浅谈当代常用软弱地基土处理方案

熊锦亮

软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土构成的地基。由于软弱土具有强度低、压缩性高和透水性差等特点，因此，在软土地基上修建建筑物，必须重视地基变形和稳定问题。在遭遇地震时，由于地震动的影响，软弱地基会部分甚至全部丧失承载能力或产生过量沉陷，造成建筑物的破坏和影响其正常使用。因此，需要对地基做正确的处理才能保证其静力、动力承载性能和变形性能，其中地基处理方案的初选又是十分重要的。以下介绍了地基处理的步骤和当代常用地基处理方案的浅析，可供相关部门做方案比选时参考。

1 软弱地基处理的一般步骤

1)根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和对相邻建筑物的影响等因素综合分析，初步选出几种可供考虑的地基处理方案，包括选择两种或多种地基处理措施。2)对初步选出的各种地基处理方案，分别从加固原理、适用范围、优点、局限性等方面做全面分析和比较，选择最优的地基处理方案。3)对已选定的地基处理方案，宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度，在有代表性的场地上进行现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，检验设计参数和处理效果。4)经处理后的地基应做承载力、变形能力、稳定性能的评估。

2 当代常用软弱地基处理方案

2.1 强夯法

1)加固原理:关于强夯法的加固原理，国内外学者进行了大量研究，看法各异，主要是由于土的类型多，不同土性能差异大，加固效果影响因素多所造成的。一般的认识是通过用很重的锤从高处自由落下，给地基以强大冲击能量的夯击，使土中出现冲击波和很大应力，迫使土体空隙压缩，排除其中的空气和水，迅速固结，从而加强软弱地基土。2)适用范围:适用于处理碎石、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等。对于高饱和度的粉土与黏性土等地基，当采用在夯坑内回填石块、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯转换时，应通过现场试验确定其适用性。3)优点:强夯法设备简单，适用土质范围广，加固效果好;工效高，施工速度快;节约原材料，节省投资，广泛应用于工业与民用建筑，该法比其他地基处理方法使用更为广泛和有效。4)局限性:对周围环境产生很大振动和噪声，而且此方法需要较大的建筑场地进行施工，因此不宜在闹市区施工。

2.2 换填法

1)加固原理:换填法的加固原理是将基底以下一定深度范围内的软弱土层挖除，换填无侵蚀性的低压缩性散体材料(中砂、粗砂、砾石、碎石、卵石、矿渣、灰土及素土等)，并对其分层夯实。由于挖去软弱土，换填承载性能好的材料，必然提高承载力;由于各垫层的应力扩散作用，减少了附加应力，从而减少沉降量;通过换填透水性优良材料可加快下覆软弱土层固结排水并提高其强度，此外还可以防止冻胀，消除膨胀土的胀缩作用，消除或部分消除黄土湿陷性。2)适用范围:换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层地基处理。常用于轻型建筑、地坪、堆料场和道路的地基处理。3)优点:它可提高持力层的承载力，减小沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。4)局限性:简易可行，但仅限于浅层处理，一般不大于3m，对湿陷性黄土地基不大于 5m，如遇地下水，对于重要工程需有附加降低地下水位的措施。而且换填厚度越大，造价越高;不适合处理软土层较厚、埋深大的地基，地下水位高、易渗水路段抽排水费用高。

2.3 排水固结法

1)加固原理:排水固结法的原理是通过布置垂直排水井，改善地基的排水条件，及采取加压、抽气、抽水和电渗等措施在建筑物建造前，利用地基排水固结的特性，使土体提前完成固结沉降，其实质上就是通过预压使空隙水压力不断消散和有效应力不断增长的过程。通过有效应力的增长来提高地基承载力。2)适用范围:排水固结法主要适用于处理淤泥、淤泥质土及其他饱和软黏土。对于沙类土和粉土，因透水性良好，无须用此法处理。对于含水平砂夹层的黏性土，因其具有较好的横向排水性能，所以不用竖向排水体(砂井等)处理，也能获得良好的固结效果。3)优点:地基土在较短时间内完成大部分固结沉降，成为超固结土，大大降低施工后沉降并迅速提高承载力;此外，还可实现对地基的预震作用，有效地消除砂土液化;该法还有利于地下管线的开挖。4)局限性:施工程序复杂;降水和排水措施必须得到保障;水塘路段须采取额外措施以保证处理效果;处理深度一般不大于 10m;对周边环境影响较大。

