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高晖 孙吉主 王勇
（武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉 430070）
摘要：对武汉市软土特性进行了描述，并结合当地的一些工程就几种软土地基处理方法的机理、适用范围进行整理和总结，以资在今后设计施工中参考。
关键词：软土地基,破坏机理,处理方法
中国分类号:TU472 文献标识码:B 文章编号:1004-3152(2005)06-0013-03
1 武汉市区软土的主要工程特性
武汉地区的地貌主要由剥蚀堆积垅岗和堆积平原区所组成，地势南高北低，西高东低，中间被长江、汉水凹谷呈“r”字型切割成三块，谓之武汉三镇。堆积垅岗主要分布在武昌、汉阳的平原湖区与残丘之间，地表波状起伏，垅岗与坳沟相间分布，高程25-45m左右，按长江、汉水冲积阶地划分，相当于Ⅱ级阶地，高程19-23m左右，Ⅱ级阶地仅分布于青山镇和东西湖一带，高程22～24m左右。淤泥、淤泥质软土的厚度在沙湖、月湖、三眼桥—新华下路一带厚达7-18m，最大厚度大于20m。淤泥、淤泥质软土的主要物理力学性质如表1和表2。
表1 汉口城区淤泥、淤泥质软土主要物理力学性质指标
|
项
目 |
ω
％ |
γkN/m |
e |
ωL |
IP |
IL |
Es
MPa |
c
KPa |
φ
度 |
Pa
MPa |
|
Max |
77.7 |
18.6 |
2.22 |
70.9 |
38.0 |
1.87 |
3.0 |
18 |
19 |
0.7 |
|
Min |
27.6 |
14.8 |
1.01 |
27.5 |
8.0 |
0.76 |
1.0 |
2 |
2 |
0.4 |
|
μ |
51.9 |
16.5 |
1.53 |
49.0 |
23.4 |
1.23 |
1.9 |
6 |
10 |
0.5 |
表2 汉口城区湖积软土主要物理力学性质指标
|
项
目 |
ω
％ |
γ
kN/m3 |
e |
ωL |
IP |
IL |
Es
MPa |
c
KPa |
φ
度 |
Pa
MPa |
|
Max |
80.3 |
18.7 |
2.06 |
66.6 |
35.0 |
1.95 |
3.0 |
18 |
19 |
0.9 |
|
Min |
25.4 |
14.6 |
1.09 |
27.2 |
10.0 |
0.77 |
0.9 |
2 |
4 |
0.3 |
|
μ |
52.3 |
16.4 |
1.56 |
46.9 |
22.2 |
1.29 |
1.8 |
8 |
9 |
0.5 |
按静力触探Pa标准值确定软粘土无侧限抗压强度qu、不排水抗剪强度Cu，标准值可按表3取值。
用静力触探贯入阻力确定软粘性土无侧限抗压强度、不排水抗剪强度标准值
|
Pa
（MPa） |
qu
(kPa) |
Cu
(kPa) |
Pa
（MPa） |
qu
(kPa) |
Cu
(kPa) |
|
0.2 |
15.9 |
12.2 |
0.6 |
47.6 |
36.6 |
|
0.3 |
23.8 |
18.3 |
0.7 |
55.0 |
42.7 |
|
0.4 |
31.8 |
24.4 |
0.8 |
63.5 |
48.8 |
|
0.5 |
69.7 |
30.5 |
0.9 |
71.5 |
54.9 |
2 武汉市软基处理方法
2.1 深层搅拌法
70年代中期,日本、瑞典开始将深层搅拌法应用在地基加固工程中。我国1980年在上海宝钢工程中正式采用,同年通过冶金部部级鉴定。1991年10月1日批准为我国行业标准(编号YBJ—225—91)并正式颁发实行。
