浅析软弱地基处理

【摘要】随着我国建筑工程项目的不断增多，软弱地基的处理变得尤为的重要，其软弱地基处理的好坏与否，不仅影响到工程建设的速度，更影响到工程建设的质量，因此提高软弱地基处理方法具有重要的现实意义。本文首先阐述了软弱土的特征和软弱地基土处理的目的及原则，然后探讨了软弱地基处理常见方法。

【关键词】软弱地基；特征；处理方法

近年来，许多重要的工程和复杂的工业厂房都在软弱地基上建造，工程实践的要求推动了软弱地基处理技术的迅猛发展，地基处理的途径越来越多。

软土有一个共同的特点就是：乘积时间短、含水量高、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高。在软弱土层上建（构）筑物时，采用天然地基其强度往往不能满足设计要求，遇到诸如土体稳定、变形等一系列问题。地基处理的对象包括：软弱地基与不良地基。建设工程越来越多的遇到不良地基。因此，软弱地基处理问题也就显得更为常见和更加重要。

一、软弱地基的含义及形成原因

根据《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）7.1.1规定，软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。这些地基基本上很少受到地质变动或者地形的影响，也从没有受到过地震、荷载等物理作用的影响，更没有受到土颗粒间化学作用的影响。软弱地基是一种不良的地基，其稳定性非常的差、强度较低、压缩性较高、容易出现液化，沉降量也大。因此在工程的建设过程中，要充分考虑地基的变形和稳定等问题。

当地基压缩层主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成时应按软弱地基进行设计。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，亦应按局部软弱土层考虑。这种地基天然含水量过大，承载力低，在荷载作用下易产生滑动或固结沉降。

二、软弱地基的类型及特征

1.软弱地基的类型

主要包括淤泥及淤泥质黏性土、冲填土、杂填土、其他高压缩性土等。

（1）淤泥及淤泥质土

它是在净水或缓慢流水环境中沉积的、经生物化学作用形成的、天然含水量高的、承载力（抗剪强度）低的、软塑到流塑状态的饱和粘性土。其含水量一般大于液限（40%～90%）；天然孔隙比一般大于1.0或等于1.0；当土由生物化学作用形成，并含有机质，其天然孔隙比e大于1.5时为淤泥；天然孔隙比小于1.5而大于1.0时称为淤泥质土，淤泥和淤泥质土总称软（粘）土。广泛分布在我国东南沿海，如天津、上海、杭州、宁波、温州、福州、厦门、广州等地区及内陆、湖泊、平原和地区。其工程特性主要是具有触变性、高压缩性、低透水性、不均匀性以及流变性等。在荷载作用下，地基承载能力低，地基沉降变形大，不均匀沉降也大，而且沉降稳定时间比较长 。

（2）冲填土

系由水力冲填泥沙沉积形成的填土。常见于沿海地带和江河两岸。冲填土的特性与其颗粒组成有关，此类土含水量较大，压缩性较高，强度低，具有软土性质。它的工程性质随土的颗粒组成、均匀性和排水固结条件不同而异，当含砂量较多时，其性质基本上与粉细砂相同或类似，不属于软弱土；当粘土颗粒含量较多时，往往欠固结，其强度和压缩性指标都比天然沉积土差，则应进行地基处理。

（3）杂填土

系含有大量建筑垃圾、工业废料及生活垃圾等杂物的填土。常见于一些较古老城市和工矿区。它的成因没有规律，成分复杂，分布极不均匀，厚度变化大，有机质含量较多，性质也不相同，且无规律性。它的主要特性是土质结构比较松散，均匀性差，变形大，承载力低，压缩性高，有浸水湿陷性，就是在同一建筑物场地的不同位置，地基承载力和压缩性也有较大的差异，一般需要经处理才能作建筑物地基。对有机质含量较多的生活垃圾和对基础油侵蚀性的工业废料等杂填土地基，未经处理，不宜做持力层。

（4）其他高压缩性土

饱和的松散粉细沙（含部分粉质粘土），亦属于软弱地基的范畴。当受到机械振动和地震荷载重复作用时，将产生液化现象；基坑开挖时会产生流砂或管涌，再由于建筑物的荷重及地下水的下降，也会促使砂土下沉。其它特殊土如湿陷性黄土、膨胀土、盐渍土、红粘土以及季节性冻土等特殊土的不良地基现象，亦属于需要地基处理的软弱地基范畴。

