軟弱土質(zhì)地基承載力試驗(yàn)研究

程紅山

摘要：近年來，軟弱土質(zhì)地基承載力試驗(yàn)得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。介紹了軟土地基的概念與類型，分析了軟土地基施工中應(yīng)注意的問題，并闡述了換土墊層法、強(qiáng)夯法、深層擠密法等常用軟土地基處理方法的適用條件及優(yōu)缺，介紹了其承載力的實(shí)驗(yàn)，目的是提高軟弱地基的處理效率。

關(guān)鍵詞：軟弱土質(zhì)；地基承栽力；試驗(yàn)；研究

中圖分類號(hào)：TU470文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2017）08-0180-02

前言

施工過程中為了增強(qiáng)地基承載力、保護(hù)既有邊坡的穩(wěn)定性，常需要對現(xiàn)有地基進(jìn)行加固處理。以旋噴樁加固邊坡附近土體為研究對象，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，在方案比選的基礎(chǔ)上優(yōu)選方案，采取旋噴樁對軟弱地基進(jìn)行加固形成復(fù)合地基，然后在復(fù)合地基上施工上部連續(xù)箱梁的現(xiàn)澆支架。通過計(jì)算和現(xiàn)場組織施工，原有土體的地基承載力大幅提高、基礎(chǔ)沉降得到了有效控制，同時(shí)減少了對邊坡的擾動(dòng)，效果顯著。

1.工程概況

某工程箱梁采用單箱雙室截面，頂寬20m，底寬9m。翼緣板懸臂長度3.5m，翼緣板懸臂端部厚20cm，根部厚65cm。梁高3.5m，頂、底板厚均為30cm，跨中標(biāo)準(zhǔn)段腹板厚度50em、墩頂附近腹板厚90cm擬采取逐孔現(xiàn)澆施工，先施工左幅，再施工右幅，左右雙幅均從9號(hào)墩向6號(hào)墩方向進(jìn)行施工。首孔澆筑74m、中孔澆筑65m、末孔澆筑56m。

2.箱梁現(xiàn)澆支架基礎(chǔ)方案

橋址段地質(zhì)20m范圍為人工填土、粘土及淤泥質(zhì)粘土層，為保證箱梁現(xiàn)澆支架的施工安全和施工質(zhì)量，擬采用以下2種支架基礎(chǔ)形式中的一種：鋼管樁基礎(chǔ)；擴(kuò)大基礎(chǔ)+高壓旋噴樁復(fù)合地基。2種方案優(yōu)缺點(diǎn)如下。

（1）鋼管樁基礎(chǔ)：鋼管樁加工、制作方便，且打樁速度快；由于是單樁基礎(chǔ)，在地基條件較差時(shí)所需樁長較長；采用液壓震動(dòng)沉樁時(shí)，由于激振力的影響，對淤泥質(zhì)粘土易產(chǎn)生擾動(dòng)甚至局部產(chǎn)生液化，降低地基承載力；大堤的防汛要求高，在該處振動(dòng)沉樁、拔樁對大堤的邊坡穩(wěn)定性影響大。（2）高壓旋噴樁+擴(kuò)大基礎(chǔ)：樁的施工周期較長，工藝復(fù)雜；單根樁長度較短；高壓旋噴樁施工對地基基本不造成擾動(dòng)；對大堤有很強(qiáng)的加固作用，不影響邊坡穩(wěn)定；復(fù)合地基的承載力較高，充分利用了樁間土的承載力。綜和考慮各種因素，最終選擇高壓旋噴樁+擴(kuò)大基礎(chǔ)方案。

3.旋噴樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)計(jì)

3.16-7號(hào)墩跨堤箱梁支架基礎(chǔ)計(jì)算

6～7號(hào)墩支架擴(kuò)大基礎(chǔ)底應(yīng)力為195.6kPa，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，基底承載力為120kPa左右，不滿足受力要求，因此需在基礎(chǔ)下方采用盲徑500mm高壓旋噴樁進(jìn)行加固樁長9-12m。

4.常見軟土地基處理方法

4.1換土墊層法

換土墊層法是指將原先的軟弱不良土層全部挖除，換填成土質(zhì)較好，壓縮性低的散體材料，進(jìn)行碾壓或夯實(shí)，作為持力層承載來自上部的壓力。然后使用砂、碎石、粉煤灰、干渣、土（灰土、二灰）等材料回填作墊層，提高持力層的承載能力，減小墊層下天然土層的承受壓力，從而減小地基沉降量。其中砂墊層在施工時(shí)要嚴(yán)格注意水分，控制含水率，采用分層鋪筑、壓實(shí)的方法。這種換土墊層法一般適用于對淺層軟土地基和低洼區(qū)的處理，也可用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程。

