巖土工程中的軟土地基處理技術(shù)探究

摘要：隨著我國(guó)很多省市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，涌現(xiàn)出一大批市政交通工程和大型建筑工程，同時(shí)巖土工程所帶來(lái)的諸多問(wèn)題也逐漸凸顯出來(lái)，其中較為普遍的問(wèn)題之一就是軟土地基問(wèn)題。文章就巖土工程中的軟土地基處理技術(shù)展開(kāi)了探討。

關(guān)鍵詞：巖土工程；軟土地基；地基處理；市政交通工程；建筑工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TU447 文章編號(hào)：1009-2374（2016）33-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.068

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，工程建設(shè)中巖土工程的重要性逐漸凸顯出來(lái)。在這種形勢(shì)下，施工單位必須重視淤泥質(zhì)軟土地基的處理加固工作，完善施工管理，如工程進(jìn)度管理、施工安全管理和工程質(zhì)量管理等，都要納入到施工單位管理系統(tǒng)中。如果施工單位沒(méi)有做好地基處理或者基礎(chǔ)施工，那么就會(huì)影響上部結(jié)構(gòu)施工甚至整個(gè)工程的進(jìn)度和安全性，對(duì)工程項(xiàng)目總體施工管理也會(huì)造成不利影響，造成工程功能和結(jié)構(gòu)安全存在缺陷，針對(duì)巖土工程的軟地基處理的研究具有重要的理論現(xiàn)實(shí)意義。

1 淤泥質(zhì)軟土地基的基本概念

軟土就是淤泥質(zhì)土和淤泥的總稱，指的是含有較多天然水、壓縮性較高并且承載能力不強(qiáng)的、由淤泥沉積物和少量腐殖質(zhì)組成的土壤。軟土的結(jié)構(gòu)特征較為復(fù)雜，主要體現(xiàn)在抗剪強(qiáng)度不高、滲透性較小、壓縮性強(qiáng)、天然含水量較大。軟土的主要成分為黏土粉粒，還含有有機(jī)物質(zhì)等。一些黏土的粉粒含量能夠達(dá)到60%～70%以上，并且黏土礦物質(zhì)顆粒較小，呈現(xiàn)出薄片狀，可以表面帶有負(fù)電荷，黏土顆粒會(huì)將大量偶級(jí)化分子吸附在顆粒周?chē)?，軟土層沉積后會(huì)形成絮凝狀結(jié)構(gòu)，這也是含水量較大的原因之一，軟土也具有較大的吸附力和吸力。確定地基是否屬于軟土地基，不能僅靠對(duì)地基的觀察，而是要經(jīng)過(guò)科學(xué)的檢驗(yàn)和測(cè)量，結(jié)合施工具體條件確定地基的具體狀況，因此施工單位有必要認(rèn)真研究建筑物的形式、種類(lèi)、規(guī)模和地基特性等基礎(chǔ)條件，總結(jié)處理軟土地基的具體方法，處理軟土地基的主要目的是提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。

2 軟土地基處理技術(shù)概述

2.1 研究現(xiàn)狀

對(duì)于目前的建筑物來(lái)說(shuō)，對(duì)地基的要求主要體現(xiàn)在：要求地基具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和能夠滿足需求的承載力；不存在不均勻沉降、均勻沉降和水平位移等問(wèn)題；不存在固結(jié)和滲透等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)勘查和分析，如果天然地基不滿足上述三個(gè)條件時(shí)，需要處理天然地基，這樣才能滿足建筑物對(duì)地基的需求，確保建筑工程建設(shè)能夠順利進(jìn)行。近40年來(lái)，我國(guó)在地基處理技術(shù)方面有了巨大的進(jìn)展，如20世紀(jì)60年代發(fā)明了加筋法以提高土壤的抗拉強(qiáng)度；發(fā)展了塑料排水帶、砂井預(yù)壓和土工聚合物等提高了排水固結(jié)的水平；發(fā)展了振動(dòng)水沖法和強(qiáng)夯法以提高擊實(shí)力?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)水平的提高，也為軟土地基處理技術(shù)的發(fā)展提供了空間，如我國(guó)已經(jīng)有能力制造幾十噸以上的強(qiáng)夯起重機(jī)械；發(fā)明了潛水電機(jī)能夠使用振動(dòng)水沖法等器械；發(fā)明了真空泵實(shí)現(xiàn)了真空預(yù)壓法在建筑工程中的應(yīng)用；生產(chǎn)氣壓高于20000千帕的空氣壓縮機(jī)，在建筑工程中能夠使用高壓噴射注漿法等施工技術(shù)。對(duì)于軟地基的處理方法，目前已有90余種，可以根據(jù)地基處理原理進(jìn)行分類(lèi)，不同的處理方法適用于不同情況的地基，在確定地基處理方法前，要綜合考慮工程工期、工程造價(jià)、工程使用材料的來(lái)源、機(jī)械設(shè)備條件、施工環(huán)境等施工因素，分析軟土地基處理方案的成本和技術(shù)水平，選擇最佳的處理方法。