2.软土一般具有下列工程特性：

（1）含水量较高，孔隙比较大。含水量愈大，土的抗剪强度愈小，压缩性愈大。因此，要改善软土地基的强度和变形特征，那么首先应考虑采用何种地基处理的方法，降低软土的含水量。

（2）抗剪强度很低。在荷载的作用下，如果地基能够排水固结，软土的强度将产生显著的变化，土层的固结速率愈快，软土的强度增加愈快，加速软土层的固结速率是改善软土强度特性的一项有效途径。

（3）压缩性较高。

（4）渗透性很小。土层在自重或荷载作用下达到完全固结所需要的时间很长，这对于改善地基土的工程特性是十分不利的。

（5）具有显著的结构性。软土属于高灵敏土，因此，在软土层中进行地基处理和基坑开挖，若不注意避免扰动土的结构，就会加剧土体的变形，降低地基土的强度，影响地基处理的效果。

（6）具有明显的流变性。

（7）具有不均匀性。软土中常夹有厚薄不等的粉土、粉砂、细砂等。

三、软土地基存在的问题

从土力学的角度来看，软弱地基存在以下四方面的问题：

1.稳定问题

在软弱地基中最困难的问题就是地基土强度不足引起的稳定问题，如：

（1）填土和边坡的稳定

在上部填土的情况下，当建造在软粘土上的路堤，海堤的地基土强度不够时，会产生圆弧滑动而造成整体剪切破坏，即使不产生整体剪切破坏，但由于地基产生过大的侧向位移和由此引起的附加沉降，也会造成地基局部剪切破坏而影响路（海）堤的正常使用。 开挖软土地基形成的边坡， 也存在稳定问题。

（2）地基承载力问题

（3）挡土墙，板桩等土压力问题

（4）桩的水平拉力问题（地震时或受水平力作用时）

当桩穿过软弱层作用在持力层上，即为支承桩，其垂直方向的承载力与穿过的软弱土层关系不大；但受到水平力作用时，由于桩间软土的强度太低， 桩无法抵抗水平力引起的弯矩而发生折断，这时也要考虑对桩间土加以改良。

2.沉降问题

软弱地基的第二个大问题。软粘土地基含水量高，压缩性大，在荷重作用下会产生很大沉降；同时软粘土的渗透系数小，固结系数小，完成沉降所需的时间很长，即固结过程历时长，深厚粘性土层的沉降可达几十年，在这种情况下，次固结沉降在总沉降中占的比例也较大，不能忽视。当沉降超过建筑物的容许沉降时， 将影响建筑物的正常使用。

地基土的过大沉降会产生桩的负摩擦力问题，从而造成桩基或上部结构破坏；

除了上部荷重引起的沉降外，地下水位降低也会产生沉降问题，如大城市由于抽吸地下水引起的地面沉降；

这里讲的沉降是指固结沉降，即土中孔隙水消散引起的沉降（主固结沉降）以及土中孔隙水消散完了后，土骨架蠕变引起的沉降（次固结沉降）。由于地基剪切变形引起的时沉降，已在稳定问题中提到了。

特别要强调总沉降与不均匀沉降的关系，当总沉降大时，不均匀沉降必然也大，这是由于建筑物本身，场地条件，环境荷重都不可能完全对称。

3.液化问题

在动荷载（地震力，爆破，机器，车辆，波浪等等）作用下，饱和松砂的孔隙水压力增大，有效应力下降，当有效应力为“0”时，砂土就像液体一样，这时轻的构筑物，如管道（油，气，水管）就会浮起来，重的构筑物就会沉下去。公路，铁路路基由于受到车辆震动荷载，孔隙水压力上升，强度下降，产生翻浆冒泥，地面下陷。

即使有效应力不为“0”，但由于有效应力下降，砂土的强度变低，地基就会发生稳定问题，这在前面已讲过了。

对于不饱和砂性土，由于孔隙压力上升较小，不足以引起液化，但强度仍会下降，而且由于被振密而产生较大变形，所以不仅会产生稳定问题，还会产生沉降问题。（日本大阪神户大地震）

