建筑軟土地基基礎(chǔ)的處理方法研究

張寶歡

【摘要】軟土具有抗剪強(qiáng)度底、透水性弱、壓縮性高、力學(xué)性質(zhì)差等缺點(diǎn)，因此會(huì)對(duì)土木工程的耐久性、穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。為此，筆者結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，淺析建筑軟土地基基礎(chǔ)的處理，以保障軟土地基基礎(chǔ)工程建設(shè)的順利推進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】軟土地基；強(qiáng)夯置換法；樁基法

一、引言

軟土是一種天然含水量高、壓縮性高、孔隙比大、抗剪強(qiáng)度地的土層，如灘涂或水下沉積的飽和軟黏土、淤泥質(zhì)土、淤泥等。未經(jīng)加固處理的軟土地基一般無(wú)法承受工程結(jié)構(gòu)的荷載，即需采用人工加固處理的方法來(lái)改善軟土地基的性質(zhì)，由此提高地基的承載力、增加穩(wěn)定性及抑制地基變形。軟土地基基礎(chǔ)加固的方法很多，常見(jiàn)的有預(yù)壓法、強(qiáng)夯與強(qiáng)夯置換法、換填墊層法、水泥土攪拌法、振沖碎石樁法、樁基法及水泥粉煤灰碎石樁法等。在本案，筆者首先介紹幾種最為常用的軟土地基基礎(chǔ)處理方法，然后再舉例加以補(bǔ)充說(shuō)明。

二、軟土地基基礎(chǔ)的處理方法

軟土地基基礎(chǔ)的處理是建筑工程建設(shè)的重要步驟，決定著建筑工程的穩(wěn)定性與耐久性。當(dāng)下，軟土地基常見(jiàn)的處理方法很多，且各種處理方法的施工原理、適用范圍、技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)均有所差異，因此選擇一種更能適應(yīng)工程建設(shè)的方法尤為重要。為此，本文側(cè)重介紹下列幾種軟土地基處理方法。

（一）強(qiáng)夯與強(qiáng)夯置換法

強(qiáng)夯法是指在夯擊的沖擊力作用下，剪切破壞原有土體，形成夯洞，同時(shí)對(duì)四周土體進(jìn)行擠壓，使得深層軟土液化、固結(jié)，從而增加土體的密實(shí)度及提高軟土地基的承載力。研究表明，低飽和度的粘性土、粉土、濕陷性黃土、砂土、雜填土及素填土等地基均可采用強(qiáng)夯法進(jìn)行處理。

強(qiáng)夯置換法包括下列兩種形式：

1.墩柱式置換法，即首先利用強(qiáng)夯沖開或擠密軟土，然后再分?jǐn)?shù)次填入碎石等質(zhì)地堅(jiān)硬的材料，最后再夯擊密實(shí)，從而形成柱狀砂石墩式復(fù)合地基。墩柱式置換法多用來(lái)處理高壓縮性的軟粘土地基等。

2.整體式置換法，即以高密度的點(diǎn)構(gòu)成面置換或線置換，亦或說(shuō)首先利用強(qiáng)夯的沖擊力擠開低抗剪強(qiáng)度、高含水量、觸變性高的淤泥，然后再用透水性好、級(jí)配良好、抗剪強(qiáng)度高的碎石、塊石或石渣，從而形成承載力高、應(yīng)力擴(kuò)散性好、壓縮性低及密實(shí)度高的墊層。整體式置換法多用來(lái)處理淤泥質(zhì)或淤泥軟土地基。

（二）振沖碎石樁法

所謂振沖碎石樁法，是指利用振動(dòng)器振動(dòng)及振動(dòng)器兩側(cè)高壓水沖擊等方式，鉆孔至持力層之后，填入碎石，然后再分段振沖密實(shí)，由此形成直徑較大的碎石樁體。實(shí)踐表明，采用置換與振動(dòng)排水固結(jié)的方法可有效增強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度。振沖碎石樁法多用來(lái)處理素填土、粉質(zhì)黏土、粉土、砂土等地基。

