于德强 何著 郑宏博

摘    要：简要介绍了软土地基处理过程中需要解决的技术问题，重点对工程中几种常用的软土地基处理方法及其作用机理进行了详细分析与探讨，以供参考。

关键词：地基处理;作用机理;适用条件

1  前言

地基基础的处理不仅直接影响建筑物的造价，而且直接影响到建筑物的正常使用，这就直接关系到整个工程的质量、进度和投资，在工程中起着举足轻重的作用。根据不同的基础处理方法，考虑地质条件、上部结构类型、使用情况、施工条件以及技术经济指标，选择最合适的地基处理方法，对加快项目建设的速度、节约工程造价具有重大意义。

2  软土地基施工主要技术问题

2.1  稳定性及强度

软土自身强度低，抗剪强度低，在各种外力的作用下，地基土不能够承受上部结构的自重和外部荷载，剪切应力大于土体抵抗剪切破坏的极限值，土体局部或整体剪切破坏，这将影响建筑物的正常使用，甚至导致建筑物开裂或破坏。

2.2  压缩及不均匀沉降

在上部结构的自重和外部荷载作用下，软土变形过大，直接影响了结构物的正常使用，尤其是结构物的不均匀沉降过大时，建筑物非常容易发生开裂和破坏。一般来说，沉降量较大伴随着不均匀沉降量也较大。

2.3  边坡稳定性

路基边坡在排水不畅时易受雨水冲刷、侵蚀，影响边坡的稳定性。在道路工程中，边坡的处理是非常重要的，即便在不需要进行地基处理的段落进行边坡处理，边坡的稳定性也应当重视，而软基处理地段边坡和路基的处理则需要更为严格的把控。

3  软土地基施工处理方法

3.1  换填法

在建筑物地基范围内挖掘或挤出一定深度的不良土，然后回填强度大、透水性强、水稳定性好的砂、碎石、石灰土或其他性能稳定、无侵蚀性的土类，同时通过手动或机械方法分层碾压、振动、夯实，使之达到要求的密实度，具有工期相对较短、工艺简单、造价低等特点。

换填法具有可提高持力层承载力、减少沉降量、加速软弱层的排水固结、防止冻涨、消除膨胀土的胀缩的作用。应该特别注意的是，换填法仅对浅层软土做处理，对于深层软土做处理投入太大，不经济，不合理。换填法能承受建筑物荷载不宜太大，若上部结构的荷载较大则需考虑采用其他方式或者和其他方法联合使用。

3.2  振冲密实法

振冲密实法是在成桩过程中机械高频率振动使一定范围内的砂层液化，砂颗粒被压实并重新排列，空隙减小，从而提高砂层的承载力和抗液化性，因此也称为振冲挤密砂桩法，该方法适用于处理松砂地基。近年来，国内外广泛采用砂桩用来处理软弱粘性土，加固原理是利用砂桩的置换和排水固结来提高软土地基的稳定性。砂桩和桩间土共同构成复合地基，再通过堆载预压，预先使主要沉降完成，还能进一步提高复合地基的强度和整体稳定性;目前，振动密实法材料不仅仅是砂子，还有砂石桩、灰砂桩等。

对于松砂土，桩周围的土体同时受到挤压和振动的作用，其有效振密范围可达6倍桩体直径。这种强制压实提高了砂的相对密度，改善了砂土的力学性能，大大提高了地基的承载力，一般可提高2～3倍，抗液化能力也能得到改善。

对于软弱粘性土，挤密和振动对地基土的力学性能提高有限。当砂桩和桩间土构成的复合地基受到外荷载作用下时，应力主要集中在刚度较大的砂桩上，桩间土层受力相对减小，沉降量相对减小，起到置换的作用;在自重和外部荷載作用下，土体中的孔隙水被慢慢排出，土体孔隙比减小，地基土发生固结沉降，地基强度逐渐增大。