2.4 砂石桩法

1)加固原理:松散砂土——用不同成桩方法，在松散砂土中成桩时对周围砂层产生挤密作用，当采用冲击法或振动法往砂土中下沉桩管和一次拔管成桩时，由于桩管下沉对周围砂土产生很大的横向挤压力，桩管就将地基中同体积的砂挤向周围的砂层，使其孔隙率减小以达到挤密的效果。软弱黏性土——密实的砂桩在软弱黏性土中取代了同体积的软弱黏性土，形成“复合地基”，使承载力提高，地基沉降减小。2)适用范围:砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土和杂填土等地基。饱和黏性土上对变形控制要求不严的工程也可采用砂石桩置换处理，此法亦可用于可液化地基。3)优点:兼有挤密、置换和排水固结的作用;可有效处理易液化地基;造价比碎石桩低;工期较排水固结法短。4)局限性:处理淤泥质地基需结合堆载预压，且需控制好置换率;不适合高承载力要求地基。

2.5 加筋法

1)加固原理:加筋法加固地基的机理比较复杂。采用的加筋方法不同，或加筋方法相同而所用筋材不同，其加固机理也可能不同。一般理解认为加筋法是在地基土中设置强度高、模量大的筋材，使土体与筋材一起形成加筋复合体，这种人工复合土体可承受抗拉、抗压、抗剪和抗弯作用，用以提高地基承载力，减小沉降和增加地基稳定性。2)适用范围:加筋土法适用于人工填土的路堤和挡墙结构。其中土锚、土钉、锚碇板适用于土坡稳定。3)优点:对地基的加固效果明显，并可以有效减小沉降。4)局限性:其中加筋法中的加筋土法当遇到路堤下软弱土层很厚时，采用加筋土垫层的应力扩散作用虽可使浅层土体中的附加应力减小，但使地基土层压缩的影响深度加大。

2.6 化学加固法

2.6.1 灌浆法

1)加固原理:灌浆法的实质是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂缝或孔隙，经过一定时间形成结构致密、强度大、防水防渗性能、化学性能良好的结合体，以改善地基的物理力学性质。2)适用范围:可灌浆的对象很多，但常用于砂及砂砾石、软黏土、湿陷性黄土。3)优点:施工工序简单，加固效果明显。4)局限性:采用灌浆法通常还会使用除水泥浆液外的其他化学浆液，而化学浆液不仅造价较高，而且不少化学浆液具有一定的毒性，造成环境污染，影响其推广和使用。

2.6.2 高压喷射注浆法

1)加固原理:其原理是将带有特殊喷嘴的注浆管，通过钻孔置入到处理土层的预定深度，然后将浆液(常用水泥浆)以高压冲切土体。在喷射浆液的同时，以一定的速度旋转提升，即形成水泥土圆柱体;若喷嘴提升而不旋转，则形成墙状固结体，加固后可用以提高地基承载力，减小沉降，防止砂土液化、管涌和基坑隆起，建成防渗帷幕。2)适用范围:高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建筑的地基处理，深基坑侧壁挡土或挡水，基坑底部加固防止管涌与隆起，坝的加固与防水帷幕工程。但对含有较多大砾块石、大量植物茎根或含过多有机质的土及地下水流过大、喷射浆液无法在注浆管周围凝聚的情况下不宜采用。3)优点:设备较简单、轻便，机械化程度高，全套设备紧凑，体积小，机动性强占地少，能在狭窄场地施工。用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体，施工噪声低，振动小。4)局限性:施工时水泥浆冒出地面流失量较大，对流失的水泥浆应设法予以利用。

3 结语

常用的软弱地基处理方案除了上述方案外还有振冲法、深层搅拌法等，随着施工方法的不断改进，近年来又出现了如爆破挤淤法等先进方法。本文通过对以上常用软弱地基处理方案从加固原理、适用范围、优点、局限性等方面进行了全面阐述，为有关施工部门提供了较全面的参考依据，在具体进行方案初选时应结合当地实际地基状况，经济条件，施工技术水平全面考虑，选出几种优化的软弱地基处理方案，并通过软弱地基方案选择的一般步骤确定出最优化方案。

[1] 刘永红，姚爱军，周龙翔.地基处理[M].北京:科学出版社，2005.

[2] 龚晓南.地基处理[M].北京:中国建筑工业出版社，2005.

[3] 赵明华.土力学与基础工程[M].武汉:武汉理工大学出版社，2009.

[4] 郭继武.建筑地基基础设计及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社，2008.

[5] 刘福臣，林氏乐，黄怀峰.地基基础处理技术与实例[M].北京:化学工业出版社，2009.

[6] 张晓青.浅谈几种软土地基处理的方法[J].山西建筑，2009，35(6):153-154.