4.2深層擠密法

深層擠密法主要是把一些軟土較厚的地基采用擠密樁的方法將其擠密的過程，擠密樁的實(shí)際操作也較為簡便，首先要將樁管打人軟土地基中，使其形成孔口，然后將樁管拔出向孔口內(nèi)填滿砂或礫石、石灰、灰土、土等材料并搗實(shí)。這樣做的目的是為了使樁管內(nèi)的材料與周圍的土層結(jié)合形成復(fù)合土層，共同作為持力層承載來自上部建筑的壓力，這樣就可以提高軟土地基的整體承載力，減少地基的沉降量。深層擠密法一般適合于周圍或地基本身就有砂礫、磚瓦礫的雜填土，不僅取材方便，材料與周圍土層也較容易結(jié)合。

4.3強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是指在短時(shí)間內(nèi)對軟土地基施加一個(gè)巨大的沖擊能量，使土體在能量的沖擊下發(fā)生變化，比如說土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或液化、排水固結(jié)壓密、觸變恢復(fù)等。這樣在強(qiáng)夯法加固深度內(nèi)的軟土地基會(huì)擠密孔隙，提高一定的強(qiáng)度，減少沉降量。

4.4堆載預(yù)壓法

堆載預(yù)壓法是指在飽和的軟土地基上堆疊重物施加荷載，以靜壓的方式將土體中的孔隙水逐漸排出，促使軟土地基發(fā)生固結(jié)變形，以此提高土層的有效應(yīng)力，增強(qiáng)地基強(qiáng)度，減少地基的沉降量。有關(guān)資料表明，還可以通過設(shè)置砂井來改變排水條件，加速土體固結(jié)。

4.5高壓旋噴法

高壓旋噴法是一種特殊的地基處理方式，其關(guān)鍵是需要一個(gè)帶有特殊噴嘴的注漿管。具體操作方法是先將這種注漿管噴射鉆進(jìn)軟土地基的預(yù)定深度，然后利用高壓泥漿泵，高速噴射沖切軟土地基，促使泥漿與土體相混合，最后經(jīng)過凝結(jié)硬化后可以形成均勻且高強(qiáng)度的加固體。這種方法一般適用于標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)較小的砂性土或粘性土以及不含瓦礫的回填土。

4.6化學(xué)固結(jié)法

如果上述軟土地基的處理方法都無法增加地基的承載力或者不適用于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境時(shí)，就需要考慮化學(xué)固結(jié)法。顧名思義，化學(xué)固結(jié)法就是采用一定的化學(xué)材料或化學(xué)反應(yīng)對軟土地基進(jìn)行填充改造，促使軟土層固結(jié)，降低土層壓縮性，提高地基的承載能力?；瘜W(xué)固結(jié)法多種多樣，最常應(yīng)用在工程建設(shè)中的有灌漿法、硅化加固法和深層攪拌法。灌漿法是指用木質(zhì)素類、石灰石等化學(xué)材料對軟土地基進(jìn)行填充、灌漿，利用氣壓、電化學(xué)原理使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而對軟土地基進(jìn)行加固，保證軟土地基提高承載力。這種方法一般適用于淤泥質(zhì)粘性土或者淤泥質(zhì)粉土。硅化加固法主要是將硅酸鈉和氯化鈣反應(yīng)所得到的膠狀凝聚物添加到軟土地基中，這種物質(zhì)會(huì)粘合周圍的軟土組織從而加強(qiáng)軟土強(qiáng)度，提高軟土地基的硬度，滿足工程施工的設(shè)計(jì)要求。深層攪拌法原理與灌漿法相類似，但是所用到的材料為水泥或石灰。將這些材料作為固化劑摻入軟土地基中，通過深層攪拌機(jī)使其與周圍的軟土組織充分?jǐn)嚢?，形成水泥土樁或者水泥土塊體，從而提高軟土地基的承載力。深層攪拌法與灌漿法相比，一般適用于淤泥質(zhì)土或含水量較高、承載力低的軟粘土層。

5.結(jié)束語

旋噴樁是一種常見的地基處理方法，在臨時(shí)結(jié)構(gòu)的地基處理中應(yīng)用較少。雖然該方案施工工序相對鋼管樁基礎(chǔ)較為繁瑣，但只要做好理論計(jì)算分析和施工過程控制，對特殊情況，比方說涉及邊坡穩(wěn)定類問題時(shí)，該方法能夠取得較理想的處理效果。