松木桩处理软土地基的设计与施工[范文]

第一篇：松木桩处理软土地基的设计与施工[范文]

松木桩处理软土地基的设计与施工

作者：卢国源（中铁二十五局集团柳州铁路工程有限公司，广西 柳州 545007）

发布时间： 2009-5-26

摘要：用松木桩处理软基是一种取材容易、造价较低、施工简便的地基处理方法。松木桩适宜在地下水位以下的环境工作，适用于软土地基厚度较浅的工程。

关键词：松木桩；软土地基；设计施工

中图分类号：U445 文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）14-0139-02

软弱土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土，广泛分布于我国东南沿海地区和内陆江河湖泊的周围，通称软土。由软弱土组成的地基为软土地基。近年来越来越多的工程在软土地基上兴建，但以软土作为建筑物的地基有很多不利的因素。由于软土的强度很低，压缩性较高，不能承受较大的建筑物荷载，建筑物基础的沉降和不均匀沉降往往比较大，因此在软土地基上建造建筑物，要求必须对软土地基进行处理。

松木富含松脂，防腐能力良好。古谚语有“水上千年杉，水下万年松”之说，采用木桩对软土地基进行处理时，一般都选用松木桩。作为一种古老的地基处理方法，松木桩以其取材容易、施工技术简单易行、造价较低的优点在广西尤其是山工程区获得了广泛的应用。令人遗憾的是，松木桩作为一种有效的地基处理方法，在《建筑地基处理技术规范》、《建筑地基基础设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》等技术规范中均未提及。笔者结合工程实践经验，就用松木桩处理软土地基的设计和施工进行一些总结，以供参考。

一、工程概况

广西梧州某山区公路工程1-4.0×2.5盖板涵，分离式基础，单幅基础面积为32m2（B=2.85m，L=11m）。地下水位平均埋深0.5m，涵洞基础埋深H=1m，设计基底应力为200KPa。工程地址处地质为淤质粘土，呈软塑状，地下水丰富，水位高，经实地采用松木桩试探，持力层的实际埋深约4m。经分析比较，确定采用松木桩处理地基。

图1

二、松木桩的施工

（一）松木桩设计（按挤密桩）

本工程持力层埋深4m，在设计中，桩端有硬壳存在，可作为端承桩，按下式计算：

Pa=Ψa[σ]A

Pa—单桩承载力

Ψ—纵向弯曲系数，与桩间土质有关，一般可取1

a—桩材料的应力折减系数，木桩取0.5

[σ]—桩材料的容许压力

因持力层埋藏较浅，因而采用端承桩设计。根据上式，当以松木为材料，桩直径为15cm时，[σ]为2773.4kPa

Pa=1×0.5×2773.4×（0.15÷2）2×π=24.5KN/根 桩间距

n=A/AP

S-桩的间距

d-桩径（m）

e0-挤密前土的天然空隙比

e1-挤密后要求达到的空隙比，可按地基所需的承载力设计值再根据《建筑地基基础设计规范》附录五附表5-3或5-4确定。

n-每m2桩的根数

A-每m2地基所需挤密桩面积，A=（e0-e1）/（1+e0）

Ap-单桩横截面积（m2）

经计算，当基础土质为塑-可塑时，压入直径15cm的松木桩作挤密桩处理，长4m，桩距50cm，梅花形布置。

（二）松木桩的施工方法

压松木桩前，先清除基地以下30cm淤泥，使基础顶面大致平整。松木桩间距50cm，梅花形布置，预留桩头15～20cm，松木桩打入完成后，在桩间夯填30cm厚片石灌碎石，加以夯实，使桩与桩之间挤紧。为了在打桩时能顺利贯入地基，减少阻力，保护桩头，将松木桩尾部削成尖锥状。

根据打桩的方法不同，可分为人工打木桩和机械打木桩。常用的打桩机械有手摇卷扬机和柴油打桩机，液压挖掘机亦经常用于打木桩。用液压挖掘机打桩时需两人扶桩就位，将挖斗倒过来扣压木桩，将木桩压入地基一定深度自稳，然后让扶桩人走开，由挖掘机将松木桩压下去，一般每3～5min即可打一条桩，工效较高。为了使挤密效果好，提高地基承载力，打桩时必须由基底四周往内圈施打。桩的布置以梅花形为好，桩间距离不宜小于3倍桩径。打桩完毕后应按设计高程锯平桩头，使每根桩的桩顶基本保持在同一水平面，清挖打桩时挤出的淤泥，在桩顶铺设20～30cm厚级配砂石褥垫层并加以压实，然后再浇筑底板混凝土，以保证基础通过褥垫层把一部分荷载传到桩间土上，调整桩和土的分担作用。在基础下设置褥垫层可减小桩土应力比，充分发挥桩间土的作用，即可增大β值，减少基础底面的应力集中。通过改变褥垫层厚度，调整桩垂直荷载的分担褥垫层越薄，桩承担的荷载占总荷载的百分比越高，反之亦然。如果不设褥垫层，则不能发挥桩间土的作用。

（三）质量检测

施工完成后，进行沉降观测，通车一年后观测无明显沉降，结构稳定安全，表明处理效果很好。

三、结论与建议

根据笔者在软土地基上进行工程建设的实践经验，实践证明，松木桩在处理软弱地基时，不仅技术简单易行施工方便快捷，而且可以避免大量的土方开挖。在松木资源比较丰富的地区，用松木桩处理软弱地基在技术上是可行的，经济上是合理的，与其他较昂贵的处理措施相比，可降低工程造价，经济效益显著，是一种因地制宜处理软弱地基的有效方法。参考文献

[1]杨位．地基与基础（第三版）[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，1998．

[2]中国建筑科学研究院．建筑地基处理技术规范ＪＧＪ79-2002[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，2002．

