软土处理技术
在软土地基处理设计中，宜采用较好的土层作为持力层；应考虑上部结构和基础之间的相互作用；对建筑形状、荷载、结构类型、地质条件进行综合分析，然后确定地基处理方法。软土地区常用的地基处理方法和原则见表4-3。
表4-3软土地区常用地基处理方法
(一)排水固结法
根据有效应力原理，由于固结压力的作用，土体中的孔隙水排出，孔隙水压力逐渐消散，有效应力增大，土体强度增加。根据这一原理，排水固结法多年来积累了许多成功和成熟的经验。软土地基的天然承载力很低，渗透系数往往不超过10-7 cm/s，即使建筑物整体不稳定，其沉降变形也会持续很长时间，沉降可能发展到影响建筑物的正常使用，甚至造成结构破坏。对于工期较长的工程，常采用分阶段预压的方法，使地基强度的增加适应附加荷载的增加，即在某一级荷载的作用下，地基强度增加到一定程度后再施加下一级荷载，在土坝、大型油罐等工程中常采用这种方法加固地基。由于土体固结排水所需时间与渗流路径长度的平方成正比，因此在地基中设置连通的排水体可以大大缩短预压固结所需时间。因此，通常在预压前在地基中设置人孔排水体。
这种加固方法有着悠久的历史和大量的工程实例。与其他加固方法相比，其计算理论和施工技术相对成熟。必须强调的是，排水加固法的关键是预压荷载，预压荷载的大小和持续时间是决定地基强度增长的主要因素。
排水固结法的设计包括加载系统和排水系统两部分。只有排水系统没有加载系统，没有压差孔隙水无法自动排除，地基无法加固。另一方面，如果只有加载系统而没有排水系统，排水距离无法缩短，预压时地基强度无法提高。因此，在排水增压设计中，排水系统和加载系统必须一起考虑。
1.排水系统
设置排水系统主要是改变地基的排水边界条件，增加孔隙水的排水通道，缩短排水距离。
排水系统由水平排水体和垂直排水体组成。水平排水体一般为砂垫层，根据需要厚度为30 ~ 100 cm。宜采用级配良好的中粗砂，渗透系数约为10-3 cm/s，也可采用塑料排水板和渗透滤布。竖向排水体，常用人孔、袋装人孔、塑料排水板。
(1)检修孔
人孔的设计包括选择合适的人孔长度、直径和间距，以及人孔排水系统所需的材料和砂垫层的厚度。
人孔的直径和间距主要取决于粘性土的固结特性和预压时间的要求。工程中常用的井径为20 ~ 30cm，常用的井距为人孔直径的6 ~ 9倍。人孔的长度取决于软土层的厚度、荷载和施工周期。对于稳定性控制工程，如路堤和岸坡，应通过稳定性分析确定检修孔的深度，检修孔的长度应大于最危险滑动面的深度。
人孔的布置在平面上可以是等边三角形或正方形。当人孔呈正方形布置时，人孔的有效排水范围为正方形；当人孔呈等边三角形布置时，人孔的有效排水范围为正六边形。在实际固结计算中，Barron建议将每个人孔的影响范围概化为一个等效圆来求解。等效圆的直径(de)和人孔的间距(L)之间的关系如下:
当排列等边三角形时，计算公式为
地质灾害防治技术
公式中，符号含义与前面相同。
正方形排列，计算公式为
地质灾害防治技术
公式中，符号含义与前面相同。
在实际工程中，常采用等边三角形布置。
在人孔的设计中，一般是先选择长度、直径和间距来计算固结度，然后用得到的固结度来计算沉降量。如果不满足上部结构的要求，就要重新选择人孔的尺寸，重新计算，直到满足要求。
水冲洗法常用于砂井施工。这种方法使用一种特殊的喷嘴，用水冲洗孔洞，然后用沙子填充孔洞。有时，也使用振动下沉法。这种方法是用管靴或翻板通过振动使套管下沉到设计深度，填砂，然后边振动边拔出套管。
(2)袋装人孔
根据砂井固结理论，缩短间距优于增大井径，应采用“薄而密”的原则布置竖向排水体。同时，在含水量高的软土中，检查井容易出现缩颈、断颈、起拱或错位。因此，材料消耗低、连续性好、施工简单的袋装沙井越来越被广泛使用。袋装砂井是将砂装入透水性好的编织袋中，直径一般为7 ~ 12 cm。目前国内广泛使用的制袋材料是丙纶编织布。
袋装砂井施工常采用导管振动机械，施工程序包括定位、整理桩尖、沉管、将砂袋放入导管、拔管、移位。
(3)塑料排水板
随着塑料工业的快速发展，塑料排水板的应用已经相当普遍。塑料排水板的特点是单孔横截面大，排水顺畅，重量轻，耐久性好。
塑料排水板的宽度通常约为10cm，厚度为数毫米，包括芯板和过滤膜。芯板是排水通道，有沟槽式和多孔式两种。槽型多为聚丙烯或聚乙烯塑料芯板；聚酯无纺布多用于多孔孔，可卷成筒状，使用方便，因此应用广泛。过滤膜一般采用聚酯内衬。
