浅谈软弱地基及加固处理技术
2015-05-29
一、软弱地基概念、特征
1、软弱土的概念
软弱土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、扰动性大、透水性差等特点。软土层状分布复杂,各层之间物理力学性质相差较大。软弱土包括淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土及饱和松散粉细砂与粉土。这类土的工程特性差，如何去保证在软弱地区修建的建筑物稳定性和正常使用一直以来都是一个重大的技术课题。
2、软土地基的特征
软土地基指压缩层，主要由淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的地基。地基处理是指对天然地基进行加固改良，形成人工地基，以满足建筑物或构筑物对地基的要求，保证其安全正常使用。建造物的地基问题包括以下三类：①地基承载力及稳定性问题；②沉降、水平位移及不均匀沉降问题；③渗流问题。当天然地基存在上述三类问题之一或其中几个问题时，需要采取各种地基处理措施
二、地基的处理方法
地基处理方法的原则是：坚持技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。对具体工程来讲，在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。必须指出，地基处理方法很多，每种处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点。
常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、加筋法、真空预压（塑料排水板法）、加固法等土工合成材料法等这里我具体对前面五种方法进行的论述。
1、换填垫层法
适用范围：浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。
特征：换填垫层法就地取材、工艺简单、不需要特殊的机械设备、一定程度上可以缩短工期。
施工工艺：垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外，一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取200～300mm。为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度，并注意基坑排水，除采用水撼法施工砂垫层外，不得在浸水条件下施工，必要时应采用降低地下水位的措施。
2、强夯法
适用范围:强夯法设备简单，适用于填土、失陷黄土、饱和软粘土地基层中夹有多层粉砂，或用于采用在夯实中回填块石、碎砾石、卵石等粒料的地基上，这类方法只能用于含水量不太的地基处理，通过减少土体中空气所占空隙率，增大地基土的密实提高地基的承载能力。
特征：强夯法具有地基加固效果显著、设备简单、施工方便、使用范围广、经济易行和节省材料等优点。
施工工艺：强夯处理前，取不同深度处原状土的天然密度、天然含水量、地基承载力、湿陷性系数，并做土的液塑限试验。对不同夯击能及夯击次数处理后的地基分别取土样，完成固结试验和密实度试验，同时完成不同深度处地基承载力试验。根据试验数据制定最佳施工控制指标。施工中预先估计强夯后可能产生的平均地面起伏，并以此确定地面高程，然后用推土机平整，遇到地表为细粒土、地下水位较高的情况，有时需在表层铺设砂、砂砾或石，使地表形成硬层，可以用以支撑起重设备，确保机械通行、施工。又可加大地下水和表层面的距离，提高夯击效率。
3、水泥土深层搅拌法
基本原理:利用深层搅拌将水泥和地基土原位搅拌，形成具有整体性、水稳性，以及较高强度的圆柱状、格栅状、或连续水泥土增强体，从而提高地基承载力、增大变形模量、减小沉降。用水泥土搅拌桩处理地基要注意水灰比的确定，明确喷浆座底的要求。喷浆分段位置要设在桩长偏下的地方。为检验设计和施工要进行水泥土搅拌桩的单桩静载试验和复合地基静载试验。该方法的优点是可以最大限度地利用原土，搅拌时无侧向挤土，无震动，无噪声，无污染。缺点是施工工艺要求严格。
加固软土地基宜采用“二喷浆、三搅拌”的施工工序，即:机械就位一搅拌下沉一喷浆搅拌提升一重复搅拌下沉一重复喷浆搅拌提升一再重复搅拌下沉一再重复搅拌提升到孔口。
适用范围:淤泥、淤泥质土和含水量较高，地基承载力低于120 kPa的粘性土、粉土等软土地基。
特征:在地基深处就地将软土和固化剂强制拌和，经一系列物理、化学反应后硬结，凝结成较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基，提高土的稳定性和强度指标。同时施工工期较短，效果显著。
4、高压喷射注浆法
适用范围：处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大，除地基加固外，也可作为深基坑或大坝的止水帷幕，目前最大处理深度已超过30m。
5、预压法适
适用范围：处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时，可采用天然地基堆载预压法处理，当软土层厚度超过4m时，应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。
在确定地基处理方案时，宜选取不同的多种方法进行比选。对复合地基而言，方案选择是针对不同土性、设计要求的承载力提高幅质、选取适宜的成桩工艺和增强体材料。
三、软土地基设计关健
软弱地基设计时要在保证承载力、降低其压缩性、确保基础稳定、减少基础的不均匀沉降的前提下, 同时考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。根据地基处理的目的(如解决稳定性或变形问题)、使用要求(如工后沉降及差异沉降)、结构类型、荷载大小等，并结合地形地貌地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素，选择最佳处理方案。
对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。
经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正；在受力范围内仍存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的地基承载力。对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物，以及钢油罐、堆料场等，地基处理后应进行地基稳定性计算。地基处理后，建筑物的地基变形应满足现行有关规范的要求，并在施工期间进行沉降观测，必要时尚应在使用期间继续观测，用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求，复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。
四、结束语
综上所述，我们可以知道软弱地基的相关概念、工程特征以及相应的一些处理方法。也从中了解了不种方法的适用范围及优缺点，软土地基处理的目的是增加地基稳定性，减少施工后的不均匀沉陷，所以设计及施工的技术人员必须意识到软土地基的危害性，根据本工程的特地环境及项目特征合理选用安全，适用，经济的方法及施工技术措施。
