浅析特殊土地基的处理及加固

王　杰

摘要：特殊土地基种类较多，有软土地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基和杂填土地基等。正确认识这些地基工程的特殊性，对于处理地基工程中的实际问题，意义重大。

关键词：特殊土 地基 处理 加固

0 引言

结构物的地基失效可概括为以下几类：强度及稳定性不足问题；胀缩、塌陷及不均匀沉降问题；地下水流失及潜蚀和管涌问题；动力荷载作用下的液化、失稳和震陷问题。当结构物的天然地基可能发生上述情况之一或者其中几个时，即需采用适当的地基处理方法，以保证结构的安全与正常使用。地基处理就是按照上部结构对地基的要求，对地基进行必要的加固或改良，提高地基土的承载力，保证地基稳定、减少房屋的沉降或不均匀沉降、消除湿陷性黄土的湿陷性，提高抗液化能力等。

1 饱和淤泥土

工程上将淤泥和淤泥质土称为软土。软土是以黏粒为主的土，在静水或非常缓慢的流水环境中沉积而成。软土含水量大，压缩性高，透水性小，承载力低，呈软塑、流塑状态。软土中分布量大、面广的是淤泥类土，它属于低强度、高压缩性的有机土，是事故多发、难以处理的地基土。

1.1 工程性质 ①压缩性高，沉降量大。据对建在淤泥类土上的砖石结构统计，三层民用房屋沉降幅度为15~30cm，四层为25~60cm，五层以上多超过60cm。某些地区四层房屋下沉超过50cm，有的高达60cm以上。沉降大的原因，一是孔隙比大，压缩性高；二是淤泥土层厚。因此在淤泥土地区，上部结构存在高差，平面形状复杂的房屋，因沉降差异造成房屋开裂的很多。②由黏粒、粉粒构成，黏粒含量高，且含有有机质，渗透性低，渗透系数一般为1×10-8～1×10-6cm/s，使土的固结时间很长，房屋沉降稳定历时达数年。在正常的施工速度情况下，超过三层的房屋，施工期间沉降占总沉降的20%～30%，其余的沉降可延长20年以上。在新修筑道路时，可发现道路填土过多造成路基不均匀下沉现象。由于不均匀下沉造成人行道路面脱空开裂，虽经修复仍然难以复原，其原因在于填土引起的沉降需要较长时间才能稳定。③快速加荷可引起大量下沉、倾斜及倾倒。饱和淤泥类的承载力与加荷排水条件关系很大。加荷速率过快，土中水不能排除，将引起土中孔隙水压增高，当外荷载超过容许承载力的50%时，地基中出现塑性变形，大量土处于流塑状态，向外挤出，引起基础下沉，严重者地基失稳。加拿大特朗斯康谷仓交付使用后不久倾倒，下沉880cm，就是其中著名的例子。地震作用属瞬间周期性水平荷载，它直接增加了地基中的剪应力。在瞬间加荷情况下，土中水立即出现高孔隙水压，随即产生土的塑性挤出。其地基工作状态与快速增加垂直静载完全相同。例如，唐山大地震期间，新港、汉沽等高烈度地区出现了大量建筑物震沉现象，三层住宅平均下沉18cm，四层为25.1cm，均伴有倾斜。④土的抗剪强度很低，易于滑坡。饱和扰动的淤泥其强度接近于零。饱和结构性淤泥土的强度决定于黏聚力值，在10~20kPa，所以地基的容许承载力最高为100kPa，低者30~40kPa。软土边坡的稳定坡度0值很低，只有1：5（坡高与坡长之比），地震时为1：10，降水后有所提高，但预压后，地基承载力可提高一倍。

1.2 处理原则 尽量使用地基土排水、固结，减少、克服不均匀沉降。可用砂垫层、砂井预压法，也可用深层搅拌、高压喷射等方法予以处理，以减少建筑物对地基土的附加应力。

2 杂填土地基

杂填土系由堆积物组成。堆积物一般为含有建筑垃圾、工程废料、生活垃圾、弃土等杂物的填土。杂填土下多为形状不规则的池塘、洼地。堆积物的成分、堆积时间、地点等极无规律，且有些堆积物与水、塘泥混杂。由于杂填土分布不规律，在建筑物的构建中，有的在勘察阶段发现杂填土，有的在开挖基坑中发现，而有的则在事故出现后才发现。

