厚覆蓋層深厚軟基處理技術綜述

夏靜 陳躍軍 孔慶東

摘 要：目前國內常見厚覆蓋層深厚軟基處理方法主要分為排水固結法、灌入固化物法及置換法，由于厚覆蓋層深厚軟基的地質特性，不同軟基處理技術方法對厚覆蓋層深厚軟基的適用性和效果不同。本文介紹國內常見的厚覆蓋層深厚軟基處理技術，并分別討論其處理技術特點，重點探討其在厚覆蓋層深厚軟基處理的施工效果及適用特性，對深厚軟基處理技術進行總結。

關鍵詞：軟基處理 厚覆蓋層深厚軟基 排水固結法 灌入固化物法 置換法

1.引言

沿海地區(qū)不可避免會遇到軟土地基，其地基表層多為沖湖湘、湖沼相的灰黃色粉質黏土，其下為海相灰、灰黑色淤泥質土，總體多表現為厚覆蓋層深埋軟基的地質條件。對這種淺層廣泛分布一定厚度的硬殼層，其下為工程性質較差的海相軟土地基，若不加處理，下部深厚海相軟土在受到上部路堤及車輛荷載作用下產生的超靜孔隙水會沿粉砂這一透水覆蓋層外排至地面，從而會產生長期且較大量的工后沉降，其中造成的工程病害以橋頭跳車現象和建筑不均勻沉降現象尤為突出。為解決此類問題需以合適的方法、有針對性的對深厚軟基進行處理。對于軟基處理的方法主要有強夯降水及樁，改良的主要途徑包括提高地基透水特性、降低土層壓縮性和提高其抗剪強度等。厚覆蓋層深厚軟基處理的途徑與普通軟基類似，但是由于厚覆蓋層深厚軟基的特點，使得處理難度增加，部分處理方法效果減弱，后期沉降大。

為充分了解軟基處理技術在厚覆蓋層深厚軟基處理上的適用性，首先綜合介紹常見厚覆蓋層軟基處理方法，進而探討其在厚覆蓋層深厚軟基處理上的適用范圍和特點。

2.排水固結法

排水固結法是通過將土體中孔隙水排出，使孔隙比減小，產生固結變形。在厚覆蓋層軟基中的應用主要是真空堆載預壓、真空降水聯合強夯法。

2.1堆載預壓

堆載預壓法是在天然地基上施加壓力，由壓力傳遞使得下部軟土加速排水固結，可以有效降低地下水位和孔隙水壓力，并使土體有效應力增加，有效加固深度可達10m以上。

2.2真空井點降水聯合強夯法

真空井點降水聯合強夯法是排水固結法和動力固結法的綜合應用，真空井點降水聯合強夯法在飽和土體的動力特性和動力固結機理的基礎上，將真空井點降水與動力強夯聯合利用的一種動力排水固結法。其特點是：夯前采取真空降水，降低地下水位、減小土體含水量及飽和度。

排水固結法施工簡單、造價低廉，但工期長，工后沉降大，適用于一般路段下厚覆蓋層軟基的處理。唐彤芝等根據現場監(jiān)測資料研究真空堆載預壓處理厚覆蓋層下深厚淤泥質軟土地基的深層沉降等固結變形特征，結果表明厚覆蓋層的存在不利于軟土的排水加固，厚覆蓋層較厚時，孔隙水壓力響應滯后。

3.灌入固化物法

灌入固化物是通過一定的技術手段將固化物灌入軟土層中和軟土形成固結體，形成復合地基以提高地基承載力。由于軟基上覆的厚覆蓋層影響，目前在厚覆蓋層軟基處理中使用較多的是高壓旋噴樁、水泥土攪拌樁、CFG樁及管樁。

3.1水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁法是將樁體范圍內軟土就地拌入水泥等固化材料使其硬化，從而在地基中形成水泥土樁的處理方法。以攪拌樁為主、樁間土參與承擔地面荷載，攪拌樁、墊層和樁間土共同作用形成水泥攪拌樁復合地基。

該技術因其加固效果好、施工快速、造價低等特點在高速公路建設中得到廣泛應用，但受土質條件限制較多如軟土的塑性指數、含水率大小和有機質含量，存在施工工藝參數不易控制、深層成樁困難、深層加固效果難以保證等問題。

