建筑工程软弱地基处理方法研究

建筑工程软弱地基处理方法研究

摘要：随着城市建设的不断发展，城市内部的高层以及超高层建筑日益增多，对建筑物基础的强度也提出了更为严格的要求。建筑工程软土地基工程危害性较大，必须进行加固处理，以保证建筑物的基础安全。本文首先分析了建筑工程软土地基造成的危害，进而分析了建筑工程软弱地基的土质特性，最后提出了建筑工程软土地基的加固处理方案及相关实例，对于建筑工程施工人员具有重要的参考意义。

关键词：建筑工程；软弱地基；处理方法

0、引言

近年来，我国城市规模不断扩大，城市用地日益紧张，对土地资源的合理利用也提出了更高的要求。加强软弱土基处理，充分利用土地，在地质条件较差的软弱地基上进行建筑物施工，是当今城市建设发展的趋势之一。城市内部建筑物朝着高层建筑与超高层建筑方向发展，导致建筑荷载较大，对地基基础的承载力要求也更高，由于软弱地基抗剪强度较差，土基承载力不足，必须结合具体软土实际情况进行加固处理，以满足建筑荷载的要求。

1、建筑工程软弱地基的危害

构成建筑物软弱地基的土质主要包括淤泥质土以及部分冲填上、杂填土及其它高压缩性土，承载能力较差。如果对软弱地基不进行任何加固处理，直接在其松软土质上进行建筑物施工，容易造成建筑物对基础造成的荷载超过其承载力，导致基础变形，产生大量沉降，沉降量过大又容易导致建筑物的开裂甚至倾覆，造成重大安全事故。建筑工程软弱地基的危害主要有：

（1）造成基础强度以及稳定性不足。由于软土的特点，因此，其抗剪强度远远不能够满足基础上部结构荷载的要求，如果不进行加固处理，软弱地基很容易产生整体或者部分剪切变形破坏，从而导致基础塌陷，失稳变形甚至造成安全事故。

（2）沉降量过大。由于软土土质松软，含水率以及空隙比较大，因此在荷载的作用下，软土基础会产生较大的沉降变形，当沉降量过大时，容易造成不均匀沉降，进而导致建筑物发生开裂，甚至造成建筑物的损坏。

为了工程竣工后的建筑物使用安全，我国《建筑地基基础设计规范》规定，当地基为高压缩性土，其标准压缩系数应超过0.5MPa时，单层排架结构柱基的沉降量为200mm；高耸结构基础的沉降量，当建筑物的高度小于l00-250m时，地基变形允许值为400-200mm。实际上，建筑物的均匀沉降并不会导致建筑物出现严重问题，可以通过预估沉降值，并提高地坪标高的方法解决。然而当建筑物地基产生较大的沉降时，容易导致不均匀沉降，从而造成墙体开裂等工程

事故。因此，必须对软弱地基采取科学合理的施工措施加以处理。

2、建筑工程软弱土基的软土特性分析

软弱土基是指地基持力层中含有淤泥、淤泥质土、部分冲填土和杂填土以及其他高压缩性土的地基土。软土具有整体强度低、压缩性大以及渗透性差的特点，如果不采取任何处理措施，一般难以承受荷载作用，软土路基的具体工程特性如下：

软弱地基土质具有含水量较高、孔隙比较大的特点。由于软土成分主要由粘土粒组以及粉土粒组组成,而且内部有少量的有机质。软土含水量一般在35~80%左右，空隙比介于1~2之间；软弱地基土具有较强的结构性，软土土体絮状结构受到扰动以后容易破坏,导致土体强度显著降低，甚至流动失稳。因此在高灵敏土基上进行地基处理时，应尽可能的避免土体扰动。软土扰动后，随着时间的延长强度会逐步恢复，但难以恢复至原来水平。

软土地基土质压缩性高，透水性能差。软土的压缩系数一般在0.5-1.5 MPa-1之间,随着液限的增大，其压缩性也逐步提高。由于软土含水量较高，因此软土渗透性小,其竖向渗透系数在10-6~10-8cm/s左右,因此土层难以在短时间内靠自重或荷载作用下达到完全固结；软土抗剪强度较低，土体具有明显的流变性。根据相关试验结果，软土天然不排水抗剪强度值变化范围在5-25kPa,有效内摩擦角20~350，在持续荷载的作用下，软弱地基能够排水固结，因而提高抗剪强度，排水固结速度越快,软土强度提高越大。软土承受剪应力作用下，会缓慢产生剪切变形,导致抗剪强度的降低。大量工程实测数据表明，软土土中孔隙水压力消散后，地基基础仍会继续沉降。

