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摘要：工程建设过程中遇到的软土地基问题，一直是港口建造过程中的难点。如何改善软土地基的承载力，减少工后沉降是工程建设一直探讨的核心问题。本文对软土地基的机理和处理方法作了详尽说明，重点分析了港口工程中常用的软基处理方法及其适用性。
关键词：软土地基；港口工程；软基处理；加固机理
Abstract: the engineering construction encountered in the process of soft soil foundation, so it is difficult in the process of port construction. How to improve the bearing capacity of the soft soil foundation, reduce post-construction settlement construction has been discussed is the core of the problem. In this paper, the mechanism of the soft soil foundation and processing method for the detailed description, and analyses the commonly used in port engineering of soft foundation treatment method and its applicability.
Key words: soft soil foundation; Port engineering; Soft foundation treatment; Reinforcement mechanism
中图分类号：TU471.8文献标识码：A 文章编号：
1概述
软基处理一直是工程建设中的技术难题，不同的地质条件应采用不同的地基处理方法。通常软土是指天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水率大于液限，具有高压缩性、低强度，高灵敏度、低透水性和高流变性，且在较大地震力作用下可能出现震限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。
1.1 软土的工程性质
（1） 物理性质差(高含水量，大孔隙比)，基本物理特性差，含水量高，W=35%80%；孔隙比大，e=1.02.0；土的成分粘土矿物、有机质含量高；土粒粒度成分粘粒组和粉粒组含量高；降低W、缩小e成为软弱土地基加固的重要内容。
（2） 抗剪强度低，软弱土天然不排水抗剪强度cu=5kPa25kPa；外载作用下，软弱土渗透固结，强度会显著增长，加速软弱土层渗透固结速率，是改善软弱土强度特征的有效途径。
（3） 压缩性较高，正常固结软弱土压缩系数为a1-2=0.51.5MPa-1，最大a1-2=4.5MPa-1；压缩指数Cc=0.350.75，且有Cc=0.0147w-0.213；天然软弱土层一般为正常固结土，有部分土层处于超固结状态，而近代海相或河湖相沉积物，一般处于欠固结状态；控制沉降是地基加固重要内容之一，尤其柔性荷载下控沉技术
（4） 渗透性很小，软弱土渗透系数k=10-610-8cm/s，在外荷作用下渗透固结速率很慢；一般软弱土层渗透性具有明显各向异性，水平向渗透系数往往高于垂直向的渗透系数，尤其是存在水平砂夹层；加速软弱土层的固结速率，成为软土加固的一个重要内容。
（5） 结构性明显，软弱土一般为絮凝结构，尤以海相粘土更为明显，结构性强，一旦结构受到扰动或破坏，强度明显降低，甚至呈现流动状态。我国沿海软弱土的灵敏度St=48，属于高灵敏土。地基处理中或地基施工中，减小结构性土层扰动，直接影响施工效果
（6） 流变性显著，在外载作用下，土体主（渗透）固结完成后，在剪应力作用下，土体剪切应变缓慢发展，流变的工程问题，既可导致强度衰减；又可产生可观次固结沉降；流变机理认识待完善，地基处理的对策目前是提高处置的等级。
1.2软基处理面临的主要问题
（1）地基承载力和稳定性问题。在使用荷载（静力和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏，影响正常使用，引起破壞或边坡失稳。
（2）沉降、水平位移及不均匀沉降问题。在荷载作用下（静力和动力荷载），地基产生变形。当沉降、水平位移、或不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响正常使用，甚至可能引起破坏。沉降量较大时，不均匀沉降往往也比较大，不均匀沉降的危害更大。
软土地基处理原则
地基处理是一门技术性和经验性很强的应用学科。在选择地基处理方法之前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点，并结合当地的经验，选择经济有效的处理方法。
