建筑工程软土地基的勘察措施与施工技术

罗建鸿 邵云海

摘要：基础施工是建筑技术施工中非常重要的一部分，在实际施工中，地基中软土的分布对地基的承载力、稳定性、沉降等均存在较大不利影响。为了保证基础安全及基础施工质量，有必要针对软弱地基进行地基处理。本文从软土的采集方法和软土的工程地质特性入手，对软土地基的分析和基础处理进行了简要的讨论和分析。

Abstract： Foundation construction is a very important part of the construction of building technology. In actual construction， the distribution of soft soil in the foundation has a great adverse effect on the bearing capacity， stability and settlement of the foundation. In order to ensure the safety of the foundation and the quality of foundation construction， it is necessary to deal with the weak foundation. This article starts with the soft soil collection method and the engineering geological characteristics of the soft soil， and briefly discusses the analysis and foundation treatment of the soft soil foundation.

关键词：建筑工程;软土地基;勘察措施;施工技术

Key words： construction engineering;soft soil foundation;survey measures;construction technology

中图分类号：TU753                                      文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）28-0146-03

0  引言

我国城市人口一直增长较快，但我国城市可提供的建设用地面积日益萎缩。为了满足城市居民生活和工作的需要，提高建设用地的利用率，需要增加建筑工程的高度和层数，从而对地基基础的要求日愈提高。建筑质量直接决定着建筑的安全。软土地基对于拟建设的建筑物具有很高的安全风险，必须采取恰当的地基基础设计和施工方法进行有效处理，确保工程安全稳定。

1  建筑工程中的软土工程概述

在可供进行工程建设的场地内，软土地基的分布非常普遍。除山区位置软土分布较少外，在我国的广大平原地区（沿海地区）均存在一定程度的软土分布。由于这些地区人口密集、经济发展迅速，对建筑物的需求量很大，高层建筑也随之应运而生。在这个时候，有必要认真对待软土地基，因为软土本身的独特性质，导致其物理力学性质较差，未经处理不适合作为工程建（构）筑物的地基使用。如果没有得到有效的处理，就会出现上部结构的损坏、建筑物沉降（不均匀沉降）过大，甚至出现建筑物倒塌等严重问题。在此类地区开展工程建设，特别是在设计及施工中，有必要对现有软基进行适当处理加固，制定合理的设计施工方案，提高其物理力学性质，满足上部结构对地基基础的承载力、稳定性及变形的要求。只有这样，才能为工程的顺利实施提供坚实的基础。近年来，由于所供建设用地建筑物总体量的增加，而各用地范围内分布的软土地基的物理力学状态差异性较大，针对每个场地施工组织所采取的方案和措施也各有不同。但无论如何，在软土地基的实施中，所采取的地基处理措施必须是经济合理、技术可行、便于施工，处理后必须满足上部结构对地基基础的承载力及稳定性的要求。鉴于此目的，必须认真分析工程区内的软土性质及分布范围，并结合工程的具体设计情况，选择合理的处理方案。在软基工程的发展过程中，普遍存在触变性、流变性、高压缩性、低强度、低透水性、不均匀几种工程特点。

2  软土地基的概念和施工技术遵循的原则

2.1 软土的基本概念  软土是一种细粒土系统，其含水量高，天然孔隙比大于1.0，天然含水量大于液限，以流塑状态为主。除水流影响外，在一些特殊条件下，会形成软土地基，如：基础结构问题导致的地基沉降过大等现象，有必要判定地基是否为软弱地基时，应充分考虑各方面的因素，包括基本结构形式、基础尺寸等。

2.2 具体的软基处理施工技术应遵循的原则  由于软土地基基础的施工比其它基础施工难度大，在软土地基施工技术中存在一定的不可控因素，为了更好地体现建筑技术的有效作用，必须根据软土地基的实际特性更好地建立有效的施工技术方案。

2.2.1 因地制宜的原则  由于不同区域范围内软土的物理力学性质不同，部分软土地基处理深度较大，目前尚无法统一确定采用哪种施工工艺，应针对具体位置对软基、试验区进行详细分析研究后，再确定相应的施工工艺，并说明施工过程中应考虑的因素。

2.2.2 环境保護的原则  在软土地基施工过程中开挖的软土应堆放在预定的位置，并应适当处理软土地基中的涌水，以免污染附近水源、农田和居住环境。

2.2.3 注意安全施工的原则  由于软土地基施工风险较大，如果处理措施不当，较有可能产生地基的坍塌、滑移等危害，为了避免上述现象的发生，在软土地基施工前必须要做好相应的安全工作及监测措施，以降低或避免施工风险。

