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求