软土地基的特点及处理方法

于春芳

（秦皇岛市地方道路管理处，河北 秦皇岛 066000）

近年来，国家逐步加大了基础工程设施建设的投入，使得道路工程得到了长足发展。随着线形选取的日益密集，道路穿越软土地区也是不可避免的，所以在软土区域修筑地基比较常见。软土地基决定着工程的质量与进度，良好的措施也可以降低工程的造价，否则就会为工程质量造成很大的安全隐患，直接影响基础的承载能力，进而影响道路工程的正常使用。因此，科学合理地确定软土地基处理技术是非常有必要的。

1 软土的定义与成因

通常情况下，软土是指直径不大于0.1mm的颗粒在土壤样品中含量超过一半的近代沉积物。软土一般处在缓慢流水或静力环境中，这决定其自身含水量大于液限，且自身含有有机杂质。在工程上遇到的软土通常有泥炭质土、冲填土、淤泥质土、饱和水粘性土、杂填土等。

软土形成的环境比较复杂，多在静水压力、无氧、多有机物的综合环境下形成。除了小部分软土形成的时期比较早，处于土层的最下面，大部分的软土形成时间比较晚，有的还是在持续固结形成中，软土经常与泥炭、粉砂等土层互为相间，形成复杂的土质环境。

2 软土的工程性质与危害

2.1 软土的工程性质

软土的工程形成与地基土的沉积时间、地质构成、成因有着紧密联系。年代不同的软土的物理性质指标尽管较为类似，但是工程应用中其工程性质却相差很大。所以对软土的工程性质进行分析应从年代、组成、环境、构造等角度入手。软土的工程性质大致如下。

2.1.1 含水量较高，孔隙比较大

由于软土主要成分是粘土粒组与粉土粒组，且含有一定量的有机物质。这些物质具有吸水的特性，在各种地质环境下形成絮状结构。软土的状态多为软塑状态或半流塑状态，其天然含水量与孔隙率较大。若土的含水量高，其抗剪强度就小，压缩性大；反之，若土壤含水量低时，则抗剪强度大，相应的孔隙率小。鉴于此在对软土性能进行改善时，含水量是一项重要的控制指标。

2.1.2 透水性较差

软土的渗透系数较之一般土壤要小，因此在外部荷载的作用下，土壤的固结时间很长。当软土中含有的有机质比重过大时，有机质的腐败可能产生气体在土中形成小气泡，阻碍土体的渗透通道，进而降低软土的渗透能力。所以软土层上的工程建筑，其基础沉降时间是比较长的，强度增长也非常缓慢。这非常不利于地基特性的改善。软土的渗透性不是各向同性的，一般竖直方向土壤的渗透系数比水平方向的渗透系数要小，对于含有水平砂层的软土这种现象更加明显。

2.1.3 抗剪强度不足

软土的抗剪强度与排水固结程度有很大的联系。通常情况下，其抗剪能力较低，在不排水进行剪切的前提下，土壤的内摩擦角几乎为零。对于固结正常的软土层，随着深度的增加，其不排水抗剪强度也随之增大。在外部环境的作用下，当地基排水固结后，软土强度将迅速增大，同时固结速度决定着软土的强度。

2.1.4 结构性突出

软土的结构形式通常为絮状，特别是海相粘土尤为突出。这种土层在搅拌、振动、挤压等扰动时，其强度降低十分明显，严重时出现流动现象。鉴于此，在软土层中进行基础开挖处理时，应尽量避免对土层结构造成破坏，防止出现土层强度降低、变形，影响地基处理质量。

2.1.5 流变性明显

软土层在外部荷载的长期作用下，土层会产生持续的剪切变形，当然这个过程是非常缓慢的，当主固结沉降最终停止后，抗剪强度有所衰减，另外还可能产生次固结沉降。

2.2 软土的工程危害

鉴于软土具有以上工程性质，软土地基对工程建设特别是道路工程是非常不利的。首先，软土地基的抗剪强度不足容易造成路堤出现整体侧向滑移的情况；其次，软土地基与人工构筑物的沉降不一致，易产生跳车；最后，当地基变形时或地下水上涌，会导致路面发生破坏。所以，当在软土层进行路基施工时必须对其进行必要的处理，对土壤的性质进行改善，主要指改善软土层的抗剪强度与抗变形能力，使其满足工程需要，保障建筑工程（特别是道路工程）的质量。