3  建筑工程软土地基的勘察措施

3.1 软土地基勘察措施  房屋结构地质工程勘察应根据设计勘察任务书要求，详细了解建筑物的基本功能特点、上部荷载条件、基本类型、结构类型，结合变形极限、埋深等资料进行综合分析。同时应进行相应的地质调查，并对拟建场地周边建（构）筑物的基础形式及上部结构的现状进行充分的研究，以核实周围建（构）筑物所采用的岩土工程数据是否安全可行。根据以上资料及调查结果，编制详细的岩土工程勘察方案，有针对性的提出岩土工程勘察需要提供的技术资料，从而满足设计方的使用要求。避免因盲目勘察导致成果资料不完整、不准确，以达到安全、经济、高效的目的。

3.2 现场检验与监测措施  岩土工程勘察中的现场检验和监测通常应在软土地基施工阶段进行，施工过程中应进行现场检查及检验，其目的主要是在施工阶段对前期建设项目的岩土工程勘察成果进行检查和核实，以及采取相应的方法及措施对岩土工程进行监测和质量控制。现场监测的主要内容是核实施工效果和上部结构荷载压力下对地基基础产生的影响;对施工作业过程中的周边环境进行监测，并根据监测结果对周边环境影响进行相应的分析和判断。通过现场检验与监测研究获得的试验和监测数据，可以反算一些设计及施工所依据的岩土参数，根据实际参数及时改变施工方案，从技术和经济角度进行设计优化。现场检验与监测工作主要在施工期间进行，但对于有特殊要求和一些存在对工程有重要影响的不良地质现象的建设项目，应在建筑物竣工后一段时间内继续进行。其主要目的是确保质量和安全，并可提高项目效率。

4  软土地基勘察技术

软土的形成原因主要可分为滨海沉积、湖泊沉积、河滩沉积及沼泽沉积等类型，沿海地区是中国软土分布最广的地区，软土主要由饱和的细粒土组成，可分为淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。基于软土所具有的特性，软土地基沉降量相当大，最大可达100cm以上;沉降时间也很长，甚至可以用几十年上百年的时间才能使沉降稳定。另外，软土地基还具有沉降不均匀、强度低等特点。使施工难度加大，同时也增加了造价。若对软土地基处理不到位，很容易造成建（构）筑物的沉降、倾斜、垮塌等安全质量事故，甚至引发地质灾害。

综上所述，我们在对软土进行勘察时要采取针对性的勘察手段及测试方法，以便准确查明软土的分布及其物理力学特性。

4.1 勘察要点  查明场地内软土分布位置处的地形地貌、暗滩及老河道的分布范围及埋深;软土成因类型、分层条件、规律、扩散特征，地下软土层在水平和垂直方向上的起伏变化规律，土层的均匀性和渗透性等特征。以及地下软硬土层之间的埋藏条件和分布特征;查明软土层中砂质夹层的厚度、颗粒组成和排水性能;查明软土的物理力学性质。现场地下水的补、排水条件以及地下水与地表水之间的水力联系等。

4.2 选择合适的勘探位置和深度  在软土地基场地进行勘察，勘探点的选择是非常重要的。勘探点的平面布置需要根据勘察阶段场地的复杂程度来确定，如果土层变化比较复杂，应对勘探点间距进行加密，适当增加勘探点的数量，以保证勘探数据的真实性和完整性。勘探点深度应根据地基变形计算深度、场地地质条件、建筑物特点和可能的地基基础类型等综合确定。

4.3 选择恰当的勘探方法

4.3.1 钻探  钻孔是勘察中的重要方法，也是软土勘察中必不可少的方法之一。在软土层中取样时应采用薄壁取土器并优先选用静压法采取土样，取样及运输、贮存、制备过程中须采取有效的措施以防止试样扰动。

4.3.2 原位测试  通常采用静力触探试验、旁压试验、十字板剪切试验、扁铲侧胀试验、载荷试验、波速试验等。当有较厚的软弱土层或饱和粉砂（土）层时，可选用静力触探试验和标准贯入试验进行原位测试。

4.4 对软土的力学性质参数进行测定  软土物理力学性质可以通过现场钻探鉴别、采取土样进行室内土工试验、进行原位测试等方法综合分析后得到，勘察所提供的岩土参数等成果资料应保证其真实且准确。

