（郑州工商学院建筑与测绘工程系 河南 郑州 451400）
【摘 要】近年来，随着我国建设事业的飞速发展，越来越多的工业厂房和民用建筑在软弱土地基上兴建，这就对软弱土地基提出了较高的要求，从而推动了软弱土地基处理技术的快速发展。该文分析了软弱土地基的工程特性、地基处理的目的及原则，并着重阐述其地基的处理方案及其适用条件，同时又简单了介绍怎么进行地基处理方案的选择，得出：软弱土地基处理方案多样化，针对不同的软弱土地基采取的处理方案是不一样的。
【关键词】软弱土；地基；处理方案
Analysis of Soft Soil Foundation Treatment Scheme
Liu Yi-cen
【Abstract】In recent years, with the rapid development of construction industry in our country, more and more industrial and civil building construction in the soft soil foundation, the soft soil foundation put forward higher requirements, so as to promote the rapid development of soft soil foundation treatment technology. This paper analyzes the purpose and principles of the engineering properties of soft soil foundation, foundation treatment, and focuses on the foundation treatment scheme and its applicable conditions, and introduces how simple foundation treatment scheme selection, the soft soil foundation treatment scheme for diversification, treatment scheme for different soft soil foundation is not taken the same.
【Keywords】Soft soil; Foundation; Treatment plan
【中图分类号】U416.1 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2016）22-0039-03
1.软弱土的工程特性
软弱土是指淤泥，淤泥质土和部分充填土、杂填土及其他高压缩性土。其软弱土的主要工程特性有：
1.1 高压缩性
据统计，软弱土的含水量一般在35%~80%，孔隙比为1~2，天然含水率大于液限，其压缩性较高，具体可用压缩系数表示。一般压缩系数为α1-2 =0.5 ~2.0Mpa-1 ，最大可达α 1-2=4 ~5Mpa-1，且随液限的增大而增加。
1.2 渗透性较差
软土的渗透系数 k 较低,一般介于i×10-5mm/s 至 i×10-7mm/s(i=1,2…,9)之间，因此软弱土层在荷载作用或自重作用下达到完全固结的过程需要较长时间。
1.3 抗剪强度低
软土的抗剪强度极低,在不排水剪切时,其内 摩擦角接近于零, 粘聚力 C 一般小于 20Kpa。 其变化范围约在 5～25kPa。
1.4 具有显著的结构性和流变性
对于软弱土来说，尤其是滨海相的软弱土,一旦受到扰动、搅拌、振动或搓揉等，其絮状结构受到明显破坏，土的强度显著降低，甚至达到流动状态。当受荷载作用时，在不排水条件下， 软弱土受剪应力作用将产生缓慢的剪切变形， 从而导致抗剪强度逐渐衰减；在排水条件下，当土中孔隙水压力完全消失后，基础将会继续下沉，从而引起建筑塌陷。
2.地基处理的原则和目的
地基处理原则：在选择地基处理方法时应根据实地的土质情况、建筑物荷载、施工条件、建筑效果等因素灵活选择，找到技术可靠度高，施工可行性高，经济合理的方案。
由软弱土的工程特性，可知软弱土的工程性质极差，如果不加处理的情况下，极易对工程造成强度和稳定性的问题，所以就要对地基进行处理，其目的是有效的改善地基的工程特性，包括：（1）改善软弱土地基高压缩的特性，（2）提高地基的渗透性；（3）改良剪切的特性，提高软弱地基和不良地基的强度并减小沉降量或不均匀沉降；（4）加强地基的结构性和流变性[1]。
3.地基处理的方案
我国疆土辽阔，地形构造复杂，地质情况不尽相同，所以对于软弱土地基处理方案也不一样，对于地基处理，可以是单一的处理技术，也可以是两种或两种以上处理技术的综合处理方案。
3.1 单一的处理方案
