淺析特殊土地基的處理及加固

王　杰

摘要：特殊土地基種類較多，有軟土地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基和雜填土地基等。正確認識這些地基工程的特殊性，對于處理地基工程中的實際問題，意義重大。

關鍵詞：特殊土 地基 處理 加固

0 引言

結構物的地基失效可概括為以下幾類：強度及穩(wěn)定性不足問題；脹縮、塌陷及不均勻沉降問題；地下水流失及潛蝕和管涌問題；動力荷載作用下的液化、失穩(wěn)和震陷問題。當結構物的天然地基可能發(fā)生上述情況之一或者其中幾個時，即需采用適當?shù)牡鼗幚矸椒?，以保證結構的安全與正常使用。地基處理就是按照上部結構對地基的要求，對地基進行必要的加固或改良，提高地基土的承載力，保證地基穩(wěn)定、減少房屋的沉降或不均勻沉降、消除濕陷性黃土的濕陷性，提高抗液化能力等。

1 飽和淤泥土

工程上將淤泥和淤泥質土稱為軟土。軟土是以黏粒為主的土，在靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積而成。軟土含水量大，壓縮性高，透水性小，承載力低，呈軟塑、流塑狀態(tài)。軟土中分布量大、面廣的是淤泥類土，它屬于低強度、高壓縮性的有機土，是事故多發(fā)、難以處理的地基土。

1.1 工程性質 ①壓縮性高，沉降量大。據(jù)對建在淤泥類土上的磚石結構統(tǒng)計，三層民用房屋沉降幅度為15~30cm，四層為25~60cm，五層以上多超過60cm。某些地區(qū)四層房屋下沉超過50cm，有的高達60cm以上。沉降大的原因，一是孔隙比大，壓縮性高；二是淤泥土層厚。因此在淤泥土地區(qū)，上部結構存在高差，平面形狀復雜的房屋，因沉降差異造成房屋開裂的很多。②由黏粒、粉粒構成，黏粒含量高，且含有有機質，滲透性低，滲透系數(shù)一般為1×10-8～1×10-6cm/s，使土的固結時間很長，房屋沉降穩(wěn)定歷時達數(shù)年。在正常的施工速度情況下，超過三層的房屋，施工期間沉降占總沉降的20%～30%，其余的沉降可延長20年以上。在新修筑道路時，可發(fā)現(xiàn)道路填土過多造成路基不均勻下沉現(xiàn)象。由于不均勻下沉造成人行道路面脫空開裂，雖經修復仍然難以復原，其原因在于填土引起的沉降需要較長時間才能穩(wěn)定。③快速加荷可引起大量下沉、傾斜及傾倒。飽和淤泥類的承載力與加荷排水條件關系很大。加荷速率過快，土中水不能排除，將引起土中孔隙水壓增高，當外荷載超過容許承載力的50%時，地基中出現(xiàn)塑性變形，大量土處于流塑狀態(tài)，向外擠出，引起基礎下沉，嚴重者地基失穩(wěn)。加拿大特朗斯康谷倉交付使用后不久傾倒，下沉880cm，就是其中著名的例子。地震作用屬瞬間周期性水平荷載，它直接增加了地基中的剪應力。在瞬間加荷情況下，土中水立即出現(xiàn)高孔隙水壓，隨即產生土的塑性擠出。其地基工作狀態(tài)與快速增加垂直靜載完全相同。例如，唐山大地震期間，新港、漢沽等高烈度地區(qū)出現(xiàn)了大量建筑物震沉現(xiàn)象，三層住宅平均下沉18cm，四層為25.1cm，均伴有傾斜。④土的抗剪強度很低，易于滑坡。飽和擾動的淤泥其強度接近于零。飽和結構性淤泥土的強度決定于黏聚力值，在10~20kPa，所以地基的容許承載力最高為100kPa，低者30~40kPa。軟土邊坡的穩(wěn)定坡度0值很低，只有1：5（坡高與坡長之比），地震時為1：10，降水后有所提高，但預壓后，地基承載力可提高一倍。

1.2 處理原則 盡量使用地基土排水、固結，減少、克服不均勻沉降?？捎蒙皦|層、砂井預壓法，也可用深層攪拌、高壓噴射等方法予以處理，以減少建筑物對地基土的附加應力。

2 雜填土地基

雜填土系由堆積物組成。堆積物一般為含有建筑垃圾、工程廢料、生活垃圾、棄土等雜物的填土。雜填土下多為形狀不規(guī)則的池塘、洼地。堆積物的成分、堆積時間、地點等極無規(guī)律，且有些堆積物與水、塘泥混雜。由于雜填土分布不規(guī)律，在建筑物的構建中，有的在勘察階段發(fā)現(xiàn)雜填土，有的在開挖基坑中發(fā)現(xiàn)，而有的則在事故出現(xiàn)后才發(fā)現(xiàn)。

