工程软弱地基加固方法的合理选择

　　软弱地基系主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。这种地基天然含水量过大，承载力低，在荷载作用下易产生滑动或固结沉降。因此在软土地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。如何保证建筑在软弱地基之上建筑物的稳定性，一直以来都是一个十分重要的技术课题。

 

　　1工程软弱地基处理的意义

 

　　由于软弱地基的持力层含有淤泥质土以及部分冲填上、杂填土及其它高压缩性土，承载能力较差。在软弱地基上修筑建筑物是，尤其是高层建筑，由于对地基造成的荷载压力较大，很容易产生较大的沉降量或者不均匀沉降，从而影响建筑物的正常使用，甚至造成安全事故。为了工程竣工后的建筑物使用安全，我国《建筑地基基础设计规范》规定，当地基为高压缩性土，其标准压缩系数应大于0.5MPa时，单层排架结构柱基的沉降量为200mm：高耸结构基础的沉降量，当建筑物的高度小于100—250m时，地基变形允许值为400—200mm。实际上，建筑物的均匀沉降并不会导致建筑物出现严重问题，可以通过预估沉降值，并提高地坪标高的方法解决。然而当建筑物地基产生较大的沉降时，容易导致不均匀沉降时，从而造成墙体开裂等工程事故。因此，必须对软弱地基采取科学合理的施工措施加以处理。

 

　　2工程软弱土基的特性

 

　　软弱土基是指地基持力层中含有淤泥：淤泥质土、部分冲填土和杂填土以及其他高压缩性土。软弱土基具有以下特性：

 

　　（1）软弱地基土质具有含水量较高、孔隙比较大的特点。由于软土成分主要由粘土粒组以及粉土粒组组成，而且内不舍有少量的有机质。软土含水量一般在35～80%左右，空隙比介于1～2之间。

 

　　（2）软弱地基土具有较强的结构性，软土土体絮状结构受到扰动以后容易破坏，导致土体强度显著降低，甚至流动失稳。因此在高灵敏土基上进行地基处理时，应尽可能的避免土体扰动。软土扰动后，随着时间的延长强度会逐步恢复，但难以恢复至原来水平。

 

　　（3）软土地基土质压缩性高，透水性能差。软土的压缩系数一般在0.5—1.5MPa一1之间，随着液限的增大，其压缩性也逐步提高。由于软土含水量较高，因此软土渗透性小，其竖向渗透系数在10—6～10—8cm/s左右，因此土层难以在短时间内靠自重或荷载作用下达到完全固结。

 

　　（4）软土抗剪强度较低，土体具有明显的流变性。根据相关试验结果，软土天然不排水抗剪强度值变化范围在5—25kPa，有效内摩擦角20～350。在持续荷载的作用下，软弱地基够排水固结可以使抗剪强度发生显著变化，排水固结速度越快，软土强度提高越大。软土承受剪应力作用下，会缓慢产生剪切变形，导致抗剪强度的降低。大量工程实测数据表明，软土土中孔隙水压力消散后，地基基础仍会继续沉降。

 

　　3软弱地基加固处理方法的分类

 

　　3.1换填

 

　　（1）挤压充填法（主要包含爆破补填法和强制挤压填入法）（2）挖填法。

 

　　3.2压实

 

　　（1）重锤夯实法；（2）振动压实法；（3）强力压实方法；（4）机械压实法。

 

　　3.3排水

 

　　（1）重力排水（主要包括井点排水法、浅集水坑排水办法和深井排水法3种）；（2）加压排水系统，其中包括堆载砂井法，填土预压法以及堆载沙袋法；（3）漏吸（用生石灰打桩的方法）；（4）真空排水（采用真空抽离的方式排水）；（5）电渗排水法；（6）强制排水（主要包括塑料排水板排水法，毛细管干燥方法和纸板排水法）。

 

　　3.4固结

 