2.2 常見(jiàn)的軟土地基處理方法

我國(guó)現(xiàn)在有很多種地基處理方法，對(duì)于同一種軟土地基，可以采取若干種處理方法，每一種方法都有其局限性、適用性和優(yōu)缺點(diǎn)，并且不同的建筑工程，地質(zhì)條件、水文條件都不盡相同，需要選擇不同的施工技術(shù)、施工機(jī)械和施工材料等，因地制宜選擇軟土地基處理技術(shù)。對(duì)于建筑工程來(lái)說(shuō)，可行的軟土地基處理方法可能有若干種，而綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)可靠性等多個(gè)方面的因素，可以選擇的合理的處理技術(shù)則可能只有一個(gè)，某些情況下也可以將兩種或者兩種以上的處理技術(shù)綜合起來(lái)?？紤]到地基對(duì)建筑物的重要程度，選擇的軟土地基處理方法是否合適將直接影響到工程工期、工程造價(jià)、對(duì)周邊環(huán)境的影響等，因此要在現(xiàn)有的軟土地基處理技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，讓軟土地基處理技術(shù)更加安全可靠、成本更低、適用范圍更廣。目前我國(guó)應(yīng)用較多的軟土地基處理技術(shù)主要有：（1）碾壓夯實(shí)法，這種方法主要使用機(jī)械進(jìn)行碾壓和夯實(shí)，將地基的表層土壓實(shí)，利用夯實(shí)機(jī)械產(chǎn)生的巨大的沖擊力使土壤變得密實(shí)緊固；（2）換土墊層法，使用強(qiáng)度較高的材料如灰土、砂石等，將軟土地基中的軟弱土置換下來(lái)，提高地基持力層的承載力，降低地基沉降；（3）振密擠密法，使用技術(shù)措施如擠密和振動(dòng)，減少地基土壤中的空隙，提高地基的強(qiáng)度，也可以在振密擠密過(guò)程中，使用灰土、填砂等材料回填，將原有的地基替換為混合地基，減少地基沉降，提供地基的承載能力。

3 巖土工程軟土地基處理技術(shù)要點(diǎn)

3.1 重視地質(zhì)勘查工作

在工程建設(shè)的準(zhǔn)備階段，必須詳細(xì)勘察工程建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)情況，對(duì)工程建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)條件有全面的了解，才能制定科學(xué)完善的施工方案并采用恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)。開(kāi)展工程基礎(chǔ)施工前，技術(shù)人員必須科學(xué)準(zhǔn)確地計(jì)算軟土地基的穩(wěn)定性、變形程度和柔軟度等參數(shù)，盡量減少施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的沉降、開(kāi)裂等質(zhì)量問(wèn)題。

3.2 軟土地基的置換技術(shù)

