建筑工程中常用软弱地基处理措施

刘 洋

太原建材地质工程勘察院有限公司，山西 太原 030031

建筑工程在人们生产生活中具有重要的地位。建筑工程质量一旦出现问题，将会对人们的生命财产安全造成严重威胁。软弱地基具有稳定性差、强度低的特点，是影响建筑工程质量安全的主要因素之一，施工单位必须对其进行特殊处理之后才能开展后续的工程作业。因此，研究软弱地基处理措施对建筑行业的发展具有重要意义。

1 软弱地基简介及其处理措施

软弱地基指水分和有机质含量较高的地基。其土壤组分一般较为复杂，不同成分的质量与体积造成其土壤结构较松散，表面及内部均存在大量孔隙，因此在强度、稳定性、抗压、抗剪等方面均存在一定的问题，容易在施工过程中发生沉降，大幅增加了施工难度。在现实工程中，软弱地基上的建筑物，会因为地基强度和沉降变形不满足设计要求出现问题，所以需要对软弱地基进行处理，以提升其强度和稳定性，确保建造完成的建筑物可以正常投入使用。软弱地基的处理方法主要可分为两大类：（1）直接对地基加固处理，提高其强度；（2）通过深基础提高地基的承载能力，满足建筑修建的条件。结合工程实践来看，在软弱地基厚度较大的情况下，一般采用钢筋混凝土桩进行处理；在地基孔隙较大，含水量较高的情况下，则多采用石灰桩、堆载预压、静压高强度混凝土桩等办法进行处理。

1.1 换填法

将软弱地基地面以下一定范围内的土壤挖出，回填具有高强度、高压缩性的土壤或不具备侵蚀特性的材料。该方法具有如下优点：（1）施工操作简单便捷、速度快、效率高；（2）能够与其他方法进行综合应用，从而获得更好的加固效果，基本不会出现返工的情况；（3）可灵活选择，可根据工程现场的实际情况选择回填材料。在具体施工过程中，主要是通过人工或机械先将地基下一定深度的软弱土层挖除，再采用分层的方式回填碎石或是硬质土等高强度填料，最后进行夯实处理。

1.2 强夯法

使用起重机械将大吨位夯锤起吊至6～30m的高度，使其自由落体，对地基土进行夯击，使土层空隙在巨大的冲击力下被压缩，排出水分和气体，达到有效压密固结的效果，实现地基承载力和强度的提升。该方法具有成本低、工艺简单、方便操作且适用范围广的优点。

1.3 注浆地基

将水泥浆、硅酸钠等混合形成的浆液通过压浆泵、注浆管均匀注入土体，填充软弱地基土壤中的空隙，驱除水分和气体，最终形成一个高强度、高压缩性、高稳定性的岩土体。该方法的特点是取材方便、配方简单且不会对环境造成较大的影响，同时价格相对便宜。

1.4 桩基础法

采用专业机械设备将桩体打入软弱地基中或直接在软弱地基之中通过浇筑形成桩体，作为软弱地基的持力层，发挥承受荷载的效果。桩基础法可选用的桩的类型较多，按照成桩方法和工艺可以分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。因此，该方法的适用范围非常广泛，可根据不同的情况选择不同类型的桩体。

1.5 预压地基

在软弱地基原状土的基础上进行加载处理，排除多余的水分和气体，可以在一定程度上避免建筑物建造完成后的沉降变形。预压地基类型包括砂井堆载预压地基、塑料排水带堆载预压地基以及真空预压地基三种。

2 建筑工程中软弱地基选用的要点

软弱地基对建筑物的影响主要体现在三个方面。（1）沉降方面。由于软土各部分厚薄程度不同，分布不均匀，会出现较大的沉降或是局部差异沉降，影响建筑物的正常使用。（2）承载力和稳定性方面。若承载力未满足规范要求，会出现失稳现象。（3）降水方面。深层地下水的抽取会导致区域整体沉降或是建筑物开裂现象的发生。

2.1 选用加强材料

结合长期以来我国建筑工程建造实际情况来看，大部分软弱地基实际上并不严重，对加强材料进行夯实处理即可满足建筑建造的要求。在软弱地基上部结构荷载较小的情况下，可按照工程施工的具体要求进行适当处理，但在建筑工程施工要求较为复杂时，为了确保万无一失，有必要对软弱地基进行细致处理。例如，将地基下部的软弱土挖除后再回填材料进行夯实处理，必要时需要额外设置一定的加固措施。

