淺談房建工程軟土地基的施工技術研究
General 更新 2024年11月05日
摘要：結合工程實踐，對幾種軟土地基常用的處理方法進行說明，指出深層水泥攪拌樁、深層石灰攪拌樁、砂墊層和砂石墊層換填等方法在施工過程中的注意事項和質量檢驗標準。
關鍵詞：鐵路房建；軟土地基；處理方法
鐵路房建工程常修建在鐵路站線兩側，對地基工程的強度及沉降要求高於普通房建工程，特別是軟土地基，如施工方法不當或未按規定和操作規程進行，不僅會影響房建工程的質量，嚴重的還會對線路造成影響。
一、軟土工程性質
軟土是指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑到流塑狀態的飽和黏土，多分佈在沿海、內陸、平原、山區的湖泊河灘周邊等地區。
軟土天然含水量高，一般液限wL值較高；天然孔隙比e＞1.0。當軟土由生物化學作用形成e＞1.5時為淤泥，天然孔隙比1.0＜e＜1.5時為淤泥質土；壓縮性高，壓縮係數a1-2 0.5m2／mm；強度低，不排水抗剪強度＜0.03MPa，長期強度更低；滲透係數小（K= 10-7-10-8cm/s）。
（一）深層水泥攪拌樁
深層水泥攪拌樁適用於處理淤泥、淤泥質土、泥炭土和粉土，是進行軟基處理的一種有效方法。深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑，通過特製的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和，使軟土硬結，提高地基強度。
1.試樁。試樁是為了尋求最佳的攪拌次數、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鑽速度以及復攪深度等引數，以指導下一步水泥攪拌樁的大規模施工。每個標段的試樁≮5根，且必須待試樁成功後方可進行水泥攪拌樁的正式施工。試樁檢驗可採取7d後直接開挖取出，或至少14d後取芯，以檢驗水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強度。
2.施工準備。深層攪拌樁施工場地應事先整平，清除樁位處地上、地下障礙物。場地低窪時應回填黏土，不得回填雜土。水泥攪拌樁應採用合格的32.5級普通矽酸鹽袋裝水泥以便於計量。水泥攪拌樁施工機械必須具備良好及穩定的效能，鑽機開鑽之前應由監理工程師和專案經理部組織檢查驗收。
3.施工要點。（1）施工工藝流程：樁位放樣→鑽機就位→檢驗、調整鑽機→正迴圈鑽進至設計深度→開啟高壓注漿泵→反迴圈提鑽並噴水泥漿→至工作基準面以下0.3m→重複攪拌下鑽並噴水泥漿至設計深度→反迴圈提鑽至地表→成樁結束→施工下一根樁。（2）水泥攪拌樁開鑽之前，應用水清洗整個管道並檢驗管道中有無堵塞現象，待水排盡後方可下鑽。（3）為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規範要求，在主機上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鑽桿上、下、左、右距離相等來進行控制。（4）對每根成型的攪拌樁，質量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數、壓漿過程中是否有斷漿現象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數。（5）水泥攪拌配合比：水灰比0.45~0.5、水泥摻量12％、每米摻灰量46~25kg、高效減水劑0.5％。（6）水泥攪拌樁施工採用二噴四攪工藝。第一次下鑽時為避免堵管可帶漿下鑽，噴漿量應小於總量的1/2，嚴禁帶水下鑽。第一次下鑽和提鑽時一律採用低檔操作，復攪時可提高一個檔位。每根樁的正常成樁時間應≮40 min，噴漿壓力0.4MPa。
