深厚软土地区地基处理方法的研究探讨

2022-11-11孟璟

中国建筑金属结构 2022年1期

关键词：石灰垫层水泥

孟璟

0 引言

在建设工程中深厚软土地基的处理是施工的重点和难点。如果处理不及时或处理不当，就会导致后续一系列问题的出生，严重的情况下会导致工程整体质量受损，因此施工单位在施工过程中应根据实际情况采取合理的对策，在根本上消除质量隐患问题。

1 深厚软土地基特性

1.1 基坑边坡失稳问题

由于深厚软土地区土壤松散结构不稳定，因此边坡失稳问题时常发生。主要是由于在施工过程中软土层要遭受多重荷载，在荷载力的作用下，会导致软土出现结构破坏，从而产生土壤液化、流动塌陷等问题。

1.2 基础强度低

建筑工程深厚软土地基组成比较特殊，其强度往往较低，直接导致软土地基强度较低。如果软土地基强度达不到标准水平，在以后的施工项目中就会出现安全问题，发生严重的塌方事故，造成人员伤亡，因此，必须从根本上解决这一安全隐患。

1.3 基础渗透性差

我国北方的深厚软土地基往往掺入一定量的污泥，施工前往往采取排水措施，这对软土地基的地质渗透性提出了更高的要求。然而，软土地基的土壤往往是黏性的，排水非常困难，这将对软土地基的有效排水产生非常不利的影响，甚至会对整个工程的稳定和安全产生不利的影响。

1.4 基础压缩性高

深厚软土地基具有很强的特殊性，会对建设工程的地基强度产生很大的影响。由于基础工程本身的强度不高，其可压缩性会较大。在建筑工程的施工过程中，基础所承受的压力不是固定的，而是动态的，这是发生倒塌事故的重要原因。

1.5 高沉降频率

深厚软土地基压缩性强，导致其沉降频率高。实践经验表明，随着施工工艺的不断提高，软土地基开始承受越来越大的压力。一旦沉降速度过快，工程施工中就会出现严重的安全问题。

2 建设工程深厚软土地基处理的意义

建设工程中深厚软土地基作为施工的重点和难点，一直受到施工单位的高度关注，其处理效果关系到建设工程的整体质量。主要原因是软土地基较普通地基更脆弱、承载力更低。一般不宜成为承重层。因此，解决软土地基固有缺陷的关键是对其进行处理，提高其承载力。但从目前的实际情况来看，我国不同地区的地质水文条件存在显著差异，增加了软土地基处理的难度。建议建设单位在找出最适合当地的软土地基处理方法的基础上，根据软土地基的实际情况调整措施，从而达到预期目的。

3 建设工程深厚软土地基处理方法的研究

3.1 软土地基创新技术

在北方某工程施工过程中，施工人员创新了地基加固的处理方法，采用了快速压实分离技术进行预压处理。与此同时，淤泥土整合困难的问题也得到解决。特定的施工方案是超载预压与塑料排水板相结合，缩短了实际施工时间，有效提高了整体施工效率。具体实施步骤如下：（1）分离水、土，结合现场获得的试验数据计算水、气分离比高度，并按荷载预压进行振动压实，有效增加土提供的静孔压。（2）实施水空分离处理，根据振动压实和荷载预压，增加土体原有静孔压值。启用水气分离技术后，可有效地排出土壤中的超静孔压和超静孔水。在48 小时内完成所有的技术作业，完成软土地基的压实处理后，原有的静孔压消散。采用分离预压处理技术，硬质壳层厚度约为9cm。通过形成的硬壳层，实施真空抽运作业，并采用进水口分离管，使应力管桩具有更大的稳定性，能够满足管桩的施工要求，也有效地达到了处理软土地基的目的。

3.2 石灰土垫层

石灰土垫层是在最优含水率条件下，对基础下一定范围内的软弱土层进行开挖，对层内掺有一定体积比的灰土进行回填。石灰土中石灰的掺量在一定范围内，其强度随石灰土掺量的增加而增加，但超过一定限度时，强度增加很少，并有逐渐减小的趋势。石灰土中的土不仅用作填料，而且参与化学作用，特别是土中的粘土或胶体颗粒具有一定的活性和胶结作用，含量越高，石灰土强度越高。石灰土垫层施工应严格按照有关规定进行，按垫层在地基中的主要作用又分为换土垫层、排水垫层和加筋土垫层等。但由于该方法只能对软土浅层进行处理，对深层软土地基强度的提高不大，所以其所承受的建筑物荷载不宜过大。

