蔡长彬
海南省农垦设计院有限公司 海南海口570226
摘要：软土地基处理是房屋建设工程中常遇到的问题，在进行岩土工程勘察时，要准确划分软土层，掌握软土地基土质的特点及相关力学参数，详细分析软土层工程特性，摸清软土分布情况及周围状况，根据实际情况及拟建建筑物特点合理选择软土地基处理方法，确保软土地基处理能够满足设计承载要求。本文通过工程实例分析软土地基处理方案的选择及应用，浅析地基处理方案的适用性。
关键词：房屋建设；软土地基；处理技术；方案选择应用
一、工程概况
某工程项目由12栋9层住宅楼组成，无地下室，建筑高度为30m，总建筑面积为4.3万m2，设计承载力特征值为165kPa。场地抗震设防烈度为8度，场地的设计基本地震加速度值为0.30g，设计地震分组为第一组，本场地属抗震不利地段。拟建位置东北12m左右有老旧3层住宅，南侧为市区交通主干道，周围分布有雨水管、污水管，距离基坑15m分布有南北向天然气管道。根据区域地质情况分析，拟建位置地貌类型为海成二级阶地，上部地层为第四纪海相沉积层，主要为淤泥质粉质黏土、粉质黏土、中粗砂，上部地层整体较为松散，压缩性高，强度较低，承载力不高，在受压时易出现变形，地基处理不当易出现不均匀沉降。
二、工程地质条件分析
根据现场勘察资料，地层由上至下可划分为素填土、淤泥质粉质黏土、中砂、粉质黏土，具体层位划分如下：
①层素填土（Qml）：分布于整个场地，灰褐色，主要成分为黏性土，结构松散，欠压密，欠固结，新近沉积。层厚0.80~1.20m。
②层淤泥质粉质粘土（Q4m）：分布于整个场地，海相沉积。灰黑色，软塑，干强度高，高韧性，无摇振反应，稍有光泽，有机质含量0.6~3.1%，为无机土，层厚为4.70~8.50m，天然含水量平均值为56.3%，天然孔隙比平均值为1.366，液性指数IL=0.79~0.93，压缩系数a1-2为0.79~1.08MPa-1，属于高压缩性土，均匀性差，工程性质差，承载力特征值建议为90kPa。
③层中砂（Q3m）：分布于整个场地，海相沉积。白褐色，混粒结构，以中粒为主，夹粗粒。湿~饱和，稍密状，粘粒含量约10~20%，层厚为6.30~10.50m。标准贯入试验实测击数12~17击，天然含水量平均值为16.9%，均匀性一般，工程性质一般，承载力特征值建议为165kPa。
④层粉质黏土（Q3m）：分布于整个场地，海相沉积。棕黄色，可塑~硬塑，局部夹有中粗砂，干强度高，高韧性，无摇振反应，稍有光泽。含有生物碎屑硬块，局部出现钙化块石，未揭穿，最大揭露厚度为7.60m，天然含水量平均值为36.2%，天然孔隙比平均值为1.035，液性指数IL=0.18~0.60，压缩系数a1-2为0.11~0.39MPa-1，属于中压缩性土，均匀性一般，工程性质较好，承载力特征值建议为190kPa。
勘察范围内地面下1.6~2.1m存在稳定地下水，水量丰富，水位易受到降水和蒸发影响，承压性较弱，受季节影响，水位和水量变化较大，根据《岩土工程勘察规范》（2009年版）相关要求对水质试验，可知项目工程范围内地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀作用。
在该项目施工建过程中，确保上部结构安全可靠的关键在于地基承载力和不均匀沉降的控制。同时，鉴于场地地层工程特性，且现场周边地貌状况复杂，在基槽开挖时容易造成周边附属建筑、设施、管网和道路的破坏，且地基下部存在一含水层，处理渗水问题亦应作为地基施工的重要方面。考虑到该项目基础开挖范围较大，如若采用传统开挖方式，土体变形大、强度低、地下水水量大，造价较高，施工工序繁琐，清除淤泥质粉质黏土难度大，且天然地基浅基础型式不满足工程要求，最终难以解决软土地基强度低、变形大等问题。
三、软土地基处理
（一）软土地基处理方案选择
该项目设计要求地基承载力为160kPa，②层淤泥质粉质黏土承载力特征值为90kPa，且压缩性大，显然天然地基浅基础型式不能满足工程建设的承载力、不均匀沉降要求。
考虑到项目工程地处区域周围附属建筑、设施较多，含有老旧居民楼、管网及公路，因此在选择地基处理方案时要综合考虑施工工艺、经济效益、工期、扰民等多方面因素。结合工程特点及场地工程特性，应进行软土地基处理。