（二）深層石灰攪拌樁
深層石灰攪拌樁適用於處理塑性指標較高的軟黏土地基，在相同條件下，石灰作為固化劑處理的臨時加固效果比水泥好。深層石灰攪拌樁是在軟土地基中將石灰和地基土進行強制攪拌混合，地基土和石灰髮生化學反應，在穩定地基土的同時，提高強度的方法。這種方法具有技術簡單可行且經濟合理的特點，能有效地加固軟弱地基，減少軟土層沉降和整體工程工後沉降，提高軟土層的承載力。
1.材料要求。石灰應該是細磨的，在攪拌過程中，為防止樁體中石灰聚集，石灰最大粒徑應＜2 mm。石灰應儘量選取純淨無雜質的，石灰中氧化鈣和氧化鎂含量至少應為8.5%，其中氧化鈣含量最好≮80%。石灰的儲存期不宜超過三個月，石灰的液性指數≮70 % 。
2.施工準備。工作場地表層硬殼很薄時，需先鋪填砂、礫石墊層，以便機械在場內順利移動和施鑽；配置鑽機、粉體傳送器、空氣壓縮機、攪拌鑽頭等；通過原位測試及室內試驗取得地基土、灰土的物理力學及化學指標，選取最佳含灰量作為設計摻灰量；確定設定攪拌範圍，選擇樁長、截面及根數。
3.施工要點。粉體攪拌法施工順序：樁體對位→下鑽→鑽進→提升→提升結束。根據結構要求的承載力，初步選定樁的間距，從而定出加固範圍內攪拌樁的數量以及每平方米內攪拌樁所佔的面積。攪拌樁的排列一般呈等邊三角形，也可四方形佈置，樁徑為0.5m~1.5m ，樁距約1m。空壓機的壓力不需要很高，風量不宜過大。鑽機及桅杆安裝在載體上，在地面上進行操作，要滿足耐壓力要求。在施工現場要設定石灰池，石灰粉要遮蓋，一是防止飛粉汙染，二是防止遇雨水產生化學反應，濺傷面板及眼睛，施工人員要配戴防護眼鏡。鑽頭提升距地面30cm~50cm 應停止噴粉，以防溢位地面。
（三）砂墊層和砂石墊層換填
砂墊層和砂石墊層是使用夯（壓）實的砂或石墊層替換基礎下部一定厚度的軟土層，以起到提高基礎下地基強度、承載力，減少沉降量，加速軟土層的排水固結作用，目前使用較為廣泛。
1.材料要求。砂墊層和砂石墊層所用材料，宜採用級配良好、質地堅硬的中砂、粗砂、礫砂、碎（卵）石、石屑或其他工業廢粒料。在缺少中、粗砂和礫砂地區，也可採用細砂，但亦同時摻入一定數量的碎石或卵石，其摻量按設計規定（含石量≯50 %）。所用砂石材料，不得含有草根、垃圾等有機雜質。用作排水固結地基的材料，含泥量宜≯30％。碎石和卵石最大粒徑宜≯50mm。
2.施工準備。施工前應驗槽，先將浮土清除，基槽（坑）的邊坡必須穩定，草地和兩側如有孔洞、溝、井等應加以填實。在地下水位高於基槽（坑）地面施工時，應採取排水或降低地下水的措施，使基槽（坑）處無積水狀態。人工級配的砂、石材料，應按級配拌合均勻，再行鋪填搗實。
3.施工要點。砂墊層和砂石墊層的底面宜鋪設在同一標高上，如深度不同時，施工應按先深後淺的程式進行。土面應挖成臺階或斜坡搭接，搭接處應注意搗實。分段施工時，接頭處應作成斜坡，每層錯開0.5m~1m，並應充分搗實。採用碎石墊層時，為防止基坑底面的表層軟土發生區域性破壞，應在基坑底部及四側先鋪一層砂，然後再鋪碎石墊層。墊層應分層鋪墊，分層夯（壓）實，鋪設方法有：平振法、插振法、水撼法、夯實法、碾壓法等。平振法是用平板式振搗器來回振搗，振搗次數以簡易測定密實度合格為準，振搗器移動時，每行應搭接1/3，以防振動面積不搭接。每層鋪設厚度為200mm~250mm，施工時最優含水量為15％~20％。此法不宜使用於細砂或含泥量較大的沙鋪築砂墊層。插振法是用插入式振搗器根據機械的振幅大小來決定插入間距，不應插入下臥黏性土層，插入振搗完畢所留的孔洞，應用砂填實。每層鋪設厚度應根據振搗器的插入深度確定，施工時最優含水量為飽和。此法不宜使用於細砂或含泥量較大的沙鋪築砂墊層。夯實法適用木夯或機械夯，一夯壓半夯，全面夯實。每層鋪設厚度為150mm~200mm，施工時最優含水量為8％~12％。此法較適用於砂石墊層。
