天津滨海软土地区地基处理技术应用与研究

纪懿明

摘 要：天津软土分布广泛、地质情况复杂。通过研究前人对天津滨海的软土性质研究，并相关工程施工中的实际情况。针对天津滨海地区的建设，介绍滨海使用过的置换法、排水固结法、直排式真空预压技术、强夯与强夯置换法等技术措施，能够为软土地基技术发展提供参考，针对不同处理方法对软土地基处理进行综合分析比较研究。

关键词：软土地基；地基处理技术；置换法；排水固结法

1 天津滨海地区软土特性

软土地基通常是指强度较低、压缩性比高的软弱土基。其特性一般表现为土层水分含量大、土质疏松。通常淤泥质土、软粘性土、湿陷性黄土都属于软土性状。天津滨海新区沿海地区多属于软弱土基。其特征如下：

（1）含水率高，天然孔隙比大：天津滨海地区软土的含水率ω一般大于35%，统计平均值为55%。孔隙比e一般在1.0～2.48内，统计均值为1.6。（2）土体饱和度大于95%。（3）垂直渗透性差：土地渗透系数在10-6～10-8cm/s，使得土地在载荷作用下固结速度慢，强度难以提升。（4）抗剪强度和承载力较差：土地抗剪强度为1～27kPa，其强度随土地深度的增加而有所增加；内摩擦角φq较小。地基承载力一般为20～130kPa，统计均值为68kPa。（5）压缩性能较好：压缩系数a1-2的统计均值为1.17MPa-1，最大的达到3.3MPa-1。

2 天津滨海地区软土地基处理技术应用

由于天津滨海地区的软土特有性质，大部分工程采用以下方法进行处理：

2.1 置换法：置换通常是指用砂砾、石子、沙等物料替换软土地基中的部分土体，或者在软弱土体中掺杂一些石灰、水泥等物质形成混合加固体，与其他土体共同形成复合型地基，以此达到提高地基承受载荷的能力、减少地基下沉的目标，常见的处理方式方法有：振冲置换、换土回填、粉体喷射等。

振冲置换法一般利用水平振动的振冲器，在软土层地基中形成孔状，振冲器沉入土层预定深度，然后对清孔、通过孔向土层中注入碎石或卵石等物料，边填边振，使得地基中形成桩体（碎石或卵石形成）。桩体和桩间软土层组合成复合地基，以此达到地基承载力上升的目的。该技术要求成桩周边土层不得过于软弱，否则会对碎石桩约束力差、形成复合地基效果降低。一般适用于土层剪切强度20～50kPa的饱和软粘土、饱和黄土和充填土。实例：加固塘沽长芦盐场第二化工厂的软粘土地基采用振冲法效果显著。施工场地在塘沽北塘附近，该场地土质主要由粘土，淤泥质粘土、淤泥等构成。地基现场经测验最小值仅为13.5kPa。为了校验加固效果，在振冲置换前，对土壤的含水量、容重、十字板强度进行实地测验。振冲以后，经测验土壤的含水量较未施工前有所加大，土层表面3m范围内较为明显，增值达到10%，容重值有所下降，约3%。土壤的强度有下降趋势，约30%，经过80d后，土壤的十字板强度有所提高，增幅约10%。由于振冲产生的超孔隙水压力无法快速扩散，使得土壤骨架应力下降。但是经过15～20d间歇后，土壤的强度恢复效果较好，历经2至5个月后强度还会提升，由此可见，采用振冲法加固是成功的。该工程竣工后经测量建筑物基础下降量3～5cm，达到预期目标。

换土回填法通常是将软土基础去掉一定范围内的土壤，后用砂、石子或灰土等物料，分层填入并且夯实，以此达到设计要求。改方法适用于浅层地基处理，深度一般在2～3米左右。

粉体喷射法通常指在软土基础中填入粉柱体加固物料，对土壤进行强制搅拌混匀，使得原基础土壤与添加物发生理化反应，以此达到提高强度的技术。

2.2 排水固结法

其原理在地基载荷下，采用布置竖向排水井，将土壤中孔隙水予以排放，减少孔隙比，使地基发生固结变形，增加土壤强度。该技术通常用于稳定地基和解决基础下降的问题，运用在饱和软弱土壤。该技术主要分为堆载预压法，真空预压法，降水预压法等类型。天津滨海新区较常使用的堆载预压法、真空预压法和真空联合堆载预压法三类。堆载预压法一般是在施工场地立式堆填土石等物料，然后对地基进行预压，使得地基沉降较早表现出来，通过地基土壤固结来提高基础承受载荷能力。为加快进度，经常布置砂井或排水板。真空预压法通常是指在粘土层上方铺设砂石作为垫层，从地面竖向打井或排水板，再用薄膜密封垫层，采用真空泵对垫层及井抽气，以此降低地下水位，加快地基固化速度。实例：加固天津港东突堤陆域软基。工程概况，地面高程均值6.23m，地下0.7～0.9m厚回填砂及山皮土，0.9～1.5m为新吹填淤泥，再下层是海相沉积层，1.5～-6.0m多为粉砂淤泥，-6～-14m为均质淤泥或淤泥质粘土，渗透性低下，-14m以下为亚粘土，土壤品质较好。预采用塑料排水板真空预压法，真空度80kPa，排水板距离1.3m，高程-12m，天数136d，沉降量均值1.324m，允许回弹值0.018m，地基承受载荷能力超过90kPa。经过数据测验，达到预期效果。

2.3 直排式真空预压技术：滨海新区及周边地区在对软基进行加固是需要粗砂量大，而天津地区中粗砂资源贫乏，为了减少固化地基造价，采用直排式真空预压技术，并对真空预压法进行了优化和改进，加大真空度传递效率。其特点主要在于不用中粗砂垫层，减少砂石费用。当前，位于天津临港工业区示范工程已经初步获得成功，具有积极意义。

2.4 强夯与强夯置换法：强夯法指用重锤从高处（从几米至几十米）的高处自由落下，对土壤进行夯实，以此减少土壤固有压缩性能，有效提升其承载能力。该技术对松软地基效果较为显著，对无粘性土、杂填土、非饱和性土等效果较理想。夯击能量较大，加固深度较广，可深达40m。通过在天津新港软土、秦皇岛细砂地基进行试验，取得了优良的效果，值得大力推广应用。实践表明，该技术工艺简单、工期短、适应性好、用料省、经济性好等。强夯置换是运用重锤夯出坑中，填入置换材料，再进行夯实，逐步形成碎石桩体，从而与周边土壤形成复合地基，达到加固的目的。该技术应用于饱和软粘土的浅表层处理（3～6m）。

3 结束语

天津滨海新区属于软土地基，土体承受载荷能力低、土壤压缩性比高。在此类地基上进行建筑物构建，技术人员采用了许多方法进行地基加固，在实践中不断摸索，改进，已经形成一定的适用性较好的技术方法。如塑料排水板真空预压法、深层水泥拌合法等技术都是在滨海新区取得成功后，才开始推广应用的。可见，滨海新区的软土地基处理技术对我国的软弱土壤地基处理的发展具有积极指导意义。

参考文献

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