简介软土地基处理的几种方法

　　摘要:阐述了软土的概念,总结了软土地基的特性,并结合相关技术规范及施工经验,介绍了碾压法与夯实法、排水固结法、换土垫层法、挤密法和振冲法等常用软土地基处理方法及其各自的适用范围,以供施工人员参考借鉴。
　　关键词:软土的概念，软土地基,处理方法，强度,1软土地基性质简介
　　1.1软土的概念
　　软土是指以水下沉积的软弱粘性土或淤泥为主的地层,有时也有少量的腐泥或泥炭层。软土、沼泽的划分为软粘土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥岩五种类型。习惯上常把淤泥、淤泥质土、软粘土总称为软土,而把有机质含量高的泥炭、泥炭质土总称为沼泽。
　　1.2软基特性软土地基一般是指在静水或缓慢水流环境中沉积的饱和粘性土,并常夹有泥炭、贝壳及生物残骸。特性如下:
　　1)天然含水量和孔隙比大。天然含水量高,一般大于35%,接近或大于液限;天然孔隙比一般大于1,多数在1.0~2.0之间。
　　2)透水性差。软土亲水性强,透水性差,具有明显的方向性,软土的粘粒含量、有机质含量和液限越大,渗透系数就越小,k一般为10-7cm/s~10-8cm/s,因此决定了内部水分渗水条件不良,对地基排水不利。
　　3)压缩性高。软土由于孔隙比大,土粒间连接结构不稳定,具有高压缩性的特点,且随液限的增加而增加。
　　4)抗剪强度低。不排水剪切时,内摩擦角接近于0,一般情况下,内摩擦剪应力小于19.92kPa,排水剪切时,抗剪强度随固结
　　5)触变性和蠕动性大。软土结果未被破坏以前具有一定的结构强度,一经扰动,强度迅速降低,但随静置历时增加,强度将逐渐恢复。
　　2常用软土地基处理方法及适用范围
　　我国现有的地基处理方法很多,对于同一种软弱地基可以采用的方法常常有数种之多。每种地基处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点。由于工程地质和水文条件千变万化,各地的施工机械、技术水平、建材品种及价格差异很大,在选用地基处理方法时要因地制宜。
　　目前,常用的软土地基处理方法主要有:碾压及夯实、排水固结法、换土垫层法、挤密法和振冲法、高压喷射注浆法与深层搅拌法、铺设土工聚合物及其他方法。
　　2.1碾压法与夯实法
　　碾压法与夯实法是修路、筑堤、加固地基表层最常用的简易处理方法。软土地基通过处理,可使填土或地基表层疏松土的孔隙体积减小,密实度提高,从而降低土的压缩性,提高其抗强度和承载力。目前我国常用的有机械碾压、振动压实和重锤夯实,以及20世纪70年展起来的强夯法。机械碾压法是利用压路机、羊足碾、平碾、振动碾等碾压机械将地基土压实。振动碾压法是通过在地基表面施加振动把浅层松散土振实的方法。重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提到一定高度后,使锤自由落下并重复夯击以加固地基的方法。强夯法与重锤夯实法在表面上看起来没有大的区别,只是前者锤重和重锤起吊高度更大。碾压法与夯实法适用于碎石土、砂土、粉土、低饱和粘性土、杂填土等。
　　2.2排水固结法
　　排水固结法是利用地基排水固结的特性,通过施加预加载荷,并增设各种排水条件,以加速饱和软粘土固结的一种地基处理方法。饱和软粘土地基在载荷作用下,孔隙中的水被慢慢排出,孔隙体积慢慢减小,地基发生固结变形,同时,随着超孔隙水压力逐渐消散,有效应力逐渐提高,地基土的强度逐渐提高。排水固结法包括堆载预压法、砂井堆载预压法、塑料排水板法以及
　　真空预压法。这种方法在处理淤泥、淤泥质土及其他饱和软粘土中占有统治地位,但对于渗透性极低的泥炭土,必须慎重对待。
　　2.3换填垫层法
　　当软弱土层厚度不很大时，可将地基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其他稳定性能好、无侵蚀性的材料（通常是渗水性好的中粗沙）称为换填垫层法。当然由于换沙工程造价较高，比较经济的做法也可以就地取材，一以换填泥土为宜，换土法应回填有较好压密特性土进行压实或夯实。施工时应注意坑边稳定，保证填料质量，填料应分层夯实。换填垫层法处理的高度一般为2~3m，此法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层与低洼区域的建筑,适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。但如果软弱土层厚度过大，采用换填法会增加弃土方量与取土方量，从而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力，减少沉降量，满足构筑物对地基要求的目的。