2.1 工程性質 雜填土堆積時未經人工控制和處理，成分復雜，均勻性差。堆積時間不盡相同。粗骨料較多，經過多年堆積及雨淋滲流作用，有的較密實，有的含有不規(guī)則空洞。滲透系數(shù)一般較大，動力夯擊一般不會出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象。因此，雜填土是壓縮性極不均勻，強度差異很大，部分為高壓縮性的軟弱地基土，但不能和軟土混為一談。雜填土未經處理，不得做地基，必須慎重對待。

2.2 處理原則 解決雜填土地基的不均勻性，可用強夯法、振沖碎石樁、振動成孔灌注樁、復合地基等方法進行處理，不宜用靜力預壓、砂墊層等方法處理。

3 濕陷性黃土

濕陷性黃土是一種特殊的黏性土，浸水即會產生濕陷，使地基出現(xiàn)大面積或局部下沉，造成房屋損壞。

3.1 工程性質 具有大孔結構，孔隙比e＞1，孔隙率n＞45%，粉粒含量占60%以上。天然含水量接近塑限。含有大量可溶性鹽類?？扇苄喳}類遇水浸濕后溶解，土粒結構破壞，迅速產生沉陷，土體強度大幅度降低，在自重壓力或附加壓力作用下，產生壓密下沉，故稱為濕陷性黃土。

3.2 處理原則 破壞土的大孔結構，改善土的工程性質，消除或減少地基的濕陷變形，防止水浸入地基，提高建筑結構剛度等。可用灰土墊層法、重錘夯實法、強夯法、擠密法、樁基礎法、預浸水法等處理。

4 膨脹土

膨脹土是一種黏粒成分主要由親水性礦物組成且具有較大脹縮性的高塑性黏土。它強度較高，壓縮性很差，具有吸水膨脹、失水收縮和反復脹縮變形的特點，性質極不穩(wěn)定，故稱為脹縮性土。

4.1 工程性質 膨脹土的工程特性主要表現(xiàn)在以下幾點：①膨脹土在天然狀態(tài)下呈堅硬或硬塑狀態(tài)，裂隙中多充填有灰綠、灰白色黏土，裂面有蠟樣光澤，可觀察到土體相對移動的擦痕，自然坡度平緩，淺層滑坡發(fā)育，基坑坑壁在旱季易出現(xiàn)干裂，遇雨則崩塌。②土質極不均勻，常夾有非膨脹土。主要黏粒礦物為具有很強吸附能力的蒙脫石。由于蒙脫石含量的不同，它吸水膨脹的能力有較大差別。同時，膨脹土具有結構性、不透水性，在長期浸泡下，表面20cm以上浸水軟化，形成不透水層。沿著裂隙流動的水，常滯留在基巖巖面形成軟弱層面。當巖面傾斜時，土體順巖面滑動，造成罕見的平坦地形上土體水平位移的現(xiàn)象。③膨脹土上的低層房屋常成群開裂，這是因為重量輕，基礎淺埋，易受脹縮影響所致。隨著層數(shù)增加，開裂現(xiàn)象減少，四層以上基本完好。裂縫以倒八字為主，其次為交叉裂縫、水平裂縫。外墻多下沉外傾，內墻斜裂縫比較普遍。隨著季節(jié)性循環(huán)，裂縫加寬加多，直至破壞。④地坪鼓裂脫空，散水滑移比較普遍。有熱源處地面下沉，未經處理的道路路面常出現(xiàn)縱向裂縫。⑤膨脹土地區(qū)的地下水多為上層滯水和裂隙水，因而隨季節(jié)性氣候變化，土中水分發(fā)生劇烈變化而引起地基不均勻脹開或閉合。這樣，土的脹縮使房屋或上升或下降，在循環(huán)升降過程中，房屋易于損壞。

4.2 處理原則 最大限度地抑制產生含水量變化的各種外來因素，而不是完全依靠改良土質。因為膨脹土屬堅硬不透水的裂隙土，但它吸附能力很強，膨脹土含水量的增加依靠水分子的轉移和毛細管的作用，含水量的減少依靠蒸發(fā)。房屋的不均勻變形一方面有土質本身不均勻的因素，更重要的是水分轉移及蒸發(fā)的不均勻性。地基處理時可采用換土、砂石墊層、土性改良等方法。膨脹土較厚時，可以用樁基來處理。樁尖支在穩(wěn)定土層上。建筑物應盡量布置在脹縮性較小和土質較均勻場地，加強防水、排水措施，維持土體水分平