2.1 工程性质 杂填土堆积时未经人工控制和处理，成分复杂，均匀性差。堆积时间不尽相同。粗骨料较多，经过多年堆积及雨淋渗流作用，有的较密实，有的含有不规则空洞。渗透系数一般较大，动力夯击一般不会出现橡皮土现象。因此，杂填土是压缩性极不均匀，强度差异很大，部分为高压缩性的软弱地基土，但不能和软土混为一谈。杂填土未经处理，不得做地基，必须慎重对待。

2.2 处理原则 解决杂填土地基的不均匀性，可用强夯法、振冲碎石桩、振动成孔灌注桩、复合地基等方法进行处理，不宜用静力预压、砂垫层等方法处理。

3 湿陷性黄土

湿陷性黄土是一种特殊的黏性土，浸水即会产生湿陷，使地基出现大面积或局部下沉，造成房屋损坏。

3.1 工程性质 具有大孔结构，孔隙比e＞1，孔隙率n＞45%，粉粒含量占60%以上。天然含水量接近塑限。含有大量可溶性盐类。可溶性盐类遇水浸湿后溶解，土粒结构破坏，迅速产生沉陷，土体强度大幅度降低，在自重压力或附加压力作用下，产生压密下沉，故称为湿陷性黄土。

3.2 处理原则 破坏土的大孔结构，改善土的工程性质，消除或减少地基的湿陷变形，防止水浸入地基，提高建筑结构刚度等。可用灰土垫层法、重锤夯实法、强夯法、挤密法、桩基础法、预浸水法等处理。

4 膨胀土

膨胀土是一种黏粒成分主要由亲水性矿物组成且具有较大胀缩性的高塑性黏土。它强度较高，压缩性很差，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形的特点，性质极不稳定，故称为胀缩性土。

4.1 工程性质 膨胀土的工程特性主要表现在以下几点：①膨胀土在天然状态下呈坚硬或硬塑状态，裂隙中多充填有灰绿、灰白色黏土，裂面有蜡样光泽，可观察到土体相对移动的擦痕，自然坡度平缓，浅层滑坡发育，基坑坑壁在旱季易出现干裂，遇雨则崩塌。②土质极不均匀，常夹有非膨胀土。主要黏粒矿物为具有很强吸附能力的蒙脱石。由于蒙脱石含量的不同，它吸水膨胀的能力有较大差别。同时，膨胀土具有结构性、不透水性，在长期浸泡下，表面20cm以上浸水软化，形成不透水层。沿着裂隙流动的水，常滞留在基岩岩面形成软弱层面。当岩面倾斜时，土体顺岩面滑动，造成罕见的平坦地形上土体水平位移的现象。③膨胀土上的低层房屋常成群开裂，这是因为重量轻，基础浅埋，易受胀缩影响所致。随着层数增加，开裂现象减少，四层以上基本完好。裂缝以倒八字为主，其次为交叉裂缝、水平裂缝。外墙多下沉外倾，内墙斜裂缝比较普遍。随着季节性循环，裂缝加宽加多，直至破坏。④地坪鼓裂脱空，散水滑移比较普遍。有热源处地面下沉，未经处理的道路路面常出现纵向裂缝。⑤膨胀土地区的地下水多为上层滞水和裂隙水，因而随季节性气候变化，土中水分发生剧烈变化而引起地基不均匀胀开或闭合。这样，土的胀缩使房屋或上升或下降，在循环升降过程中，房屋易于损坏。

4.2 处理原则 最大限度地抑制产生含水量变化的各种外来因素，而不是完全依靠改良土质。因为膨胀土属坚硬不透水的裂隙土，但它吸附能力很强，膨胀土含水量的增加依靠水分子的转移和毛细管的作用，含水量的减少依靠蒸发。房屋的不均匀变形一方面有土质本身不均匀的因素，更重要的是水分转移及蒸发的不均匀性。地基处理时可采用换土、砂石垫层、土性改良等方法。膨胀土较厚时，可以用桩基来处理。桩尖支在稳定土层上。建筑物应尽量布置在胀缩性较小和土质较均匀场地，加强防水、排水措施，维持土体水分平