4.渗透问题

流砂和管涌等（水利，基坑，人工挖孔桩等）。

四、软土地基处理的目的及原则

地基处理的目的主要是改善地基的工程性质，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度、降低地基土的压缩性、改善地基土的透水特性、改善地基的动力特性、改善特殊土的不良地基特性等。

地基处理的原则：地基处理有许多方法，各种方法都有各自的特点和作用机理。没有哪一种方法是万能的，对于每一个工程都必须进行综合考虑，通过几种可能采用的地基处理方案的比较，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种地基处理方法的综合。

五、不同类型软弱地基的处理方法

由于软土具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性，所以在软土地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。由于软土地基的承载力较低，如果不做任何处理，在软弱土地基上的建筑物往往会出现地基强度和变形不能满足设计要求的问题，因而常常需要采取措施，进行地基处理。处理的目的是要提高软弱地基的强度，保证地基的稳定，降低软弱土的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降。

1.常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、顶压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和减液法等。下表列举了其中一些处理方法及其原理作用以及适用范围：

在上述方法中，碾压及夯实法具有具工效高、施工速度快、节省加固原材料、施工费用低、耗用劳力少的优点，但同时强夯法震动较大，噪音大，不适宜在城市及距离村庄较近地段施工；换填垫层法可就地取材、施工简便，不需特殊的机械设备，既能缩短工期，又能减低造价；排水固结法施工机具和方法简单，能就地取材，缩短工期，降低工程造价；振冲挤密法机具简单，施工方便，工效高，但是振冲法费用较高，施工噪音较大，不适宜在住宅建筑100米范围之内施工。

2.处理软弱地基的方法很多，具体应根据地基的具体情况确定。

（1）软弱层厚度小于3米，且靠近地表，则可采用换填法处理。换填材料可用级配砂石、灰土等。

（2）在软土地基中打入柔性竖向增强体，如砂石桩、水泥搅拌桩等，做成复合地基。

（3）在软弱地基中打入刚性竖向增强体，如素混凝土桩、cfg等，做成复合地基。

（4）桩基，若基础荷载要求较高，可用桩基处理。可用灌注桩、预制桩等方案。

（5）由于问题涉及范围太广，具体问题应具体分析。

3.确定地基处理方法宜按下列步骤进行：

（1）根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和相邻近建筑的影响等因素进行综合分析，初步选出几种可供考虑的地基处理方案；

（2）对初步选出的各种地基处理方案，分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、施工机械、工期要求和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比，选择最佳的地基处理方法；

（3）对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度，在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求时，应查明原因，修改设计参数或调整地基处理方法。

总结

在对各种软土地基处理的同时，可以通过对建筑物设计进行有效的处理，减少建筑物的不均匀沉降，这样既能节约工程建设的成本，又能保证工程建设的质量。对于比较复杂的建筑物，需根据建筑物的实际情况，可以把建筑物进行适当的划分，从而形成各个较好的单元。对于建筑物差异大的情况，可以把建筑物的单元离开一定距离，如果拉开一定距离的两个单元需要进行连接时，可以采用自由沉降连接，或者运用其他措施进行处理。通过增强建筑物的刚度和强度，增加建筑物对地基不均匀变形的调动能力。在开挖基槽时，如果发现有淤泥或淤泥质土时，不要扰动其原状结构。在建筑物建设过程中，可根据具体的情况，优先盖建筑物的重点部分，通过对各部分进行有效的调整，降低建筑物的沉降差异。

在我国的大多数地基处理工程中，往往对前期地质勘察做得相当详细，但遗憾的是工程后的监测不到位，这样不仅对地基以后的使用安全性没有很好的保证，同时也给我国地基处理的研究工作带来不便，阻碍了地基处理技术的进一步前进和发展。通过对软弱地基的处理，改良各种不良地基，使得满足各种大型和高程度的需要。在软弱地基处理的时候，要结合拟建区域内地基土的组成及力学性能等实际情况，采用不同的地基处理方法，保证工程建设的质量，取得良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

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[2]JGJ79-2002 建筑地基处理技术规范[S].

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