軟土地基

日本高等級公路設計規範將其定義為：主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的鬆軟土、孔隙大的有機質土、泥炭以及鬆散砂等土層構成。地下水位高,其上的填方及構造物穩定性差且發生沉降的地基。

日本規範還對軟土地基做了分類，提出了類型概略判斷標準。在給出軟土地基定義時指出：軟土地基不能簡單地只按地基條件確定，因填方形狀及施工狀況而異，有必要在充分研究填方及構造物的種類、形式、規模、地基特性的基礎上，判斷是否應按軟土地基處理。

軟土路基處理的目的是提高該段公路路基的穩定性和承載能力。

軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結係數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分佈複雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。

軟土地基的物質結構、物理力學性質等具有以下的基本特點：

一、高壓縮性：軟土由於孔隙比大於1，含水量大，容重較小，且土中含大量微生物、腐植質和可燃氣體，故壓縮性高，且長期不易達到穩定。在其它相同條件下，軟土的塑限值愈大，壓縮性亦愈高。

二、抗剪強度低：因此軟土的抗剪強度最好在現場作原位試驗。

三、透水性低：軟土的透水性能很低，垂直層面幾乎是不透水的，對排水固結不利，反映在建築物沉降延續時間長。同時，在加荷初期，常出現較高的孔隙水壓力，影響地基的強度。

四、觸變性：軟土是絮凝狀的結構性沉積物，當原狀土未受破壞時常具一定的結構強度，但一經擾動，結構破壞，強度迅速降低或很快變成稀釋狀態。軟土的這一性質稱觸變性。所以軟土地基受振動荷載后，易產生側向滑動、沉降及其底面兩側擠出等現象。

五、流變性：是指在一定的荷載持續作用下，土的變形隨時間而增長的特性。使其長期強度遠小於瞬時強度。這對邊坡、堤岸、碼頭等穩定性很不利。因此，用一般剪切試驗求得抗剪強度值，應加適當的安全係數。

六、不均勻性：軟土層中因夾粉細砂透鏡體，在平面及垂直方向上呈明顯差異性，易產生建築物地基的不均勻沉降。

軟土地基的性質因地而異，因層而異，不可預見性大。在設計、施工過程中，稍有疏忽就會出現質量事故，常見的事故有：

（1）勘察設計不詳細或不準確，導致對應該作軟基處理的地段未作處理設計，此類工例不少，在施工中經常會出現這種現象。

（2）已知是軟土地基，但是未做好軟土地基處理，造成路堤失穩或危及線外建築物。工例有：汕頭磊口大橋引道．由於高填土引起線外土地隆起，民房受損．路基難以穩定，只好增加橋樑長度，建成后一段時間，仍然出現錐坡不均勻下沉，又做了處理，現已改建新橋。中山縣附近的獅窖口橋，原設計是拱式橋跨，台背填土較高．由於高填土的推力作用和地基嚴重下沉，使橋台被推壞，拱體損傷，新路旁的老公路被擠移，將一條近10m寬的水溝填塞，路外廠房和民房受損，迫不得已改變橋型(原拱橋拆掉重建梁橋)，增大橋長，降低路堤。

（3）雖然作了軟土地基處理，但是措施不力，施工不當造成路堤失穩。珠海南屏橋引道，雖然軟土採用砂並結合分級載入預壓處理，路堤填土高度7m，南岸砂井施工完成後，僅填土到2.5m高(第一級載入)時就發生破壞，北岸在第三級填土完成時發生破壞。填土完成也發生破壞。經開挖分析，原因是地質資料不準確，填土速度過快，后加的反壓護道又阻塞了砂墊層的排水通道。最後採取了挖深邊溝排水(挖邊溝時，原路堤底有大量的水流出)，用袋裝砂井(原先的砂井是無袋砂井)和鋪土工布進行修復。