（四）其他軟基處理方法
軟土地基的加固除以上方法外還有：振衝地基加固、碎石樁擠密加固地基、砂樁加固地基、水泥煤灰碎石樁、塑料板排水加固、石灰粉煤灰（火山灰、鋼渣或黏土）樁等軟基處理方法。
1.振衝法加固地基雖然現在已開始在軟黏土和雜填土地基加固中使用，但該方法仍是鬆散砂土地基的最佳加固方法。當用於軟黏土時必須適當控制水壓、電流及填料密實度等才能有效保證加固效果。碎石樁擠密加固地基是用振動沉管樁機將鋼套管沉入土中再灌入碎石而成。
2.砂樁加固地基也是一種適用於軟弱土、淤泥質土及新填土的地基加固方法，砂樁是利用振動灌注施工機械，向地基土中沉入鋼管灌注砂料而成，能起到砂井排水及擠密加固地基的作用。
3.水泥粉煤灰碎石樁是採用碎石、石屑、粉煤灰、少量水泥進行拌和後，利用沉樁機械，振動灌入地基中，製成一種具有黏結強度的非柔性、非剛性的亞類樁，它與樁間土形成複合地基，共同承受荷載，從而達到加固地基的目的。水泥粉煤灰碎石樁在群樁施工中應注意樁的間距，樁距過小容易產生緊縮，樁距過大影響加固效果。
4.塑料板排水加固軟基是將帶狀塑料排水板，用插板機插入軟土中，然後在土面載入預壓（或採用真空預壓），使土中水沿塑料板的通道溢位，並從砂墊層中排走，使地基得到加固，這種方法施工工期較長。
5.石灰粉煤灰（火山灰、鋼渣或黏土）樁的施工方法與深層石灰攪拌樁相似，只是在石灰中再新增粉煤灰、火山灰、鋼渣或黏土，採用摻合料後可有效防止石灰樁軟心。
在施工中遇到軟弱地基時，應進行必要的補充勘探工作，提高沉降計算的精度和設計的合理性。在施工中應嚴格按照技術規程及施工規範操作，同時做好施工組織和施工質量控制，在確保結構安全的前提下，滿足施工便捷且經濟合理。
參考文獻：
[1]龔曉南.複合地基設計和施工指南[M].北京：人民交通出版社，2003.
GS50202-2002，建築地基基礎工程施工質量驗收規範[S].
葉書麟.地基處理[M].北京：中國建築工業出版社，199
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關鍵詞：鐵路房建；軟土地基；處理方法
鐵路房建工程常修建在鐵路站線兩側，對地基工程的強度及沉降要求高於普通房建工程，特別是軟土地基，如施工方法不當或未按規定和操作規程進行，不僅會影響房建工程的質量，嚴重的還會對線路造成影響。
一、軟土工程性質
軟土是指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑到流塑狀態的飽和黏土，多分佈在沿海、內陸、平原、山區的湖泊河灘周邊等地區。
軟土天然含水量高，一般液限wL值較高；天然孔隙比e＞1.0。當軟土由生物化學作用形成e＞1.5時為淤泥，天然孔隙比1.0＜e＜1.5時為淤泥質土；壓縮性高，壓縮係數a1-2 0.5m2／mm；強度低，不排水抗剪強度＜0.03MPa，長期強度更低；滲透係數小（K= 10-7-10-8cm/s）。
（一）深層水泥攪拌樁
深層水泥攪拌樁適用於處理淤泥、淤泥質土、泥炭土和粉土，是進行軟基處理的一種有效方法。深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑，通過特製的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和，使軟土硬結，提高地基強度。
1.試樁。試樁是為了尋求最佳的攪拌次數、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鑽速度以及復攪深度等引數，以指導下一步水泥攪拌樁的大規模施工。每個標段的試樁≮5根，且必須待試樁成功後方可進行水泥攪拌樁的正式施工。試樁檢驗可採取7d後直接開挖取出，或至少14d後取芯，以檢驗水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強度。
