浅析软土地基处理方法在港口工程中的应用

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【摘要】在港口工程实践中，经常遇到的软弱土和不良地基土主要为软粘土。当天然地基中的软弱土和不良地基不能满足建筑物的强度、稳定、变形以及渗透方面的要求时，就需要对天然地基进行加固处理。软土地基处理方法主要有排水固结法、置换法、振密挤密法、强夯法、水泥搅拌法、加筋法和冷热处理法等方式。

【关键词】港口工程软基处理

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

一、 前言

软土地基处理是指地基在建地之前被发现不够坚固，为防止建筑后建筑物不太稳定安全等不利事故，需要对软地基进行合理的处理，使其沉降变得相当的坚固,提高软土地基的稳定性以达到设计的要求，这个过程叫做软土地基处理。在中东部的各个港口地区均不同程度的存在着较软弱的土层，主要为饱和软粘土（淤泥和淤泥质土）、松散的粉土和粉细砂土等，其是第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相、溺谷湘和湖泊相的松散沉积物，具有天然含水率高、孔隙比大、强度低、压缩性高的特性，不宜作天然地基使用，需要进行加固处理。软土地基处理方法主要有排水固结法、置换法、振密挤密法、强夯法、水泥搅拌法、加筋法和冷热处理法等方式。地基处理措施应该根据工程场地软土地基的土的性质采用合适的处理方案，可以到达良好的处理效果和经济效果。

二、前期勘察设计工作

在进行地基处理之间，应先进行收集场地的工程地质、水文地质和当地地基处理经验。通过布置适当的勘探孔，查明场地软土层的厚度、分布规律及其各种物理、力学性指标等；查明地表水和地下水的联通情况、地下水类型、水位变幅、补给和排泄条件等，需要时还应查明软弱土的有机质含量、地下水的PH值和侵蚀性等。在前期地质工作中，勘察技术水平受到局限，不太可能在勘察阶段能顾完全查明软土的地质特征，在加上时间和经济等各种原因，勘察阶段是不可以布置过大的工作量。因此，在选择地基处理方法时，应根据软弱土层的相关物理力学性指标、地下水情况及当地的相关处理经验，综合比较分析，在一切合理的情况下选取最佳的软土地基处理方法。

三、软基处理方法

港口工程中软基处理方法主要有以下几种：

1、排水固结法

其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。

排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是部分地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法等。排水固结法在港口工程中主要有以下几种方法：

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

成部分或大部分地基沉降，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。临时的预压堆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带法等同时应用。如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。该方法适用于饱和软粘土、粉土等地基，尤其适合于需要回填、堆载料充足和工期要求不紧的工程。

(2)袋装砂井排水法：

在饱和软粘土地基中，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，并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。对于砂资源相对比较丰富的地区，使用袋装砂井法处理软土地基，比较容易得到质量的保证，费用也相对比别的地方便宜。适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。

(3) 塑料排水板法：

该方法与袋装砂井的作用原理大致是相同的，设计方法也有很大的共同点，只是所用材料不太一样。与袋装砂井的方式作为比较，塑料排水板的施工速度相对较快，效率也比原来的高，施工所使用的机械也比较轻松，对软土地基的扰动不算大，可工厂化生产，抗折能力更强更好等优点。因此近年来在软土地基处理中得到广泛应用。但由于国内厂家一齐上市，造成塑料排水板产品供给大于所求，产品质量得不到保证，影响了其对软土地基处理的最佳效果，使它的发展受到了一定限度上的限制。该法能够单独使用，但一般是结合砂垫层或其它方法一起使用。

(4)真空预压法：

在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速地基固结。

适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。真空预压法经过几十年的不断探索、研究，已经日臻完善，成为目前国内港口工程中加固饱和软土地基的一种行之有效、最常用的方法。

(5)真空-堆载联合预压法：

当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使用，其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。该方法适用于饱和软粘土地基。

(6)电渗排水法：

在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。适用于饱和软粘土地基。

2、置换法

该方法施工速度快，无公害，在港口工程中广泛使用。根据置换方法不同主要分为以下几种方法：

（1）换土垫层法：

将软弱土开挖到一定深度，回填颗粒级配良好的砂、砾石渣等土，并夯实或分层碾压密实，形成双层地基。垫层能有效扩散基地压力、提高地基承载力、减少沉降。该方法适用于各种浅层的软弱土地基。

（2）强夯置换法：

边填碎石边强夯在地基中形成碎石墩体。由碎石墩、墩间土及碎石垫层形成复合，提高地基承载力、减少沉降。该方法适用于人工填土、砂土、粘性土、淤泥和淤泥质土等地基。

（3）挤淤置换法：

通过抛尸或夯击回填碎石置换淤泥达到加固目的。该方法使用于厚度较小的淤泥地基。

3、灌入固化物法

该方法施工速度快，施工过程无振动、无噪音，对相邻建筑物一般不会产生不良影响。目前，该方法已在我国港口工程中得到得到大规模应用，使用效果良好。根据灌入方式的不同，主要分为水泥深层搅拌桩法和高压喷射注浆法。

（1）水泥深层搅拌桩法：

该方法属于物理—化学加固方法，是采用专门的深层拌合处理机，将水泥送入地基中，并与地基土就地强拌合形成“水泥土”，依靠水泥的硬化及其土粒间产生的一系列物理—化学反应而使地基得到加固的一种新方法。该方法适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、素填土和含水量高地基承载力低于120kp的粘性土等地基，但对于泥炭土、有机质土、塑性指数大于25的粘土、地下水有腐蚀性的地区，必须通过现场试验确定其实用性。

（2）高压喷神注浆法：

利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进预定位置，然后用20MPa左右的浆液或水的高压流冲切土体，用浆液置换部分土体，形成水泥土增强体。在喷射浆液的同时可通过旋转、提升形成定喷、摆喷和旋喷，可形成复合地基，提高地基承载力、减少沉降。该方法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、填土和碎石土等地基。当土中含有较大块石或有机质含量较高时应通过试验确定其实用性。

四、结束语

各种地基处理方法都有它的局限性和优缺点，加之具体的工程情况比较复杂，各个工程间地质条件差别较大，不同的工程对地基条件的掌握也随之不同。而且机具材料等条件也会因工作部门以及地区的差异而存在有较大的差别。因此，对每一个工程都要进行具体细致分析，应从地基条件的好坏以及材料的选择、及其设备的具体来源等各方面进行专业的分析，以确定合适的地基处理方法。通过比较分析决定应该选择的哪一种地基处理方法时，还要由大于2种以上的地基处理方法组成的综合处理方案。同时在确定地基处理方法时，还要注意爱护环境，保护稀缺资源，节约能源，珍惜二次能源的使用，禁止由于地基处理而对水资源产生污染，也禁止施工所产生的振动发出的噪音对周围环境产生的不良影响等。

参考文献：

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