浅谈软土地基处理的施工方案
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摘要:本文分析了软土及软土地基的特点,详细地介绍了几种软土地基处理的方法和施工方案,包括强夯法、换填法、水泥搅拌桩法和碎石桩法等等,以提高软土地基的强度,确保建筑物的安全和正常使用，提出了软土地基处理方法现存的一些问题。
关键词:软土地基 地基处理 施工方案
1、软土及软土地基
工程上的软土包括：淤泥质土、淤泥、泥炭质土、泥炭、杂填土、冲填土和饱和含水黏性土。软土一般是指占土样重量的50%以上且直径不大于0.1mm的颗粒。它们生成的条件是：静水或缓慢水流、多有机质、缺氧，一般与粉砂和泥炭交错沉积[1]。其大部分是饱和的，液限小于天然含水量，含有机质，孔隙比不小于1。绝大部分的软土层于全新世的中晚期生成，也有生成较早的，这些软土层一般都是埋在密实的硬土层之下。因为是由粉土粒组和粘土粒组组成软土的主要成份，并含一些有机质，所以其孔隙比大，含水量高。软土还有一些特点就是透水性差、抗剪强度低、压缩性较高、具有明显的结构性和流变性。
以软土为主，与泥炭、粉砂等一些其它土层相间而成的地基就叫软土地基。当然也存在几十米、上百米厚度，但土质较均匀的软土地基。靠自然界力生成的地基是软土地基主要形式，吹填土、弃土及山间填土地区的地基或滨海围涂造地有时也是其形式。对软土地基的分类和类型概略判断标准都在规范中有所提及。在给出软土地基定义时指出：软土地基要按施工状况及填方形状而异，在有必要时，判断能否按软土地基来处理的程序为：应该在充分研究构造物和填方的形式、种类、规模、地基特性的基础上，再来判定，而不能仅仅按地基条件来确定。
2、软土地基处理的一般原则
对于新建工程，应该首先确定土质是什么样的，应首先考虑是否可以利用天然地基,对于性能稳定的工业废料和冲填、杂填建筑垃圾,当密实度和均匀性较好时,均可利用作为地基持力层;对于工业废料等杂填土和有机质含量比较多的生活垃圾,没有经过专业处理是不宜作为地基持力层的；对于淤泥和淤泥质土应利用地基持力层应是其上覆较好的上层土，若上覆土层较薄,应注意在施工时，不要扰动淤泥和淤泥质土，若地基不能满足建筑物的要求,则应该对地基进行处理[2]。其处理的目的实改善压缩层地基土的一些特性，这些特性包括压缩性、强度、动力特性、渗透性和特殊土地基特性,这样保证地基的稳定性、强度提高,压缩性降低,使得基础的不均匀沉降或沉降减少,从而能确保建筑物的正常使用和安全。
3、一般软土地基处理方法及施工方案
软土一般是不能直接作为天然地基使用的，是由于其具有压缩性大、含水量高、强度低、透水性差和变形稳定时间长等特点，需经过加固来处理荷载作用下引起的不均匀沉降或沉降。而导致路基变形、破坏的主要原因又是沉降，因此对软土地基处理是否恰当，不仅会直接影响道路的工程质量和使用性能，而且将进一步影响工程的投资。处理软土地基的方法有很多，其处理的目的都是使地基满足动力稳定性强度、变形和透水性的要求。
3.1 强夯法
强夯法又叫动力压实法或动力固结法。这种方法使提高地基强度和降低其压缩性的措施是反复将一般为10-40t重锤提到高处，然后使其做一般落距为10-40m自由落体来夯击地基。强夯法的优点有：适用土质范围广、加固效果好、设备简单、施工方便、施工周期短、节省劳力、节约材料、施工费用低和施工文明等。强夯法适用处理的地基土有：砂土、碎石土、粘性土、粉土、素填土和杂填土，它不仅使地基压缩性降低了、强度提高，更重要的是土的湿陷性消除了和抗振动液化的能力改善了，所以处理湿陷性黄土地基和可液化砂土地基等可以常这种方法。强夯法不适用的地基土是饱和度较高的粘性土，比如淤泥或淤泥质土地基。强夯法施工的步骤如下：
(1)锤重力应该不小于起吊机械起吊重锤的1/3倍，能脱落吊钩时，起重能力可不小于锤重力的1.5倍。
(2)夯实应该在最佳含水量情况下进行。当取5t的夯锤质量,一般落距就为2.5-4.5m，夯击能量要达到600-1000kN/m。底面积与锤重力的关系应是底面积重力的单位静压力为15-20KPa。
(3)夯打施工时的原则是，先周边后中间，按一夯一夯的顺序进行，同一夯位在一次循环中应连夯两次，下一循环的夯位应与上一循环夯位应错开，错开的距离至少为1/2的锤底直径。
(4)施工记录在夯打过程就应及时作好。在夯实工作顺利完成后，清除场地表面松土，并整平拍实直至设计标高。
(5)在重锤夯实完工后，应进行施工记录检查，质量检验，除应符合试夯规定要求的最后下沉量外，同时还应满足最底面的总下沉量应大于等于试夯总下沉量的90%的要求。
3.2 换填法
换填法就是挖去基础地面一定范围内比较浅的软弱土层，然后充填砂、卵石、碎石、素土、灰土、矿渣、煤渣等材料，因为这些材料强度较高、性能稳定、质地坚硬、具有抗侵蚀性等特点。并同时以机械或人工方法分层夯、压、振动，使之密实度达到要求。上部荷载不大的较薄的地基软弱土层，要取得换填加固的地基效果，密实处理的方法直接以机械或人工的方法用填料或石填料来进行表层夯、压、振动等[3]。换填法适用的地基主要是浅层地基处理，这中间包括：淤泥、淤泥质土、杂填土、松散素填土、暗洪、暗塘等浅层处理。换填法对于一些地域性特殊土的处理也同样适用。用于消除黄土的湿陷性的湿陷性黄土地基，可用于消除地基上的胀缩作用的膨胀土地基，可用于防止冻胀损坏和消除冻胀力等的季节性冻土地基，可用于处理岩面破碎、倾斜、软硬不匀、高低差以及岩溶与土洞等的山区地基。
3.3 水泥搅拌桩法
水泥搅拌桩使路基稳定性增强、地基承载力提高及路基沉降减少的机理是：通过水泥的水化和水解反应，及黏土与水泥水化物的碳酸化作用和化学反应,形成一种复合地基来起到的作用。这种复合地基由桩周软土和形成的强度相对较高的桩体组成。目前软土地基处理水泥搅拌桩法设计中，水泥搅拌桩法下高速公路软土地基处理中已成为了一种常见的方法，它的主优点是：施工期短、效率高、施工简便、质量可靠等。目前水泥搅拌桩有干法（喷粉法)和湿法（喷浆法）两种,这两种方法均是通过深层搅拌机械强制搅拌固化剂和软土,采用的固化剂是水泥粉时,称为干法或粉体搅拌桩法，采用的固化剂是水泥浆液时,称为湿法或水泥浆搅拌桩法[4]。干法和湿法的区别在于湿法的水泥剂量容易控制,其搅拌较为均匀,有较好的成桩质量,且有可靠保证的成桩长度也比干法的长,但干法因为是采用粉体作固化剂，软土的自由水能被其充分吸收,使得加固后地基的初期强度会较高,加固效果更加显著的是对高含水量的软土。一般地，在设计施工中对于含水量不小于70%时,多采用粉喷桩法处理，含水量介于35%～70%之间的软土处理则采用的是水泥浆搅拌桩法。