2.2 综合采取多种处理措施

随着我国城市化建设的推进，我国用于建筑建造的土地资源也变得越来越紧张，需要对软土地基进行开发。针对软弱地基的一些特殊情况，需要进行特殊处理。为了保障达到预期效果，需要综合采用多项技术措施进行联合处理。如在工程设计较为严格的情况下，可同时应用强夯法、注浆法等。

2.3 秉持因地制宜、实事求是的原则

结合工程实际情况选择合适的软弱地基处理方式。我国幅员辽阔，各地区地理条件差异较大，软弱地基的分布范围也十分广泛，因此处理方式也种类繁多。建筑工程建造不仅需考虑地基情况，还需考虑工程所处的区域、环境条件等。如在城市人口密集的区域，若采用施工噪声较大的处理方法，将对周边居民的正常生活造成影响。此外，为了获得更大的效益，经济性也是需要重点考虑的一项因素。

3 换填法在建筑工程软弱地基处理中的应用实例分析

3.1 换填法的加固机理

通过换填法处理软弱地基的加固机理如下。（1）置换作用。使用密实材料替换地基下的软弱土。（2）应力扩散作用。基础底面下一定厚度垫层的应力扩散作用，以减小垫层下天然土层受到的压力和附加压力，将基础沉降量控制在最小的范围内。（3）加速固结。使用透水性大的垫层材料，可以加快软弱地基土层中水分排出的速度，加速固结。（4）针对暗沟、暗塘等情况，可以通过局部换填的方式，确保基础底面范围内土层压缩性和反力的均匀性。

3.2 换填法垫层设计要点

一是合理选择垫层材料。结合工程实践，软弱地基换填法处理中常用的垫层材料主要包括砂石、粉质黏土、灰土、粉煤灰、矿渣、其他工业废渣、土工合成材料。其中，砂石最好选择碎石、卵石、砾砂等类型，同时需注意级配设计，粒径在2mm以下的部分控制在总重量的45%以下。粉质黏土的选择应注意土料中有机质的含量不得超出5%，同时不能含有冻土或膨胀土。如果其中掺杂碎石，则其粒径应控制在50mm以下。灰土的选择应注意配合比设计，一般为2∶8或3∶7，使用前还需进行严格筛选，避免包含松软杂质。粉煤灰多用于道路、堆场以及小型建筑的软弱地基处理工作中，被用作换填垫层。在实际使用时，应铺上厚0.3～0.5m的土壤。粉煤灰中所使用的掺加剂，必须经过试验验证。同时，粉煤灰材料必须符合放射性安全标准的要求。矿渣主要指高炉重矿渣，多用于小型建筑物的软弱地基处理工作。矿渣的松散重度应该控制在11kN/m3以上，且有机质和泥土的含量需控制在5%以下。在正式施工之前，进行严格的试验，确保其性能符合工程建造的要求。工业废渣应尽可能选择质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性的类型，且需要通过试验确保其粒径、级配符合施工工艺的要求。土工合成材料的使用则要严格遵守国家标准《土工合成材料应用技术规范》（GB/T 50290—2014），并通过现场试验确保其满足要求。

二是合理控制垫层厚度。使用换填法对软弱地基进行处理的过程中，由下卧土层的承载力确定垫层的厚度。该承载力的特征值必须大于垫层底面部位土的自重应力与附加应力之和。结合工程实践可知，垫层的厚度一般为0.5～3m。换填法示意图如图1所示。

图1 换填法示意图

垫层底面部位的附加压力值通过计算可得，其中涉及垫层的压力扩散角，其数值的确定根据情况不同，方法也不同，主要的考虑因素是换填材料。

4 结束语

综上所述，随着现代建筑行业的不断发展，建筑项目遭遇软弱地基的情况变得越来越普遍，因此地基处理技术措施受到越来越多的重视。为了满足较高的工程设计和建造要求，地基处理技术水平也在持续提高，其中包括机械设备、材料、地基处理计算理论、施工工艺等。面对复杂的环境条件，地基处理方法综合应用的情况也越来越普遍。随着地基处理理论、新材料、新机械、新工艺的发展，所采用的地基处理技术方法也在增加，为社会生产各领域的建筑工程建造提供了有力支撑。