5  软土地基勘察和处理方法

5.1 勘察阶段  在施工工艺设计中，虽然大多数施工单位已经认识到软土地基处理的重要性，但在实际施工中仍存在一些问题。例如，因为调查的疏忽，在调查准备的早期阶段所收集的数据完整性和准确性不够。这样在进行软土地基的基础设计时，可能会出现由于设计指标的偏差，导致最终设计方案与实际情况不符，导致地基基础发生技术质量问题，从而影响到建设工程的安全与稳定。

5.2 强夯法  强夯法广泛应用于住宅软基施工中，该技术具有适应性强、造价低、效果好、应用范围广、地基土压实度高等优点，主要用于工期短的项目。施工单位通常采用强夯法处理软弱地基。主要原因是，对于短周期建设项目，强夯施工时间相对较短，能产生良好的加固效果。另外，强夯法适用于处理分布面积大、软弱土层厚度较小的场地，对于此类场地的处理费用较低。整体而言，强夯法具有设计简单、成本低的优点。

5.3 加筋加固法  由于地基必须承载上部建（构）筑物的压力，为了提高软土地基的承载力、减小地基沉降（均匀沉降及不均匀沉降），在施工中可以将土工合成材料放入软土地基中，通过在软土层中进行加筋加固的方法以增加复合地基土层的强度、减小地基沉降，从而提高其强度及稳定性。另外，加筋材料的抗拉强度很大，适应变形的能力较强。综上所述，加筋材料加固方法可以减少地基的總沉降量，使地基适应变形的能力加强。同时可加速软土的固结，从而加速沉降，减少后期沉降。

5.4 沉降处理技术  软土地基沉降问题经常出现，这对基础结构的稳定性有着重要的影响，因此必须结合实际情况，针对软土地基的施工提出有针对性的沉降处理技术;在建筑工程中结合大量软土地基的施工实践，对软土地基厚度及分布的不同可选用不同的处理方式来减小地基的整体沉降及不均匀沉降。对于埋深较浅且厚度不大的软土分布地段，可采用换填垫层法处理;对于埋深及厚度较大的软土分布地段，可采用复合地基的方式进行处理。

5.5 排水技术措施  软土含水率过高是造成地基软弱的重要原因之一。在软土地基施工工艺的选择上，施工人员可在软土层中采用适当的排水措施作为辅助，加速软土固结，从而提高软土强度、减小沉降。在软土层中插入塑料排水板，可使软土具有良好的排水固结功能，能有效地控制软土地基的含水量。

在建设场地存在软土地基的住宅工程中，建设单位应根据具体问题具体分析，以有效提高地基的可持续性，保证房屋建筑整体质量。

6  软土地基处理中的存在的问题

6.1 现场勘察资料缺乏  在软土地基处理中，需从地形地貌、地质构造、工程地质及水文地质条件等方面进行详细而全面的勘测，提供详细而准确的勘察成果资料。但由于长期以来普遍对软土地基重视不够，致使常规的勘察方法及成果不能有效地保证资料的及时性和准确性，所提供地基土的物理力学性质指标及水文地质指标与实际情况偏差较大，由于参数的准确性低，不仅会增加后续建设项目的难度，也给建筑设计留下安全隐患。

6.2 对硬壳层的强度认识不足  软土地基表面通常覆盖一层强度较高的土层，称为“硬壳层”。其强度能有效地承担上部荷载。在工程中如果能充分利用该层硬壳层，便能有效降低工程造价。但由于勘察方法或勘察手段的选择不恰当、现场勘察人员重视程度不够等原因，所提供的勘察成果未能准确反映硬壳层的具体位置及厚度、埋深等。

6.3 施工准备不充分  软土地基基础条件复杂，而在基础施工前，由于前期准备工作不充分，未能充分分析软土地基基础的特点，计算指标和基础结构计算的设计不准确，致使施工准备工作不能按实际情况编制，影响施工质量。而在借鉴相邻工程经验的时候，在城市建筑物的建造中，相邻建筑物的层数、高度及荷载是不同的，同时不同场地软土分布的情况也是不一样的。施工企业如果对周边建筑物的施工经验一味盲从，不加分析地照搬照抄，也会对工程质量造成严重的危害。