针对地质条件和工程特点选用合适的地基处理方法；所选用的处理方法必须符合土力学的基本原理; 根据地基处理的时效特点进行工程验算与控制;重视地基处理的工程经验。软基处理过程中一是要保证在施工期间和完工后使用期间是稳定的，不因填筑荷载、施工机械和交通荷载的作用而引起破坏或过大的变形。二是控制工后沉降和不均匀沉降。工后沉降：国内港口一般是集装箱堆场、道路、件杂货等是20~30cm，散货（铁矿石、煤、钢材等）一般是以稳定控制，或者50cm。在选择处理措施时应考虑地质条件、使用条件及施工条件，尤其要考虑处理措施的特点、对地基的适应性和效果，以确定符合要求的处理措施。当软土地基比较复杂，或工程规模很大、沉降控制的精度要求较高时，应考虑在正式施工之前，在现场设置试验段，并对其稳定和沉降进行观测，以便根据观测结果选择适当的处理措施，或对原来的处理方案进行必要的修正。
3软土地基的处理方法和适用条件
地基处理的目的是利用置换、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法，对地基土进行加固，以改善压缩层内一部分或全部地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性和特殊土地基特性。
对地基处理方法进行严格的统一分类是很困难的。根据地基处理的加固原理，港口工程中的地基处理方法可以划分为五类。
4常用的软基处理方法
4.1 挤淤置换处理
依靠换填材料的自重以及借助其他外力，如：压载、振动、爆破、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。这种方法不可能把软弱层完全挤出，需要考虑一定的沉降。 主要有一下几种施工工艺： 1、压载法； 2、振动挤淤；3、强夯挤淤；4、爆破挤淤； 5、卸荷挤淤。
4.2 排水预压法
排水固结法是对地下水位以下的天然地基，或先在地基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水带)等竖向排水体地基，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载；或在建筑物建造前在场地先行加载预压，通过加载系统在地基中产生水头差，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。
真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。其优点是：工期短，效果好安全可靠，施工便利，节约资源，利于环保。注意事项：1)堆载前要注意保护密封膜，防止堆载时刺破；2)堆载层底部应选用较细且不含硬块状的堆载物；3)选择合适的堆载时间和荷重。
降水（联合堆载）预压法通过降低地下水位，使降低地下水位范围内土的浸水重度变为饱和重度，因而产生了附加荷载，使土体固结、沉降、土的性质得到改善。降水预压不会使土体破坏，因而不需控制加荷速率，可一次降至预定深度，从而加速固结时间。
4.3 碎石桩（砂桩）处理
采用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔后，在将碎石（砂）挤压入已成的孔中，形成大直径的碎石（砂）所构成的密实桩体。 又可细分为碎石桩、砂桩、挤密砂桩。
碎石桩或砂桩的适用范围：适用松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土以及对变形控制要求不十分严格的饱和软粘土地基的加固或置换，对十字板抗剪强度小于20kPa的饱和软粘土地基应慎用。 其加固机理为：1、挤密作用 ；2、置换作用 ；3、排水作用；碎石桩（砂桩）宜采用正三角形布置，砂桩桩径一般采用40～70cm，碎石桩直径一般采用50～100cm。碎石桩成桩材料以粒径30～70mm的硬质岩的碎石或卵石为主，可部分掺砂，含泥量小于10％，不得采用强风化岩或软质岩石料。
水下普通砂桩： 在砂桩船上，利用振动锤将由活瓣封住下口的钢套管沉入土中，到达预定深度后，在套管内灌砂，打开活瓣，边振动边上拔套管，将砂振密实，留砂于土中，形成砂桩。
水下挤密砂桩：在普通砂桩的工艺上，增加了套管内加气压，逐段复打，使砂桩扩径密实的工艺，形成比普通砂桩直径更大，桩体更为密实的砂桩。
4.4 加固土桩
4.4.1水泥土搅拌桩
用带有回转、翻松、喷粉与搅拌功能的机械，将胶结材料与地基的软土搅拌，使软土地基局部范围的某一深度，某一直径内的软土用固化材料予以改良、加固，形成加固土桩体，这种桩称为水泥粘土桩、石灰粘土桩或某胶结物粘土桩，它具有一定的强度和水稳性。水泥搅拌桩或粉喷桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、饱和粘性土地基。当地基土天然含水量小于30％、大于70％或地下水的PH值小于4时不宜采用粉喷桩。当水泥搅拌桩或粉喷桩用于处理有机质土、塑性指数大于25的粘土、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。
4.4.2高压喷射注浆
