软弱地基加筋处治技术研究综述

【摘要】随着我国房建等基础设施建设的快速发展，软土问题日益突出，各种软弱地基处治技术也随之得以发展。本文就软弱地基加筋处治技术进行了归纳总结，并对各种加筋方法进行了分析，以其为我国软弱土地基的加筋处治提供参考。

【关键词】软弱地基;处治技术;单向加筋;双向加筋

随着我国基础设施建设的加快，以房屋建筑为代表的工程项目难免在软土地层上施做，这为工程建设带来了巨大挑战，在软基处治过程中，如何实现又好又快的加固效果，一直是工程界和学术界研究的重点。

1、软弱地基加筋处治方法分类

加筋处治天然软基，就是在软基中设置加筋材料，从而形成一种由基体与增强体两部分构成的人工复合地基[1]。复合地基可结合基体及增强体共同承担上部荷载，充分利用天然地基自身承载能力，协调地基变形，同时还具有施工速度快、造价低的优势，被广泛应用于软基建设领域[2]。

根据加筋类型及土工合成材料种类，目前的软弱地基处治方法可归为单向加筋和双向加筋增强地基，其中单向加筋又可以分为竖向加筋和水平向加筋增强地基;双向加筋可分为土工格栅-碎石桩及土工格室-碎石桩地基。

2、单向加筋增强地基研究现状

2.1 水平向加筋增强地基

水平向加筋地基是指在基础下一定范围内铺设土工加筋材料并与砂石、碎石等垫层材料组成加筋垫层。对于筋材，有学者探讨了筋材的长度、数量及层间距对其极限承载力的影响;对于填料，有学者对填土种类、填土密实度对其极限承载力的影响;相关研究表明：加筋参数相同时，水平加筋地基的承载力随筋材抗弯刚度的增大而增加，填土密实度与加筋地基极限承载力的大小成正比。同时现场试验发现，碎石垫层可提高垫层的刚度，应力扩散明显增强，地基的承载力明显提高，地基沉降相应减小[3]。

2.2 竖向加筋增强地基

竖向加筋增强地基指采取土工材料加筋约束散体材料桩产生侧向变形。散体材料桩是最早出现在竖向加筋增强地基之中，然而散体材料没有胶结强度、自身不可以形成桩体，需靠桩周土体的环箍效用提供侧向约束力。当桩周土体强度过低而提供的侧向约束不足时，桩体易发生侧向鼓胀变形，从而使整个地基发生破坏[4]。国内学者就加筋碎石桩多桩复合地基的承载变形特性展开了相关的室内及现场研究[5]，目前的研究表明对碎石桩，当利用土工材料的环箍约束效用时，可有效提升碎石桩的桩身刚度并控制桩体鼓胀变形，从而提高地基承载力并减少沉降。

3、双向加筋增强地基

3.1 土工格栅-碎石桩复合地基

在垫层中增加土工格栅加筋层可与加筋碎石桩构成双向增强型复合地基，兼具土工格栅加筋垫层及碎石桩的优点。通过室内试验发现加筋垫层可有效分散荷载，显著提升地基的承载力，减少地基沉降量。工程实践也证明，双向加筋处治后的复合地基承载力得到极大提高，地基总沉降及路桥过渡段的差异沉降得到有效控制[6]。Prasenjit Debnath等[7]研究表明，使用土工格栅加筋砂垫层后，地基承载力增加了8.45倍，同时碎石桩的鼓胀也显著降低。因此，土工格栅-碎石联合处理软基可有效提高地基承载力，增强地基稳定性并减少沉降。

3.2 土工格室-碎石桩复合地基

土工格室是一种三维立体加筋材料，与土工格栅加筋材料相比，具有强度高、刚度大、整体性好等优点，可改善复合地基的外部应力环境。目前研究表明[8]，土工格室-碎石桩联合处理软土地基可以提升地基承载力、减小地基沉降及差异沉降，相较于土工格栅+碎石桩的复合地基，土工格室碎石垫层加筋复合体更能有效将路堤上部的荷载向四周扩散，均化软弱土地基顶部应力的分布，改善软基外部的应力环境，提升复合地基承载力。

结语：

由于实际工程中会出现各种复杂状况，同时考虑到提高地基的承载力、控制沉降变形、维持地基稳定等技术经济方面的目的，如果仅应用单一的地基处理方法，难以满足实际工程需求或达到预期的处治效果。随着对软弱地基理论研究认识的提升及工程实践经验的积累，综合采用多种地基处理方法已在软土地基领域逐渐发展起来。随着工程技术的逐步提升，各类土工合成材料与增强体的结合运用大大丰富了软土地基的处治手段并提高了加固处治效率。

然而，作为一种不可再生的化工材料，土工材料生产过程中会对环境造成污染，成为制约其发展的重要因素，也不符合我国低碳环保及可持续发展的战略要求，因此实际工程中根据具体工程情况采取合理的绿色环保加筋材料是接下来软弱地基处治技术发展的一个新方向。

参考文献：

[1]郑刚，龚晓南，谢永利，等.地基处理技术发展综述[J].土木工程学报，2012，45（02）：127-146.

[2]饶为国.桩-网复合地基原理及实践[M].北京：中国水利水电出版社，2004，31-89.

[3]黄仙枝.土工带加筋碎石垫层地基的试验、应用及理论研究[D].太原：太原理工大学，2005，79-87.

[4]张玲，赵明华.考虑鼓脹变形的散体材料桩复合地基沉降计算[J].湖南大学学报（自然科学版），2016，43（5）：120-124.

[5]赵明华，顾美湘，张玲，等.竖向土工加筋体对碎石桩承载变形影响的模型试验研究[J].岩土工程学报，2014，36（09）：1587-1593.

[6]杜璇，王军民，容浩萍.土工格栅结合振冲碎石桩加固液化地基的效果分析[J].铁道标准设计，2001，21（10）：51-52.

[7]Prasenjit Debnath，Ashim Kanti Dey. Bearing capacity of geogrid reinforced sand over encased stone columns in soft clay[J].Geotextiles and Geomembranes， 2017，45（6）：653-664

[8]张玲，赵明华，马缤辉，等.土工格室-碎石桩双向增强复合地基大比例室内模型试验[J].中国公路学报，2013，26（06）：1-8.

作者简介：

李检保（1970.06-），男，汉，湖南岳阳人，学士，岳阳市公路桥梁基建总公司。

基金项目：

湖南省2019年建设科技计划项目（项目号：KY201918、KY201919）