（4）堆料不當，未按規定分層填築，填土過快，碾壓不當，造成路堤失穩。新會虎坑、大洞橋的引道，原設計對軟基都作了袋裝砂並結合砂墊層加固處理，由於投資限制，大部分路段的處理被取消。在施工過程中，有幾處路堤發生滑塌現象，通車后整個路段不均勻沉降明顯。主要原因是堆料不當，未按規定分層填築，也未作施工觀測，填土過快，碾壓不當。其填料採用開山石渣土，其中合有大塊石，運料沒有做到均勻卸土，合理分層，而是堆成厚層用強振碾壓，使強度很低、靈敏度很高的軟土地基受到破壞。末作加固處理但按規定施工的路段，雖然後來沉降較大，但沒有發生破壞。

（5）擾動“硬殼層”或填築不當，使“硬殼層”遭受破壞，導致路堤失穩。軟土地基上往往有一層強度比軟土高的土層，被稱為“硬殼層”。“硬殼層”可以起到承重和擴散應力作用，利用好“硬殼層”對於減少工程投資是有意義的。有的地區甚至認為，有“硬殼層”存在的軟土地基，寧可不作軟土地基特殊處理，充分利用“硬殼層”的擴散應力作用，採取預壓措施，以保持填築路堤的穩定。但若對“硬殼層”的勘察、利用工作做得不好，則達不到頂預想的效果。

（6）由於台背填土使地基對結構物產生負摩阻力和縱向推擠作用，引起橋台發生變位以至損壞。在軟土地基上的橋台，基礎不論是用支承樁或是摩擦樁，由於台背填土引起軟土層發生較大的沉降，對橋台及樁基礎產生縱向推擠向河中方向和負摩擦力作用，輕則使橋台發生位移或下沉，重則損壞橋台危及橋墩，這種現象尤以輕型橋台為甚。此類現象出現不少給工程的進展和完工後的使用帶來不利影響。主要問題是：台背填土引起橋台向橋跨方向發生水平變位；先做橋台，后做錐坡及台背填土；錐坡沒有按設計圖紙做足，台背填土時把輕型橋台推壞；由於負摩擦力作用，引起橋台下沉。

在公路工程中處理軟土地基主要採用以下幾種方法：

該法是在工程建設之前用大於或等於設計荷載的填土荷載，促使地基提前固結沉降以提高地基的強度，減少工后沉降。當強度指標達到設計要求數值后，卸去荷載，修築道路路面。經過堆壓預處理后，地基一般不會再產生大的固結沉降。利用路堤填土作為堆載，成本較低。施工填築時宜採用分層分級施加荷載，以控制加荷速率，避免地基發生剪切破壞，達到地基強度慢慢提高的效果。該法原理較成熟，施工簡單，不需要特殊的施工機械和材料。由於該地區軟土固結係數小，故軟土的排水固結時間較長，因此工期較長。如施工時間允許，可單獨使用；如工期緊，可結合其它方法一起使用。

真空預壓法是在需要加固的軟土地基內設置砂井或塑料排水板，然後在地面鋪設砂墊層，其上覆蓋不透氣的密封膜使其與大氣隔絕，通過埋設於砂墊層中的吸水管道，用真空裝置進行抽氣，將膜內空氣排出，因而在膜內外產生氣壓差，氣壓差即轉變成作用於地基上的荷載，地基不會產生剪切破壞，這對軟土地基是有利的。該方法不需要堆載，省去了載入和卸荷工序，縮短了預壓時間，省去了大量堆載材料，所使用的設備及施工工藝均比較簡單，無需大量的大型設備，便於大面積施工。

該法是指在道路主路堤兩側，填築一定寬度和高度的護道，以期達到路堤穩定的一種方法，它主要是起抗滑的平衡作用，使得抗滑力矩能克服滑動力矩。其高度一般為路堤填土高度的1/3～1/2。這種方法處理軟土地基，對解決路基穩定是有效的。該法不需控制填土速率，可以機械化快速完成路基填築，但利用該法處理地基，土方量大、佔用土地多。