利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水称为不小于20MPa的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，一部分细小土粒随浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力作用下与浆液搅拌混合，按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列，浆液凝固后在土中形成固结体，从而改善土的性质，提高地基承载力。
旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑饱和粘性土地基，特别适宜在施工场地狭窄、净空低、上部土质较硬而下部软弱时采用。当用于处理有机质土、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。
4.4.3加固土桩的加固机理及技術要求
（1）由于水泥固化过程中吸纳大量的自由水体，因此这些自由水体必须是无害的，例如PH值不能太低，如果太低就会影响加固效果。
（2）为使水泥尽量与软粘土中的自由水增加接触面，促使化学反应充分发生，水泥应与粘土充分拌和，因此水泥搅拌桩或粉喷桩施工时不得少于两次循环搅拌。
（3）为达到水泥吸水固化的效果，要求水泥必须是新鲜的，不能存放太久，一般不超过三周，否则水泥在仓库里存放中吸收空气中的水分，结成小块状，妨害充分搅拌，不利于化学反应。
（4）搅拌机械的搅拌功能和搅拌是否充分对水泥搅拌加固法的加固效果起着重要作用。对于粉喷桩能否充分搅拌就是一个值得讨论的问题，这也是有些地区禁止采用粉喷桩的原因（尽管干的水泥粉可以吸纳更多的软粘土中的自由水）。
5结语
通过不断的探索和借鉴，港口工程中的软基处理技术取得了重大的突破，软土地基处理的方法种类越来越繁多，每种方法各有独自的特色，其处理效果也不尽相同。在选择处理方法时，必须充分考虑结构物的种类、作用在基础上荷载的大小、地基土的类别、结构物的布局条件等因素来选择适当的施工工艺。另一方面随着工程建设范围的不断扩大，发现软土层新结构的可能性也越大，我们需要在工程的实施过程中，在已有的基础上继续创新，使新技术、新工艺不断完善。
参考文献
[1] 龚晓南．地基处理新技术[M]．陕西科学技术出版社，2000．
[2] 软土地区岩土工程勘察规程，JGJ 83-2011[S]．
[3] 王炳龙．真空联合堆载预压法加固软土地基的试验研究[J]．同济大学学报，2009，4．
[4] 杨奕军．用砂石桩进行软基加固处理[J]．中外建筑，2005，02．
[5] 黄俊民;王先云;;应用深层搅拌法加固渠道软基[J]．江西水利科技，1993，03．
[6] 林晓玲;土工织物加筋垫层在建筑软基中的应用[J]．工业建筑，1994，03．
关键词：软土地基；港口工程；软基处理；加固机理
Abstract: the engineering construction encountered in the process of soft soil foundation, so it is difficult in the process of port construction. How to improve the bearing capacity of the soft soil foundation, reduce post-construction settlement construction has been discussed is the core of the problem. In this paper, the mechanism of the soft soil foundation and processing method for the detailed description, and analyses the commonly used in port engineering of soft foundation treatment method and its applicability.
Key words: soft soil foundation; Port engineering; Soft foundation treatment; Reinforcement mechanism
中图分类号：TU471.8文献标识码：A 文章编号：
1概述
软基处理一直是工程建设中的技术难题，不同的地质条件应采用不同的地基处理方法。通常软土是指天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水率大于液限，具有高压缩性、低强度，高灵敏度、低透水性和高流变性，且在较大地震力作用下可能出现震限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。
1.1 软土的工程性质
（1） 物理性质差(高含水量，大孔隙比)，基本物理特性差，含水量高，W=35%80%；孔隙比大，e=1.02.0；土的成分粘土矿物、有机质含量高；土粒粒度成分粘粒组和粉粒组含量高；降低W、缩小e成为软弱土地基加固的重要内容。