如果地基的基底中的軟土無(wú)法滿足施工需求，那么就需要采用置換技術(shù)將軟土挖出，并使用強(qiáng)度較高、透水性較好的材料如碎石、砂石等回填，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于其材料獲取范圍較廣，置換成本較低，施工較為簡(jiǎn)單，如果軟土開(kāi)挖范圍較小并且埋深較淺，則可以采用這種方法。在應(yīng)用置換技術(shù)的時(shí)候，需要嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)需求，不能出現(xiàn)超挖、欠挖等現(xiàn)象，防止造成經(jīng)濟(jì)損失，影響施工進(jìn)度。置換法還要求回填的材料有較好的壓密特性，使用機(jī)械進(jìn)行夯實(shí)或者壓實(shí)，提高持力層的強(qiáng)度和地基的承載能力，進(jìn)而改善地基的穩(wěn)定性和抗變形能力。在施工中應(yīng)該注意坑邊的穩(wěn)定性，選用質(zhì)量?jī)?yōu)良的回填材料，回填材料應(yīng)該分層夯實(shí)，以提高每一層的密實(shí)性，提高地基的承載能力。

3.3 排水固結(jié)處理技術(shù)分析

排水固結(jié)處理技術(shù)就是在地基中設(shè)置排水體，將軟土地基中滲透的水集中到排水系統(tǒng)中并排出，排水固結(jié)處理系統(tǒng)由加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩部分組成，排水方式可以分為砂井排水技術(shù)、排水板排水、深度排水處理等：（1）砂井排水技術(shù)。砂井排水技術(shù)就是將垂直排水井設(shè)置在軟土層上，一般是由粗砂或者中砂構(gòu)成，在土壤中打入鋼管，將砂子從鋼管上端灌入并分層夯實(shí)，將鋼管向上拱起直至砂子灌滿鋼管，如果地基是黏性土，則可以先將木樁打入土中，將木樁拔出后再將砂石填入孔中并夯實(shí)，需要注意的是砂井的直徑和砂井位置的間距，需要根據(jù)軟土地基的含水量確定；（2）排水板排水。使用排水板防止地下水和地表水進(jìn)入路基范圍，在路基填筑施工中，一般是軟基承受荷載，地下水在毛細(xì)作用和擠壓受力的情況下沿著排水板上升到砂墊層再排出，提高了地基的承載力；（3）深度排水處理。在基礎(chǔ)施工開(kāi)始前，讓地基提前完成固結(jié)沉降，確保工程能夠順利進(jìn)行，如果軟土地基深度在50米以上，則需要采用深層排水固結(jié)或者負(fù)荷地基加固等技術(shù)，提高軟土地基的承載能力，先要在軟土地基上設(shè)置排水體和排水墊層，減小排水距離，提高排水效率，使用機(jī)械或者其他加壓措施壓縮地基，加快基地的沉降固結(jié)；（4）化學(xué)加固技術(shù)。如果軟土地基的表層是黏性土，可以在表層土中加入化學(xué)材料，提高地基的強(qiáng)度和壓縮性能，能夠提高軟土地基的固結(jié)效果和穩(wěn)定性。常用的化學(xué)材料有水泥、熟石灰或者生石灰等。對(duì)于石灰類(lèi)的添加劑，可以廠拌或者現(xiàn)場(chǎng)攪拌，一段時(shí)間后化學(xué)材料會(huì)和土壤中的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高土壤的穩(wěn)定性；（5）敷墊材料的使用。對(duì)于不均勻的地基土層，可能出現(xiàn)側(cè)向變位、不均勻沉降等問(wèn)題，而敷墊材料具有較好的抗拉力和抗剪能力，因此使用敷墊材料來(lái)支撐填土荷載，減少軟土地基的側(cè)向變位和不均勻沉降，提高地基的承載能力。常見(jiàn)的敷墊材料有土工布、無(wú)紡布等。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，軟土地基的形成原因不同，地基的厚土也不盡相同，在采取技術(shù)措施處理軟土地基時(shí)，應(yīng)該先對(duì)區(qū)域土質(zhì)情況和水文條件進(jìn)行勘查，綜合各種因素采取最佳的處理方法，對(duì)每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和局限性有全面的了解，才能確保軟土地基的處理質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂秀杰.軟土地基工后沉降預(yù)測(cè)模型的研究[J].巖土 力學(xué)，2012，（5）.

[2] 徐華軒.強(qiáng)夯法加固鐵路松軟土地基現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究 [J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2010，（4）.

[3] 沈水龍.塑料排水板處理的軟土地基的分析[J].巖土 力學(xué)，2014，（2）.

作者簡(jiǎn)介：程新春（1968-），男，江西九江人，供職于江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開(kāi)發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）