一、軟土地基的工程特征簡述及主要處理方法
1、軟土的特征軟土多具有含水量高、孔隙比大、滲透性小、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低等不利的工程性質(zhì)，如何去保證在軟土地區(qū)修建的公路的穩(wěn)定和正常使用一直以來都是一個重大的技術(shù)課題。由于采用的理論方法不同，各地軟土性質(zhì)的差異，以及勘察手段、施工工藝的差異，使得軟土問題更加復(fù)雜。
2、目前軟基處理的主要方法在勘察、機(jī)械化和軟基處理技術(shù)相當(dāng)發(fā)達(dá)的今天，我們處理軟土地基的主要方法有：
（1）置換法；
（2）土工合成材料；
（3）深層擠密法；
（4）振沖碎石樁；
（5）粉噴樁；
（6）高壓噴射注漿法；
（7）夯實法；
（8）輕質(zhì)材料填筑法；
（9）吹砂法等。
1）置換法置換法主要作用是提高地基的承載力。其方法是將基底下一定范圍內(nèi)的軟弱土挖去，換填砂、碎石和素土等散體料，并分層夯實成低壓縮性的地基持力層。由于地基中剪切破壞是從基礎(chǔ)底面開始的，并隨著應(yīng)力的增大逐漸向縱深發(fā)展，因此上層強(qiáng)度的增大在一定條件下就可避免地基的破壞。同時在軟弱土上面覆蓋有較好的土層時，對軟弱土的側(cè)向膨脹起一定控制作用，也間接有利于提高強(qiáng)度及減小沉降。同時若用砂等透水性大的材料作墊層，軟土中的水分可以部分地通過它排出去，從而加速了軟土的固結(jié)，加快了地基強(qiáng)度提高。不同材料的墊層其應(yīng)力分布情況是有差別，通過觀測，發(fā)現(xiàn)不同材料墊層上建筑物的沉降特點并無不同，所以各種材料可近似地按沙墊層的計算方法進(jìn)行。在施工中對砂石墊層的粗砂和碎石的要求是：不得含有云母、粒土塊、泥炭、腐植質(zhì)、草根和垃圾等，含量不得超過百分之五。此外含石灰質(zhì)的沙石不可使用。碎石的粒徑宜小于5厘米，粗砂和碎石的體積比為1.5：1操作時，預(yù)先將砂石拌和均勻，然后用手推車送到場地虛鋪平整，每層鋪設(shè)厚度20～25厘米，并在基坑邊立以標(biāo)尺，控制分層厚度，采用平板振動器振實，平板振動器的底板面積約為0.4平方米，其底面的一半必須與前次振動時的底面相重合，順次震動三遍。振實的同時需澆水，佳含水量為15%～20%.佳含水量的鑒定方法是：澆水后其粗砂顆粒無聚集現(xiàn)象，震動時顆粒亦隨之跳動。
2）深層擠密法深層擠密法即先往土中打入樁管成孔，然后在孔內(nèi)填入礫石、砂、石灰，灰土等搗實而成。此法適用于含砂粒、瓦屑的雜填土及含砂量較多的松散土地基，對粘性大的飽和軟土地基，由于滲透性小，在加固過程中不能排出很多水分，故擠密效果不大。各種材料中以砂柱使用較為普遍。有時用砂與粒徑30至40毫米的塊石灰組成灰砂柱，由于石灰在粉化過程中要吸收本身重量1.2～1.3倍的水，體積擴(kuò)大1.1～1.2倍，這樣前者降低土的含水量，提高土的硬度，后者擠密土壤，兩者都起著提高承載力的作用。用石灰樁加固有以下幾個特點：
（1）適用于滲透系數(shù)小的軟弱粘土，淤泥質(zhì)地基的加固工程。
（2）地基加固完畢即可產(chǎn)生加固效果，加固工期較短。
（3）不需要上部預(yù)壓荷載，以生石灰樁水平方向的擠實作用來代替地面預(yù)壓荷載的作用。采用本法時尚需注意，在遇地下水流處，有時會妨礙生石灰樁的硬化。另外生石灰一經(jīng)雨水接觸就要產(chǎn)生高溫分解。