2.施工準備。深層攪拌樁施工場地應事先整平，清除樁位處地上、地下障礙物。場地低窪時應回填黏土，不得回填雜土。水泥攪拌樁應採用合格的32.5級普通矽酸鹽袋裝水泥以便於計量。水泥攪拌樁施工機械必須具備良好及穩定的效能，鑽機開鑽之前應由監理工程師和專案經理部組織檢查驗收。
3.施工要點。（1）施工工藝流程：樁位放樣→鑽機就位→檢驗、調整鑽機→正迴圈鑽進至設計深度→開啟高壓注漿泵→反迴圈提鑽並噴水泥漿→至工作基準面以下0.3m→重複攪拌下鑽並噴水泥漿至設計深度→反迴圈提鑽至地表→成樁結束→施工下一根樁。（2）水泥攪拌樁開鑽之前，應用水清洗整個管道並檢驗管道中有無堵塞現象，待水排盡後方可下鑽。（3）為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規範要求，在主機上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鑽桿上、下、左、右距離相等來進行控制。（4）對每根成型的攪拌樁，質量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數、壓漿過程中是否有斷漿現象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數。（5）水泥攪拌配合比：水灰比0.45~0.5、水泥摻量12％、每米摻灰量46~25kg、高效減水劑0.5％。（6）水泥攪拌樁施工採用二噴四攪工藝。第一次下鑽時為避免堵管可帶漿下鑽，噴漿量應小於總量的1/2，嚴禁帶水下鑽。第一次下鑽和提鑽時一律採用低檔操作，復攪時可提高一個檔位。每根樁的正常成樁時間應≮40 min，噴漿壓力0.4MPa。
（二）深層石灰攪拌樁
深層石灰攪拌樁適用於處理塑性指標較高的軟黏土地基，在相同條件下，石灰作為固化劑處理的臨時加固效果比水泥好。深層石灰攪拌樁是在軟土地基中將石灰和地基土進行強制攪拌混合，地基土和石灰髮生化學反應，在穩定地基土的同時，提高強度的方法。這種方法具有技術簡單可行且經濟合理的特點，能有效地加固軟弱地基，減少軟土層沉降和整體工程工後沉降，提高軟土層的承載力。
1.材料要求。石灰應該是細磨的，在攪拌過程中，為防止樁體中石灰聚集，石灰最大粒徑應＜2 mm。石灰應儘量選取純淨無雜質的，石灰中氧化鈣和氧化鎂含量至少應為8.5%，其中氧化鈣含量最好≮80%。石灰的儲存期不宜超過三個月，石灰的液性指數≮70 % 。
2.施工準備。工作場地表層硬殼很薄時，需先鋪填砂、礫石墊層，以便機械在場內順利移動和施鑽；配置鑽機、粉體傳送器、空氣壓縮機、攪拌鑽頭等；通過原位測試及室內試驗取得地基土、灰土的物理力學及化學指標，選取最佳含灰量作為設計摻灰量；確定設定攪拌範圍，選擇樁長、截面及根數。
3.施工要點。粉體攪拌法施工順序：樁體對位→下鑽→鑽進→提升→提升結束。根據結構要求的承載力，初步選定樁的間距，從而定出加固範圍內攪拌樁的數量以及每平方米內攪拌樁所佔的面積。攪拌樁的排列一般呈等邊三角形，也可四方形佈置，樁徑為0.5m~1.5m ，樁距約1m。空壓機的壓力不需要很高，風量不宜過大。鑽機及桅杆安裝在載體上，在地面上進行操作，要滿足耐壓力要求。在施工現場要設定石灰池，石灰粉要遮蓋，一是防止飛粉汙染，二是防止遇雨水產生化學反應，濺傷面板及眼睛，施工人員要配戴防護眼鏡。鑽頭提升距地面30cm~50cm 應停止噴粉，以防溢位地面。
（三）砂墊層和砂石墊層換填
砂墊層和砂石墊層是使用夯（壓）實的砂或石墊層替換基礎下部一定厚度的軟土層，以起到提高基礎下地基強度、承載力，減少沉降量，加速軟土層的排水固結作用，目前使用較為廣泛。