3 软土地基的处理方法

3.1 加筋法

加筋法的原理是通过将纤维织物、条带、网格片等抗拉性能良好的材料添加到土中，控制土层的侧移，对土层的受力特性进行改善，促进了内力重分布，进而提高了土层的强度与稳定性。目前常用的种类有加筋土、土工合成材料与土钉墙技术三个方面。

加筋土是将筋体添加到土层中，形成复合型土层。当软土层受到荷载作用时，土层与筋体通过摩擦作用共同抵抗变形。在实际应用时充当筋体的主要是土工格栅或土工织物等材料，有助于提高软土层整体的稳定性与强度。目前主要在挡土构筑物与堤坝围护中有着较好的应用。

土工合成材料指的是对土木工程领域引入并应用现代化的合成材料的简称，通常采用的是由人工合成的聚合物所生产的各种类型的产品。将这种材料埋置于土体的内部，可以提高土层的抗变形能力。土工合成材料应用的范围最为广泛，主要包括土工膜、土工合成材料、土工织物等。

土钉墙是一种直接在土层中加筋的技术手段。通常依靠插筋、灌浆、钻孔的形式将各种形式的土钉打入软土地基中，形成软土与其他正常土层的结合整体。土钉由型钢、钢筋、钢管等材料按照相关标准制造而成，它作为传力媒介在外界环境作用下，与软土共同承受变形，提高整体强度，进而实现对软土层的加固。土钉墙法在人工降水后填方工程中应用比较广泛，主要应用于粘性土、弱胶结砂土的基坑支护或边坡加固。

3.2 水泥土搅拌法

水泥搅拌桩对软土地基进行加固的原理是利用水泥自身所特有的水解及水化反应和水泥化合物与粘土之间发生的胶结碳化作用，进而形成桩体与周围土层相结合的复合型地基。该地基显著地提高了地基的承载极限，使地基的沉降也得到了很大改观，有利于提高地基的稳定性与耐久性。目前在实际工程应用中，水泥搅拌桩主要通过工程设备将固化剂与土体进行搅拌，并根据固化剂物理形态的不同，将施工方法分为喷浆法和喷粉法两种。一般情况下喷浆法的水泥用量可控性高，在拌制过程中容易搅拌，所以成桩的质量比较好，与之相反，喷粉法的水泥用量不易控制，成桩质量相比不如前者好。但是喷粉法可以吸收软土层中的水分，更加适用于含水量高的软土层，综合加固效果显著，且施工程序比喷浆法简单，在国外应用比较广泛。

3.3 强夯置换法和强夯挤密法

强夯置换法与强夯挤密法的加固原理不同，所以在工程实际应用范围也各有重点。强夯置换法适用于地基控制性不是很高的工程，如高饱和度的粉土等，需要注意的是该方法需要现场检测，以确保使用效果。强夯挤密法适用于处理砂土、碎石土、饱和度低的粘性土与粉土、杂填土、湿陷性黄土等地基。一般认为强夯挤密法对于塑性指数小于等于10的土应用效果最佳。

3.4 排水固结法

排水固结法的作用机理是通过在软粘土地基土体上预先施加荷载，促使土壤中的水分排出，土体的微观组成发生变化，孔隙率得到减小，孔隙水压力降低，这样增大了土体的有效应力，地基强度得到显著提高。排水固结法在处理淤泥软粘土地基的稳定与沉降问题时性能优异，具体包括排水和加压两个系统。在土层设置排水设施，基于地层自身的可透水性，经排水设施排出土体，形成排水系统。排水设施主要包括塑料板排水与砂井排水，鉴于排水固结法需要提前施加荷载，故实施周期比较长，对于那些工期紧张的工程应用性受到局限。

4 结论

软土地基复杂性高，技术难度大，在进行地基处理时必须提高重视程度，软土地基处理失当就会造成地基的不均匀沉降，从而严重影响建筑工程的正常使用。本文提出的几种常用软土地基处理方法，各有侧重点，也各有不足，在工程应用时，必须立足于工程实际采取合适的处理方法，这样才可以取得预期的处理效果，为后续工程打下良好的基础。

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