3）夯實法夯實法是將重錘起重到一定高度，然后自由下落，重復(fù)夯打，以加固地基，使強(qiáng)度提高，壓縮性減小。此法一般適用于無粘性土，雜填土和半飽和土。其影響深度為1.1～1.2米。經(jīng)處理后的雜填土的容許承載力可達(dá)10～15噸/平方米。采用重錘夯實要特別注意土的含水量，只有在土的優(yōu)含水量條件下，才能得到好的效果，不然會出現(xiàn)“橡皮土”等不良現(xiàn)象。由于此法的費用較貴，故只能在特殊工程中采用。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用的措施
1、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度建筑物常因功能的需要，使本身具有一定的剛度，一般工業(yè)及民用建筑剛度比較大的有兩種，一種為絕對剛性，如鋼筋混凝土筒倉，煙囪等；另一種為相對剛性，如多層磚石房屋，多層鋼筋混凝土框架，它具有一定的剛度，可是它的強(qiáng)度較低，不能與它的剛度協(xié)調(diào)一致，其抗拉能力尤弱，因此碰到軟土地基時應(yīng)適當(dāng)增加其關(guān)鍵部位的抗拉強(qiáng)度，這樣有利于利用建筑物的剛度來調(diào)整建筑物部分不均勻沉降。此外在建筑物的相應(yīng)部位可設(shè)置沉降縫以減少不均勻沉降。沉降縫設(shè)置的部位應(yīng)在：
（1）建筑物長高比過大的適當(dāng)部位。
（2）平面形狀復(fù)雜建筑物的轉(zhuǎn)折部位。
（3）地基壓縮性有明顯不同處。
（4）建筑結(jié)構(gòu)類型不同處。
（5）建筑物高度和荷載差異處。
（6）分期建造房屋的交界處。
（7）擬設(shè)置伸縮縫處。通過以上部位設(shè)置沉降縫可大大減少由于地基土軟弱引起的不均勻沉降縫。
2、注意相連建筑物的相互影響建筑物荷載不僅使本建筑物下的土層產(chǎn)生壓縮變形，在它以外一定范圍內(nèi)的土層，由于受到基礎(chǔ)壓力擴(kuò)散的影響也將產(chǎn)生壓縮變形，這種變形隨著距離增加值逐漸減小，由于軟土地基的壓縮性很高，當(dāng)兩建筑物之間距離較近時，這類附加不均勻壓縮變形甚大，常造成鄰近建筑物的傾斜或損壞，若被影響建筑物的剛度強(qiáng)度較差時，危害主要表現(xiàn)為產(chǎn)生裂縫；當(dāng)剛度強(qiáng)度較好時則表現(xiàn)為建筑物的傾斜。
3、減輕建筑物的自重減輕自重可減少建筑物的總沉降量，從而有利于對不均勻沉降的控制。也可在預(yù)先估計沉降量大的部分減輕自重，用以直接調(diào)整不均勻沉降。由于一般磚石結(jié)構(gòu)民用建筑墻身重量所占比例很大，故若能用輕質(zhì)材料和改變結(jié)構(gòu)體系來減輕這部分的重量，對控制沉降會有明顯效果。另一個減輕自重的途徑是采用架空地面來代替填土，一般此部分約占地基容許承載力地10～40%，因此這部分若應(yīng)用得當(dāng)會有很好效果，此時基礎(chǔ)形式可做空心基礎(chǔ)，薄殼基礎(chǔ)，沉井等，有時也可做成地下室，在大量減輕自重的同時，還會增加一定的使用價值。
三、軟土地基的處理方法及綜合應(yīng)用
1、各種處理方法的針對性和局限性當(dāng)前，不良地基的處理方法很多，應(yīng)根據(jù)軟土、淤泥的物理力學(xué)性質(zhì)、埋層深度、路堤高度、材料條件、公路等級等因素分別采取以下幾種方法。