3.3  高压喷射注浆法

高压喷射注浆法是20世纪70年代从日本引进的一种地基加固新技术，是化学注浆技术结合高压射流切割技术发展起来的。其实质是采用钻机先钻进至预定深度后，以20至40MPa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，以喷射流切割搅动土体及预定形状的空间，当能量大、速度快和脉动状的喷射流的动压力大于土层结构强度时，土颗粒便从土层中剥落下来，一部分细粒土随浆液或水冒出地面，其余土颗粒在射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小，有规律地重新排列。这样浆液和冲下部分土混合凝结成加固体，以达到加固地基和止水防渗的目的。

3.4  水泥搅拌桩

水泥搅拌桩主要用来处理饱和软粘土，利用水泥或水泥系材料作为固化剂，并用水泥搅拌桩机将地基中的软土和固化剂强制进行搅拌，经过一系列物理化学反应，生成具有整体性、水稳定性和一定强度的复合地基。水泥搅拌桩经济适用，无振动污染，且加固效果较好，因此水泥搅拌桩被广泛用于软土地基处理。

水泥与软土混合搅拌加固是基于水泥和土壤的物理化学反应过程。它与混凝土的硬化过程是不同的，混凝土的硬化过程主要是水泥在粗集料中的水解和水化反应，因此凝结速度较快;而水泥与土的反应，水泥的用量很小（仅占被加固土重的7%-20%），且水泥的水解和水化作用是在具有一定活性的土壤周围进行的，因此水泥土反应速率和强度的增加没有混凝土快。从水泥加固土的基本原理可以看出，水泥加固土的强度主要来源于水泥水化胶体物质之间的凝聚结构和结晶结构，其中水化硅酸钙凝胶对强度的贡献最大。此外，对于软土地基混合搅拌加固技术来说，由于搅拌叶片的切割和搅拌，实际上留下一些未被搅拌均匀的大小土块是在所难免的。水泥浆从导管喷出后，将土块之间的大孔隙填满，形成一张空间立体网状结构将一团团土块分隔开。因此，搅拌后的桩体中形成一些富含水泥的区域和没有水泥处理的土块区。只有经过较长一段时间，随着水泥水解产物的渗透，土体中的土壤颗粒才逐渐提升其强度和水稳定性。因此在水泥土中不可避免地会产生力学性质较好的水泥区和力学性质较差的土块区，两者在空间相互交错，从而形成一种特殊的混合结构。水泥搅拌桩施工时搅拌越充分，土体破碎越小，水泥分布越均匀，水泥土的结构强度离散性越小，其宏观的总体强度也越高。

3.5  预应力混凝土管桩

预应力混凝土管桩是目前我国处理软土地基的一种主要方式，它反映了我国混凝土生产技术水平和高新科技水平。由于其沉桩质量可靠、单桩承载力高、施工工期短、施工监测简单等特点，目前在全国许多地区，尤其是东南沿海一带得到广泛的应用。根据桩身强度的不同，预应力混凝土管桩可分为PHC桩、PC桩和PTC桩。

预应力管桩的施工方式一般有静力压桩法和锤击法两种。静力压桩法是利用静力压桩机将管桩直接压入土中，它的适用范围广，工程地质适应性强，压桩无噪音、施工快速、操作自动化程度高、桩损坏率低、质量容易控制，更重要的是相对锤击法而言可减小对地基的挤土效应，不至于引起过大的土体位移。但是，静力压桩施工方法很难压入厚度大于2m的砂质夹层中。而锤击法使周围土体产生过大的振动，产生的噪音比较大，给周边居民生活造成不好的影响，还可能使工地附近房屋开裂甚至破坏，故在管桩施工过程中，应优先考虑静压法沉桩。

4  结束语

综上所述，地基处理方法很多，各种处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点，因此，在选择地基处理方法时，应综合考虑各种因素，符合安全性、可靠性、经济性、技术可行性和施工方便的原则。根据不同的地质情况，不同的投资和工期要求，选择切实可行的处理方法。

参考文献：

[1] 刘汉龙，赵明华.地基处理研究进展[J].土木工程报，2016（1）：96～115.

[2] 沈学芳，曾惠芬.PTC管桩在市政道路深层软土地基处理中的应用[J].城市道桥与防洪，2011（9）：250～253.

[3] 张平.PTC管桩在高速公路深层软土地基处理中的应用[J].中国新技术新产品，2009（1）：76.