主要的加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤这几种。垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。它的代表方法有砂垫层法和换填法。砂砾垫层:采用砂砾(砂)垫层，是指在填土与基底之间设一排水面，从而使地基在受到填土荷载后，迅速将地基土中的孔隙水排出，加快固结速度，提高地基承载力，减少沉降，防止地基局部剪切变形。但要注意控制填土速度，所用的材料为含泥量不大于5%的洁净中粗沙，或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。换填法:在软土厚度不大于2m时，利用渗水性材料(砂砾或碎石）进行置换填土，可以降低压缩性，提高抗剪强度，提高承载力，改善动力特性，加速土层的排水固结。换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖掉,回填强度较高的砂、碎石或灰土等,并夯至密实的一种地基处理方法。当建筑物载荷不大、软弱土层厚度较小时,采用该法能取得较好的效果。当前,常用的垫层有:砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其他性能稳定、无侵蚀性材料做的垫层。这种方法比较适用于处理暗沟暗塘等软弱土地基。
　　2.4挤密法和振冲法
　　挤密法是指在软弱土层中挤土成孔,从侧向将土挤密,然后再将碎石、砂、灰土、石灰或炉渣等填充料充填成密实的柔性桩体,并与原地基形成一种复合型地基,从而改善地基的工程性能。振冲法又称振动水冲法,是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机带动偏心块,使振动器产生高频振动,同时启动水泵,通过喷嘴喷射高压水流,在边振边冲的共同作用下,将振动器沉到土中的预定深度,经清孔后,从地面向孔内逐段填入碎石或不加填料,使其在振动作用下被挤密实,待达到要求的密实度后即可提升振动器,如此重复填料和振密直至地面,从而由在地基中形成的大直径的密实桩体与原地基构成复合地基,最终提高地基承载力,减少沉降和不均匀沉降。此方法比较适用于处理松砂、粉土、杂填土及湿陷性黄土。
　　2.5高压喷射注浆法与深层搅拌法
　　高压喷射注浆法又称旋喷法,它利用钻机把带有特殊喷嘴的
　　注浆管钻进至土层的预定位置后,用高压脉冲泵将化学药剂(如水泥浆液、以水玻璃为主的浆液、以丙烯酸胺为主的浆液、以纸浆液为主的浆液等)通过钻杆下端的喷射装置,向四周以高速水平喷入土体,借助液体的冲击力切削土层,使喷射流程内土体遭受破坏,与此同时钻杆一边以一定的速度旋转,一边低速徐徐提升,使土体与水泥浆充分搅拌混合,胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度的圆柱体,从而使地基得到加固。深层搅拌法是利用水泥(石灰)等化学药剂作为固化剂,通过深层搅拌机在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和,利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应,使其凝结成具有整体性强、水稳性高和较大强度的水泥加固体,最终与天然地基形成复合地基这两种方法原理与作用一样,适用于粘性土、冲填土、粉砂、细砂等地基状况。
　　2.6铺设土工聚合物
　　铺设土工聚合物处理软土地基的原理即在地基土中埋设强度较大的土工聚合物,使地基土能够承受抗拉力,防止断裂,保持整体性,提高刚度,改变地基土体的应力场和应变场,从而提高地基的承载力,改善地基的变形特性。土工聚合物包括土工纤维(即土工织物)、土工膜、土工格栅、土工垫以及各种组合的复合聚合材料。土工聚合物具有良好的力学、水理及抗腐蚀性能,它主要起排水、反滤、隔离和加固补强的作用。适宜处理软弱土地基、填土及高填土、砂土地基等。总之,软土地基含水量高、孔隙比大、渗透性小、压缩性高、抗剪强度低、触变性等不利的工程性质决定了软土地基处理的重要性和复杂性。软土地基的处理也一直是土木工程中比较活跃的一个领域,具有很大的挑战性,相信将来,地基处理技术会在普及的基础上得到较大的提高,发展到一个新的水平。
　　3结束语
　　本文只介绍了几种比较常用的软弱地基土的处理方法,仅供大家参考,当然还有一些软弱地基土的处理方法,比如化学加固法、桩基法、沉井法、侧向约束法、反压护道法、冷热处理法、胶结法等。总之，建筑结构设计人员应根据实际情况，不仅要选择好软土地基处理方法，而且还要考虑其建筑结构的优化设计，从而达到合理、经济、安全的目的。