略论淤泥与淤泥软土的施工处理

略论淤泥与淤泥软土的施工处理

本文介绍了淤泥及淤泥软土以及地基处理方法，设计人员不仅要选择好淤泥软土地基处理方法，而且还要考虑其建筑物结构优化设计，尽量采用较为轻型结构，减轻上部重量，这样会减少淤泥质软土地基处理造价。

标签：淤泥；淤泥软土；地基处理

一、淤泥及其分类

淤泥指的是在静水和缓慢的流水环境中沉积并含有机质的细粒土。其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5。当天然孔隙比小于1.5而大于1.0时，称淤泥质土，又称淤渣。淤浆（由固体颗粒分散在液体中形成的黏稠悬浮液）中悬浮的固体颗粒沉淀淤积而形成的含少量液体的固液混合物，形如软泥、烂泥或泥泞。淤泥可分为以下几种：

1、原淤泥：未经淤泥处理的初沉淀淤泥。二沉剩余淤泥或两者的混合淤泥。

2、初沉淤泥： 从初沉淀池排出的沉淀物。

3、二沉淤泥：从二次沉淀池（或沉淀区）排出的沉淀物。

4、活性淤泥：曝气池中繁殖的含有各种好氧微生物群体的絮状体。

5、消化淤泥： 经过好氧消化或厌氧消化的淤泥，所含有机物质浓度有 一定程度的降低，并趋于稳定。

6、回流淤泥： 由二次沉淀（或沉淀区）分离出来，回流到曝气池的活 性淤泥。

7、剩余淤泥：活性淤泥系统中从二次沉淀池（或沉淀区）排 出系统外的活性淤泥。

8、淤泥气 ： 在淤泥厌氧消化时，有物分解所产生的气体，主要成分为甲烷和 二氧化碳，并有少量的氢、氮和硫化氢。俗称沼气。

二、淤泥软土的形成

淤泥软土形成于第四纪晚期，属于海相、河谷相、湖沼相、三角洲相等粘性沉积物或河流冲积物，分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地区，接近地表部分有厚度不等淤泥质软土。

在静水或缓慢的流水环境中沉积，经物理化学和生物化学作用形成的，未固

结的软弱细粒或极细粒土。属现代新近沉积物。淤泥按粒度组成可以是粉土质的或粘土质的，细砂质或极细砂质的极少。海滨淤泥的粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主，淡水淤泥则是以伊利石和高岭石为主。淤泥含有较多的（2～3%）和多的（10～12%）有机质，其含量随深度而减少。淤泥的主要特性是：天然含水率高于液限，孔隙比多大于1.0；干密度小，只有0.8～0.9克/立方厘米；压缩性特别高，压力自9.8×10帕增加到19.6×10帕时，压缩系数为a1-2>0.05，压力自9.8×10帕增加到29.4×10帕时压缩系数a1-3>0.1；强度极低，常处于流动状态，视为软弱地基。淤泥按孔隙比可再细分为淤泥（孔隙比大于 1.5）和淤泥质土（孔隙比为1～1.5）。淤泥的自然结构变化十分敏感，结构及其强度受力破坏后能自动复原，这就是所谓的触变性。淤泥不宜作天然地基，因为它会产生不均匀沉降，使建筑物产生裂缝、倾斜、影响正常使用。在淤泥上进行建筑时必须采取人工加固措施。如压密、夯实，用垂直砂井排水，加速淤泥固结。有时可采用柱基，或在建筑物上部采用适应于不均匀沉降的刚性圈梁，沉降缝等结构措施，以保证建筑物的稳定安全。

三、淤泥软土的性质

淤泥土物理性质：一是含有很多细颗粒及大量有机腐植质；二是颜色深灰色或暗绿色，有臭味；三是一般天然含水量在40%～70%之间，有的大于70%，孔隙比>1.0，天然容量在15～18kN/m3---之间。力学性质：强度极低，压缩性大，透水性差。工程特性：地基承载力低，强度增长缓慢，加荷后易变形且不均匀，变形速率大且稳定时间长，具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。

