浅谈软土地基病害问题的分析和治理

　　摘要：软土具有高压缩性、低强度等特点，建造在软土地基上的建筑物如果处理不当，影响建筑物的使用和安全。本文从预防及处理两个方面介绍软土地基病害的防治。病害处理方法则有混凝土套扩大面积法，板桩加混凝土套扩大面积法，组合联片法，电硅化法，旋喷桩加固法等.

　　关键词：软土地基;病害;原因分析;预防;处理方法

　　软土一般是指在静水或缓慢流水环境中沉积的，天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑到流塑状态的饱和粘土。按其沉积环境及形成特征，大致可分为四种类型，既：海滨沉积，多在我国沿海一带地区;湖泊沉积，多在湖泊周围边沿地区;河滩沉积，一般是在长江等江河下游;谷地沉积或残积土，常见在西南、南方山区或丘陵地区。

　　一、病害情况及原因分析

　　由于软土具有高压缩性、低强度等特点，因此，建造在软土地基上的建筑物如果处理不当，就会发生过大的沉降，影响建筑物的使用和安全，现将建造在软土地基上常见的病害分析如下：

　　1.建筑物过大沉降。这是软土地基上建筑物最常见的病害。据统计：一般三层房屋沉降量约为15至20厘米;四层以上的房屋沉降量约为20至50厘米;五、六层房屋有的大于60厘米。对于有吊车梁的一般工业厂房，沉降量约为20至40厘米。而大型构筑物，一般都大于50厘米，有的甚至超过100厘米。

　　上述这种沉降一般出现在基底软土层较厚，且比较均匀的土层上，由于受到较大的荷载作用，使地基土受到压缩而形成的，同时其压缩性于含水量成直线关系，且压缩过程是缓慢进行的，这是因为软土的渗透性低。所以软土地基上的建筑物沉降稳定但历时较长，尤其是在深厚的软粘土层上的建筑物，其沉降量可延续十多年，甚至达数十年之久。如果建筑物的整体刚度较好，下沉已逐渐趋于稳定，且不影响安全和使用，地基和基础就不需要采取加固措施。

　　2.建筑物不均匀下沉，造成建筑物开裂破坏。产生这种破坏的原因很多，如上部结构的荷载差异大、建筑物的体形复杂、土层不均匀等，都会导致建筑物发生不均匀下沉，造成建筑物的破坏。如我市一工业厂房建造在淤泥之上，工程未采取有效措施，使该厂房未交付使用就因地基不均匀下沉而产生大量裂缝，严重影响了工程质量。

　　3.建筑物发生严重倾斜。这是由于荷载不均匀或附近建筑物附加应力的影响等原因，使地基土向一边挤出，造成建筑物受力不均匀产生过大倾斜。

　　4.当软土地基上加载过大、过快时，由于软土地基的强度很低，当建筑物的荷载超过了地基的承载能力，就会使建筑物下的软土发生塑流和破坏。

　　二、预防和处理方法

　　(一)病害预防

　　由于软土具有压缩性高、强度低等特点，表现为建筑物的沉降量大而且不均匀、沉降速率大以及沉降稳定历时较长等特点，故在设计、施工方面应采取一定的预防措施。

　　1.设计方面的措施

　　(1)对于表层有密实土层(软土硬壳层)时，应充分利用其作为天然地基的持力层。“轻基浅埋”是我国在软土地基上建造房屋的成功经验;

　　(2)减少建筑物作用在地基上的压力，如采用轻型结构、轻质墙体和构件、设置地下室或半地下室等;

　　(3)铺设砂垫层或采用砂井、砂井预压、电渗法、水泥桩等，促使土层排水固结，提高地基承载能力。

　　2.施工方面的措施

　　(1)施工速度和加荷速率不要太快，使地基土有充裕的时间逐渐固结，强度逐渐提高，避免基础发生塑流挤出;

　　(2)在建筑物地基的四周打板桩围墙，以防止地基软土被挤出，板桩应有足够的刚度和锁口拉应力，以抵抗向外的水平压力;

　　(3)用反压法防止地基土塑流挤出。可在基础两侧堆土反压，减少作用在基底平面处土体上的压力差，增强地基的稳定性;

　　(4)施工时要注意对软土基坑的保护，减少扰动。荷载差异较大的房屋，宜先建重、高部分，后建轻、低部分。

　　(二)处理方法

　　在处理软土地基上建筑物的病害前，首先要委托具有相应资质和资格的设计、勘探部门及专业人员，对地质资料进行详细分析，必要时要对现场进行实地测试或试验，根据实际变形情况和对安全、使用、经济的要求，确定是否需要处理和制定出具体的施工处理方案，处理时应遵循以下原则：

　　首先，要设法提高建筑物的整体刚度，以保证房屋下沉时不发生过大的开裂、变形，确保质量和安全;

　　其次，要尽量减少作用在软土地基单位面积上的荷载，或减少建筑物的荷载差异;

　　再次，根据实际情况，采用在基础周围打板桩、围墙，将地基土包围并固定在建筑物基础以下，防止土被挤出;

