对软弱土地基处理方法的探讨

Abstract: in this paper, according to many years of work experience, and analyzes the weakness of the land foundation treatment the significance and methods are introduced, and the cushion layer method, in deep close-grained method, powder mixing method and SongTu pile treatment method. For peer reference!

Keywords: weak soil foundation; In soil cushion method; Deep close-grained method, powder mixing method

1 换土垫层法

换土垫层法，顾名恩义即挖除浅层软弱土，同填好土后分层碾压或夯实来压实土层，达到提高地基土承载力的目的。它适用于处理各类浅层软弱地基，当建筑场地上层软弱土较薄，可采用全部置换处理，处理的效果很好。但对于深厚软弱土层，若上部结构为结构刚度差、体型复杂、荷载较大的建筑，由于附加荷载对下卧层影响较大，如果仅换填软弱土上部，地基仍将产生较大的变形及不均匀变形，对建筑造成破坏，不应采用局部换填垫层处理法。因此换土垫层法经常用来处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。

1.1 垫层材料的选用

有文献提出[1]垫层的材料最好因地制宜就地取材，可按照同填土的材料可分为砂石垫层(砂砾、碎卵石)、土垫层(素土、灰土、二灰土)、粉煤灰垫层、矿渣垫层等。砂石垫层适用于一般饱和、非饱和的软弱土地基处理，不宜用于湿陷性黄土地基，也不宜用于大面积堆载密集基础和动力基础的软弱土地基处理。土垫层适用于湿陷性黄土地基的处理，也可有条件用于膨胀土地基处理。粉煤灰垫层和矿渣垫层均可用于道路、堆场和小型建构筑物的换填垫层;易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层，大量填筑粉煤灰及矿渣时，应考虑对地下水和土壤的环境影响。

垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式计算：

bˊ ≥b +2ztanθ

式中：bˊ为垫层底面宽度。整片垫层的宽度可根据施工的要求适当加宽。垫层顶面每边超出基础的宽度不宜小于300mm，从垫层底面两侧向上，按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡。

垫层厚度=应满足软弱下卧层验蒡=及地基变形计算：

PZ+PCZ≤ƒZ

式中：PZ为垫层底面处附加应力设计值，kPa;

PCZ为垫层底面处的自重压力标准值，kPa;

ƒZ为垫层底面处软弱土层层面处的地基承载力设计值，kPa;

PZ可按下式进行简化计算：

条形基础：PZ= b (p-po)/( b +2ztanθ)

矩形基础：PZ=bL(p-po)/( b +2ztanθ)(L+2ztanθ)

式中：po为基底处自重应力，kPa;P为基底压力，kPa。

垫层施工的关键是要保证使用的填料必须有良好的压实性，以中、粗砂为好，可掺入一定数量的碎石，但要均匀分布，分层压实。开挖基坑铺设垫层时，必须避免对软弱土层的扰动和破坏坑底土的结构，应及时回填基坑，不应暴露过久或浸水。

1.2 粉体搅拌法的施工

粉体搅拌是以石灰、水泥等粉体固化材料，通过专用的粉体搅拌机械用压缩空气将粉体送到软弱地层中。凭借钻头叶片，在原位进行强制搅拌，形成土和掺和料的混和物。使其产生一系列的物理-化学反应，从而形成柱状加固体，提高土的稳定性能和力学性能，一般在掺入15%水泥的情况下，90天龄期的无侧限抗压强度可达20MPa[2]。

特点是：可根据不同加固土的性质和需要达到的桩体要求，选用不同种类、不同掺量的固化材料，目前常用的有水泥和石灰等。利用固化材料可提高加固土的早期强度，大大缩短工期，由于固结屈服应力很大，故上部承重时，不会产生固结沉降。施工机具简单，设备小型便于操作。无振动和噪音对周围土体无挤压作用，可在建筑物、人口密集区邻近施工。加工费用低廉，技术效果明显，可用于大范围软基处理。

2 深层密实法

深层密实法是通过用夯实、碾压和砂性土的震动等手段提高土的密实性，从而提高地基土承载力。它又分为强夯法、挤密法、粉体喷射搅拌法、孔内强夯法。下面主要介绍一下强夯法。

强夯法也称动力固结法(Dynamic consolidation or Dynamiccompaction)，是将重锤(一般为80 kN~400 kN)起吊至一定高度(一般为10m~40m)后，使其自由落下，产生巨大冲击能量作用于地基，给地基冲击和振动，在一定范围内使地基强度提高、压缩性降低，改善了地基的受力性能。而且还能改善砂土的抗液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。

强夯法主要的加固效果来自于夯锤冲击地顽产生的高能量体波。由于土质改良是土颗粒振动的结果，体波的传播和衰减实际上决定了土体加固的区域，通常情况下夯锤对称轴方向的能量密度最大。随着与对称轴方向夹角的增大，能量密度逐渐减小。另外，当体波以更大半径的球面传播到更深的区域，能量随之衰减。强夯法在实践中已被证实是一种较好的地基处理方法。

2.1 强夯法适用条件

强夯法适用于处理从砾石到黏性土各类地基土，我们通常用来处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土、黏性土、杂填土、湿陷性黄土等。强夯法加固深度最好不超过15 m，地下水位离地面2 m~3 m，夯击对象最好为粗颗粒土组成。施工现场离既有建筑物有足够的安全距离(一般为l0 m)，否则不宜开工。对于饱和软土.地表面应铺一层较厚的砾石、砂石等粗颗粒填料。

强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验资料或经验时，可按经验公式确定，也可按表1预估：

H=ho+(1.67D~2.5D)

式中：ho为夯实深度，m;D为夯坑直径，m。

夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2~3遍，最后再以低能量夯击一遍。对于渗透性弱的细粒土，必要时夯击遍数可适当增加。

两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据低级土的渗透性确定，对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间，应不少于3-4周;对于渗透性好的地基土可连续夯击。

2.2 施工时注意事项

(1)根据要求处理的深度和起重机的起重能力选择强夯锤重，一般情况下夯锤重可取l0 t~20 t，其底面形式宜采用圆形。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取25 kPa~40 kPa，对于细颗粒土锤底静压力宜取小值。锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250 mm~300 mm。

(2)强夯施工宜采用带自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架。或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。

4 结语

在软土地基的设计中，认真进行工程地质勘察和土工试验，查清土层分布情况和土的物理力学性质，正确地进行设计和施工。还要从场地土层的特点出发，对地基与基础的结构、施工及使用各方面进行综合考虑比较，合理地选择地基设计方案。