中国建筑第八工程局有限公司 上海 200135
摘要：近年来随着城市地下综合管廊的发展，管廊自身沉降要求高，软土地基对管廊沉降影响大，因其危害大，施工量大，施工难度大的特点，越来越被重视，然而不同工程的具体地基情况也会有差异，那么如何针对不同地基情况去采取不同方式进行科学合理的施工呢？本文对公路工程一些常用的地基处理方法进行分类，为现场施工提供方案比选参考。
关键词：市政工程；软土地基；地基处理
在软土地基上修建道路或构筑物，主要面临三个主要技术问题：即地基稳定问题、沉降问题、桥头过渡段和含结构物路段的差异沉降问题。建设人员的任务就是通过科学的方法和工程举措，在解决上述问题的基础上，具体情况具体分析，综合考虑工期、成本、材料、环境等各方面因素去优化方案，取得良好的经济效益。因此了解软土特性、不同的地基处理方法及适用范围是很必要的。
一、软土地基特性
我国软土地基分布广泛，各地不同成因的软土都有近于相同的基本工程工程特性，主要表现为：
1.含水量高、渗透系数低
软土含水量一般大于 50%，渗透系数一般在 cm/s之间。含水量越高，软土地基的沉降量也就越大；渗透系数越低，软土地基的排水速度就越慢、固结时间越长，越容易引起工后沉降。
2．孔隙比大、压缩性高
软土孔隙比一般大于1.0，压缩系数在0.5～1.0MP 。孔隙比越大、压缩性越高，软土地基越容易发生变形，其稳定性能也越差，那么沉降所需的时间将更长，这意味着处理工期的延长，对路基填筑是不利的。
3.灵敏度高
软土灵敏度一般在4～8之间，灵敏度高说明软土的结构性差，具有触变性，扰动后强度会大幅下降，一般减小40%～60%。
二、软基处理常见方法
1、换填法
换填法是将软土层挖除，更换好土再压实，达到提高地基承载力，提高软土层强度，满足稳定性要求的目的。
换填法一般用于淤泥、淤泥质土、素填土、湿陷性黄土、杂填土地基或者一些沟、塘的浅层处理。当软土厚度小于2.0m时可换填软基，小于3.0m时可抛石挤淤。
2、排水固结堆载预压法
排水固结法的原理是：在地基中增设竖向排水体与横向排水体形成固结排水通道，加快地基固结沉降完成的速度，提高土体的有效应力。常用的竖向排水体有砂井、袋装砂井、塑料排水板（带），常用的横向排水体有砂垫层、碎石垫层。堆载预压法的原理是：将荷载（大于或等于设计值）堆积在地基上，在荷载的作用下，软土孔隙水从固结排水通道缓慢排出，逐渐固结，在这个压密变形的过程中，软土地基的有效应力不断增加，承载力随之提高，同时起到减少地基工后沉降的作用。
排水固结堆载预压法主要有两个优点，一是成本低，二是地基处理质量可靠。缺点是施工工期长，沉降量大，施工过程中需严格把控填土速率和施工质量，若是竖向排水通道设置深度浅或阻塞严重，或预压时间未达到要求的固结度，那么其工后沉降量也大。排水固结堆载预压法一般适用于软粘土、淤泥和淤泥质土、吹填土、饱和软土、松散粉土和新进沉积土地基，对存在连续薄砂层的地基处理特别好。不同工程对堆载的选择也有差异，可利用的预压荷载有：路堤等载自重、路堤超载自重、真空压力，以及真空与路堤等（超）载自重联合压力。一些堆场、围海造陆等需要大面积进行软基加固的工程通常采用等载预压排水固结法，以减少造价；像高等级公路路基、机场跑道等一些对工期、沉降量要求高的工程一般则采用超载预压排水固结法，以减少工期，降低工后沉降量。而对于土方难找的地区，像沿海地区，则另辟蹊径，采用了利用大气压力的真空预压法。
3、强夯法
强夯法的原理是：通过机械夯击产生的动能使软土地基发生动力固结。该法优点是使用的设备简单且效果明显，同时施工方便、快捷，经济性较好，而且节省材料，缺点是施工时噪音很大，对周围环境和构筑物影响很大，同时加固深度受限，有效区小，而且容易形成弹簧土。一般适用于砂土、碎石土、粘性土、湿陷性黄土、低饱和度的粉土、杂填土和素填土地基。
4、复合地基法
指通过人为在天然地基中按照一定的比例添加制作增强体，以提高地基承载力和地基变形模量，从而增强地基稳定、减少地基沉降量，达到加快路堤填筑速率，缩短工期，减少工后沉降效果的一种地基处理方式。其造价相对较高，根据荷载的传递机理，大致可以分为竖向增强体复合地基以及横向增强体复合地基。
4.1竖向增强体复合地基
即采用包括土桩、石灰桩、砂桩、碎石桩、CFG桩、钢（矿）渣桩、水泥搅拌桩、粉喷桩，高压旋喷桩以及混凝土管桩、混凝土方桩等加固地基的方法。其原理是：桩对原地基有挤密、置换效应，同时桩体及桩间土共同承担荷载，从而提高地基承载力和稳定性，减少地基沉降量。根据所使用的材料和桩体强度，竖向增强体复合地基又可以分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基、半刚性桩复合地基和刚性桩复合地基。
1）散体材料桩复合地基