（2） 抗剪强度低，软弱土天然不排水抗剪强度cu=5kPa25kPa；外载作用下，软弱土渗透固结，强度会显著增长，加速软弱土层渗透固结速率，是改善软弱土强度特征的有效途径。
（3） 压缩性较高，正常固结软弱土压缩系数为a1-2=0.51.5MPa-1，最大a1-2=4.5MPa-1；压缩指数Cc=0.350.75，且有Cc=0.0147w-0.213；天然软弱土层一般为正常固结土，有部分土层处于超固结状态，而近代海相或河湖相沉积物，一般处于欠固结状态；控制沉降是地基加固重要内容之一，尤其柔性荷载下控沉技术
（4） 渗透性很小，软弱土渗透系数k=10-610-8cm/s，在外荷作用下渗透固结速率很慢；一般软弱土层渗透性具有明显各向异性，水平向渗透系数往往高于垂直向的渗透系数，尤其是存在水平砂夹层；加速软弱土层的固结速率，成为软土加固的一个重要内容。
（5） 结构性明显，软弱土一般为絮凝结构，尤以海相粘土更为明显，结构性强，一旦结构受到扰动或破坏，强度明显降低，甚至呈现流动状态。我国沿海软弱土的灵敏度St=48，属于高灵敏土。地基处理中或地基施工中，减小结构性土层扰动，直接影响施工效果
（6） 流变性显著，在外载作用下，土体主（渗透）固结完成后，在剪应力作用下，土体剪切应变缓慢发展，流变的工程问题，既可导致强度衰减；又可产生可观次固结沉降；流变机理认识待完善，地基处理的对策目前是提高处置的等级。
1.2软基处理面临的主要问题
（1）地基承载力和稳定性问题。在使用荷载（静力和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏，影响正常使用，引起破壞或边坡失稳。
（2）沉降、水平位移及不均匀沉降问题。在荷载作用下（静力和动力荷载），地基产生变形。当沉降、水平位移、或不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响正常使用，甚至可能引起破坏。沉降量较大时，不均匀沉降往往也比较大，不均匀沉降的危害更大。
软土地基处理原则
地基处理是一门技术性和经验性很强的应用学科。在选择地基处理方法之前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点，并结合当地的经验，选择经济有效的处理方法。
针对地质条件和工程特点选用合适的地基处理方法；所选用的处理方法必须符合土力学的基本原理; 根据地基处理的时效特点进行工程验算与控制;重视地基处理的工程经验。软基处理过程中一是要保证在施工期间和完工后使用期间是稳定的，不因填筑荷载、施工机械和交通荷载的作用而引起破坏或过大的变形。二是控制工后沉降和不均匀沉降。工后沉降：国内港口一般是集装箱堆场、道路、件杂货等是20~30cm，散货（铁矿石、煤、钢材等）一般是以稳定控制，或者50cm。在选择处理措施时应考虑地质条件、使用条件及施工条件，尤其要考虑处理措施的特点、对地基的适应性和效果，以确定符合要求的处理措施。当软土地基比较复杂，或工程规模很大、沉降控制的精度要求较高时，应考虑在正式施工之前，在现场设置试验段，并对其稳定和沉降进行观测，以便根据观测结果选择适当的处理措施，或对原来的处理方案进行必要的修正。
3软土地基的处理方法和适用条件
地基处理的目的是利用置换、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法，对地基土进行加固，以改善压缩层内一部分或全部地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性和特殊土地基特性。
对地基处理方法进行严格的统一分类是很困难的。根据地基处理的加固原理，港口工程中的地基处理方法可以划分为五类。
4常用的软基处理方法
4.1 挤淤置换处理
依靠换填材料的自重以及借助其他外力，如：压载、振动、爆破、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。这种方法不可能把软弱层完全挤出，需要考虑一定的沉降。 主要有一下几种施工工艺： 1、压载法； 2、振动挤淤；3、强夯挤淤；4、爆破挤淤； 5、卸荷挤淤。
4.2 排水预压法
排水固结法是对地下水位以下的天然地基，或先在地基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水带)等竖向排水体地基，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载；或在建筑物建造前在场地先行加载预压，通过加载系统在地基中产生水头差，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。
真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。其优点是：工期短，效果好安全可靠，施工便利，节约资源，利于环保。注意事项：1)堆载前要注意保护密封膜，防止堆载时刺破；2)堆载层底部应选用较细且不含硬块状的堆载物；3)选择合适的堆载时间和荷重。