[3]中华人民共和国建筑部．建筑地基基础设计规范ＧＢ50007-2002[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，2002．

[4]中华人民共和国原城乡建设环境保护部．建筑地基基础设计规范ＧＢＪ7-89[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，1994．

[5]中国建筑科学研究院．建筑桩基技术规范ＪＧＪ94-94[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，1995．

摘要:目前针对软土地基的不同构成有很多不同的处理方法。文章结合自己多年的工作实践,对用短木桩处理涵洞软土地基的相关技术进行探讨。

关键词:短木桩;涵洞;软土地基1软土地基的种类及常见的正理方法

软土地基按其沉积环境一般可分为人工填土类、滨海沉积类、湖泊沉积类、河滩沉积类、沼泽沉积类形成的含淤质粘土类地基及各种山前冲洪积相形成的夹卵石、漂石的淤质粘土类地基。目前对厚度较大的软土地基一般采用各类桩基础进行处理,对含水量和孔隙率较大的软土地基一般采用砂桩、石灰桩、化学注浆或载荷堆压处理,对填土类地基一般采用强夯法和换土垫层的方法处理。各种处理方法都有较强的针对性,处理方法选择是否合理,直接影响到结构物的使用安全和经济成本,在实际工程施工中,用短木桩处理软土地基问题较少提及,文章认为在条件许可的情况下采用短木桩处理软土地基,不仅施工较为便捷,而且费用也较为合理。

2用短木桩处理涵洞软土地基实例

2.1工程的地质概况

该工程位于省道S206商桐路上蔡大李庄至顺河段改建工程K230 106处,设计为一孔正交4 m的涵洞,结构类型上部结构为钢筋砼矩型板,下部结构为轻型桥台,基础结构为厚度60 cm的C20#钢筋砼基础。地质剖面自上而下由杂填土、淤质粘土及黄粘土构成。淤质粘土呈软塑状,下部的黄粘土呈硬密状,是较为理想的持力层。持力层的实际埋深约4.5 m,当时曾考虑用喷粉桩或换土垫层法处理,经业主方、设计方、监理方同意作技术经济比较最后采用了短木桩的处理方案。

2.2短木桩的设计计算

在短木桩的设计计算中,作为挤密桩时,可按式(1)设计:

S=0.95d=A/AP(1)

式中,S为桩的间距(m);d为桩径(m);e0为挤密前土的天然空隙比;e1为挤密后所要求达到的空隙比;n为每m2桩的条数;A为每m2地基所需挤密桩面积,=(e0-e1)/(1 e0);Ap为单桩横载面积(m2)。

在短木桩的设计计算中,作为端承桩时,可按式(2)设计:

Pa=Φα[δ]A(2)

式中,Pa为单桩承载力(kN);Φ为纵向弯曲系数,与桩间土质有关,一般可取1;α为桩材料的应力折减系数,木桩取0.5;[δ] 为桩材料的压力(kPa)。

本实例的结构物上部结构为钢筋砼矩型板,下部结构为轻型桥台,基础结构为厚度60 cm的C20#钢筋砼基础。上部结构传至基础顶面的竖向力及基础自重力2440 kN,持力层的容许承载力经综合分析取200 kPa,基础埋深1.6 m,基础底面尺寸为1.6 m×12 m,该实例持力层埋深较浅,因而采用端承桩设计。

根据打桩公式:Pa=Φα[δ]A,当以松木为材料,松木的承压允许[δ]为2900 kPa,本方案以木桩的直径为15cm计算。

Pa=Φα[δ]A=1×0.5×2900×(0.15/2)×π=25.6 kN/根

每平方米所需桩数为n=2440/(1.6×12×25.6)=4.96根,实取5根/m2。该工程的桩基底面积为1.6×12×2=38.4m2,所需木桩数:38.4×5=192根,桩的布设形式按梅花形。全部打桩完毕后,在桩顶铺设10 cm厚C10#砼垫层,然后施工基础。

2.3使用经济效果分析

根据施工预算,当时当地15～20 cm直径的木桩3m长的每根木桩工料费为35元/根,总费用192×35=6720元。若用喷粉桩处理约需3.0万元。若用换砂砾垫层处理约需2.2万元。该工程2003年10月竣工通车已使用多年,通过观测证明,结构稳定安全,效果良好。

3短木桩处理软土地基的适应条件

一般软土厚度小于5 m时较为适用短木桩处理,为了便于人工打桩,桩长2～4 m为宜,可作端承桩或挤密填土的挤密桩。作端承桩时,为了保证桩尖能贯入持力层,上部可先开挖至基础的埋深后再打桩。木桩的材料以松木为宜,因松木含有丰富的松脂,能很好地防止地上水和细菌对其腐蚀作用,价格也比较便宜。木桩适于地下水位以下地层中工作,对于地下水位变化幅度较大或具有较强腐蚀性地下水的地方,软基处理费用较大的(大约超过10万元),不宜采用木桩处理方法。

实践证明,短木桩处理软土地基时,有施工方便、经济效益明显等优点,也可避免大量的土方开挖。用短木桩处理软土地基在经济和技术上是可行的,可为一种处理软土地基的有效手段。

参考文献:

[1] GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].本文来源于

第二篇：软土地基松木桩处理技术

一.软弱地基的种类及常见的处理方法

软弱地基的种类很多，按成因一般可分为人工填土类地基；海相、河流相和湖相沉积而成的含淤质粘土类地基；各种山前冲积、洪积相所形成的夹卵石、漂石的粘土类地基。复杂的成因造成了它们在物理力学性能上的复杂性，它们的共同特点是承载力低、压缩性高。目前对厚度较大的软弱地基一般采用各类钢筋混凝土桩进行处理，对含水量和孔隙比较大的软弱地基一般采用砂桩、石灰桩，化学灌浆或堆载预压等方法处理。各种处理方法都有较强的针对性，处理方法选择是否合理，直接影响到建筑物的设计是否安全和节约。在实际工程中，松木桩处理软弱地基的问题较少提及，笔者认为在条件许可的情况下采用短木桩处理某些软弱地基不仅施工较为便捷，而且费用也较为经济合理。二.用松木桩处理地基的实例