深层搅拌法是利用水泥浆(或水泥砂浆)作为固化剂,采用深层搅拌机,在地层深处就地将土和水泥浆充分拌和,使软土和水泥拌和后硬结以达到提高地基强度、改善其物理力学性能的一种加固方法。加固形式是根据上部结构的要求,有柱状,壁状或块状三种。这些加固体与天然地基形成复合地基,共同承担建筑物的荷载。深层搅拌所用的施工机具包括深层搅拌机、水泥浆制备系统及起重机、导向设备和提升速度控制水设备。水泥土深层搅拌法在用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数Ip大于25的粘性土（这种土容易在搅拌头叶片处形成泥团，无法完成水泥土搅拌）地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。
以武汉市体育学院拟建C型7层教工住宅楼为例,该处地基为巨厚层(45.00～49.80m)软弱的淤泥和粉细砂土层。甲方要求工期短、速度快、技术先进、造价低。通过多种地基处理方案的比较，无论是换土垫层、打桩，还是直接开挖到深处的好土层上，不但施工相对复杂、工程量大，且造价较高。最后决定采用深层搅拌法加固地基，避免了换填法那样大开挖、深换土、远距离弃土及灌注桩施工复杂、噪音大、费用高的难题。水泥深层搅拌桩桩径550mm,桩长从自然地面起12～13m,每栋共设计搅拌桩580根,要求加固后复合地基承载力Rsp≥160kPa。为检验地基加固效果,通过压板试验在最大试验荷载367kPa(设计承载力两倍)时,累计沉降量一般为5.00～9.5mm,个别为12.2mm,沉降量不大，满足设计承载力要求。
2.2 锚杆静压桩法
锚杆静压桩是锚杆和静压技术二者结合形成的新桩基工艺，即在新建建筑物基础上预留压桩孔和预埋锚杆，藉锚杆的反力，通过反力架用千斤顶将桩逐渐压入基础的压桩孔中，然后把桩与基础迅速连接起来，使该桩立即承受上部荷载，从而减少基底地基土的压力，达到加固地基的目的。它属于加固软弱地基的一项新的托换技术，实际上是一种间接加固。其优点是：施工时无噪音、无振动、设备简单、操作方便、移动灵活，可在场地和空间狭窄条件下施工；可应用于新旧建筑物地基加固的基础托换，并可在不停产和不搬迁的情况下进行工程处理。锚杆静压桩适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土和人工填土等。
某宿舍，为七层混合结构，片筏基础。根据中南勘察设计院提供的地质报告，由于有软弱下卧层，工期要求紧，而且无施工场地(周围为密集宿舍区)。经方案比较，设计单位和业主一起选择了锚杆静压桩进行地基处理。压桩截面为250mm ×250mm,配筋4Φ12, 6@ 200，混凝土为C30;桩长25m，分10段压桩，采用硫碘胶泥接桩;筏板上预留桩孔尺寸为上口300mm×300mm，下口350mm×350mm，封桩孔用C30微膨胀混凝土。基底平均设计压力为115kPa，单桩承载力为250kN，平均桩间距为1.5m，施工顺序要求跳花进行。建筑竣工后的实测表明，建筑物沉降量很小，平均为5mm。
2.3 振冲碎石桩法
碎石桩是以碎石（卵石）为主要材料制成的复合地基加固桩。最初是在上世纪60年代在德国用振冲成孔，采用碎石填料来加固粘性土地基。我国在1977年引进这种软土处理方法，在坝基、道路、桥涵、大型厂房及工业民用建筑中广泛应用。80年代开始，各种不同的施工工艺相继产生，如锤击法、振挤法、干挤法、干振法、沉管法、振动气冲法、袋装碎石法、强夯碎石桩置换法等。南京水利科学院对振冲法进行了一些改进，拓宽了振冲法的使用范围，使振冲法适宜处理的地基土质也由原来的松散砂基发展到粘性土地基，甚至在软弱粘性土地基中也有成功的实例。
武汉某8层住宅，场地位于长江I级阶地上，后期因地质作用形成湖泊，近代由于城市建设，湖泊已逐渐被充填。因上部9～11m的地层软弱，强度低，压缩性高，天然地基不能满足建筑物对地基承载力及控制沉降的要求，若采用桩基又很不经济，故决定采用挤密碎石桩进行地基加固处理。按上部结构设计要求，采用片筏基础，地基加固面积1120 m2，碎石桩桩径φ400，平均桩距1.2m，面积置换率为0.087，共布桩999根，桩长从自然地面向下7m，投石量0.25m3/m，单桩不少于1.8 m3。加固后地基承载力特征值达到130～150kPa,Es大于6MPa，控制最大沉降量为30cm。