在天然地基中成孔，分层灌入砂、碎石等散体材料，在周围土体的围箍作用下形成桩体，承受竖向传来的荷载，形成桩与桩间土共同受力的人工复合地基，因为桩身材料无粘结性，所以不能单独成桩。优点是具有较高的强度、较好的透水性、较高的抗液化性能。
例如砂土桩复合地基、石灰桩复合地基、碎石桩复合地基、矿渣桩复合地基等就属于散体材料复合地基。
2）柔性桩复合地基
在天然地基中成孔，拌入水泥、石灰等固化剂将土颗粒胶结在一起，通过化学作用或机械搅拌，形成水泥土混合桩体，并与桩间土共同受力的人工复合地基。挖去桩间土后，桩身能独立存在，并能独立承受一定的荷载，桩身的压缩模量能单独测出。其提高承载力的方式主要为，挤密效应、置换效应、桩土摩擦力。可以处理较深层的软土。
属于柔性桩复合地基的有深层水泥搅拌桩复合地基、高压旋喷桩复核地基。其中①水泥土搅拌桩适用于处理淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基及桥头路段。软土层厚一般小于10m，当土中有机质含量较高时应根据现场试验结果确定其适用性。②高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。一些临近构筑物、既有线路、高压线塔、通信塔等安全隐患较大又必须进行软土地基处理的地段，常用高压旋喷桩进行处理。
3）半刚性桩复合地基
原理与柔性桩相似，但其刚度比柔性桩要强，比刚性桩要弱，主要是指水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）这类复合地基，其特性与水泥掺入量有关，若减少其水泥掺入量，桩体特性则与柔性桩相似，反之则与刚性桩相似。与散体材料桩的区别是，半刚性桩复合地基桩体内部加入了提高桩体材料粘聚力的材料，从而提高桩体的整体刚度。
4）刚性桩复合地基
在天然地基中成孔，灌入砼，或打入预制桩，形成人工复合地基。相比柔性桩，刚性桩桩身的刚度很大，其提高承载力的方式主要为，挤密效应、置换效应、桩周土摩擦力及桩底承载力。可以处理深层的软土。
主要包括灌注桩复合地基和预制桩复合地基，根据施工工艺，具体又可细分，如下表。
4.2横向增强体复合地基法
横向增强体复合地基法即加筋法，指通过在水平面铺设土工织物（土工布、土工网、土工格栅、土工格室等），金属板条等横向增强体，使地基形成整体，从而提高刚度，提高地基的承载力，改善地基的变形特性的人工复合地基。适用于各种软弱地基。
5.综合新法
在地基处理时应重视不同处理方式之间的相互影响问题，有时候不同方法综合使用可以起到单一使用更好的效果，例如强夯置换法，就是在填碎石的同时进行强夯，于地基中形成碎石墩，再上铺碎石垫层形成复合地基，以提高地基承载力，减少沉降。横纵向立体增强体法则是有效结合竖向增强体与横向增强体的特征复合地基，其代表是土工格栅+碎石桩组合。刚柔复合桩复合地基则是综合互补柔性桩和刚性桩特性的新形式复合地基，较短的柔性桩有效改善了浅层土的承载性能，而较长的刚性桩则把荷载传递给较深土层，提高了承载力并减少沉降，该法不仅承载性好，还有较好的经济性。不同处理方式综合使用固然有有益效果，但这并不说明就能简单的将不同处理方式单独使用时的加固效果去进行简单的叠加。例如排水固结法+加筋垫层的组合处理地基，加筋垫层使荷载无法达到原有效果反而会减弱排水固结加固地基的效用，而排水固结产生的较大沉降又将对加筋垫层产生较大扰动，造成筋材中产生应力集中现象从而导致筋材断裂，引起地基失稳，故应当谨慎使用。
三、结语
不同地区的软土特征各不相同，但没有一种软土是不可以处理的，同样也没有一种处理方法是全能的。软土处理时要选择投资少但效益高同时又安全实用、少占农田的方法，对于某些软土地基可选择的处理方法可能不止一种，那么就必须综合各种因素进行优化，同时积极采用新方法，新工艺，来提高生产力，通过理论和实测之间的对比，分析异同、总结经验，以用来指导大面积路段或其他相类似软土地基的设计和施工。
参考文献：
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[4] 朱奎，徐日庆.刚-柔性桩复合地基[M].化学工业出版社，2007.
作者简介：
曾宏强，男，（1991.9～），湖南邵阳人，中国建筑第八工程局有限公司，助理工程师。
邓外斌，男，（1991.9~ ），湖南衡阳人，中国建筑第八工程局有限公司，助理工程师。
论文作者:曾宏强,邓外斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/23
标签：地基论文; 预压论文; 荷载论文; 碎石论文; 刚性论文; 柔性论文; 土地论文; 《基层建设》2017年第35期论文;