7  房屋建筑工程中常用的软土地基处理方案

软土地基有许多特性，必须采用科学的处理方法，以达到质量保证、结构安全、经济合理的目标。根据工程区域内软土的性质及分布特点，采取有针对性的处理措施对软土地基土层进行处理，是一种行之有效的方法。在工程施工前采用人工加固，使其能够满足基础及上部结构的承载力及变形控制要求，保证结构安全。在软土分布区域内进行工程建设时，为了保证工程施工的顺利，必须对软土进行适当的加固处理。加固措施的选择应该按照技术可行、安全可靠、经济合理、便于施工的原则进行，随着建筑技术的不断提升，软土地基的加固处理措施多样。针对具体项目，应根据工程实际情况合理选取适当的加固措施。限于篇幅原因，本文主要对水泥土搅拌桩和灰土搅拌桩的加固方法进行了探讨和分析。

7.1 水泥土搅拌桩  深层水泥搅拌法是软基处理方法之一，通过在土壤中加入水泥浆液的方法，使土体与水泥浆充分搅拌混合，使单纯的土壤转化为水泥土，能够有效提高地基的强度。水泥作为一种高效的硬化剂，通过特殊的机械装置在喷射过程中将其注入到深厚的软土土层中，形成水泥土复合地基，从而提高软土地基的强度。相较而言，深层水泥土搅拌桩成本相对较高。

施工工艺：

试桩：试桩必须在施工前进行，其目的是根据试桩的水泥用量、水泥比、泵压等参数来确定工程桩施工的材料配比和技术参数。一般情况下，试验批的数量不应少于五组，并且必须确保试验桩的结果达到设计要求，以作为工程桩施工的技术依据。通过试桩过程可以达到以下目的：既能保证水泥土搅拌桩质量符合施工标准，又能保证整个软土地基处理工程的顺利施工。

施工准备：试桩完成后，应对场地工程桩范围内存在的树根、石块等障碍物或硬杂物进行必要的清理作业，以保证工程桩施工能够顺利进行。此外，必须检查水泥土搅拌桩桩机等施工机械设备的施工能力及运行状况，由项目经理或监理工程师负责进行检查，以避免在施工过程中出现机械事故。

施工要点：水泥土搅拌桩施工设备应配置有铅垂仪等测量仪器，以控制好搅拌装置的垂直度，保证水泥土施工的垂直度符合设计要求。施工过程中需严格按照设计参数指标作为施工依据，按照设计要求的搅拌遍数和水泥用量进行施工作业，确保桩身质量满足施工要求。

7.2 灰土搅拌桩  石灰混合料与水泥混合料有许多相似之处，二者的区别主要是由于原材料的不同。石灰石混合料的原料主要是石灰，适合处理高塑性粘土。在一些特殊情况下，石灰混合料具有比水泥混合料更好的固化作用，施工过程也非常简单，可以显著提高地基的强度、减小沉降。

材料的选择：必须保证石灰混合料中消石灰的细度满足设计要求及施工设备的施工能力要求，这是保证顺利施工的必要条件。因此，对消石灰最大直径的选择应科学、准确。理论上保证石灰的水泥直径不大于2mm。石灰的选择有一定的标准，通常选用新鲜的消石灰或生石灰粉，存放时间一般应在两个月内，否则会降低石灰质量。

施工准备：为了保证搅拌桩的质量符合施工标准，必须对施工现场的表面进行适当处理，增加表层地基土的强度，能够使机械设备在施工中正常运行作业。此外，施工前尚应先进行试桩工作，以保证质量符合设计标准，又能保证整个软土地基处理工程的顺利进行。

施工要点：粉体搅拌法的施工包括五个步骤，即桩机对位、下钻、钻进、注入粉体进行搅拌、提升。基于上部结构对承载力的要求对桩的间距进行初步试算后确定，从而确定在加固范围内所需搅拌桩的个数。根据搅拌桩在每平方米内所占面积的大小，搅拌桩主要按两种形式排列，一般为等边三角形，有时也布置成正方形，桩距一般设计为1m，桩径0.5-1.5m。空压机不需要有很高的压力，风量也不宜太大。

8  结束语

随着建筑数量的不断增加和建筑规模的不断扩大，人们对地基的要求也越来越高。要保证建筑结构的安全与稳定，必须要保证基础设计及施工的质量与安全，做好软土地基的地质勘察和处理工作，进而保证建筑物的质量和安全。

参考文献：

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[3]张永利.关于建筑工程中软土地基处理及施工技术[J].工程建设与设计，2019（09）：49-51.

作者简介：罗建鸿（1975-），男，云南禄丰人，高级工程师，本科，研究方向为岩土工程。