在实际工程中软弱地基普遍存在，对于一些层数较低、荷载较轻的建筑物地基或遇局部暗塘的情况，大多是采用松木桩处理地基的。下面就１１０ＫＶ鹿山变电所主控楼的地基处理作一简要介绍。（１）工程的地质概况

该工程位于鹿山附近，建筑面积６５０m２，两层全框架结构。地质剖面自上而下由杂填土、淤质粘土、含淤质砾砂卵石、粉质粘土及粘土构成。

淤质粘土呈软塑状，下部的含淤质砾砂卵石呈中密状，是较为理想的持力层。持力层的实际埋深约４米。当时曾考虑用砼短桩或换土垫层法处理，经技术经济比较确定了松木桩的处理方案。（２）松木桩的设计计算

在设计中短木桩用作挤密桩时可按下式设计： Ｓ=0.95d√(1+ e０)／(e０-e１)

n=Ａ/ＡＰ Ｓ――桩的间距（m）d――桩径（m）

e０――挤密前土的天然孔隙比

e１――挤密后作要求达到的孔隙比，可按地基所需的承载力设计值再根据《建筑地基基础设计规范》附录五附表５－３或５－４确定 n――每m２桩的根数

Ａ――每m２地基所需挤密桩面积，Ａ=(e０-e１)/(1+ e０)ＡＰ――单桩横截面积（m２）

在设计中，当桩端有硬壳层存在时，可作为端承桩，按下式计算： Ｐa=Ψα[σ]A-----------------(a)Ｐa――单桩承载力

Ψ―――纵向弯曲系数，与桩间土质有关，一般可取１ α―――桩材料的应力折减系数，木桩取0.5 [σ]――桩材料的容许压力，kＰa

本实例中柱下独立基础附加应力及自重总值为950KN。选③层为桩端持力层，地基土的容许承载力经综合分析后取值130kPa，基础埋深１.5米，经计算基础尺寸为2.6*2.9m2。持力层埋藏较浅，因而采用端承桩设计。根据（a）式，当以松木为材料，桩直径为15cm时，[σ]为2773.4kPa

Ｐa=1*0.5*2773.4*(0.15/2)2*π=24.5KN/根 每平方米所需桩数为

n=950/(2.6*2.9*24.5)=5.14根／m2 实取５根／m2 该工程的桩基底面积为210m2，所需桩数: 210*5=1050根

桩的布置按梅花形： 全部打桩完毕后，在桩顶面铺设20cm厚片石灌石子，加以夯实，然后再做基础。（３）经济效果分析

软弱地基的松木桩处理技术

根据建筑预算定额，φ15cm的松木桩2.5m长每根桩工料费为15元／根，总费用1050*15=1.575万元。若用12cm*12cm混凝土预制短桩约需5.1万元；若用换土垫层则需2.4万元，并且因地下水位较高，换土施工难度很大。显然用松木桩方案为首选。该工程1999年5月竣工两年多来，通过使用和观测证明，结构稳定安全。

三.松木桩处理软弱地基的适应条件

根据笔者在软土地基上工程建设的实践经验，软土地基的设计之前必须认真进行工程地质勘察和土工试验。只有查清土层和土质的情况，才能正确地进行设计和施工；再者，必须从场地的土层和土质的特点出发，对地基与基础的结构、施工及使用等方面进行综合考虑，通过方案比较、合理地选择地基处理方案。一般软土厚度小于5m时较为适宜用松木桩处理，为了便于打桩，桩长不宜超过4m。作端承桩时，为了保证桩尖能进入持力层，上部可先开挖至基础的埋深后再打桩。桩的材料必须用松木，因松木含有丰富的松脂，这些松脂能很好地防止地下水和细菌对其的腐蚀，价格也较为便宜。松木桩适宜在地下水以下工作，对于地下水位变化幅度较大或地下水具有较强腐蚀性的地区，不宜使用松木桩。

实践证明，短木桩处理软弱地基时，有施工方便、经济效益明显的优点，它可避免大量的土方开挖，因而在松木资源较为丰富的地区，用松木桩处理软弱地基在经济和技术上是可行的，它不失为一种处理软弱地基的有效手段。

第三篇：松木桩处理软土地基的设计与施工

罗源县起步溪护国段防洪工程挡墙基础松木桩的设计计算

罗源县起步溪护国段防洪工程H右2+780--H右3+733.4软基堤段采用松朩桩软土地基处理。

本堤段H右3+160典型断面挡墙高6.98m, 浆砌石衡重式挡墙, 迎水坡1:0.1, 背水坡台上部1:0.3, 台以下1:-0.2, 台宽1.15m.C20砼埋石底板宽4.13m, 厚0.8m.片石充砂填层1.0m.基础底板埋深1.0m, 设计基底应力为P=83KPa.工程地址处为软土地基.根据地质勘察资料, 各土层的物理力学指标见” 罗源县护国溪路堤工程地质勘察技告” 表5。建基3.16m至一2.86m之间土层为淤泥质土,其地基承载力基本容许值为50KPa。-2.86m下土层为卵石层,其地基承载力基本容许值为350KPa。天然地基承载力不能满足要求,必须进行处理。经分析比较,拟采用松木桩处理地基。设计松木桩桩长6m,桩头径200mm,尾径120mm。,土的内摩擦角为7.4度，桩周摩擦力标准值为13 kN/m2。桩距应根据单桩承载力确定。1.1 按照桩材强度确定的单桩承载力