3.2預制預應力管樁法

利用靜壓樁機或動力打樁機將生產廠家預制的鋼筋混凝土預應力空心薄壁管樁沉入地基，地面荷載主要通過管樁向深層硬土層或基巖傳遞，同時樁間土也承擔部分荷載，樁、褥墊層和樁間土一起組成復合地基。該方法生產和施工技術成熟，施工質量容易控制，加固深度大，加固效果好，但成本高。

3.3 CFG樁

CFG樁是在碎石樁的基礎上摻加適量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成一種粘結強度較高的半剛性樁體，又稱水泥粉煤灰碎石樁。CFG樁可在樁長范圍內發(fā)揮其摩擦力和端承力，樁體強度具有可調性，和褥墊層、樁間土一起組成復合地基，可大幅度提高地基承載力，減少地基沉降。

CFG樁加固深度大、成樁質量容易控制，成本介于水泥攪拌樁和預制預應力管樁之間，應用于高速公路軟基處理起步較晚，目前己積累一定的工程應用經驗，但對其深厚超軟地基中成樁工藝、加固機理以及設計計算方法等方面尚缺乏系統深入的研究。

灌入固化物法在深厚軟基處理上應用效果較好，可有效控制工后沉降?；袈盏纫劳袕V州某工程對深層淤泥土中高壓旋噴樁的漿液及施工工藝進行了研究，證明高壓旋噴樁在深層淤泥土中加固的有效性。夏力農等提出一種新型設計方法，將高壓旋噴樁用于直接加固地基中軟弱下臥層，從而達到保留上層土層良好力學性質，僅對軟弱土層做處理的目的。

4.置換法

置換法是將軟土置換為強度高的土體。在深厚軟基處理上主要有換土墊層法和強夯置換法等。

4.1換填法

換填法是將軟基表層土體置換為強度高的土體。如水泥土換填路基、碎石路基。此類方法可使得軟基表層形成硬殼層，具有減小壓力分布的特點，對減少建筑物不均勻沉降具有作用，但是長期沉降無法保證。

4.2強夯置換法

強夯置換法將碎石強夯在地基中形成碎石墩體，與墩間土形成復合地基。普通強夯法處理飽和軟土效果差，孔隙水壓力消散慢，處理深度極為有限，張良全結合普通強夯法和樁式置換法提出了可用于深厚軟弱如此處理的整式強夯置換法，并在實際工程中進行應用，彌補了傳統方法的一些不足，處理深度提高，效果更好。

置換法主要通過對深厚軟基的表面形成硬殼層，可以有效擴散基底壓力，提高承載力并減少沉降。置換法對較深層軟土的影響較小，加固效果不明顯，對于較厚覆蓋層的深厚軟基后期仍可能存在較大后期沉降。

5.結語

綜合對比所述厚覆蓋層軟基處理方法有如下結論：排水固結法處理深度有限，效果不夠理想，在橋頭路基等沉降要求高的地方不宜適用。灌入固化物法效果較好，其中高壓旋噴樁法處理深度可達到深厚軟基的軟土層位置，但是造價高，對于橋頭路基或軟土層較為深厚的地方可適用。置換法僅處理地基上部，對深厚軟土層的影響不夠，后期沉降大，造價低，對于一般深厚軟基或路堤高的路基可適用。對厚覆蓋層軟基處理需綜合考慮下臥軟土層的深度、厚度、軟土性質及路堤高度，并結合技術及經濟合理性做出合適選擇。

（基金項目：浙江省交通運輸廳科技計劃項目（2014H01）））

參考文獻：

[1]唐彤芝，張紅，岳斌，等.真空聯合堆載預壓加固覆蓋層深厚軟土地基研究[J].工業(yè)建筑.2013，43（2）：61-66.

[2]霍曼琳，陳鵬柱，潘艷華.深層淤泥土中高壓旋噴樁漿液材料與施工工藝研究[J].施工技術.2011，40（7）：47-49.

[3]夏力農，廖常斌，王倩，等.一種直接加固軟弱下臥土層地基方法的三維有限元分析[J].湘潭大學自科學報.2012，34（3）： 24-29.

[ 4 ]張良全.整式強夯置換法在深厚軟弱土中的應用研究[ J ] .建筑結構.2010（s1）：295-297.