浅议建筑过程中软土地基施工技术及处理方法

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【摘要】近年来，随着基础建设的迅速发展；各式各样的地基技术处理方法也各不同；也正因此同时推动了地基处理技术的进步。本文根据工作经验文章分析了地基处理技术的几种方法以及施工质量；施工工艺等相关问题，以供参考！

【关键词】建筑工程；地基施工技术；方法；施工质量；处理技术；安全

1 垫层法

当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，采用垫层法能取得较好的效果。目前，在软弱土地区经常采用的是做换土垫层，简称垫层法或换土法，如砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫居、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的构料做的垫层等。虽然材料不同的垫层，其应力分布有所差异，但从试验结果分析，其极限承载力还是比较接近；通过沉降观测资料，发现不同材料垫层上的建筑物沉降的特点也基本相似，所以各种材料的垫层都可近似地按砂垫层的计算方法进行计算，不同材料的垫层，其主要作用也与砂垫层相同，即：

1.1 提高地基承载力

大家知道，浅基础的地基承载力与基础下土层的抗剪强度有关。如果以抗剪强度较高的砂或其它填筑材料代替较软弱的土，可提高地基的承载力，避免地基破坏。

1.2 减少沉降量

一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量的50%左右。如以密实砂或其它填筑材料代替上部软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。由于砂垫层或其它垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。

1.3 加速软弱土层的排水固结

建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土地基中的水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致出于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂垫层和砂石垫层等垫居材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。

1.4 防止冻胀

因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。这时，砂垫层的底面应满足当地冻结深度的要求。

1.5 消除膨胀土的胀缩作用

在各类工程中，垫层所起的主要作用有时也是不同的，如房屋建筑物基础下的砂垫层主要起换土的作用；而在路堤及土坝等工程，主要是利用砂垫层起排水固结作用。换土垫层法主要适用于浅层地基处理，一般多用于荷载不大，基础砌置深度较浅的3～5层建筑物。砂、砾、碎石、矿渣或石渣等是最常采用的垫层材料，这类土的强度大，压缩性小，透水性良好，比较容易使之密实。在垫层材料料源丰富的地区，且建筑物要求的荷载不大的条件下，换土垫层法是一种经济可行的软基处理办法。

2 排水固结法

排水固结法的原理是软弱土地基在荷载作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙比减小，地基发生固结变形，同时，随着超静水压力逐渐消散，土的有效应力增大，地基土的强度逐步增长。排水固结法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。排水固结法是出排水系统和加压系统两部分组合而成的。排水系统可在天然地基中设置竖向排水体(如普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等)，以及利用天然地基土层本身的透水性。加压系统有堆裁法、真空法、降低地下水位法、电渗法、以及联合法。排水系统，设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离。该系统是由水平排水垫层和竖向排水体构成的。当软土层较薄、或土的渗透性较好而施工期较长时，可仅在地面铺设一定厚度的砂垫层，然后加载，土层中的水竖向流入砂垫层而排出。当工程上遇到深厚的透水条件很差的软土层时，可在地基中设置砂井等竖向排水体，地面连以排水砂垫层，构成排水系统。加压系统，即是起固结作用的荷载。它位地基土的固结压力增加而产生固结。排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差，水不会自然排出，地基土就得不到加固。如果只增加固结压力，不缩短土层的排水距离，则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也就不能顺利进行。所以上述两个系统，在设计时总是联系起来考虑的。根据排水系统和加压系统的不同，排水固结法可分为下述几种方法：

2.1 堆载预压法

在建造建筑物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部分或大部地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载，再建造建筑物，即在加固区堆地面荷载。荷载的材料一般都因地制宜，以砂、石料和就地利用土方为最常见。由于堆料的重量和体积都相当可观，往往历时长达半年至一年，堆料的来源、运输等常成为采用堆载排水固结法的难题，故而迄今使用堆载法的工程大都是有条件利用建筑物本身自重作为堆载的工程。临时的预压荷载一般等于建筑物的荷载，但为了减少由于次固结而产生的沉降，预压荷载也可大于建筑物荷载，称为超载预压。为了加速堆载预压地基固结速度，常可与砂井法或塑料排水板法等同时应用。如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。用预压来加固地基土性质的方法，是用均布的表面荷裁在拟建的结构物施工以前就对地基施加超载，超载结果就会产生下列3种中的一种或更多种效应：(1)主固结沉降；(2)次固结沉闭；(3)增加土的不排水强度。

2.2 真空预压法

真空预压法：在地基中设置砂井等竖向排水体，其顶部采用砂垫层连通之后，在地表铺一层不透气的塑料膜，周边均埋在起封闭作用的粘土层中。砂垫层中埋置吸水滤管网，用真空泵抽气，使膜内气压低于大气压，形成负压，砂井中的孔隙水压力降低，被加固软土中的孔隙水流入砂井。由于真空预压法并不增加地基内土体的总应力，所以不会造成地基失稳，不必分级加载。这种预压法所产生的侧向变形是向着加固区的，在有效应力增量相同的情况下，所产生的总沉降量小于堆载法。目前实际工程的真空度都可达80kPa以上，保持真空度的关键是塑料膜周边不能漏气，表层填土层应封闭在粘土层包围国内，土层中不宜有和外界连通的水平向水透层。由于不需要堆载材料，许多没有条件利用建筑物自重预压的工程采用真空预压，也已积累了宝贵的实践经验。

2.3 砂井法

在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度的增长，这种方法称为砂井法。砂井法常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。该法适用于透水性低的软弱粘性土，对于泥炭土等有机质沉积物不适用，施工时常采用以下方式：

2.3.1 袋装砂井 袋装砂井是把砂灌入透水良好的编织袋内，其直径一般为7～12cm，目前国内普遍采用的制袋材料是聚丙烯编织布。从砂井固结理论可知，缩短间距比增大井径对加速固结的效果更好，所以采用“细而密”的原则来布置竖向排水体。同时，在含水量很高的软土中，砂井容易产生缩颈、断颈起拱或错位。所以，用料省、连续性好、施工简便的袋装砂井越来越被广泛使用。袋装砂并的施工常采用导管式震动机械，施工程序包括定位、整理桩尖、下沉导管、将砂袋放入导管、拔管、位移等。

2.3.2 塑料排水板 由于砂料缺乏和运输的原因，不免使砂井的使用受到限制，随着塑料工业迅速发展，塑料排水板的应用已相当普遍。塑料排水板和砂井一样都属竖向排水体，其加固原理相同，所以，可采用砂井地基的固结理论和设计方法。塑料排水板的特点是单孔过水断面大，排水畅通、重量轻，耐久性好。塑料排水板宽度常为10cm左右，厚数毫米，包括芯板和滤膜二部分，芯板为排水通道，有沟槽型和多孔型二种。沟槽型多为聚丙烯或聚乙烯塑料芯板；多孔型常采用涤纶丝无纺布。滤膜一般采用涤纶衬布，由于多孔型可卷成简状，使用方便，因此应用很普遍。

3 结语

综上所述，要处理好软基础的施工工作，必须从实际情况出发，分析土质结构，按照不同的地基性质进行不同的施工操作，这样才能保证施工质量与建筑物的安全。