Ra=ψα[σ]AP(1)式中:Ra———单桩承载力标准值(kN);ψ———纵向弯曲系数,与桩间土质有关,一般取1;α———桩材料的应力折减系数,木材取0.5;[σ]———桩材料的容许应力,φ200mm的松木桩[σ] =2700kPa;Ap———桩端截面积(m2)。

故Ra=1×0.5×2700×π×0.1×0.1=42.41 kN/根 1.2 按照土抗力确定单桩承载力

松木桩在土中形成摩擦桩,其单桩承载力标准值按下式 计算: Ra=μ∑qsili+αqpAp(2)式中:μ———桩身平均周长(m);qsi———桩周第i层土的侧阻力标准值(kPa);li———桩穿越第i层土的厚度(m);α———桩端天然地基土的承载力折减系数,取0.5;qp———桩端地基土的承载力标准值(kPa);Ap———桩端截面积(m2)。将已知条件代入上式,得

Ra=π×0.16×13×6+0.5×350×π×0.06×0.06=41.19kN/ 取上述两种计算方法中单桩承载力较小值者,即Ra=41.19kN/根,然后根据单桩承载力确定桩距s。

s=R/Ra=126/41.19=3.1,即每平方米至少3.1根桩。实际设计中松木桩采用600×600正方形布置,面积置换率为（π×0.1×0.1/0.6×0.6）8.72%。

1.3复合地基承载力计算软弱地基经松木桩处理后实际形成复合地基,其承载力标准值按下式计算: fspk=mRa+β(1-m)fsk(3)Ap式中:fspk———复合地基的承载力标准值(kPa);

m———面积置换率;Ap———木桩的截面积(m2);fsk———桩间天然地基土承载力标准值(kPa);β———桩间土承截力折减系数,取β=0.8;Ra———单桩竖向承截力标准值(kN)。将上述已知条件代入(3)式,得

fspk=0.0872×41.19/（0.1×0.1π）+0.8×(1-0.0872)×50=150.84 kPa>126.43 kPa,满足要求。1.3下卧层强度验算

根据地质勘察资料可知，复合地基下卧层为卵石层，其地基承载力基本容许值为350KPa, 为坚硬下卧层, 不进行下卧层强度验算.

第四篇：松木桩在市政软土地基中的应用

浅谈市政工程中软土地基的松木桩处理

软弱地基的种类很多，按成因一般可分为人工填土类地基；海相、河流相和湖相沉积而成的含淤质粘土类地基等，它们的共同特点是承载力低、压缩性高。复杂的成因造成了它们在物理力学性能上的复杂性，使地基犬牙交错，地质情况千差万别，即使有了钻探，也毕竟只是“一孔”之见，设计时对地基亦不可能十全十美。因此，施工过程中，地质情况五花八门，有时甚至与钻孔情况相差甚远，不得不现场进行处理。目前对不同的软弱地基有不同方法处理，各种处理方法都有较强的针对性，处理方法选择是否合理，直接影响到构造物的设计是否安全和节约。在实际工程中，松木桩处理软弱地基的问题较少提及，笔者认为在条件许可的情况下采用松木桩处理某些软弱地基不仅施工较为便捷，而且费用也较为经济合理。

（一）松木桩处理软土地基的适应条件：

1、软土厚度小于5.0米。

2、软土地基必须在满足设计埋深以下，且在年最低水位以下，以保证松木桩常年浸在水中，防止松木桩时干时湿，腐朽变质。对于地下水位变化幅度较大或地下水具有较强腐蚀性的地区，不宜使用松木桩。

（二）对松木桩的要求

1、木材必须是松木，因为松木含有丰富的松脂，这些松脂能很好地防

止地下水和细菌对松木桩的腐蚀，价格也较便宜。（有水浸万年松之 说）

2、松木桩的长度一般不宜长于4.0米，因为太长，就难就地取材，材料贵且不经济，还不易打桩；但也不宜短于2.5米。

3、松木桩的尾径一般取12～15厘米，桩头用斧头削尖。

（三）操作过程

1、探明软土地基的厚度以确定松木桩的长度，方法是两个人用钢钎在基底周边及中心处，每隔2～3米试探。

2、打桩：因为现在机械化程度较高，工地现场一般都有挖掘机，方法是用挖掘机的挖斗倒过来扣压桩，功效较高，仅需两人扶桩到位，由挖斗轻按至桩入土自稳，然后人走开，由挖掘机压桩。

3、打桩时，为使挤密效果好，必须由基底四周往内圈施打。桩的布置以梅花形为好，桩间距离不宜小于3倍桩径。

4、打桩完毕应锯平桩头，使每根桩的桩顶基本水平。清挖打桩时挤出 的烂泥，然后采用块石灌砂回填，一般厚度为20～30cm，保证基础不包桩头，使受力均匀。

5、最后取土样做土工试验，或用长杆贯入仪验证处理后地基的实际承载能力是否满足设计要求。

根据笔者在软土地基上工程建设的实践经验，软土地基的设计之前必须认真进行工程地质勘察和土工试验。只有查清土层和土质的情况，才能正确地进行设计和施工；再者，必须从场地的土层和土质的特点出发，对地基与基础的结构、施工及使用等方面进行综合考虑，通过方案比较、合理地选择地基处理 方案。按以上方法，我们在市政工程的设计和施工过程中处理了许多构造物的地基，如在惠州大道四期改造工程中，有汤泉一、二桥及两边的挡土墙、石浪桥及两边的挡土墙、青塘桥两边的挡土墙；在桥东滨江东路挡土墙工程；桥东新民后街挡土墙工程等等，现均已通车，未发现由于基础变形所产生的破坏。实践证明是可行的。但是必须注意，虽然松木桩与软土之间有摩擦力存在，但不宜将松木桩按摩擦桩来考虑，同时即使松木桩有时会可能到达持力层，也不能完全作为支承桩考虑，松木桩只起挤密土壤，提高地基承载力的作用。松木桩与加固后的土壤应作为一个整体来考虑，即作为“复合地基”。