（1）預(yù)加外力荷載如堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓法等，它是通過預(yù)加外荷載使地基土體水分排出，以減少孔隙，增大地基密實度，提高其承載能力。此法有利于消除不均勻沉降和對樁體的負(fù)摩阻力，是一種行之有效、經(jīng)濟(jì)實用、適用性廣的方法。但此法需要較長的預(yù)壓時間，對工期要求緊的工程效果不明顯。
（2）添摻外加劑如注漿法、硅化法和深層攪拌法等，它是通過外加劑的理化作用，使地基土顆料膠結(jié)，從而達(dá)到增加剛度、提高強(qiáng)度、變形的目的。此法適用于砂性土，可減小其變形，也適用于粘性土及高填土等，具有處理工期短、效果好等優(yōu)點。但成本較高，且化學(xué)作用一般存在環(huán)境污染。
（3）改變外荷的應(yīng)用分布如采取置換土、拋石擠淤或用砂石、碎石、片石及石灰石等做各種墊層，用墊層將地基土體上的不均勻外荷載變?yōu)榫鶆驊?yīng)力分布，以改善軟土地基受力和變形條件，提高其穩(wěn)定性和強(qiáng)度。此法適合處理軟土地基和地區(qū)性特殊土，特別是地下水位以上回填量大的工程，但是如單獨使用，不能解決軟土地基的沉降問題。
（4）土體加筋如砂樁、碎石樁、石灰樁及加筋土等，它是在地基土體中加入筋材，深層加固，構(gòu)成復(fù)合地基以提高強(qiáng)度。此法適用人工填土的堤壩、擋墻結(jié)構(gòu)及一般粘性土。
2、地基處理方法的綜合應(yīng)用由于地基存在的問題往往相互聯(lián)系和相互影響，除土質(zhì)條件外，不同的構(gòu)造物對地基有各種不同的要求。單一的處理方法，由于受工期、資金等多方面限制，往往難以解決問題，如飽和軟粘土為軟弱土層，其作地基的主要障礙是含水量大（呈飽和狀態(tài)），因此沉降量大、承載力低、強(qiáng)度和穩(wěn)定性差。要使其固結(jié)并具有足夠的承載力，一般情況下難以辦到，若單一采用堆載預(yù)壓來提高承載力，則短期內(nèi)難見成效；若采用復(fù)合的方法，綜合發(fā)揮幾種方法的各自優(yōu)勢，問題就不難解決。例如，城步縣城丹、兩江公路K6+600～630地段為軟土地基，從地質(zhì)條件和工期等多方面綜合考慮，本著既滿足工程要求、又簡便施工的原則，采用挖除軟土、底層用片石做三條盲溝、排除地下水、上填0.5～0.7m厚的片石，再加鋪一層20cm的2～4cm的級配碎石墊層反復(fù)碾壓成型，以提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，處理后至今未出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。
3、地基與構(gòu)造物處理的綜合運(yùn)用解決因路堤沉降量大于構(gòu)造物在銜接處的沉降量而產(chǎn)生“錯臺”的現(xiàn)象，現(xiàn)在多采用：
①減輕荷載，即采用輕質(zhì)填料（如粉煤灰、泡沫筑路塊等）填筑路堤或在臺背后增設(shè)箱涵、管涵，以減少臺背路堤荷載。此法可省工省時，但只能使不均勻沉降減少而不能消除。
②采用過渡式路面，在路堤下沉后加鋪面層，改正高度。此法施工簡便易行，但容易形成永久性病害，而且需要不斷養(yǎng)護(hù)。
③設(shè)置枕梁，采用搭板。近幾年此法在處理橋頭“錯位”跳車中使用較多，可緩和橋頭跳車，但不能消除不均勻沉降和對樁體產(chǎn)生的負(fù)摩阻力，如地基沉降量較大時，則可能出現(xiàn)“駝峰”。若對地基和背后路堤的處理綜合考慮，地基處理同路堤減載或采用搭板復(fù)合應(yīng)用，綜合發(fā)揮各自的功能，使處理效果得以加強(qiáng)，能夠達(dá)到佳效果。