塑料排水板和窨井都是竖向排水体，加固原理相同，可以采用窨井基础的固结理论和设计方法。
塑料排水板由专用插板机施工，排水板由导管送入设计深度。导管下沉有振动法、锤击法和液压法。导管底部有一个桩尖，用于沉管时防止淤泥进入导管，拔管时锚固塑料排水板，防止排水板被取出。
2.加压系统
增压系统是指施加在地基上的预压荷载，增加地基土的固结压力，产生固结。它的材料是固体(土和石等。)、液体(水等。)、真空负压负载等。
(1)加压法
一般根据预压的目的选择加压方式。如果预压的目的是减少建筑物的沉降，则应在建筑物施工前采用预压使地基发生沉降；如果预压的主要目的是增加地基强度，可以采用自重加压，即减慢施工速度或增加土的排水速率，使地基强度的增加适应建筑荷载的增加。
(2)增压系统的设计
堆载预压法的增压系统主要是指堆载预压方案和堆载材料的选择。根据堆载材料的不同，预压分为自重预压、荷载预压和水预压。填料、沙子和砾石等散装材料通常用于堆放；油罐通常通过向罐内注水来预压地基；对于堤坝等以稳定为控制的工程，会根据自身重量有控制地逐步加载，直至设计标高。在软土地区，堆载预压必须分步进行，只有当前一级荷载下的地基强度增加到足以加下一级荷载时，才能加下一级荷载。可根据开普敦极限荷载的半经验公式初步估算第一级容许荷载。
真空预压法加压系统的设计内容主要包括:密封膜内的真空度、加固土层所需的平均固结度和施工工艺设计。一般要求密封膜内的真空度应稳定保持在650mmHg以上，且分布均匀。竖井深度内土层的平均固结度应大于90%。在建筑设计中，钢筋面积的划分是一个非常重要的环节。实践表明，每个加固部位的面积应该大而不是小。目前，我国单个真空预压区面积已达3×104 m2。但由于施工能力或场地条件的限制，需要将场地划分为若干加固区域，分阶段进行加固。划分区域时应考虑以下因素:①确保每栋建筑位于一个加固区内，建筑边线远离加固区的有效边线。②应以满足工期要求为基础，一般配筋面积为6000 ~ 10000 m2；(3)钢筋区之间的距离应尽可能小，或采用封闭的沟渠。
(2)井点降水预压
预压的效果可以通过降低软土层的地下水位来增加土的自重压力来达到。适用于以下情况。
1)没有预压荷载时，可以考虑。因为它的特点是利用自重预压。
2)地下水位接近地表时，更适用于含水量高、塑性低的软土。当降水范围以下仍有一定厚度的软土时，需要进行预压固结。
3)由于预压时土体不会被破坏，所以不需要控制加载速率。
如果这种方法与砂井相结合，深层土的加固效果会更好。
由于软粘土渗透系数低，必须采用小而密的井点系统，有时需要电渗来加速渗流和防止淤积，但成本较高，在国内很少使用。井点降水预压是继井点排水之后的一种稳定边坡或用于地下工程施工的技术。一般多用于中低塑粘土。当土层渗透系数低于1.0× 10-6 m/s时，此方法不适用。
(3)深层搅拌桩
深层搅拌桩是利用石灰浆或水泥浆与软土混合形成桩与桩间土组成的复合地基来加固地基。1975年，日本研制成功搅拌施工机械，并用于水上施工，后来在日本得到广泛应用。20世纪80年代初，我国研制了SJB-1深层搅拌机，并在宁、津、连云港、福州等地的加固工程实践中使用，取得了满意的效果。
施工机械由电动机组、搅拌系列、供浆设备和起重机组成(图4-14)。施工程序如下:
1)将搅拌机提升到预定的孔位，启动电机，调整到正常速度。
图4-14SJB-1深层搅拌机(单位:毫米)
2)开钻，即搅拌头缓慢下沉至预期深度时切入软土。
3)准备水泥浆或石灰浆，通过输浆管压入孔内，在搅拌机的推动下逐渐注入并搅拌。
4)搅拌头再次下沉，提升一次，重复搅拌一次，不再灌浆，使加固剂和软土混合均匀成桩。
固化剂可以是石灰或水泥。多采用水泥浆，一般水泥含量约为10%，水灰比为0.45 ~ 0.50，加入少量石膏、三乙醇胺和减水剂。
深层搅拌桩的另一个特点是可以用来加固深层。在日本，它通常用于加固海湾底部的软层，也用于建造地下连续墙。国外的搅拌深度可以达到25m以上，而我国由于施工机械的限制，最大深度一般在10m左右，导致很多搅拌桩因为无法穿透软土而成为摩擦桩。因此，单桩试验的结果不仅取决于桩的强度，更大程度上取决于桩周摩阻力。桩周围土壤的机械特性和桩的长度成为极其重要的因素。
另外，对于软土地基的处理，常采用旋喷桩加固和锚固技术，使用时可参考相关规范。