实践证明，松木桩处理软弱地基时，有施工方便、经济效益明显的优点，它可避免大量的土方开挖，因而在松木资源较为丰富的地区，用松木桩处理软弱地基在经济和技术上是可行的，它不失为一种处理软弱地基的有效手段。

第五篇：软土地基处理技术

软土地基处理技术

摘要：软土地基的处理质量是保证建筑物安全、高效运营的关键，也直接影响到地基的基础承栽力。目前在国内较为常用的地基处理方法有：垫层法、强夯法、和灰土挤密桩、石灰桩、砂桩、碎石桩、深层搅拌法和高压旋喷注浆法等。不同的软土地基应该结合工程的实际采取有效经济的处理办法。关键词：软土地基处理 主要类型 危害 地基承载力 地基土 变形

一、绪论

1、什么是软土

研究工程的软土地基处理，首先我们需要去了解什么是软土。具体该如何定义软土，各行业部门如建筑、铁路、公路等，根据行业特点和习惯，给出的定义或判定条件不尽相同。

例如，在建筑工程中认为：软（弱）土是指淤泥、淤泥质土、充填土、杂填土或其他高压缩性土。其中淤泥是在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作用而形成，为天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土;天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5、但大于或等于1.0的粘性土或粉土称为淤泥质土。[1] 此外公路工程中认为：软土为天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑到流塑状的粘性土，如淤泥、淤泥质土，以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等。淤泥和淤泥质土的特征解释为，在静水或缓慢流水环境中沉积，经生物化学作用而形成的饱和粘性土，含有机质，天然含水量大于液限。当孔隙比大于1.5时称为淤泥;天然孔隙比小于1.5而大于1.0时称为淤 泥质土。当土的烧失量大于5%时，称有机质土;大于60%时称为泥炭。[2] 关于软土定义，除以上所述的两点观点外还有一些，但大同小异。总而言之，工程界通常口语称呼的软土指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的土。

一般而言，软土是指近代水下沉积的饱和粘性土，是淤泥、淤泥质粘土、泥质粉土、泥炭、泥炭质土等一类土体的简称。软土广泛分布在我国沿海内陆平原或间盆地。不同地域软土的成因、结构和形态各不相同，但都具有基本相同的物理力学特征：天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低，可呈灵敏性结构。如果软土作为工程建筑的地基，由于其承载力低、往往就会产生不同程度的坍滑或沉降。所以当一个工程在遇到地基土为软土时，如何做到正确且经济的处理就显得尤为重要。

2、软土地基的特性

软土的性质与地基土的成层构造、沉积年代、成因类型有密切关系。不同年代和成因的软土，其物理性质指标尽管可能相近，但作为地基，工程性质却可能相差很大，其大概特点总结如下：

1．含水量较高。因为软土的成分主要是由粘土粒组和粉土粒组组成，并含少量的有机质。粘粒的矿物万分之二为蒙脱石、高岭石和伊利石。这些矿物晶粒很细，呈薄片状，表面带负电荷，它与周围介质的水和阳离子相互作用，形成偶极水分子，并吸附于表面形成水膜，在不同的地质环境下沉积形成各种絮状结构。因此这类土的含水量比较高。

2．透水性差。软土的渗透系数一般在1×10-6～1×10-8cm/s之间，所以在荷载作用下固结速度很慢。当地基中有机质含量较大时，土中可能产生气泡，堵塞渗流通道而降低其渗透性。所以在软土层上的建筑物基础的沉降拖延很长时间才能稳定，同样在荷载作用下地基土的强度增长也是很缓慢的。

3．压缩性较高。一般正常固结的软土层的压缩系数约为0.5～1.5Mpa-1，最大可达到4.5Mpa-1；压缩指数约为0.35～0.75。天然状态的软土层大多数属于正常固结状态，但也有部分是属于超固结状态，近代海岸滩涂沉积为欠固结状态。欠固结状态土在荷重作用下产 1 生较大沉降。超固结状态土，当应力未超过先期固结压力时，地基的沉降很小。

4．流变性强。在荷载的作用下，软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。

3、软土地基的危害

软土地基的危害是承载力低，变形大，特别是不均匀变形大，而且变形稳定时间很长，几年甚至几十年。往往造成建筑物沉降大且不均匀，造成建筑物开裂，倾斜等。

例1：2009年6月27日上海闵行区“莲花河畔景苑”一在建13层住宅楼于清晨连根“卧倒”的事件。事后专家分析，最有可能是地基出现问题，因为莲花河畔景苑所在的区域属于上海流沙比较严重的区域，其地基是属于我们常说的软土地基，如果地基不经过加固处理，很容易引起房屋倾斜。专家认为由于是对土芯取样出现问题，导致设计存在偏差；或者是打桩不深、水泥标号等存在问题。因为地桩的水泥有高标要求，如果没有达到会发生断裂。

例2：2010年8月，福建正得房地产开发有限公司开发的格林兰景3号楼地基塌陷一事，以及各地不断传来的“楼薄薄”、“楼脆脆”、“楼歪歪”等新闻，如此多的房屋出现质量问题，已经让老百姓不寒而栗。

例3：2004年4月4日下午4点左右，福建罗长高速公路马尾到琯头段长柄高架桥往北500米处发生大面积塌方，塌方路段长度约70米，塌陷落差达15米左右。陷下去的公路上有一辆小轿车。驾驶员心有余悸地告诉记者，当时的感觉就像乘电梯往下掉，所幸人车都没有受损。据福建省高速公路公司负责人介绍，造成事故的主要原因是路基软、土质差，淤泥又深又厚，雨季来临使地下淤泥产生流动。