　　最后，要采取措施提高地基承载能力，如采用电硅化、旋喷桩方法等。

　　具体的处理方法有：

　　1.混凝土套扩大面积法

　　条形基础、独立基础，都可采用加混凝土套，以扩大基底面积，减少单位面积上的荷载，从而减轻地基的变形。对于建筑物荷载差异较大的部分，为了保证基础的均匀沉降，可根据土质情况通过充分研究和计算，对荷载较大的部分，可扩大基础地面积，建设单位面积上的荷载，以调整荷载差异，使建筑物能够较均匀的下沉。当采用混凝土套扩大面积法处理软土地基时，要根据具体情况分段进行，必要时应做好临时加固支撑，以防止在施工过程中出现大量下沉或其他意外事故。

　　(1)条形基础扩大地面积。其方法是在条形基础两侧加混凝土套，施工中可分段进行基础加宽工作。这种方法适用于软土层较薄或单位面积上的荷载较小时，施工时宜于基础两侧分段进行，这样可避免基底土壤由侧向挤出，造成建筑物倾斜。

　　(2)独立柱基扩大底面积。按其与原有基础连接方式的不同，可分为嵌入式和锚筋式两种。嵌入式：是将加固套层的下沿嵌入基底撑环抱状。施工前，应将原基础表面及柱子根部按国家规范要求进行打毛处理，这样就可以使新老基础紧密结合共同工作，但这种做法易扰动基础土，故在进行扩大处理时，应将柱子临时支撑加固。锚筋式：是将扩大部分挖至基底平齐，将柱子根部和基础表面进行打毛处理，并在旧基础底部四周侧面直壁上钻孔，用环氧树脂锚入短钢筋，把新旧两部分紧密的结合在一起。这样处理，减轻地基单位面积上的荷载，经扩大底面积后，沉降渐趋稳定，效果较好。

　　2.板桩加混凝土套扩大面积法

　　对于软土层较厚，荷载较大的条形基础，为了防止开挖土后基底土向一侧挤出，需采用板桩加混凝土套扩大基础底面积的方法。即先打板桩，以加固地基土，切断地基丧失稳定时的滑动面，防止基础侧向挤出，然后再在原基础上加钢筋混凝土套。

　　3.组合联片法

　　一般独立基础的加混凝土套扩大基底面积是有限度的。如实现不了预定减缓的沉降幅度时，就必须考虑把各个单独基础联合加固，变成具有一定刚度和整体性的柱下条形基础、交叉条形基础或者其它形式的联合基础。但不论何种形式的联合基础，均需以原有的独立基础为支点。因此，首先要做好每个基础的混凝土套，然后把补做的基础梁端部嵌入混凝土套层两侧，在两个柱子之间，利用平板把基础梁连成一体。

　　4.电硅化法

　　电硅化法是在电渗排水和硅化法的基础上发展起来的一种加固软土地基的方法，适用于已有建筑物的地基加固。软土地基经过电动硅化后，地基的强度提高，压缩性降低，同时可以在水中稳定。加固后的地基承载能力宜通过荷载试验来确定。采用电硅化法加固地基，由于电渗排水作用，可能引起土体收缩，造成已有建筑物基础的附加沉降。因此，采用此法应慎重研究。

　　电硅化法是把有孔的注射管做为阳极，再在适当的部位打入金属棒做为阴极，将水玻璃硅酸钠和氯化钙溶液先后由阳极压入土中，并通以直流电(两极之间的电压梯度一般为0.5-1V/Cm),在电渗作用下，孔隙水由阳极流向阴极，化学药液也随之流入土中孔隙中，并在土中生成硅胶，其加固半径一般为30-50CM。这种方法在加固过程中有三种作用：(1)利用电渗作用，使原来不移动的结合水被移动了，因此，土的渗透性增大，在电流的导向下，溶液由阳极向阴极均匀渗入土中;(2)在土粒周围生成硅胶后，经电渗排水，可使硅胶部分脱水，增强其胶结作用，使土具有更大的强度;(3)利用电渗排水作用，加速软体的排水固结作用。

　　5.旋喷桩加固法

　　近几年年来，我市采取用旋喷桩来加固软土地基，取得良好的效果，旋喷桩也被用来处理建在软土地基上的建筑物的沉降或纠正过大倾斜。该加固法，系用压力为15-25MPa的高压泵，把浆液通过外径为40mm钻杆端头的特殊喷嘴，以高速度喷入土中，喷嘴在喷射浆液时，一方面每分钟20转左右的速度缓慢旋转，一面以每分钟150-300mm的速度徐徐提升，使高压浆液的水平喷流不断切削土体，并强制土体进行搅拌混合，最后，在喷射力的有效射程范围内，形成圆柱体凝固体，即是旋转喷射桩。桩径一般为0.5-1.0m，最大为1.5m;桩长最大可达40m;其极限抗压强可达0.5-8Mpa。

　　采用旋喷桩法处理地基，最适用于静压灌浆难以改良的软弱土层，包括标准灌入度N值从0-15的淤泥层，而且具有设备简单、操作方便、运输灵活、处理效果较好的特点。