水泥土攪拌樁是膠結法處理軟土地基的一種，它利用水泥或石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特製的深層攪拌機械，在地基深處將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，利用固化劑與軟土之間所產生的一系列物理、化學反應，使軟土固結成具有整體性、水穩定性和一定強度的地基，以達到提高地基承載力、減少地基沉降量的目的。其地基應視為複合地基，樁土共同承擔荷載。它具有施工速度快，設備輕便，便於移動，方法容易掌握，處理深度較大等優點。

當軟弱土層厚度不很大時，可將路基面以下處理範圍內的軟弱土層部分或全部挖除，然後換填強度較大的土或其它穩定性能好、無侵蝕性的材料(通常是滲水性好的礫料)稱為換填或墊層法。此法處理的經濟實用高度一般為2～3m，如果軟弱土層厚度過大，則採用換填法會增加棄方與取土方量而增大工程成本。

對於孔隙較大的地基及含水量在一定範圍內的軟弱粘性土地基，可採用重鎚夯實或強夯。它的基本原理是：土層在巨大的衝擊能作用下，土中產生很大的壓力和衝擊波，致使土體孔隙壓縮，夯擊點周圍一定深度內產生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水(氣)順利排出，土體迅速固結。強夯后地基承載力可得到一定的提高，壓縮性可降低200%～1000%。

對於沉降量不大的路堤，高路堤填土適當採用土工布墊隔，限制了軟基和路基的側向位移，增加了側向約束，從而降低應力水平，加強了路基剛度與穩定性，提高了路基的水平橫向排水，使荷載均布。採用土工布覆蓋攤鋪，既提高路基剛度，也使邊坡受到維護，有利於排水，增加地基穩定性。

此外，在確定地基處理方法時，還要注意節約能源。注意環境保護，避免因為地基處理對地面水和地下水產生污染，避免振動噪音對周圍環境產生不良影響等。

通過在軟土地基中加入水泥或其它化學材料，進行軟土地基處理的方法稱為化學加固法。適用於處理砂土、粉土、淤泥質粘土、粉質粘土、粘土和一般人工填土，也可以在處理裂隙岩體及已有構築物地基加強中。

水泥或其它化學材料注入土體后，與土體發生化學反應，吸收和擠出土中部分水與空氣形成具有較高承載力的複合地基。

主要加固方法：硅化法、粉噴樁、旋噴樁、注漿、水泥土攪拌法。

硅化法：用水玻璃為主的混合溶液對軟土進行化學加固的方法稱為硅化法，藉助於電的作用進行加固稱為電硅化法。它的特點是加固作用快，工期短，但造價較高，不適用於滲透係數太小的土。

旋噴樁：旋噴樁可分為粉體噴射樁、高壓噴射注漿法等。對於強度低、壓縮性高、排水性能較差的軟土，採用灰土樁(水泥土樁、石灰土樁、二灰土樁等)與地基組成複合地基，大部分荷載由樁體承受，從而提高地基承載力，減少工后沉降。它的施工工藝比較複雜，需要配置專門的旋噴設備。利用粉噴樁施工造價較高，處理效果可靠，適用土層範圍廣。

軟土地基靜壓注漿施工質量保證措施

（1）採用靜壓注漿法進行加固，加固對象為鬆散填土層，粉質粘土不必再注漿加固。勘察報告中ZK6號孔對應的局部淤泥質土由於範圍不大，施工中對以其為中心、直徑3m範圍內的注漿孔的底部2m（即淤泥部分）進行高壓劈裂注漿處理。加固后的地基承載力要求達到140kPa。

（2）注漿區已開挖到基底，注漿孔的深度要求鑽穿填土層，深度介於1~4m，各孔採用分段注漿法，段長500，各孔每米水泥平均用量\U+2460區和\U+2461區介於75~150kg、\U+2462區和\U+2463區介於100~200kg,終止注漿的標準一是孔口返漿，且已達到設計要求的最少注漿量；二是孔口未返漿，但是注漿量已達到每米水泥用量的上限，三是雖然沒有達到設計要求的最小注漿量，但孔口已返漿，且經現場驗證確知所在地層較密實，可灌性確實最差。