四、淤泥软土地基处理方法

鉴于淤泥软土地基承载力低，压缩性大，透水性差，不易满足水工建筑物地基设计要求，故需进行处理，下面介绍淤泥软土地基五种处理方法。

1、桩基法

当淤土层较厚，难以大面积进行深处理，可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样，早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩，目前很少使用，一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全，设备陈旧，技术落后，存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题；二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基，由于存在工期长，工后变形大等问题，已不再用作对变形有要求的建筑地基处理；三是民用建筑已禁用木桩基础。

钢筋混凝土预制桩（钢筋混凝土桩和预应力管桩）目前由于具有较强承载力，投资省，质量有保证，施工速度快等特点，得到普遍运用，如本人设计龙海市角美镇金山水闸，其地质条件覆盖一层10m以上厚的淤泥土层，地基处理采用边长为250mm钢筋混凝土预制方桩，挤密淤土层并靠摩擦承载，钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载，达到水平稳定作用。

淤土层较厚地基处理还可以采用灌注桩，打灌注桩至硬土层，作承载台，灌

注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩，但两种方法灌注桩还存在一些技术难题，一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题；二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题，桩身混凝土灌注质量，桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。福建省龙海市发生几起灌注桩基础民用建筑不均匀沉陷，导致墙体裂缝事件，是由于施工中存在上述技术问题造成。

2、换土法

当淤土层厚度较簿时，也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理，鉴于换砂不利于防渗，且工程造价较高，一般应就地取材，以换填泥土为宜。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实，形成良好的持力层，从而改变地基承载力特性，提高抗变形和稳定能力，施工时应注意坑边稳定，保证填料质量，填料应分层夯实。

3、灌浆法

是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果，如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基不均匀，沉陷闸基沉降最大达到0.63m，加固时采用单管高压旋喷灌浆处理，每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔，沿闸墩轴线两侧布孔，灌注水泥浆，成桩直径0.5m，伸入闸基础10.5m，采用灌浆压力为20MPa，经过处理后闸基沉降基本得到控制。高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩，提高闸基承载力，达到控制沉降的目的。另一种对淤泥软土地基闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流，然后再对闸室进行灌浆处理，如厦门市石浔水闸由于闸基渗流造成闸室底板多个部位被淘空，加固时先在闸室上游侧采用帷幕灌浆防渗，灌浆帷幕布设在闸墩上游侧1.0m处，孔距0.5m，灌注水泥浆，孔深5.0m，灌浆压力10MPa。然后对闸室淘空部位采用钻孔灌浆处理，先灌细砂，不吃砂后，再灌水泥砂浆，最后灌水泥浆，水闸除险加固后效果显著。

4、排水固结法

排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施，由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体，利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系，根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。福建省福清过桥山围垦海堤淤泥软层最深达十余米，采用塑料排水带排水固结处理取得成功；福建省连江县大官坂海堤则采用砂井排水固结法进行地基加固处理。下面介绍效益较高塑料排水板处理淤泥软基方法，插入软基排水板，当填筑基础及上部建筑物时，荷载作用软基，地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内，由砂层向两侧排出，从而提高基底承载力，塑料排水板要在砂垫层完成后施工，由测量人员测量出需处理范围，标出每根排水板具体位置，插板机对中调平，把排水板在钻头安放好，开动打桩机锤打钻杆，

将地面上塑料排水板截断，并留有一定富余长度，在塑料排水板四周填砂后即完成本根施工。

5、加筋法

加筋土是将抗拉能力很强土工合成材料埋置于土层中，利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力，使土与加筋材料形成整体，减少整体变形和增强整体稳定。福建省福清过桥山围垦工程采用打设塑料排水板，以加速淤泥层排水固结，提高地基强度，又采用砂垫层中铺设土工织物，由于土工织物受拉作用，调整了基底应力分布，地基侧向位移和沉降却相应减少，地基稳定性就大大提高。