巖土工程地基處理及應(yīng)用研究

彭國斌

中國冶金地質(zhì)總局山東局 山東濟南 250102

在社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展中，城市建設(shè)的步伐不斷地加快，同時伴隨著城市化進程發(fā)展，土地資源的短缺現(xiàn)象開始成為沿海城市發(fā)展的重要性影響因素[1]。所以填海造陸也形成了東部南部沿海許多城市解決土地資源的重要途徑，如何能夠高效率地處理吹填造陸形成的各種吹填土軟弱地基成為關(guān)鍵。下文對吹填土進行一個具體分析，探討關(guān)于吹填土的具體處理方法[2]。

1 巖土工程

首先，巖土工程是一項目前比較關(guān)鍵的工程，對整個工程的影響較大。在不同的地區(qū)有著不同的地質(zhì)條件，對于不同的地質(zhì)條件應(yīng)該采取不同的地基處理方法。在一些特殊地質(zhì)條件下進行工程建設(shè),首先做的就是勘察其地質(zhì)條件,確保地基的穩(wěn)定性和安全性的合理評價；合理運用相應(yīng)的地基加固處理方式進行加固處理，保證后續(xù)工程的穩(wěn)定開展。

2 吹填土

什么是吹填土？是指在疏通和整治江河道的時候，進行挖泥船和泥漿泵把江河和港口底部淤積泥砂通過水力吹填而形成的沉積土。目前，國內(nèi)外出現(xiàn)了許多吹填土的方法，而這些方法都是采用的物理和化學因素進行的工程變化?？梢岳么堤钔恋娜咭坏偷奶攸c：孔隙比大、壓縮性高、天然含水量高、抗剪強度低、滲透的系數(shù)比例較小、呈軟塑到流塑狀態(tài)。在普遍情況中吹填的物質(zhì)分為粉土和黏土，所以如果以黏土為主要的吹填土的話，土中含水量十分豐富，并且相對排水比較困難，從而土體強度一定要經(jīng)過較長一段時間才能夠得到明顯的提升。吹填土在使用過程中，工程性質(zhì)與顆粒的組成密不可分。黏土顆粒較多的吹填土，則是屬于強度較低、壓縮性較高的欠壓密土，含砂量較多的吹填土力學性質(zhì)和固結(jié)情況相對較好。

3 吹填土的處理方法

現(xiàn)有的吹填土處理方法可以大概分為兩類，一是物理方法：利用對土體進行一系列的沖擊促使土體內(nèi)出現(xiàn)壓差，從而排出孔隙水。這是比較常見典型的強夯法、真空預(yù)壓法、基于真空預(yù)壓法出現(xiàn)的真空動力固接法、堆載預(yù)壓法、高真空擊密法、全封閉立體式真空降水法、換土墊層法[3]。二是化學方法：這類方法在吹填土中添加外加劑，進行與土體中的物質(zhì)成分發(fā)生反應(yīng)，促使土體固結(jié)。這一類比較典型的方法是：深層攪拌法，粉噴樁法等。對于吹填土的處理方法簡單介紹分析如下。

（1）動力排水固結(jié)法。動力排水固接法是在強夯法的基礎(chǔ)上進行繼續(xù)發(fā)展的，先在軟土地基處設(shè)立排水系統(tǒng)，接著在砂墊層中從上往下的插設(shè)塑料排水板到軟土層以下形成豎向排水系統(tǒng)，以加速地基土的固結(jié)，縮短預(yù)壓工程的預(yù)壓期，使其在短時期內(nèi)達到較好的固結(jié)效果，使沉降提前完成；并加速地基土抗剪強度的增長，使地基承載力提高的速率始終大于施工荷載增長的速率，以保證地基的穩(wěn)定性。排水固結(jié)法適用于處理飽和和軟弱土層，但對滲透性極低的泥炭土要慎重對待。

（2）真空預(yù)壓法。真空預(yù)壓指的是砂井真空預(yù)壓，需要在地面鋪上一層砂墊層，然后用薄膜密封砂墊層，用真空泵對砂墊及砂井進行抽氣，產(chǎn)生負壓，使地下水沿豎向排水路徑排出地表，加速地基排水固結(jié)。亦即真空預(yù)壓是在總壓力不變的條件下，使孔隙水壓力減小、有效應(yīng)力增加而使土體壓縮和強度增長。所以，由此可見真空預(yù)壓對于固結(jié)、滲透系數(shù)較大一點的軟土處理方式和處理效果較好。

（3）高真空擊密法。高真空擊密法就是通過在土層中孔隙水和高真空排水相互形成一種強大的壓力差，利用“壓差”來快速消散超孔隙水壓力，從而使軟土中的水快速排出[4]。并與之結(jié)合施加數(shù)遍相應(yīng)的變能量擊密，達到降低土體含水量，提高土體密實度和承載力，減少地基的工后與差異沉降量的地基土處理工法。高真空排水，使擊密效果大大提高，從而使被處理土體形成一定厚度的超固結(jié)“硬殼層”。由于“硬殼層”的存在，使得表層荷載有效擴散，減少了因荷載不均勻產(chǎn)生的不均勻沉降。

（4）電滲排水法。電滲排水法作為一種軟基處理的方法，是由于黏土中大部分顆粒表面帶有負電荷，在外加直流電場(定向電流)的作用下，土體孔隙中的自由水和離子發(fā)生流動，使土體含水率降低，同時土體內(nèi)離子的交換對土體本身的性質(zhì)也有一定的改善。在含水率較大的土體兩端施加電位后，土體中的陽離子向陰極移動，這些陽離子同時拖拽水使水朝向陰極運動，這種現(xiàn)象就稱為電滲。電滲排水法能夠在較短的時間內(nèi)明顯減小土體的含水率，提高其不排水抗剪強度并降低其靈敏度。對試樣處理前后的先期固結(jié)壓力的測試結(jié)果表明，其處理效果是不可逆的。電滲排水法因其獨特的排水機理，為吹填土地基處理提供了新的思路。此法對滲透性低（滲透系數(shù)小于10-7cm/s）、加荷固結(jié)緩慢的淤泥、淤泥質(zhì)土、軟黏土(黏粒含量大于60%)的降排水效果最為顯著。

（5）添加不同的外加劑。可以根據(jù)吹填土的性質(zhì)，在吹填土中添加許多不同的外加劑，促使外加劑和離子發(fā)生化學反應(yīng)，以便達到土體穩(wěn)定固化的效果。在吹填土中一般加入的外加劑大部分情況是水泥和石灰，在加入水泥中，水泥能夠快速的與土中的水發(fā)生水解方應(yīng)。在加入石灰中，土和石灰中的離子形成反應(yīng)。在大量的外加劑作用下，不斷地起到對吹填土的加固作用。

4 結(jié)語

綜上所述，由于各地區(qū)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，沿海部分地區(qū)的城市進程化不斷加強。各地的土地資源變得短缺，吹填土的加固處理也成為了擺在巖土工程技術(shù)人員面前的一道難題。經(jīng)過各地地基處理研究人員分析問題、討論問題、創(chuàng)新思路，在地基處理中不斷科學研究新方法，使得我國在地基處理施工中效率開始有了明顯的提高。在未來的發(fā)展中，一定要保持實踐高于理論的思想，科學地將理論與實踐相結(jié)合，實現(xiàn)巖土工程地基處理的穩(wěn)定創(chuàng)新發(fā)展。