根据以上三个例子可见，工程中软土地基处理的重要性和必要性。

二、软土地基处理目的和意义以及发展现状和存在问题

1、软土地基处理的目的和意义

意义：众所周知，地基与建（构）筑物的关系极为密切，建（构）筑物的安全与正常使用，地基基础起着非常重要的作用。据调查统计，世界各国各种土建，水利、交通等类的工程事故中，因地基问题造成的工程事故的比例最大。软基处理恰当与否，关系到整个工程质量、投资和进度，其重要性已越来越多的被人们所认识。

目的是：利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，2 用以改良地基土的工程特性。

1、提高地基的抗剪强度

2、降低地基的压缩性

3、改善地基的透水特性

4、改善地基的动力特性

5、改善特殊土的不良地质特性

2、软土地基处理技术的发展现状和存在的问题 2．1发展现状

近40年来，国外的地基处理技术发展的十分迅速，老方法得到改进，新方法不断涌现。在20世纪60年代中期，从如何提高土的抗拉性质这一思路上，发展到土的加筋法；从如何有利于土的排水和排水固结这一基本观点出发，发展到了土工合成材料、砂井预压和塑料排水带；从如何进行深层密实处理的方法考虑，采用加大击实工的措施，发展到了强夯法和振动水冲法等。另外，国外现代工业的发展，对地基工程提供了强大的生产手段，如能制造重达几十吨的强夯起重机械；潜水电机的出现，带来了振动水冲法中振动器等施工机械；真空泵的问世，建立真空预压法，生产了大于20MPa气压的空气压缩机，从而产生了高压喷射注浆法。通过不断的发展使得如今对软土地基处理变得更加简单快捷。

2.2现有软土地基处理方法所存在的问题

为什么在世界各国各种土建，水利、交通等类的工程事故中地基问题造成的工程事故的比例最大，现有的处理方法中存在哪些问题？

(1)未能因地制宜合理选用处理方法。在合理选用地基处理方法方面有时存在一定的盲目性。例如饱和软粘土地基不适宜采用振密、挤密法加固。根据工程地质条件和地基加固原理，因地制宜合理选用处理方法特别重要。在这方面，现在的问题是对几个技术上可行方案进行比较、优化不够。采用的不是较好的方法，更不是最好的方法。有时工程问题是解决了，但造价高和工期长。

(2)不能正确评价每种地基处理方法的适用性。人人都承认每种地基处理方法都有一定的适用范围，但遇到具体问题就会盲目扩大其应用范围，对这种情况施工单位更应注意。

(3)施工单位素质差影响地基处理质量。这方面最典型的例子是搅拌桩施工。几年前上海市建委发文禁用粉喷深层搅拌法，接着不少地区也采取类似措施。深层搅拌法不能满足地基处理要求并不是深层搅拌法工法本身不成熟，也不是深层搅拌法加固地基设计方法不对。影响施工质量主要是施工单位素质和施工机械两方面问题。先分析施工单位素质存在的问题。前些年，地基处理施工队伍的快速膨胀，造成绝大多数施工队伍缺乏必要的技术培训，熟练技术工人缺乏是普遍现象。除此之外，还存在偷工减料现象。其它地基处理方或轻或重也存在类似问题。

(4)施工机械简陋影响地基处理水平和质量。近二十几年来，我国地基处理施工机械发展很快，许多已形成系列化产品。但应看到与我国工程建设需要相比较，差距还很大。还以深层搅拌法为例，不能很好保证施工质量不仅与施工单位素质有关，也与目前应用的施工机械水平有关。简陋的机械要保持稳定良好的施工质量是困难的。

(5)地基处理理论落后于实践。从实践一理论一再实践的角度看，实践先于理论是一般规律，对土木工程更是如此。但重视理论研究，用理论指导实践也是很重要的。对地基处理各种工法及一般理论缺乏深入系统的研究也是发展中存在的问题之一。

(6)不少工法缺乏完善的质量检验手段。完善的质量检验手段是保证施工质量的重要措施。目前不少工法缺乏完善的质量检验手段。

三、简要介绍常用的软土地基处理方法及其原理

随着现代工程技术的发展进步以及新的加固技术、新型材料的不断研发，使得软土地基处理技术日趋完善。(1)换土垫层法

换土垫层法的原理是：将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土或不良土挖去，以质地坚硬、强度较高、性能稳定、压缩性较小、具有抗侵蚀性的砂、砾、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，形成良好的人工地基。垫层能有效扩散基底压力，提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀、消除膨胀土的胀缩作用等。适用于各种软弱土及山地不良地基的浅层处理。使用的主要材料：砂、砾石、石渣、粉煤灰、矿渣等。使用的主要机械设备：人工挖土或机械挖土、垫层材料运输、压实或夯实机械。

(2)挤淤置换法

挤淤置换法的原理是：依靠换填材料的自重以及借助于其他外力，如压载、振动、爆炸、强夯或卸荷等，使软弱层遭受破坏后被强制挤出而进行的换填处理。适用于厚度较小的淤泥地基。

(3)强夯置换法

强夯置换法是一种普遍运用的方法，其原理是采用边填碎石边强夯的强夯置换法在地基中形成碎石墩体，由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基，以提高地基承载力、减少沉降。适用于人工填土、砂土、粘性土和黄土、淤泥和淤泥土地基。使用的主要材料：碎石、矿渣等。使用的主要机械设备：夯锤、起重设备、脱钩装置及运输装卸机械。

(4)碎石桩(置换)法

原理是在软粘土地基中采用沉管法或其它方法设置密实的砂桩或碎石桩，以置换同体积的粘性土形成砂石桩复合地基，以提高地基承载力。同时砂石桩还可以同砂井一样起排水作用，以加速地基土固结。适用于软粘土地基。使用的主要材料：砂或碎石、砾石。使用的主要机械设备：打桩机。