1、軟土的特征軟土多具有含水量高、孔隙比大、滲透性小、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低等不利的工程性質(zhì)，如何去保證在軟土地區(qū)修建的公路的穩(wěn)定和正常使用一直以來都是一個重大的技術(shù)課題。由于采用的理論方法不同，各地軟土性質(zhì)的差異，以及勘察手段、施工工藝的差異，使得軟土問題更加復(fù)雜。
2、目前軟基處理的主要方法在勘察、機(jī)械化和軟基處理技術(shù)相當(dāng)發(fā)達(dá)的今天，我們處理軟土地基的主要方法有：
（1）置換法；
（2）土工合成材料；
（3）深層擠密法；
（4）振沖碎石樁；
（5）粉噴樁；
（6）高壓噴射注漿法；
（7）夯實法；
（8）輕質(zhì)材料填筑法；
（9）吹砂法等。
1）置換法置換法主要作用是提高地基的承載力。其方法是將基底下一定范圍內(nèi)的軟弱土挖去，換填砂、碎石和素土等散體料，并分層夯實成低壓縮性的地基持力層。由于地基中剪切破壞是從基礎(chǔ)底面開始的，并隨著應(yīng)力的增大逐漸向縱深發(fā)展，因此上層強(qiáng)度的增大在一定條件下就可避免地基的破壞。同時在軟弱土上面覆蓋有較好的土層時，對軟弱土的側(cè)向膨脹起一定控制作用，也間接有利于提高強(qiáng)度及減小沉降。同時若用砂等透水性大的材料作墊層，軟土中的水分可以部分地通過它排出去，從而加速了軟土的固結(jié)，加快了地基強(qiáng)度提高。不同材料的墊層其應(yīng)力分布情況是有差別，通過觀測，發(fā)現(xiàn)不同材料墊層上建筑物的沉降特點并無不同，所以各種材料可近似地按沙墊層的計算方法進(jìn)行。在施工中對砂石墊層的粗砂和碎石的要求是：不得含有云母、粒土塊、泥炭、腐植質(zhì)、草根和垃圾等，含量不得超過百分之五。此外含石灰質(zhì)的沙石不可使用。碎石的粒徑宜小于5厘米，粗砂和碎石的體積比為1.5：1操作時，預(yù)先將砂石拌和均勻，然后用手推車送到場地虛鋪平整，每層鋪設(shè)厚度20～25厘米，并在基坑邊立以標(biāo)尺，控制分層厚度，采用平板振動器振實，平板振動器的底板面積約為0.4平方米，其底面的一半必須與前次振動時的底面相重合，順次震動三遍。振實的同時需澆水，佳含水量為15%～20%.佳含水量的鑒定方法是：澆水后其粗砂顆粒無聚集現(xiàn)象，震動時顆粒亦隨之跳動。
2）深層擠密法深層擠密法即先往土中打入樁管成孔，然后在孔內(nèi)填入礫石、砂、石灰，灰土等搗實而成。此法適用于含砂粒、瓦屑的雜填土及含砂量較多的松散土地基，對粘性大的飽和軟土地基，由于滲透性小，在加固過程中不能排出很多水分，故擠密效果不大。各種材料中以砂柱使用較為普遍。有時用砂與粒徑30至40毫米的塊石灰組成灰砂柱，由于石灰在粉化過程中要吸收本身重量1.2～1.3倍的水，體積擴(kuò)大1.1～1.2倍，這樣前者降低土的含水量，提高土的硬度，后者擠密土壤，兩者都起著提高承載力的作用。用石灰樁加固有以下幾個特點：
（1）適用于滲透系數(shù)小的軟弱粘土，淤泥質(zhì)地基的加固工程。
（2）地基加固完畢即可產(chǎn)生加固效果，加固工期較短。
（3）不需要上部預(yù)壓荷載，以生石灰樁水平方向的擠實作用來代替地面預(yù)壓荷載的作用。采用本法時尚需注意，在遇地下水流處，有時會妨礙生石灰樁的硬化。另外生石灰一經(jīng)雨水接觸就要產(chǎn)生高溫分解。