3、建筑工程软弱地基处理措施

由于建筑工程软弱地基的承载力较低，地基变形不能满足设计要求，容易造成建筑物产生不均匀沉降，甚至造成建筑物开裂等工程事故，对建筑物的安全使用造成极为不利的影响，必须采取相关的加固处理措施。建筑工程软弱地基处理必须结合工程项目的实际情况，综合考虑建筑材料的选择，施工机械设备的配备以及施工条件等确定处理方案。建筑工程软弱地基处理的主要目的在于，通过相应的处理措施，改善土体的抗剪能力以及压缩性能，对其透水性以及动力特性进行改善，改善软土的不良特性，最终提高其承载力。根据地基处理的作用机理，可以分为以下几种形式：

（1）换土垫层法。换土垫层法通过将基础浅层的软弱土层挖去，回填力学性能较好，强度较高的砂石材料等，并分层碾压或夯至密实的地基处理方法。根据回填材料可以分为砂垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层以及矿渣垫层等。通过换土垫层法可以有效提高持力层的地基承载力，通过以抗剪强度较高的建筑材料置换基础浅层的软弱土，可提高地基强度，避免破坏。换土垫层法可以减少地基沉降量，由于换填的砂垫层或其它垫层对荷载应力加以扩散，可以有效减少下卧层土体的沉降量。换土垫层也可以起到加快软弱土层的排水固结的作用，从而

改善土体抗液化的性能。

（2）排水固结法。排水固结法适用于处理厚度较大的饱和软土和冲填土地基，通过布置垂直排水井，改良地基排水条件，并采用加压、抽气、抽水、电渗等措施，加速土基排水固结以及提高整体强度，从而达到提高土基承载力，降低地基沉降的目的。排水固结法通常适用于处理由于软粘土地基造成的突击沉降以及承载力不足的问题，由于排水固结法可以促使软弱地基的沉降在加载预压期间完成，因而通过排水固结处理的软弱基础，建筑物在竣工投入使用后不会产生过大的沉降以及不均匀沉降，因而可以增加土的抗剪强度，提高软基的承载能力以及基础稳定性。排水固结法一般有堆载预压法、真空预压以及电渗排水法，排水固结法需要有预压的荷载以及时间条件。根据理论研究表明，粘性土固结所需时间与排水距离平方成正比，因此，增加土层排水途径，缩小排水距离，可以有效加速土层固结。

（3）挤密法。通过挤密或振动使深层土密实。砂桩是利用打桩机在松散的砂性土或人工填土中冲击或震动成孔并灌填砂料后形成的桩体。在成桩过程中，由于对周围砂性土产生了挤密作用，或同时产生了挤密或振密作用，从而提高了周围土体的密度，改善了地基的承载性能和整体稳定性，减少了地基的沉降量，消除或部分消除湿陷性或液化性。挤密砂桩最初主要用于挤密砂土地基，随着高效能专用机械的出现，又逐渐用于可液化粉土地基的加固。近年来，通过与预压法联合使用，在软弱粘性土地基上取得了良好的效果，成为一种用途极为广泛的地基处理方法。

（4）化学加固法。化学加固法主要适用于处理湿陷性黄土地基。通过将水玻璃或者烧碱等化学浆液灌入黄土之中，使其与土颗粒胶结起来形成强度较高且难溶于水的加固体，与没有加固地基土形成复合地基，以达到改善地基土的物理以及力学性质，提高地基承载力，减小沉降量的目的。

（5）强夯法。强夯法是通过强夯设备产生的强大的夯击能，对地基进行强力夯实，是地基土产生动力固结，从而使地基土密实，提高地基承载力的深层软弱地基处理方法。强夯法具有施工工艺简单，施工作业速度较快、造价低、适用范围广、地基处理效果好的特点。强夯法适用于处理碎石土、砂土以及低饱和度的粉土与粘性土，而且对于湿陷性黄土地基的加固处理效果较好。