(5)振冲置换法

振冲置换法的原理是利用振冲器在高压水流作用下边振边冲在地基中成孔，在孔内填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石桩。碎石桩与桩土间形成复合地基，以提高承载力，减小沉降。适用于不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。使用的主要材料：碎石、砾石。使用的主要机械设备：振冲器、起重机或施工专用平台和水泵。

(6)加载预压法

原理是在建造建筑物之前，天然地基在预压荷载作用下压密、固结，地基产生变形，地基土强度提高，卸去预压荷载后再建造建筑物，完工后沉降小，地基承载力也得到提高。堆载预压有时也利用建筑物自重进行。当天然地基土渗透性较小时，为了缩短土体排水固结的排水距离，加速土体固结，在地基中设置竖向排水通道，常用形式有普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等。当采用竖向排水通道时，也分别称为袋装井法、袋装砂井法或塑料排水带法等。［7］适用于软粘土、粉土、杂填土、冲填土、泥炭土地基等。使用的主要材料：堆载用料可用土石方或其他填料;垫层材料用渗透系数大于10-3 m/s、含泥量小于3%、级配较好的中粗砂；竖向排水通道之砂井法需用同垫层材料要求相同的砂，袋装砂井法还需聚丙烯机织土工物，塑料排水带法需塑料排水带。使用的主要机械设备：堆载用料的运输、装卸机械，也可用人工运输，静压沉管机械、锤击沉管机械，动力螺旋钻机，袋装砂井专用打设机，塑料排水带插板机。

(7)降低地下水位法

原理是通过降低地下水位，改变地基土受力状态，其效果如堆载预压，使地基土固结。在基坑开挖围护设计中可减小作用在围护结构上的土压力。适用于砂性土或透水性较好的软粘土层。

4(8)石灰桩法

原理是通过机械或人工成孔，在软弱地基中填入生石灰或生石灰块加其他掺合料，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩周土的物理力学性质，并形成石灰桩复合地基，可提高地基承载力、减少沉降。适用于杂填土、软粘土地基。使用的主要材料：生石灰。使用的主要机械设备：打桩机或洛阳铲成孔。

(9)深层搅拌法

原理是利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙水泥土增强体，形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。深层搅拌法分为喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种，也可用它形成防渗帷幕。适用于淤泥、淤泥质土和含水量较高、地基承载力不大于120KPa的粘性土、粉土等软土地基。用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时宜通过试验确定其适用性。使用的主要材料：水泥。使用的主要机械设备：深层搅拌机，按搅拌轴分为单轴和双轴两种，按喷射方式分为浆液喷射和粉体喷射两种。配套设备：浆液喷射主要有灰浆搅拌机、灰浆泵，粉体喷射主要有粉体发送器、空气压缩机以及计量器等。

(10)高压旋喷注浆法

原理是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进预定位置，然后用20Mpa左右的浆液或水的高压流冲切土体，形成水泥土增强体。有单管法、二重管法、三重管法。在喷射浆液的同时通过旋转、提升形成定喷、摆喷和旋喷。可形成复合地基以提高承载力，减少沉降，也常用它形成防渗帷幕。适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大块石，或有机质含量较高时应通过试验确定其适用性。使用的主要材料：水泥。使用的主要机械设备：钻机、高压泵、泥浆泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆管、制浆机等。

以上论述的几种软土地基处理方法，仅仅是众多处理方法中较具代表性的，在各个不同的工程建设过程中，建设人员要针对不同的地质条件、技术条件、设备条件、资金力度等因地制宜的采用一种最为经济合理，施工方便的地基处理技术。本文将要重点介绍的喷粉桩加固地基处理技术，就是一种具有加固工艺合理、施工简单、技术可靠、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、工期短、占地面积小等优点的处理技术。

四、喷粉桩加固地基的处理方法

1、喷粉桩加固地基处理技术的概述

粉喷桩是粉体喷射深层搅拌桩加固软土技术的简称。国外定名为DJM工法(Dry Jet Mixing Method)喷粉桩最早是由瑞典和日本于20世纪60年代后期提出的加固地基的技术工艺。80年代初，国内开始研究，1984年7月在广东省云浮硫铁矿铁路专用线上用石灰搅拌桩加固单孔4.5m盖板箱涵软土地基获得成功，1985年4月通过铁道部部级技术鉴定。此后，很多设计单位将喷粉桩技术进行了推广应用，特别是地下水位较高的地区。

2、该技术的工作原理

通过喷射搅拌机将粉状加固料如水泥、石灰粉等用压缩空气喷入地基深部凭借搅拌机的回转钻头叶片使加固料与原位软土混合就地搅拌形成具有整体性、水稳性及一定强度的桩体。桩体中的加固料与软土产生一系列物理化学反应使软土硬结从而使桩体与桩间土一起组成复合地基起到加固地基的目的。

2.1喷粉桩所采用固化剂的分类

当前在实际工程中喷粉桩所用的固化剂主要是水泥或石灰两钟，喷拌成水泥土桩或石灰土桩。

采用水泥作为固化剂时，水泥的水化与其在混凝土中的变化机理不同，混凝土的硬化是水泥在粗骨料中进行，而水泥土硬化是水泥在具有活性的粘土介质中进行，作用缓慢而复 5 杂。采用生石灰作固化剂时，石灰在土层中吸水、膨胀、发热和进行复杂的离子交换，土微粒凝聚、火山灰、碳酸钙、固结等一系列物理化学反应，生成复杂的化合物，这些化合物在水和空气中逐渐硬化、使土粒得到牢固结合和加强，促使周边土体固结，从而形成较高强度的石灰土。