3.1.1 换填（土）垫层法
原理：挖去基础地面以下一定范围内的软弱土层，换填砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣及其他性能稳定、无侵蚀性的材料，增强地基稳定性，提高地基持力层的承载力，改善土体的可液化性能，一定程度上减少沉降量并分散上部传递下来的荷载。换填后的地基即可作为地基持力层来使用。
常用方法：碎石法、砂换法、素土法、矿渣法、粉煤灰法。
适用范围：适用于湿陷性黄土地基、膨胀土地基，暗沟、暗塘等浅层（1~3m）地基及淤泥或淤泥质土、素填和杂填土地基[2]。
预期效果：（1）提高地基上部分承载能力：基础下的软弱土置换以较高强度的石、砂石或其他填筑材料，避免地基遭到破坏。（2）加快软弱土层排水固结速率：砂垫层和砂石垫层等垫层材料具有良好的透水性，可作为良好的排水面，软弱土层受外力作用后，孔隙水压力可在垫层面迅速消散，孔隙水迅速排出，垫层下软弱土层可较快固结，有效提高其强度。（3）减小地基沉降量 （4）防止冻胀现象[3]。
3.1.2 碾压夯实法
原理：通过机械碾压或夯击压实土的表层来减少其压缩特性和不均匀性；强夯法是利用夯锤极大的夯击功夯击深层土动力固结而密实，一定程度上减少地基沉降量，从而提高地基土的强度，改善土的可液化性。
常用方法：机械碾压法、强夯法、振动压实法、重锤夯实法
适用范围：通常机械碾压法适用于处理深度为1.2~1.8m的低饱和度粉土和粘性土、砂性土地基；强夯法适用于处理深度为4~8m的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。
3.1.3 排水固结法（预压法）
原理：排水固结法又被称为预压法。建筑物在建造之前，先在土体中设置竖向排水体或径向排水体并施加预压荷载，这种方法可加速地基的固结和强度增长，提前完成地基沉降，有效提高地基耐久性和稳定性。
常用方法：砂井堆载预压法、堆载挤压法、排水板法、真空预压法、丼点降水预压法
适用范围：适用于处理厚度较大淤泥、淤泥质土等饱和软土层和充填土层，广泛用于工业和民用建筑，机场跑道和道路填筑工程。但对于渗透性极低的泥炭土，必须谨慎处理。
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3.1.4 挤密法
原理：是指在软弱土层中，利用沉管、爆炸或冲击方式在地基中挤土，形成直径280~600mm的桩孔，然后向孔内夯填素土或灰土（所谓灰土，是将不同比例的消石灰和土掺合而形成）形成土桩或灰土桩，即用素土分层夯实的桩体。对灰土桩而言，桩体材料石灰与土之间产生一系列物理和化学反应，凝结成具有一定强度的桩体，与天然地基形成复合地基，从而提高地基抗剪能力和减少沉降量。
常用方法：土或灰土挤密桩法，石灰桩法、砂石桩法
适用范围：适用于粉土、无粘性土、非饱和粘性土及地下水位以上的湿陷性黄土等松散土、含砂砾瓦屑的杂填土等。不适用于饱和粘性土地基。
3.1.5 振冲法
原理：振冲置换法是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机后带动偏心块，使振冲器产生高强振动的同时开动水泵，使喷嘴喷射高压水流，通过边振边冲将振冲器沉到土中的预定深度；经过清孔（清理出原地基的软弱土）后，就可以从地面向孔中逐渐填入碎石，每段填料均在振动作用下被振动挤密，达到所要求的密实度后提升振冲器，如此反复填料和振密至地面，从而在地基中形成大直径的密实桩体。
常用方法：振冲置换法、振冲挤密法
适用范围：这种方法受地下水影响极小，能有效减小路基沉降，造价较低，是以被广泛应用于高等级公路的地基处理中。适用于不排水固结抗剪强度不小于20KPa的粉土、粘性土、人工填土和饱和黄土地基，但对与不排水抗剪强度大于20KPa的地基要慎重使用。
3.1.6 水泥土搅拌法
原理：此种方法是利用水泥、石灰等建筑材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和浆液或粉状的固化剂进行强制搅拌，经拌合后的混合物发生一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和具有一定强度的加固体，与天然地基形成复合地基，可作为重力式挡土墙或基坑的抗渗帷幕以及提高地基承载力和抵抗其特性变形，处理深度可达8~12m。不同的土质有不同的固化机理：用于砂性土时，固化时间相对较短且具有很高的强度；用于黏性土时，固化机理复杂，固化时间相对较长。
常用方法：深层搅拌法（湿法）、粉体喷搅法（干法）
适用范围：适用于处理厚度较大的饱和软粘土地基、无地下水流动的饱和松散砂土地基，正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土以及地基承载力特征值小于等于120KPa的粘性土地基。尤其应注意冬季施工时低温对处理效果的影响[4]。