3）夯實法夯實法是將重錘起重到一定高度，然后自由下落，重復(fù)夯打，以加固地基，使強(qiáng)度提高，壓縮性減小。此法一般適用于無粘性土，雜填土和半飽和土。其影響深度為1.1～1.2米。經(jīng)處理后的雜填土的容許承載力可達(dá)10～15噸/平方米。采用重錘夯實要特別注意土的含水量，只有在土的優(yōu)含水量條件下，才能得到好的效果，不然會出現(xiàn)“橡皮土”等不良現(xiàn)象。由于此法的費用較貴，故只能在特殊工程中采用。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用的措施
1、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度建筑物常因功能的需要，使本身具有一定的剛度，一般工業(yè)及民用建筑剛度比較大的有兩種，一種為絕對剛性，如鋼筋混凝土筒倉，煙囪等；另一種為相對剛性，如多層磚石房屋，多層鋼筋混凝土框架，它具有一定的剛度，可是它的強(qiáng)度較低，不能與它的剛度協(xié)調(diào)一致，其抗拉能力尤弱，因此碰到軟土地基時應(yīng)適當(dāng)增加其關(guān)鍵部位的抗拉強(qiáng)度，這樣有利于利用建筑物的剛度來調(diào)整建筑物部分不均勻沉降。此外在建筑物的相應(yīng)部位可設(shè)置沉降縫以減少不均勻沉降。沉降縫設(shè)置的部位應(yīng)在：
（1）建筑物長高比過大的適當(dāng)部位。
（2）平面形狀復(fù)雜建筑物的轉(zhuǎn)折部位。
（3）地基壓縮性有明顯不同處。
（4）建筑結(jié)構(gòu)類型不同處。
（5）建筑物高度和荷載差異處。
（6）分期建造房屋的交界處。
（7）擬設(shè)置伸縮縫處。通過以上部位設(shè)置沉降縫可大大減少由于地基土軟弱引起的不均勻沉降縫。
2、注意相連建筑物的相互影響建筑物荷載不僅使本建筑物下的土層產(chǎn)生壓縮變形，在它以外一定范圍內(nèi)的土層，由于受到基礎(chǔ)壓力擴(kuò)散的影響也將產(chǎn)生壓縮變形，這種變形隨著距離增加值逐漸減小，由于軟土地基的壓縮性很高，當(dāng)兩建筑物之間距離較近時，這類附加不均勻壓縮變形甚大，常造成鄰近建筑物的傾斜或損壞，若被影響建筑物的剛度強(qiáng)度較差時，危害主要表現(xiàn)為產(chǎn)生裂縫；當(dāng)剛度強(qiáng)度較好時則表現(xiàn)為建筑物的傾斜。
3、減輕建筑物的自重減輕自重可減少建筑物的總沉降量，從而有利于對不均勻沉降的控制。也可在預(yù)先估計沉降量大的部分減輕自重，用以直接調(diào)整不均勻沉降。由于一般磚石結(jié)構(gòu)民用建筑墻身重量所占比例很大，故若能用輕質(zhì)材料和改變結(jié)構(gòu)體系來減輕這部分的重量，對控制沉降會有明顯效果。另一個減輕自重的途徑是采用架空地面來代替填土，一般此部分約占地基容許承載力地10～40%，因此這部分若應(yīng)用得當(dāng)會有很好效果，此時基礎(chǔ)形式可做空心基礎(chǔ)，薄殼基礎(chǔ)，沉井等，有時也可做成地下室，在大量減輕自重的同時，還會增加一定的使用價值。
三、軟土地基的處理方法及綜合應(yīng)用
1、各種處理方法的針對性和局限性當(dāng)前，不良地基的處理方法很多，應(yīng)根據(jù)軟土、淤泥的物理力學(xué)性質(zhì)、埋層深度、路堤高度、材料條件、公路等級等因素分別采取以下幾種方法。