（3）灌注純水泥漿，水灰比1：1（容重1.49）~0.75：1(容重為1.62)，摻占水泥重量比例2%的早強劑CaCl。

（4）由於填土層中存在較多的石塊，成孔較困難，為了提高工效，靜壓注漿時採用機鑽預成孔分段注漿法與擊入式鋼花管分段灌漿法相結合。鑽孔灌漿法採用1∶1水泥漿循環護壁，自上而下每鑽進1m預灌1次，終孔后再自下而上換用0.75∶1的水泥漿每50cm灌漿一次，花管灌漿法採用自下而上分段灌漿法，每50cm灌漿一次。

（5）為了保證足夠的上覆壓力，在注漿前，要求先用0.5∶1水灰比的水泥漿（容重1.86）澆注基底表面，使表層約50cm範圍得以固化（水泥用量約為50kg/m2）。

（6）施工質量檢驗：1開挖檢查表觀質量：注漿孔1m直徑範圍內70%以上的空隙已充填漿液固結體，土質呈可塑以上狀態。2重型動力觸探試驗；3承載力試驗：施工2周後進行2×2m大板載荷試驗，共3點或按規範規定。

軟土地基靜壓注漿施工安全技術

（1）現場成立安全領導小組，由項目經理、質安員、施工員實行崗位責任制。項目經理為安全生產第一責任人，質安員為安全生產技術負責人，負責本工程安全生產日常的監督管理工作，施工員為所管轄的職責範圍安全生產直接責任人，堅持貫徹“安全第一，預防為主”的方針，定期研究和解決安全生產中存在的問題。

（2）實行安全技術交底制度。工程開工前，隨同施工組織設計，向參加施工的人員認真進行安全技術措施的交底；每個單項工程開始前，質安員重複交待單項工程的安全技術措施；實行逐級安全技術交底制。

（3）實行安全生產檢查制度

1）各生產班組建立班前安全會活動制度，檢查本班組當天的工作範圍，若發現存在隱患要及進整改，如有本班組除不了的隱患，應立即通知領導派人處理，嚴禁違章冒險作業。

2）工地專職質安員，每天必須在工地巡視檢查質量、安全，如發現問題及時向班組工人提出整改，並複查整改情況。

3）堅持定期和不定期相結合的安全檢查制度。建立登記、整改制度，在查出的隱患沒有排除前必須有可靠的防護措施，如有危及人身安全的情況，應立即下令停止作業，待整改完成並經驗收合格後方能恢復施工。

4）實行特殊作業人員持證上崗制度。電工、電焊工必須持證上崗，其他施工機械操作人員也要依照有關規定持證上崗，禁止無證人員操作。

5）施工現場一切機械設備，必須經常檢查、維護、保養。夜間施工，現場要有足夠的照明。消防設施應完全滿足消防要求。

（6）安全用電

1.按照國家頒布的《施工現場臨時用電安全技術規範》（JGJ46-88）結合工程現場實際情況，開工前編製臨時用電組織設計；

2.施工臨時線路整齊有序、架空高度2m以上；

3.總電源處裝總的漏電保護器，各用電設備配電箱均裝分漏電保護器，堅持一機一閘一漏電，電器設備配以金屬外殼，有保護接地或接零裝置。

（7）嚴禁酒後作業。嚴防食物中毒。

（8）嚴格執行施工安全措施，杜絕安全事故，以免拖延工期。

（9）對開挖的深基坑邊坡進行安全支護，針對A施工期較短，且處於冬季無水季節，B邊坡已有一定坡度，且邊坡地質為夾雜塊石的雜填土，水泥漿對此有一定的固結強度，決定噴灌水泥漿加固。效果表明其不失為一種經濟實用的加固方式。