软弱地基的处理方法
陈刚
在建筑工程的建设中，经常需要对软弱地基进行处理。随着我国建筑工程项目的不断增多，软弱地基的处理变的越来越重要，软弱地基处理的好坏，不仅关系到工程建设的速度，而且关系到工程建设的质量，因此提高软弱地基处理方法具有重要的价值和意义。
一、 软弱地基形成的原因
软弱地基是由淤泥、淤泥质土、杂填土、冲填土或者其它高压缩性土层形成的地基。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，沉降量也很大。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。在软弱地基上建设的工程，由于其地基强度不够和变形较大，往往不能满足上部荷载及变形要求，所以要采用一定的措施，对软弱地基进行处理，从而提高地基的稳定性，改变其变形性能和渗透性能，减少地基的不均匀沉降。
二、软弱地基处理的目的
承受建筑物上部荷载埋在地面以下部分称为基础；承受建筑物基础传来荷载的天然土层称为地基。基础是建筑物的及其重要的部分，基础不坚固耐久，上部结构再牢固也是不安全的；同样的，地基虽然不是建筑物的组成部分，但它的好坏，也直接影响建筑物的安危和寿命。因此，当天然地基很软弱，不能满足强度、变形和稳定性的要求时，则必须先经人工加固处理后，才能在其上建造基础，这种地
基加固，称为地基处理。通过采取切实有效的方法，改善地基土的工程性质，使其满足工程建设的要求。
三、软弱地基的处理方法
软弱地基的处理的方法主要包括为：换填垫层法、预压法、挤密法、高压喷射注浆法、强夯法、加筋法和水泥粉煤灰碎石桩法等。
1、换填垫层法：该方法适用于浅层软弱土层或不均匀土层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、杂填土地基及暗塘、暗沟等浅层处理，换填法处理深度宜控制在3米内。其方法为挖除基础底面下一定范围内点软弱土层或不均匀土层，回填其它性能稳定，强度较高的材料，并分层夯压密实成低压缩性的地基持力层。换填法有利于提高地基的承载能力，同时也有利于减少地基的沉降量。加速软弱土层的排水固结，消除膨胀土的胀缩作用。
2、预压法：预压地基适用于处理淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基，预先在拟建构造物的地基上施加一定静荷载，使地基土压密后再将荷载卸除的压实方法。按处理工艺可以分为，堆载预压法、真空预压法、真空和堆载联合预压。使用预压法处理软弱地基能提高软土的排水固结，增强它的抗剪强度和能力。由于预压目的不同，需要采用不同的预压方式。堆载预压法，能够减少建筑物的沉降量；利用建筑物本身的荷载分级加荷进行预压，能够增加地基强度和提高地基的承载能力。真空预压法主要优点有采用真空负压的增加，不会导致土体中剪应力的增加，故不会发生土体失稳破坏。不会发生因侧向挤出而引起的附加沉降，加固的土体孔隙压密程度较高，施工工期短，节省时间。
3、挤密法：适用于处理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土等地基，处理深度宜为3-15米。其方法为利用专门的振冲器产生重复水平振动和侧向挤压作用，使土体的结构逐步破坏，孔隙水压力迅速增大。由于结构破坏，土粒有可能向低势能位置转移，这样土体由松变密。挤密法是以另外一种散体材料用一定的施工方法以“桩的形式”植入地基，使地基产生侧向挤密作用。一方面原地基土得到挤密，强度提高，另一方面“桩”被看作为一种竖向加筋增强体，与被挤密的地基组成复合地基。从而提高地基的承载力，减少沉降和不均匀沉降，是一种快速经济有效的地基加固方法。此种方法主要针对的是含砂粒、瓦屑的杂填土等较多的松散土地基，对于粘性大的饱和软土地基不太合适。
4、强夯法：适用于处理碎石土、沙土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等基。强夯法即强力夯实法，又称动力固结法。是利用大型履带式强夯机将8-30吨的重锤从6-30米高度自由落下，对土进行强力夯实，迅速提高地基的承载力及压缩模量，形成比较均匀的、密实的地基，在地基一定深度内改变了地基土的孔隙分布。强夯法施工已广泛运用到高速公路铁路，机场、核电站、大工业区、港口填海等基础加固工程。优点工期短、效果好、造价低。
5、加筋法：通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等提高地基承载力、减小沉降、或维持建筑物稳定。减少地基的断裂的可能，使得地基的整体性和刚度得到进一步加强，改善地基土体的应力场和应变场。该办法合适于各种软土地基和各种高填土等。
6、水泥粉煤灰碎石桩法：水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C15-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。水粉煤灰碎石桩和桩间土一起，通过褥垫层形成水粉煤灰碎石桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。水粉煤灰碎石桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。该桩具有施工速度快、无污染、噪音小、经济且桩身质量好控制等优点。