1.材料要求。砂墊層和砂石墊層所用材料，宜採用級配良好、質地堅硬的中砂、粗砂、礫砂、碎（卵）石、石屑或其他工業廢粒料。在缺少中、粗砂和礫砂地區，也可採用細砂，但亦同時摻入一定數量的碎石或卵石，其摻量按設計規定（含石量≯50 %）。所用砂石材料，不得含有草根、垃圾等有機雜質。用作排水固結地基的材料，含泥量宜≯30％。碎石和卵石最大粒徑宜≯50mm。
2.施工準備。施工前應驗槽，先將浮土清除，基槽（坑）的邊坡必須穩定，草地和兩側如有孔洞、溝、井等應加以填實。在地下水位高於基槽（坑）地面施工時，應採取排水或降低地下水的措施，使基槽（坑）處無積水狀態。人工級配的砂、石材料，應按級配拌合均勻，再行鋪填搗實。
3.施工要點。砂墊層和砂石墊層的底面宜鋪設在同一標高上，如深度不同時，施工應按先深後淺的程式進行。土面應挖成臺階或斜坡搭接，搭接處應注意搗實。分段施工時，接頭處應作成斜坡，每層錯開0.5m~1m，並應充分搗實。採用碎石墊層時，為防止基坑底面的表層軟土發生區域性破壞，應在基坑底部及四側先鋪一層砂，然後再鋪碎石墊層。墊層應分層鋪墊，分層夯（壓）實，鋪設方法有：平振法、插振法、水撼法、夯實法、碾壓法等。平振法是用平板式振搗器來回振搗，振搗次數以簡易測定密實度合格為準，振搗器移動時，每行應搭接1/3，以防振動面積不搭接。每層鋪設厚度為200mm~250mm，施工時最優含水量為15％~20％。此法不宜使用於細砂或含泥量較大的沙鋪築砂墊層。插振法是用插入式振搗器根據機械的振幅大小來決定插入間距，不應插入下臥黏性土層，插入振搗完畢所留的孔洞，應用砂填實。每層鋪設厚度應根據振搗器的插入深度確定，施工時最優含水量為飽和。此法不宜使用於細砂或含泥量較大的沙鋪築砂墊層。夯實法適用木夯或機械夯，一夯壓半夯，全面夯實。每層鋪設厚度為150mm~200mm，施工時最優含水量為8％~12％。此法較適用於砂石墊層。
（四）其他軟基處理方法
軟土地基的加固除以上方法外還有：振衝地基加固、碎石樁擠密加固地基、砂樁加固地基、水泥煤灰碎石樁、塑料板排水加固、石灰粉煤灰（火山灰、鋼渣或黏土）樁等軟基處理方法。
1.振衝法加固地基雖然現在已開始在軟黏土和雜填土地基加固中使用，但該方法仍是鬆散砂土地基的最佳加固方法。當用於軟黏土時必須適當控制水壓、電流及填料密實度等才能有效保證加固效果。碎石樁擠密加固地基是用振動沉管樁機將鋼套管沉入土中再灌入碎石而成。
2.砂樁加固地基也是一種適用於軟弱土、淤泥質土及新填土的地基加固方法，砂樁是利用振動灌注施工機械，向地基土中沉入鋼管灌注砂料而成，能起到砂井排水及擠密加固地基的作用。
3.水泥粉煤灰碎石樁是採用碎石、石屑、粉煤灰、少量水泥進行拌和後，利用沉樁機械，振動灌入地基中，製成一種具有黏結強度的非柔性、非剛性的亞類樁，它與樁間土形成複合地基，共同承受荷載，從而達到加固地基的目的。水泥粉煤灰碎石樁在群樁施工中應注意樁的間距，樁距過小容易產生緊縮，樁距過大影響加固效果。
4.塑料板排水加固軟基是將帶狀塑料排水板，用插板機插入軟土中，然後在土面載入預壓（或採用真空預壓），使土中水沿塑料板的通道溢位，並從砂墊層中排走，使地基得到加固，這種方法施工工期較長。
5.石灰粉煤灰（火山灰、鋼渣或黏土）樁的施工方法與深層石灰攪拌樁相似，只是在石灰中再新增粉煤灰、火山灰、鋼渣或黏土，採用摻合料後可有效防止石灰樁軟心。
在施工中遇到軟弱地基時，應進行必要的補充勘探工作，提高沉降計算的精度和設計的合理性。在施工中應嚴格按照技術規程及施工規範操作，同時做好施工組織和施工質量控制，在確保結構安全的前提下，滿足施工便捷且經濟合理。
參考文獻：
[1]龔曉南.複合地基設計和施工指南[M].北京：人民交通出版社，2003.
GS50202-2002，建築地基基礎工程施工質量驗收規範[S].
葉書麟.地基處理[M].北京：中國建築工業出版社，199
淺談建築施工物料提升機安全管理對策