（1）預(yù)加外力荷載如堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓法等，它是通過預(yù)加外荷載使地基土體水分排出，以減少孔隙，增大地基密實度，提高其承載能力。此法有利于消除不均勻沉降和對樁體的負(fù)摩阻力，是一種行之有效、經(jīng)濟(jì)實用、適用性廣的方法。但此法需要較長的預(yù)壓時間，對工期要求緊的工程效果不明顯。
（2）添摻外加劑如注漿法、硅化法和深層攪拌法等，它是通過外加劑的理化作用，使地基土顆料膠結(jié)，從而達(dá)到增加剛度、提高強(qiáng)度、變形的目的。此法適用于砂性土，可減小其變形，也適用于粘性土及高填土等，具有處理工期短、效果好等優(yōu)點。但成本較高，且化學(xué)作用一般存在環(huán)境污染。
（3）改變外荷的應(yīng)用分布如采取置換土、拋石擠淤或用砂石、碎石、片石及石灰石等做各種墊層，用墊層將地基土體上的不均勻外荷載變?yōu)榫鶆驊?yīng)力分布，以改善軟土地基受力和變形條件，提高其穩(wěn)定性和強(qiáng)度。此法適合處理軟土地基和地區(qū)性特殊土，特別是地下水位以上回填量大的工程，但是如單獨使用，不能解決軟土地基的沉降問題。
（4）土體加筋如砂樁、碎石樁、石灰樁及加筋土等，它是在地基土體中加入筋材，深層加固，構(gòu)成復(fù)合地基以提高強(qiáng)度。此法適用人工填土的堤壩、擋墻結(jié)構(gòu)及一般粘性土。
2、地基處理方法的綜合應(yīng)用由于地基存在的問題往往相互聯(lián)系和相互影響，除土質(zhì)條件外，不同的構(gòu)造物對地基有各種不同的要求。單一的處理方法，由于受工期、資金等多方面限制，往往難以解決問題，如飽和軟粘土為軟弱土層，其作地基的主要障礙是含水量大（呈飽和狀態(tài)），因此沉降量大、承載力低、強(qiáng)度和穩(wěn)定性差。要使其固結(jié)并具有足夠的承載力，一般情況下難以辦到，若單一采用堆載預(yù)壓來提高承載力，則短期內(nèi)難見成效；若采用復(fù)合的方法，綜合發(fā)揮幾種方法的各自優(yōu)勢，問題就不難解決。例如，城步縣城丹、兩江公路K6+600～630地段為軟土地基，從地質(zhì)條件和工期等多方面綜合考慮，本著既滿足工程要求、又簡便施工的原則，采用挖除軟土、底層用片石做三條盲溝、排除地下水、上填0.5～0.7m厚的片石，再加鋪一層20cm的2～4cm的級配碎石墊層反復(fù)碾壓成型，以提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，處理后至今未出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。
3、地基與構(gòu)造物處理的綜合運(yùn)用解決因路堤沉降量大于構(gòu)造物在銜接處的沉降量而產(chǎn)生“錯臺”的現(xiàn)象，現(xiàn)在多采用：
①減輕荷載，即采用輕質(zhì)填料（如粉煤灰、泡沫筑路塊等）填筑路堤或在臺背后增設(shè)箱涵、管涵，以減少臺背路堤荷載。此法可省工省時，但只能使不均勻沉降減少而不能消除。
②采用過渡式路面，在路堤下沉后加鋪面層，改正高度。此法施工簡便易行，但容易形成永久性病害，而且需要不斷養(yǎng)護(hù)。
③設(shè)置枕梁，采用搭板。近幾年此法在處理橋頭“錯位”跳車中使用較多，可緩和橋頭跳車，但不能消除不均勻沉降和對樁體產(chǎn)生的負(fù)摩阻力，如地基沉降量較大時，則可能出現(xiàn)“駝峰”。若對地基和背后路堤的處理綜合考慮，地基處理同路堤減載或采用搭板復(fù)合應(yīng)用，綜合發(fā)揮各自的功能，使處理效果得以加強(qiáng)，能夠達(dá)到佳效果。