3、喷粉桩处理的特性

喷粉桩是由水泥或石灰作固化剂而形成的灰土桩，因为它既不能掺入高强度的粗石骨料，也不能通过用配置钢筋的方法来提高自身的承载力，所以喷粉桩仅考虑竖直荷载的作用，不象砼桩那样，承受竖向力的同时还能承受水平力。喷粉桩自身性质介于刚性桩（钢筋混凝土灌注桩、钢筋混凝土预制桩、木桩、钢管桩等）与柔性桩(碎石桩、砂桩、土桩等)之间的一种桩型，它的刚度、抗压强度和抗侧向压力作用均小于刚性桩而大于柔性桩。由于喷粉桩所用的固化剂是在钻孔过程中、通过钻杆喷入土层中的，桩载面中心的钻杆占去一定的空间，钻头叶片距端头越近搅拌力矩越大，使灰土搅拌愈均匀；因此桩身截面的强度是不均匀的，中心轴处强度最低，沿截面经向由中心轴向外边缘强度逐渐增强，在喷粉桩施工过程中应空杆复钻一次，以便提高混合土的均匀性是非常必要的。喷粉桩的轴向应力分布是不均匀的，从桩顶自上而下轴向力逐渐减小，最大轴向力位于桩顶3-5倍桩径范围内，再往下轴向力收敛很快，所以，喷粉桩的破坏机理是，以浅层桩向纵向压缩变形增长，外荷载继续增加，桩向达到抗裂极限状态，而使桩体失去传力功能。

4、喷粉桩在工程施工中的应用

1、提高基础地耐力：喷粉桩适用于加固软土地基，增强软土地基的承载力，使之提高建筑物的基础地耐力。

2、加固软土边坡：当此次工程进行建筑物基坑开挖时，我们遇到地面宽度不够使放坡受到限制，开挖边坡的稳定性不够等问题。由于喷粉桩可用于加固软土边坡，所以采用单个喷粉桩互相搭接而形成竖壁状墙体作护岸结构，这样比起砼连续墙、预制钢筋砼桩、钢板桩等护岸方案，不但施工简便，而且经济效益可观。

3、基坑的施工：采用水泥作固化剂制成的喷粉桩，由于水泥与原位土混合后，原位土变成较密实的水泥土，大大降低软土的渗透系数，可有效地起到阻水作用，避免坑壁流砂发生。同时，由于喷粉桩下端入土深度校长，切断了地下水的渗透途径，使得基坑降水漏斗变陡，减小了由于降水量大对周围环境的危害，从而使基坑排水作业简便化，有利于基坑的施工。

具有的优点：

加固工艺合理、施工简单、技术可靠、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、工期短、占地面积小、对环境无污染、对周围建筑物无影响、加固效果好等，更引人注意的还有：

（1）可以直接在含有地下水的地层中施工成型。

（2）虽然负温下固化料与土的反应减弱，但温度回升后，反应可继续进行，故在地温为-10℃以上的情况下进行施工，毫不影响桩的质量。

（3）施工过程中只向土层中喷射固化料干粉，无需向地层中注入附加水分，不但减少了施工污染，而且使固化料能充分吸收软土中的水分，从而增强加固效果。

（4）施工原料除原位软土外，仅掺入少量固化剂，因此施工工艺简单，施工成本低。

5喷粉桩施工程序：

1、平整场地，整套设备根据实际地形安装就位。

2、喷粉桩机自动纵横向移动，钻头对准孔位。

3、启动搅拌机，钻头正向旋转，实施钻进作业。为了不至堵塞钻头上的喷射口，钻进过程中不喷固化料，只喷射压缩空气，即确保顺利钻进，又减小负载扭矩。随着钻进，使 6 被加固的软土体在原位受到搅动。

4、钻至设计孔底标高后停钻。

5、再次启动搅拌机，反向旋转提升钻头，同时打开发送器前面的控制阀，按需要量向被搅动的疏松土体中喷射固化料——水泥粉（或石灰粉），边提升边喷射边搅拌，尽量达到搅拌均匀，使软土与固化料充分混合，喷射量与控制阀的开放大小成正比，与钻头的提升速度成反比。

6、当钻头提升至高出桩顶40cm～50cm时，发送器停止向孔内喷射粉料，桩柱已形成，将钻头提出地面。

7、为了确保固化剂与土体充分混合或感到某一根桩喷粉质量欠佳时，对原孔应复钻一次，以达到图纸设计要求。

8、实践证明：在喷粉过程中，当钻头提升到最后阶段时应注意控制，使钻头距地表面≥50cm时停止喷粉，不然粉体被带出地面而向空中飞散污染环境。

 6.1喷粉桩施工程序图

a.钻机定位 b.喷气钻井 c.终孔停钻 d.喷粉提升 e.成桩、钻头提至地面

1.喷钻机 2.钻架 3.钻杆 4.钻头 5.钻孔 6.成桩

结束语：

软土地基有极大的危害性，如果不处理或处理不当，就会造成地基失稳，使构造物沉降过大或不均匀沉降，对构造物造成不同程度的危害。软土地基的处理方法很多，但是结合实际情况，我国各地区的环境，土质皆有不同。前辈们的工程实践经验很宝贵，值得我们借鉴，但在实际工程中需要我们勇于探索，力求用最简单、最经济的施工方法完成任务。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院.《建筑地基基础设计规范》.北京:中国建筑工业出版社，2002 [2]交通部第一公路勘察设计院.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》.北京:人民交通出版社，1996 [3]铁道第一勘察设计院.《铁路工程地质手册》[M].北京:中国铁道出版社，1999 [4]铁道第三勘察设计院.铁路工程设计手册:《桥梁地基和基础》[M].北京:中国铁道出版社，2002 [5]建设部综合勘察研究设计院.《岩土工程勘察规范》.北京:中国建筑工业出版社，2001 [6]殷宗泽、龚晓南．《地基处理工程实例》．中国水利水电出版社．2000 [7]翁春旭．处理软土地基排水固结法的技术经济分析． 2000