3.1.7 化学灌浆法
原理：化学灌浆法是指用灌浆泵等设备将预先用合适的化学材料配置好的溶液灌入地层或缝隙内，使其扩散并渗透、胶凝或固化，进而与原地基土形成人工持力层。这种方法可以有效提高地基承载力，减小地基沉降量，降低地层透水量，改善地基的工程特性。
常用的方法：水泥浆液灌浆法、以水玻璃为主剂的浆液灌浆法、高分子类浆液灌浆法。
3.1.8 加筋法
原理：加筋法是指把抗拉抗弯性能强的土工合成材料埋置于土层中，利用土体与拉结筋之间的摩擦力增强地基整体稳定性，减少变形。
常用方法：土工织物、碎石桩（包括砂桩）加筋土、树根桩。
适用范围：砂性土，粉土，黏土及人工填土地基
3.2 复合地基处理方案
软弱土地基处理经过多年发展和经验积累，地基处理技术在原有单一的处理方法的基础上逐渐发展为复合处理技术，将两种或两种以上的技术结合起来，极大提高了地基处理效果。主要分为以下三种：（1）复合地基处理；（2）多元复合地基处理；（3）多方法复合地基处理。
3.2.1 复合地基处理
自从“复合地基(composite foundation)这个词第一次使用于1962年，越来越被广泛应用于各种工业民用建筑地基处理中，也用于水利工程中。在复合地基中采用的增强桩型也越来越丰富：各种截面的混凝土钢筋桩、砂桩、碎石桩、水泥土搅拌桩、石灰桩、灰土桩、旋喷桩、CFG桩、渣土桩等。
传统的复合桩多为柔性桩或水泥桩，但在现在多种材料的引入和刚性桩的发展，柔性桩和水泥桩逐渐被不同材料且具备多重功能的桩体所取代。现在的复合地基加固技术不仅能够承担荷载，还能够承担排水功能，使加载时桩间土固结，桩间土性能得到改善。既是加固的过程也是改善地基工程特性的过程，提高了地基处理的效率和效果。
主要的复合地基加固技术：浆固碎石桩、高喷插芯组合桩、高压挤土砂浆桩、变径水泥土搅拌桩、双向水泥搅拌桩、混凝土芯砂石桩。
3.2.2 多元复合地基处理
不同种加固体形成多元加固体组成的复合地基的方法，较大改善了复合地基的工程特性，应用范围也随之扩展。
多元加固体复合地基的作用：加速不排水，加固体施工时土的固结、促进加载时加固体之间土体的固结和加固区下土体固结、阻止地震时砂土液化、提高地基的稳定性、使地基在竖向实现变刚度变强度的加固。
3.2.3 多方法复合地基处理
是指为了更加有效的提高基础稳定性和耐久性并减少地基沉降量，在同一地区的地基加固工程中应用两种或两种以上的地基加固技术。
目前常见的多方法复合加固技术：真空-堆载联合预压法、水下真空预压法、低位真空预压法、立体真空预压法、电渗-真空降水联合法、真空预压-石灰稳定联合加固法等.
4.地基处理方法的选择
上述地基处理方法各有优缺点，不同的加固机理，我们怎样选择合适的处理方法呢，可参考下述步骤进行选择：
（1）前期工作：调查施工地区的水文地质、气候条件、岩土工程勘察资料，结合工程的要求和天然地基出现的问题，确定地基处理的范围和目的，设定预期效果，借鉴当地地基处理经验和必要的施工条件初步拟定地基处理方案。
（2）根据建筑物的建筑类型、结构类型、所承受荷载、施工要求、并结合地质情况、地形结构和对临近建筑物的影响等因素综合考虑进一步选定地基处理方案。
（3）对筛选出的方案进行比选，分别从地质、水文、施工可行性、工期长短、季节要求和工程预算等多方面选定一个合理、 经济的方案
（4）已选定的地基处理方案，易按抗震设防烈度、地基基础设计等级以及场地复杂程度，建筑物设计等级，在具代表性的场地上进行实验性分析，并进行全面的测试，以检验设计参数、施工工艺，并适时改良施工方案的合理性和处理效果，必要时更换施工方案。
5.结束语
软弱土地基因其工程特性差，具有极大的危害性，如果不处理或处理不当，很可能造成因地基沉降过大或不均匀沉降导致的地基失稳，建筑物开裂或倒塌。通过本文对软弱土工程特点、地基处理目的和原则的介绍，对软弱土采取了不同的处理方案，并简单进行了地基方案的选择，得出软弱土地基处理方案多样化，针对不同的软弱土地基采取的处理方案是不一样的，并且软弱土地基处理应用的越来越广泛，这为以后软弱土地基处理方案选择奠定基础，提供参考。
参考文献
[1]杨太生.地基与基础[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:181.
作者简介：张瑞敏(1986-)，女,河南封丘人，硕士研究生，主要从事非饱和土方面的研究和教学工作。
基金项目：交通部西部交通建设科技项目(No.2009318802074)，国家自然科学基金资助项目(No.11072255)
论文作者:刘怡岑
论文发表刊物:《建筑知识》2016年22期
论文发表时间:2017/6/8
标签：地基论文; 软弱论文; 预压论文; 方案论文; 土地论文; 强度论文; 土层论文; 《建筑知识》2016年22期论文;