目前，软土地基处理中换填法最为简单，且造价低，但是清运土方量和回填土方量较大，施工时间较长，易受天气因素影响，工期难以保证，地下水水量大，难以排干地下水，淤泥质土敏感性高，且因置换土方量较大，中间各环节管控较为困难；采用钻孔灌注桩，施工工序较复杂，且投资成本较高，工期较长，排出的泥浆不易清理，对环境破坏较大，且现场条件也不允许；振冲碎石桩可以提高地基承载力，但不能有效控制地基变形，不能起到减少不均匀沉降的作用；水泥土搅拌桩是利用水泥等材料作为固化剂通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂强制搅拌，将松散度较高、易压缩、含水量高的软土层硬结为具有一定强度的水泥加固土，在提高地基承载力的同时能够有效控制不均匀沉降。水泥土搅拌桩施工工序简单，可减少材料输送和降低水泥用量，同时可以就地搅拌成桩，可省去钻孔桩泥浆护壁环节和水下灌注砼环节，另外，桩间距无最小限制，可根据实际情况将桩位设计成最优形状。水泥土搅拌桩有其独特优点，成桩过程中无噪音、无振动、无污染，对于居民生活无不良影响，对周围原有建筑物及地下沟管影响很小；最大限度地利用了原土，造价一般为钻孔灌注桩的70%左右。通过综合对比分析，水泥土搅拌法适用于该工程项目的软土地基处理，在提高地基承载力的同时能够控制沉降量。
（二）水泥土搅拌桩设计
水泥土的抗压强度随其相应的水泥掺入比的增加而增大，当水泥掺入量低于5%时，水泥固化作用效果较差，水泥土固化程度较低，离散性较大，考虑到水泥用量和固化效果，要求水泥掺入量最佳范围为12%~20%。根据施工经验和该项目桩体强度要求，最终决定采用42.5级硅酸盐水泥作为固化用料，水泥掺入比确定为15%。同时考虑到场地地下水丰富，可以掺入木质素磺酸钙，主要起减水作用，有利于加固土硬化固结，另外可掺入适量的粉煤灰，有利于提高水泥土桩体强度，同粉煤灰属于工业废料，价格较低，在提高工程安全性的同时可一定程度的降低成本预算。
水泥土搅拌桩的长度应穿透软弱土层到达地基承载力相对较高的土层，且存在有效桩长，单桩承载力在一定程度上并不随着桩长的增加而增加。对于本工程项目，搅拌桩应穿透②层淤泥质粉质黏土，并进入③层中砂不少于2m。根据拟建工程承载力特点及设计要求，按桩径600mm，桩间距1.0m，正方形布桩，桩身抗压强度fcu=2.0MPa。
（三）地基处理效果分析
依照所选水泥土搅拌法地基处理方案，严格按照方案中制定的施工工艺和设定参数进行地基处理施工，对水泥土进行试验研究可知，水泥土容重比原土增加3%，水泥土的无侧限抗压强度为2.1MPa，符合不低于设计值2.0MPa的要求。基桩施工完毕后，抽取4根桩进行单桩静载荷试验，单桩承载力特征值分别为120kN、120kN、115kN和120kN，满足设计不低于110kN的要求，实测单桩承载力特征值及最大沉降量均满足设计要求。水泥土搅拌桩为复合地基，应进行单桩复合地基静载荷试验，现场抽取4根基桩，依照复合地基载荷板试验要求，确定载荷板尺寸为1.0×1.0m2，最终试验得出复合地基承载力标准值为170kPa，实测复合地基承载力特征值及最大沉降量均满足设计要求。
从试验结果可知，经地基处理后，复合地基承载力及单桩承载力均能满足满足设计要求。目前，该工程项目已完工1年6个月，通过对建筑物沉降观测可知，基础最大沉降量累计为43mm，最大倾斜值为0.0021，基础沉降量和倾斜值均符合《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）。据观测，基础近期未出现沉降量，说明基础沉降已经趋于稳定。
四、结束语
综上述，在房屋建设过程中会经常遇到软土地基处理问题，软土地基地层多由填土、淤泥、淤泥质土、冲填土等组成，相比于普通地基而言，软土地基呈现出承载力低、敏感性高、流变性高、抗剪能力弱、压缩性高等特点，软土地基处理工作是整个施工流程的重要组成部分。针对软土地基处理，业内也总结出了换填垫层法、预压法、强夯法、碎石桩法、水泥土搅拌法、灰土挤密法等地基处理方法，一定程度上解决了软土地基的处理难题。软土地基处理方案要根据实际情况和工程特征进行对比选择，结合经济效益和时间效益，因地制宜，仔细分析选用方案的利与弊，制定合适的地基处理方案。
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