软弱土质地基承载力试验研究

程红山

摘要：近年来，软弱土质地基承载力试验得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。介绍了软土地基的概念与类型，分析了软土地基施工中应注意的问题，并阐述了换土垫层法、强夯法、深层挤密法等常用软土地基处理方法的适用条件及优缺，介绍了其承载力的实验，目的是提高软弱地基的处理效率。

关键词：软弱土质；地基承栽力；试验；研究

中图分类号：TU470文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）08-0180-02

前言

施工过程中为了增强地基承载力、保护既有边坡的稳定性，常需要对现有地基进行加固处理。以旋喷桩加固边坡附近土体为研究对象，结合现场实际情况，在方案比选的基础上优选方案，采取旋喷桩对软弱地基进行加固形成复合地基，然后在复合地基上施工上部连续箱梁的现浇支架。通过计算和现场组织施工，原有土体的地基承载力大幅提高、基础沉降得到了有效控制，同时减少了对边坡的扰动，效果显著。

1.工程概况

某工程箱梁采用单箱双室截面，顶宽20m，底宽9m。翼缘板悬臂长度3.5m，翼缘板悬臂端部厚20cm，根部厚65cm。梁高3.5m，顶、底板厚均为30cm，跨中标准段腹板厚度50em、墩顶附近腹板厚90cm拟采取逐孔现浇施工，先施工左幅，再施工右幅，左右双幅均从9号墩向6号墩方向进行施工。首孔浇筑74m、中孔浇筑65m、末孔浇筑56m。

2.箱梁现浇支架基础方案

桥址段地质20m范围为人工填土、粘土及淤泥质粘土层，为保证箱梁现浇支架的施工安全和施工质量，拟采用以下2种支架基础形式中的一种：钢管桩基础；扩大基础+高压旋喷桩复合地基。2种方案优缺点如下。

（1）钢管桩基础：钢管桩加工、制作方便，且打桩速度快；由于是单桩基础，在地基条件较差时所需桩长较长；采用液压震动沉桩时，由于激振力的影响，对淤泥质粘土易产生扰动甚至局部产生液化，降低地基承载力；大堤的防汛要求高，在该处振动沉桩、拔桩对大堤的边坡稳定性影响大。（2）高压旋喷桩+扩大基础：桩的施工周期较长，工艺复杂；单根桩长度较短；高压旋喷桩施工对地基基本不造成扰动；对大堤有很强的加固作用，不影响边坡稳定；复合地基的承载力较高，充分利用了桩间土的承载力。综和考虑各种因素，最终选择高压旋喷桩+扩大基础方案。

3.旋喷桩复合地基设计计

3.16-7号墩跨堤箱梁支架基础计算

6～7号墩支架扩大基础底应力为195.6kPa，根据现场实测，基底承载力为120kPa左右，不满足受力要求，因此需在基础下方采用盲径500mm高压旋喷桩进行加固桩长9-12m。

4.常见软土地基处理方法

4.1换土垫层法

换土垫层法是指将原先的软弱不良土层全部挖除，换填成土质较好，压缩性低的散体材料，进行碾压或夯实，作为持力层承载来自上部的压力。然后使用砂、碎石、粉煤灰、干渣、土（灰土、二灰）等材料回填作垫层，提高持力层的承载能力，减小垫层下天然土层的承受压力，从而减小地基沉降量。其中砂垫层在施工时要严格注意水分，控制含水率，采用分层铺筑、压实的方法。这种换土垫层法一般适用于对浅层软土地基和低洼区的处理，也可用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程。

4.2深层挤密法

深层挤密法主要是把一些软土较厚的地基采用挤密桩的方法将其挤密的过程，挤密桩的实际操作也较为简便，首先要将桩管打人软土地基中，使其形成孔口，然后将桩管拔出向孔口内填满砂或砾石、石灰、灰土、土等材料并捣实。这样做的目的是为了使桩管内的材料与周围的土层结合形成复合土层，共同作为持力层承载来自上部建筑的压力，这样就可以提高软土地基的整体承载力，减少地基的沉降量。深层挤密法一般适合于周围或地基本身就有砂砾、砖瓦砾的杂填土，不仅取材方便，材料与周围土层也较容易结合。

4.3强夯法

强夯法是指在短时间内对软土地基施加一个巨大的冲击能量，使土体在能量的冲击下发生变化，比如说土体结构发生破坏或液化、排水固结压密、触变恢复等。这样在强夯法加固深度内的软土地基会挤密孔隙，提高一定的强度，减少沉降量。

4.4堆载预压法

堆载预压法是指在饱和的软土地基上堆叠重物施加荷载，以静压的方式将土体中的孔隙水逐渐排出，促使软土地基发生固结变形，以此提高土层的有效应力，增强地基强度，减少地基的沉降量。有关资料表明，还可以通过设置砂井来改变排水条件，加速土体固结。

4.5高压旋喷法

高压旋喷法是一种特殊的地基处理方式，其关键是需要一个带有特殊喷嘴的注浆管。具体操作方法是先将这种注浆管喷射钻进软土地基的预定深度，然后利用高压泥浆泵，高速喷射冲切软土地基，促使泥浆与土体相混合，最后经过凝结硬化后可以形成均匀且高强度的加固体。这种方法一般适用于标准贯入击数较小的砂性土或粘性土以及不含瓦砾的回填土。

4.6化学固结法

如果上述软土地基的处理方法都无法增加地基的承载力或者不适用于当地的地质环境时，就需要考虑化学固结法。顾名思义，化学固结法就是采用一定的化学材料或化学反应对软土地基进行填充改造，促使软土层固结，降低土层压缩性，提高地基的承载能力。化学固结法多种多样，最常应用在工程建设中的有灌浆法、硅化加固法和深层搅拌法。灌浆法是指用木质素类、石灰石等化学材料对软土地基进行填充、灌浆，利用气压、电化学原理使其发生化学反应，从而对软土地基进行加固，保證软土地基提高承载力。这种方法一般适用于淤泥质粘性土或者淤泥质粉土。硅化加固法主要是将硅酸钠和氯化钙反应所得到的胶状凝聚物添加到软土地基中，这种物质会粘合周围的软土组织从而加强软土强度，提高软土地基的硬度，满足工程施工的设计要求。深层搅拌法原理与灌浆法相类似，但是所用到的材料为水泥或石灰。将这些材料作为固化剂掺入软土地基中，通过深层搅拌机使其与周围的软土组织充分搅拌，形成水泥土桩或者水泥土块体，从而提高软土地基的承载力。深层搅拌法与灌浆法相比，一般适用于淤泥质土或含水量较高、承载力低的软粘土层。

5.结束语

旋喷桩是一种常见的地基处理方法，在临时结构的地基处理中应用较少。虽然该方案施工工序相对钢管桩基础较为繁琐，但只要做好理论计算分析和施工过程控制，对特殊情况，比方说涉及边坡稳定类问题时，该方法能够取得较理想的处理效果。

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2020-03-02