　　（1）冷冻固结的方法（主要包括两种方法：液氮低温冷冻法和酰氯法），（2）热加固方法，（3）灌入固结法（主要分为药物灌注，灌注水泥，真空灌浆方法，沥青灌注和合成树脂灌注法五种方法），（4）电渗加固方法（主要有电渗硅化法和离子交换法2种）。（5）化学加固法（单流体或双流体方法），

 

　　3.5混合

 

　　（1）深层搅拌处理（主要包括深层搅拌和旋喷桩两个方法），（2）表面混合处理（主要有添加材料混合方法，凝结沉淀法以及颗粒级配的方法3个主要方法）。

 

　　3.6压实

 

　　（1）碎石桩法；（2）挤密砂桩法（振动，冲击，旋入出孔）；（3）挤密土桩法；（4）振动打桩。

 

　　4软弱地基加固方法的合理选择

 

　　4.1根据地质条件选择加固方法

 

　　软弱地基具有比较复杂的状态，需要根据不同的地质条件，选择的相应的加固方法。

 

　　（1）软弱土层的厚度。土层比较薄时，沉降的幅度会比较小，整合时间就会比较短，软弱土基厚度不会超过4-5m时，简单的采用加固方法对表面进行处理。当土层厚度较大时，加固的困难将会比较大，可以采用垂直排水法（砂井，袋装砂井，硬纸板或塑料板排水）或挤密桩法等处理方法进行基础加固。

 

　　（2）上中有无存在排水层。当排水砂层存在时，土壤厚度在3～4米之间时，地基的固结就会比较简单，无需使用深层砂桩加固的方法，使用表面强化的方法，选择逐步加固法和堆载预压法等方法。如果没有良好的引流砂层时，所设置的排水距离长，强度增长缓慢，可以利用垂直排水井来加快沉降的速度，还可以与堆载预压法并用，从而能够提高处理的效果。

 

　　（3）粘土和沙子层交替布置时。地基的稳定性和沉降问题就会少，但要考虑砂层的液化问题，这时适宜采用填土压实法进行加固。

 

　　（4）软弱地基出现倾斜。这是就会出现继续垂直和水平的地面下沉，所造成的建筑物沉降也不统一，这就需要在较薄弱处采用软土换填法进行加固（如预压法等）。

 

　　4.2设计时应考虑用地、工期及用料情况

 

　　（1）施工现场的占地应该比较多，这样能够满足施工的需要，如在进行缓坡堆载时，能够获得更好的稳定性，堆载预压的过程中还应考虑储存、运输、堆放等，场地占用较大。

 

　　（2）持续时间不宜过短，要有充足的施工时间，选择缓速的加载施工方法，增长基础稳固时间，后期存在的问题也会很少。

 

　　（3）为了使材料工程物尽其用，选择现成的材料，这是进行基础加固时应该考虑的重要因素。例如：当使用砂垫层的方法时，可以选用河沙，其透气较好，同时也可以选用山砂，但是山砂的运输和堆放比较困难，山砂中细粒土的含量比较少。地下水位以下的部分，可以选用碎石，粗砂等材料，这种材料具有良好的透气性，同时还要考虑材料的堆放空间。当使用回填夯实法时，不需要特殊材料，但应该需要有一个较好的取土场。当使用预压法时，填土的转移问题要提前考虑，同时还要考虑排水渠的设置。

 

　　4.3根据场地环境条件选择加固方法

 

　　同时还要考虑加强基础是对周围环境所造成的影响。例如：新的填充土对原来的路面，房屋产生的压力，施工过程的噪音对周围居民的滋扰，注意降低噪音。使用填土堆载时，有大量的土料运进和运出施工现场，将会影响交通和周围环境卫生；采用降低水位法时要考虑对周围地面的影响。

 

　　总之，随着地基处理理论和地基处理新材料、新机械和新工艺的发展，将会产生新的地基处理方法，并将在工程建设中得到应用。

 

　　参考文献：

 

　　[1]李健；刘国伟.软弱地基处理方法研究进展[J].科技经济市场.2012（10）

 

　　[2]赵强.谈粉喷桩对住宅软弱地基中的处理[J].黑龙江科技信息.2013（23）