3.3 深层石灰搅拌桩技术

所谓深石灰搅拌桩，主要是指通过机械施工或人工施工，在土壤上钻孔，然后浇筑石灰块，经过碾压后完成独立桩的制作。根据性能的不同，这种处理工艺可分为两种类型：一种是物理加固；另一种是化学加固。物理加固方法涉及很多内容，主要包括吸水能力、膨胀性能和桩体置换。与化学加固法相比，物理加固法在施工效率上具有良好的优势。一般完成时间不超过1周。此时，桩体的密度和强度已符合标准。主要原因是生石灰具有膨胀性。化学固结法的内容主要是各种化学性质，这与深层水泥搅拌桩技术大概一致。但由于石灰对化学反应的敏感性较低，化学反应效率也相对较低。石灰搅拌桩的强度在一年内将继续增加，利用石灰的膨胀原理填充软土地基的孔隙，在离子交换力和胶结力的双重作用下，桩间土的强度逐渐增大。在此过程中还可以加入外加剂，促进水化胶结反应的形成，进一步提高桩体强度。经查阅资料可知，采用该技术后，桩身抗压强度可达到1mpa。在采用这种处理方法时，施工单位应提前掌握工程所在地的实际情况，并在此基础上选择合适的成桩工艺。

目前常用的成桩工艺有振动成桩、锤击成桩和旋钻成桩。由于旋钻成桩法适用性强，将对其进行简要介绍：（1）首先将桩间部分土体向前旋转移出地面，使部分土体在挤压作用下进入桩孔壁。旋钻符合设计标准后，向上移动，检查打孔情况，同时清洗钻杆；（2）采用压缩空气法，生石灰在搅拌器的作用下进入土壤，当钻头与地面的距离超过1.5m 时，停止给料，用石灰土封顶。在实际施工阶段，为了保证施工的质量和效率，建议施工管理人员加强现场管理和监控，做好施工记录。如果在监控过程中发现问题，应采取针对性措施，消除潜在的质量危害。

3.4 深层水泥土搅拌桩法

深层水泥土搅拌桩法是以软土地基为基础，通过加入水泥，利用水泥自身的水化反应及其他力使粘土与水泥聚集在一起形成所需的桩体，最后与周围软土混合，形成高强度复合地基。它是水泥土搅拌桩的一种，又称湿法搅拌法或喷射混凝土搅拌法，这种方法对水泥的控制测量非常准确，所以最终的桩质量非常好。本方法适用于含水率很大，透水性差，化学反应所需厚度的软土层。水泥土搅拌桩法施工工艺非常简单，处理效率非常高，处理后的软土地基利用效率高，地基质量非常优异。但是对于含有砾石颗粒的软土地基，由于砾石颗粒会给水泥搅拌桩的工作带来很大的困难和压力，通常不采用这种方法。

3.5 水下疏浚技术

水下疏浚技术整个疏浚过程包括开挖和疏浚两个步骤，挖泥机通常采用抓斗、刀吸、泵吸、斗轮等污泥清洗方法。抓斗式通常用于绿化工程的疏浚、清淤工程中，这种方法是由油泵驱动，以保证绿化带污泥能被挖泥船有效抓取，整个挖泥过程包括挖掘、翻转和卸货。这种疏浚方法操作方便，不会受区域天气变化的影响，也不会因绿化工程障碍过多而影响清洗效率。然而，这种挖泥方法也有一些缺点，搅拌后的污泥可能会再次返回绿化带，影响整体挖泥效率。抓斗式挖沙法广泛应用于绿化工程的疏浚作业中，表现出施工精度高、挖沙过程中渗漏少、不会影响绿化工程原有的通航作业等突出优点。这种方法需要使用刀盘开挖，这种露天开挖方法可能会造成一些回淤问题。在应用挖沙技术时，要综合考虑绿化工程的基本情况，选择最合适的挖沙方法，以保证挖沙的效率和效果。

3.6 水泥土搅拌法

这种方法是近年来逐渐兴起的一种加固方法，主要分为粉末喷涂法和浆料喷涂法。两种方法的设计理念相同，但施工方法不同。因此，应根据不同的施工环境选择合适的施工方法。如地质较软、含水率较低的施工现场，适合采用喷射混凝土法；喷粉法适用于含水率高、塑性指数大的施工现场。在相同的搅拌条件下，粉末喷涂法比浆料喷涂法具有更高的强度和更少的分散性。喷涂方法简单，易于控制。水泥搅拌法可以提高地基承载力，减少沉降，使地基更加稳定。与其他方法相比，它有明显的优势。但是水泥搅拌法成本相对较高，用料量也比较大。如何更经济地使用这种方法已成为建筑业亟待解决的问题之一。目前研究的方法包括在水泥中加入其他辅助材料来降低水泥消耗，效果显著。水泥搅拌法形成的桩常被误认为是桩基础，这种理解是片面的。实际上，它是一种复合基础结构。因此，实心桩在使用过程中存在的一些缺陷并不影响整体的加固质量，完全不同于桩基础的作用。