北京市昌平地区常见软土的鉴别、特征及地基处理

北京市昌平地区常见软土的鉴别、特征及地基处理

王树坡

北京市建平工程勘察有限责任公司北京102200

摘要：软土是指在特定的地理环境或人为条件下形成的具有特殊物理力学性质和工程特征，以及特殊的物质组成、结构构造的一种特殊土。昌平区地处温榆河冲积平原和燕山、太行山支脉的结合地带，其分布的软土有普遍特点，也有一定的区域特色。随着北京地区基建规模的不断扩大，建筑用地日趋紧张，原来一些不适合建筑要求的软土场地越来越多地被征用为建筑场地。在软土地基上修建建筑物，就要求必须在岩土工程勘察中进行特殊的研究和处理，以保证工程质量及人民群众生命财产安全。然而，每一种地基加固技术都不是万能的，都有其适用范围和局限性。合理的地基处理方案，不仅要求技术上可行，而且经济上合理，达到质量和经济双重最优效果。

关键词：软土地基；地基处理

1．软土的鉴别

1、国家标准《岩土工程勘察规范》（DB500211-2001）中规定软土符合以下条件：孔隙比≥1，天然含水量﹥液限。

2、国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2015）是按抗震设防烈度和承载力划分软土的，见表1

3、地方标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ11-501-2009）规定软土符合以下几条：孔隙比≥1，天然含水量﹥液限；压缩模量﹤4Mpa；不排水抗剪强度Cu﹤30kPa。

以上规范对软土的定义不完全一致，本文所述软土是北京规范和抗震规范定义的软土，即孔隙比（e）＞1，压缩模量（Es）﹤4或承载力﹤90kPa的软土。

2．软土的组成和状态特征

所谓软土就是指自然状态下其孔隙比大于或者等于1，且水分含量大于液限值的细粒土。通常情况下泛指淤泥及淤泥质土等，是第四纪后期于沿海地区的滨海相、泻湖相、三角洲相，内陆平原或山区的湖相和冲击洪积沼泽相等静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成的饱和软粘性土。软土主要由粘粒和粉粒等细小颗粒组成。淤泥的粘粒含量较高，一般达30%～60%。粘粒的粘土矿物成分以高岭石、伊利石和蒙脱石为主，常含大量的有机质，呈絮状结构。所以，软土含大量的弱结合水，并由于存在一定强度的粒间连结而具有显著的结构性。

软土的基本特征：1、触变性能2、流变性能（天然含水量大于液限时）3、压缩性高4、强度低5、透水性差。

3．昌平地区软土地基常用处理方法

1、浅层软土地基处理技术

①、换填垫层法

换填垫层法用于浅层处理，一般用于不需要做基坑支护的场地或局部地基处理，如路基和建筑物的浅埋处理，对浅基础的地基处理是首选方法。换填垫层法的优点是费用低、工期短。但是随着基坑开挖深度的增大，土方开挖量的增大，支护费用和降水费用增大，该法就失去了其优越性。

对于建筑地基，需要换填的软弱土层厚度不宜大于3.0m（对于高填方路基不受此限）。因为换土时，按压力扩散角，要向基础外加宽换土范围。换土厚度太大，基础外增加的换填土方量过大，不经济，或者场地不允许，以及土垫层的变形量也不易保证。另外，土垫层下需有强度较高的下卧层。

②、排挤法

当场地为水溏或鱼池和较深的淤泥地段时，对这类软基可采用排挤法来处理。排挤法可分为两种：一种是抛石排挤，另一种是爆炸排挤（用于淤泥场地）。

抛石挤淤不用抽水挖淤，施工迅速方便，常用于表层硬壳已被挖除的，具有触变性的流塑状的饱和淤泥或淤泥质土的处理。由于挤淤抛填体必须下沉到层底的硬土层，故其一般适用于不排水抗剪强度小，四周为封闭的稀淤泥，或块石能沉达底部的泥沼或厚度不超过4m的软土。抛石挤淤法中通常所用块石宜采用不易风化的大石块儿，尺寸一般不小于0.3m。

抛石挤淤法施工简单、迅速、方便。另外，当施工现场石料丰富，运距较短时，该方法可以极大降低工程造价。此法常用于处理不良地基。

2、深层软土地基处理技术

①、排水固结法

排水固结法其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。

排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法和真空预压法法。在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。

排水固结法适用于处理饱和软弱土层，但对渗透性极低的泥炭土要慎重对待。

②、粉喷桩

粉喷桩是以水泥干粉作为固化剂，通过专用机械设备由压缩气体将粉体输送到地基中，与欲加固的软土强行拌合，使粉体与地基软土充分发生物理化学反应，从而形成坚硬，连续水稳性桩体。使被加固软土地基承载力明显提高，以达到加固软土地基的目的，对于粉细砂地基它还可防止砂土液化，有效改善不良地基。

③、CFG桩复合地基

CFG桩是英文CementFly-ashGravelPile的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，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C10-C20之间变化，属于刚性桩。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG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。CFG桩一般不用配筋，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。

对基础形式而言，CFG桩既可以适用于条形基础、独立基础，也可以用于筏板基础和箱型基础。就土性而言，CFG桩可用于饱和、非饱和粘性土，既可以用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。

④、深层搅拌法

利用水泥和其它材料作为固化剂的主剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，形成坚硬拌和柱体，与原土层一起起到复合地基的作用。其优点是：能有效减少总沉降量、地基加固后无附加荷载、能适用于高含水量地基等；但造价较高且施工质量难以检测，在设计时，应具体情况具体分析，根据不同的地质条件和荷载条件调整配合比、置换率、桩长等，以满足承载力及沉降的要求。

结论

近年来，随着北京城市规模的不断扩大，人口持续增长，基础设施建设日新月异，对岩土工程勘察工作的要求也越来越严格。一些特殊性岩土的勘察工作也必须引起岩土勘察工作者的高度重视。

软土地基是昌平地区常见的特殊性岩土，本文论述了软土的鉴别方法和特征，并归纳总结了6种软土地基的处理方法。在不同的情况下，需根据工程特点和场地特征因地制宜地确定地基基础处理方案，从建筑要求、工期、施工条件和经济效益等各方面综合考虑采取最优措施，在保证建筑物安全可靠和正常使用的前提下，应尽量提高地基处理后的质量，减少处理范围，降低造价，缩短工期。

参考文献

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