降水（联合堆载）预压法通过降低地下水位，使降低地下水位范围内土的浸水重度变为饱和重度，因而产生了附加荷载，使土体固结、沉降、土的性质得到改善。降水预压不会使土体破坏，因而不需控制加荷速率，可一次降至预定深度，从而加速固结时间。
4.3 碎石桩（砂桩）处理
采用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔后，在将碎石（砂）挤压入已成的孔中，形成大直径的碎石（砂）所构成的密实桩体。 又可细分为碎石桩、砂桩、挤密砂桩。
碎石桩或砂桩的适用范围：适用松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土以及对变形控制要求不十分严格的饱和软粘土地基的加固或置换，对十字板抗剪强度小于20kPa的饱和软粘土地基应慎用。 其加固机理为：1、挤密作用 ；2、置换作用 ；3、排水作用；碎石桩（砂桩）宜采用正三角形布置，砂桩桩径一般采用40～70cm，碎石桩直径一般采用50～100cm。碎石桩成桩材料以粒径30～70mm的硬质岩的碎石或卵石为主，可部分掺砂，含泥量小于10％，不得采用强风化岩或软质岩石料。
水下普通砂桩： 在砂桩船上，利用振动锤将由活瓣封住下口的钢套管沉入土中，到达预定深度后，在套管内灌砂，打开活瓣，边振动边上拔套管，将砂振密实，留砂于土中，形成砂桩。
水下挤密砂桩：在普通砂桩的工艺上，增加了套管内加气压，逐段复打，使砂桩扩径密实的工艺，形成比普通砂桩直径更大，桩体更为密实的砂桩。
4.4 加固土桩
4.4.1水泥土搅拌桩
用带有回转、翻松、喷粉与搅拌功能的机械，将胶结材料与地基的软土搅拌，使软土地基局部范围的某一深度，某一直径内的软土用固化材料予以改良、加固，形成加固土桩体，这种桩称为水泥粘土桩、石灰粘土桩或某胶结物粘土桩，它具有一定的强度和水稳性。水泥搅拌桩或粉喷桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、饱和粘性土地基。当地基土天然含水量小于30％、大于70％或地下水的PH值小于4时不宜采用粉喷桩。当水泥搅拌桩或粉喷桩用于处理有机质土、塑性指数大于25的粘土、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。
4.4.2高压喷射注浆
利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水称为不小于20MPa的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，一部分细小土粒随浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力作用下与浆液搅拌混合，按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列，浆液凝固后在土中形成固结体，从而改善土的性质，提高地基承载力。
旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑饱和粘性土地基，特别适宜在施工场地狭窄、净空低、上部土质较硬而下部软弱时采用。当用于处理有机质土、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。
4.4.3加固土桩的加固机理及技術要求
（1）由于水泥固化过程中吸纳大量的自由水体，因此这些自由水体必须是无害的，例如PH值不能太低，如果太低就会影响加固效果。
（2）为使水泥尽量与软粘土中的自由水增加接触面，促使化学反应充分发生，水泥应与粘土充分拌和，因此水泥搅拌桩或粉喷桩施工时不得少于两次循环搅拌。
（3）为达到水泥吸水固化的效果，要求水泥必须是新鲜的，不能存放太久，一般不超过三周，否则水泥在仓库里存放中吸收空气中的水分，结成小块状，妨害充分搅拌，不利于化学反应。
（4）搅拌机械的搅拌功能和搅拌是否充分对水泥搅拌加固法的加固效果起着重要作用。对于粉喷桩能否充分搅拌就是一个值得讨论的问题，这也是有些地区禁止采用粉喷桩的原因（尽管干的水泥粉可以吸纳更多的软粘土中的自由水）。
5结语
通过不断的探索和借鉴，港口工程中的软基处理技术取得了重大的突破，软土地基处理的方法种类越来越繁多，每种方法各有独自的特色，其处理效果也不尽相同。在选择处理方法时，必须充分考虑结构物的种类、作用在基础上荷载的大小、地基土的类别、结构物的布局条件等因素来选择适当的施工工艺。另一方面随着工程建设范围的不断扩大，发现软土层新结构的可能性也越大，我们需要在工程的实施过程中，在已有的基础上继续创新，使新技术、新工艺不断完善。
参考文献
[1] 龚晓南．地基处理新技术[M]．陕西科学技术出版社，2000．
[2] 软土地区岩土工程勘察规程，JGJ 83-2011[S]．
[3] 王炳龙．真空联合堆载预压法加固软土地基的试验研究[J]．同济大学学报，2009，4．
[4] 杨奕军．用砂石桩进行软基加固处理[J]．中外建筑，2005，02．
[5] 黄俊民;王先云;;应用深层搅拌法加固渠道软基[J]．江西水利科技，1993，03．
[6] 林晓玲;土工织物加筋垫层在建筑软基中的应用[J]．工业建筑，1994，03．