7、注浆加固处理：该方法利用压力配以填充渗透和挤密等方式，把能凝固的浆液均匀地注入岩土层中，驱走岩石裂隙中或泥土颗粒间的水分和气体，并以其自身填充，待硬化后即可将岩土胶结成一个整体，可以改善持力层受力状态和荷载传递性能，从而使地基得到加固，防止或减少渗透或不均匀沉降。
四、工程实例
项目为青川县竹园经济开发区庄子上拆迁安置房1#楼工程，该工程为一幢6层（局部7层）框架结构建筑物，设计采用桩径≥1.0m ，（设计桩长≥6.0m ）的人工挖孔灌注桩基础，桩端持力层为稍密卵石层，并要求桩端极限端阻力标准值不小于2300kPa 。
1工程地质概况
（1）、素填土①1：杂色，主要由岩石碎块及粘性土组成，层厚
5.70～8.40m 。
（2）、松散卵石②1：灰、灰黄色为主，由花岗岩、石英岩及砂
岩等组成，次圆形，一般粒径30-70mm ，最大粒径170mm ，层厚0.70～
3.20m 。
（3）、稍密卵石②2：灰、灰黄色为主，由花岗岩、石英岩及砂
岩等组成，次圆形，一般粒径30～80mm ，最大粒径180mm ，层厚0.60～
3.50m 。
（4）、中密卵石②3：灰、灰黄色为主，由花岗岩、石英岩及砂
岩等组成，次圆形，一般粒径30～80mm ，最大粒径190mm ，层厚0.60～
2.40m 。
（5）、密实卵石②4：灰、灰黄色为主，由花岗岩、石英岩及砂
岩等组成，次圆形，一般粒径40-90mm ，最大粒径200mm ，揭示厚0.80～
6.80m 。
（6）、强风化粉砂质泥岩③1：褐灰、紫红等色，泥质胶结为主，
钙质胶结次之，粉砂泥质结构，薄～中层状构造，岩质软；岩层节理裂隙发育，岩芯较破碎，多呈短柱状，层厚0.90m 。
（7）、中风化粉砂质泥岩③2：褐灰、紫红等色，泥质胶结为主，
钙质胶结次之，粉砂泥质结构，薄～中层状构造，岩质较软；岩层节理裂隙较发育，岩芯较完整，多呈短柱状，揭示厚5.20m 。
（8）、中风化粉泥质石灰岩④：灰~褐灰色，泥质隐晶结构，中～厚层状构造，节理裂隙较发育，揭示厚3.50m 。 2、现场检测情况
该工程桩端持力层为稍密卵石层，根据规范要求采用深层平板载荷试验对其进行承载力检测，3个检测点平面布置图如下图所示：
根据检测p —s 曲线图可见，各点（孔）试验所得p —s 曲线均为缓变型，沉降量均随荷载的递增而较缓慢增加，p —s 曲线均未出现明显的拐点，各点总沉降量分别为26.79mm （1#点）、19.15mm （2#点）和25.70mm （3#点），最大差值为7.64mm 。根据规范可按相对变形量s/d=0.012（即s=9.6mm）确定各点端阻力实测值：q pa1=986.7kPa，
q pa2=1176.0kPa，q pa3=1000.8kPa。则1#～3#点对应的桩端土极限端阻力
标准值分别为：q pk1=1973.4kPa，q pk2=2352.0kPa，q pk3=2001.6kPa，平
均值为2109.0kPa ，极差为378.6kPa ，极差与平均值之比为18.0%＜30%，故取平均值2109.0kPa 为该工程人工挖孔灌注桩桩端稍密卵石层极限端阻力标准值，其检测结果不满足设计要求。
1#-3#点P-S 曲线图
3、原因分析及加固处理方案
根据现场施工方反映，在挖孔过程中出现流砂，不能再继续作业，我们现场检测时的桩端土层未达到稍密卵石层。根据检测结果，设计单位综合考虑后给出的处理方案为在桩端软弱土层进行压力灌浆加固处理。
4、压力注浆加固处理
（1）加固范围
根据业主、设计要求，需对该工程人工挖孔桩桩端主要受力层即桩底以下3D （D 为桩径）且不小于5.0m 深度范围内的卵石层作加固处理。
（2）加固原理
根据相关国家规范与广元地区工程经验，地基压浆加固设计与施工应从以下三个方面着手，才能达到加固目的：
a 、通过水泥浆的扩散、劈裂、穿插，对该加固范围的夹砂卵石间的孔隙进行充填，形成水泥浆脉、浆泡。
b 、通过压浆管内外水泥浆的充填，作为微型桩与桩间土共同承担上部荷载，形成桩土复合地基。
c 、加固施工需采用较高的注浆压力，对松散卵石产生挤密、凝结作用，从而提高地基承载力。
（3）、注浆装置的设置
a、注浆导管采用φ110mm 的PVC 管，且应与钢筋笼加劲筋绑扎固定；
b、扩底灌注桩端后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置。桩径1.0米应沿钢筋笼圆周对称设置2 根；
c、钢筋笼应沉放到底，不得悬吊，下笼受阻时不得撞笼、墩笼、扭笼。
d、注浆前应进行压水试验。
e、注浆作业宜于成桩2d 后开始；
5、地基加固检测
按《建筑地基处理技术规范》与《四川省建筑地基基础检测技术规程》的要求，对桩端土注浆加固地基，应采用动力触探试验进行检测，检测时间宜在压浆施工完成15天后进行。触探深度应超过地基加固深度。
经压力注浆加固处理后该工程进行了超重型动力触探试验，试验结果满足设计要求。