（三）樁基法

樁基法分為鉆孔灌注樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁兩種：

1.鉆孔灌注樁，即按下列步驟成樁：用專業(yè)的機(jī)械成孔→泥漿護(hù)壁→下鋼筋籠→水下灌注混凝土→形成鋼筋混凝土樁。鉆孔灌注樁多用來(lái)處理地下水位高、淤泥層較厚、地質(zhì)復(fù)雜的地基，但此種軟基處理方法具有工程長(zhǎng)、泥漿處理繁雜的缺點(diǎn)。

2.鋼筋混凝土預(yù)制樁：當(dāng)下，鋼筋混凝土預(yù)制樁多為預(yù)制管樁，具體分為錘擊、靜壓兩種，即利用機(jī)械將管樁錘擊或壓至持力層。上述兩重預(yù)制管樁的區(qū)別是錘擊樁主要利用貫入度控制，而靜壓樁靠壓樁力控制。多數(shù)軟土地基均可采用鋼筋混凝土預(yù)制樁進(jìn)行處理，除難以穿透的夾層及障礙物、孤石較多的地質(zhì)外。大量實(shí)踐表明，鋼筋混凝土預(yù)制樁具有施工方便、成樁速度快、承載力高等優(yōu)點(diǎn)，因此倍受現(xiàn)代大型建筑工程的青睞。

三、工程應(yīng)用

（一）工程概況

某三層框架結(jié)構(gòu)建筑物高13.5m，建筑面積為1608m2。據(jù)地質(zhì)勘查資料顯示，擬建場(chǎng)地土層依次為：素填土（厚1.7m，包含條石、碎石、碎磚塊、粘性土等）、粉質(zhì)粘土（厚1.6m，中等壓縮性土）、淤泥（厚8.6m，局部夾雜粉細(xì)砂薄層）、粉質(zhì)粘土（厚1.2m，中等壓縮性土）、卵石（厚5.2m，承載特征值為300kPa，包含55-65%的卵石、10-25%的礫粒及砂粒、10%的泥質(zhì)）、殘積砂質(zhì)粘性土（厚3m，承載力特征值為190kPa、中等壓縮性土）、全風(fēng)化花崗石（厚4m、承載力特征值為300kPa）、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（厚7m，承載力特征值為500kPa）。場(chǎng)區(qū)內(nèi)素填土下方1m處分布著高水位的地下水，且場(chǎng)區(qū)南側(cè)約5m處分布著河道、東西側(cè)分布著建筑群、北側(cè)分布著城市主干道。

（二）軟土地基基礎(chǔ)的處理方案

經(jīng)分析可知，此項(xiàng)工程的持力層為卵石層，單柱荷重最大值為2000kN?？紤]到本工程的工期較緊，且場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水位高、四周地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜等，工程施工方?jīng)Q定對(duì)此工程的軟基處理方案進(jìn)行如下取舍：

鉆孔灌注樁與預(yù)壓法的施工時(shí)間較長(zhǎng)，予以排除；四周分布著建筑群，淤泥厚度大且場(chǎng)地小，振沖碎石法及強(qiáng)夯與強(qiáng)夯置換法予以排除；水泥粉煤灰碎石樁的樁體強(qiáng)度低，予以排除；換填墊層法要求挖去全部淤泥及實(shí)施基坑支護(hù)、井點(diǎn)降水，予以排除；水泥攪拌樁樁端需深入卵石層2m之上，而攪拌機(jī)械難以進(jìn)入卵石層，故予以排除；預(yù)制管樁具有施工速度快、單樁承載力高、施工機(jī)械不受場(chǎng)地限制等優(yōu)點(diǎn)，因此本工程最終決定采用錘擊管樁與片筏基礎(chǔ)形式相結(jié)合的軟基處理方案，其中管樁選用Φ500-125-AB樁，具體按單樁單承臺(tái)單柱的形式布置25根長(zhǎng)13m的管樁，且管樁樁端均需深入卵石層2.5m之上。

四、結(jié)束語(yǔ)

軟土地基基礎(chǔ)處理是現(xiàn)代土木工程界的重要研究課題，它對(duì)建構(gòu)筑物的耐久性、穩(wěn)定性起著決定性的影響，因此普遍受到社會(huì)各界的關(guān)注。軟土地基基礎(chǔ)的處理方法較多，且各種方法的施工原理、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，因此在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體工程的地質(zhì)條件、地形環(huán)境、施工要求及技術(shù)的施工特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行綜合考慮，由此最終確定最佳的軟土地基基礎(chǔ)處理方案。

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