2.4 CFG桩法
CFG桩复合地基成套技术，是在20世纪80年代由中国建筑科学研究院立题开始试验研究的，经过十多年的研究和推广应用使其在我国的基本建设中起了非常重要的作用。就目前掌握的资料，CFG桩可加固从多层建筑到30层以下的高层建筑，从民用建筑到工业厂房。
CFG桩是在碎石桩基础上发展起来的刚性桩，由CFG桩、桩间土及褥垫层构成复合地基。它的骨干材料为碎石与中等粒径的石屑，石屑的掺入可使桩体级配良好，对提高桩体强度起重要作用。
以武汉市外国语学校教学办公综合楼为例，拟建场地内地质条件差，地基土自上而下为：耕土和粘土、淤泥质土和淤泥、粘土、淤泥质土和淤泥、淤泥质粘土夹粉土、粉土及粉质粘土，软弱土的总厚度达到15m，其承载力标准值一般为60kPa，甚至低达40kPa，而上部结构设计要求地基处理后，其承载力标准值达到180kPa。武汉市建筑设计院根据实际情况采用了水泥粉煤灰碎石桩（CFG）复合地基，总桩数数1071根。CFG桩采用4Φ12，桩径φ350mm，有效桩长15m，桩嵌入粉质粘土层0.4m，考虑到桩间土弹性模量低、压缩性大，要充分发挥地基土的承载力，在基础底部设200mm级配良好的砂石垫层，同时采用250mm厚褥垫层，这样确保桩土协调工作。从竣工后使用调查结果来看，地基处理的效果很好。
3 总结
针对武汉市的具体情况在选择软土处理方法和施工中应该注意以下问题：
（1）由于市区所处的地理位置，地下水含量丰富，地表径流分布广，多半情况下不应该选择对水质有较大影响的加固材料，而应选择那些对环境无污染的处理工艺。
（2）武汉市区建筑物密集，且人口众多，应选择噪音小、施工设备简单的处理方法。
（3）对于那些对地基承载力要求较高的建筑，提倡选择技术水平高的施工工艺，提高本地的施工工艺水平。
（4）在建筑和交通密集的场所，特别是地下网线错综复杂的地段，在设计阶段就应该仔细的勘查和对照，指导处理方法的选择，以防止将来施工当中出现困难和冲突（例如：锚杆打设可能会破坏地下水管和通讯电缆）。
（5）要注意处理方法本身的一些弊端，例如打桩可能影响邻近建筑物的安全和使用，导致其开裂、倾斜；排水预压要考虑周围建筑的沉降等。总之应遵循：技术成熟、施工简单、效益显著、经济合理的原则。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002
[2]牛志荣.地基处理技术及工程应用[M].北京:中国建材工业出版社,2004.1
[3]龚晓南.复合地基[M].杭州:浙江大学出版社,1992
[4]建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002
[5]武汉市建筑软弱地基基础设计规定(WBJI-1-92)[S].
[6]武汉市勘测设计研究院.武汉地区岩土工程勘查实用手册[M].1998
On Some Soft Subgrade Treatment Methods Applied in Wuhan
GAO Hui, SUN Ji-zhu, WANG Yong
(C.E ＆ Arch School, Wuhan Sci. ＆ Eng.Univ., Wuhan 430070, China)
Abstract：The characteristic of Wuhan soft soil were described. The mechanism of several soft subgrade treatments
and their application were summarized.
Key words：oft subgrade, failure mechanism treating method 
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