地基處理方法淺析

劉博

摘 要：地基處理作為建筑施工中的重要環(huán)節(jié)，是保證建筑工程順利進行的基礎(chǔ)。如何根據(jù)不同的地質(zhì)情況選擇合理的地基處理方法以滿足建筑的要求是建筑施工的關(guān)鍵。近年來，我國地基處理技術(shù)發(fā)展很快，表現(xiàn)為地基處理設(shè)計水平不斷提高、施工工藝不斷改進和施工設(shè)備的持續(xù)更新。

關(guān)鍵詞：地基；處理方法

一、地基處理的目的與方法

工程中，我們會為了一種或多種目的對地基進行處理，針對于不同的目的會采取不同的處理方法。

地基處理的目的對于不同工程可能不盡相同，但主要分為以下幾種：

1提高地基土的抗剪切強度，地基剪切破壞主要表現(xiàn)在地基承載力不夠或不均勻的荷載，使其土層結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，或者土方開挖施工時邊坡失穩(wěn)、坑底隆起。

根據(jù)極限平衡理論，當土體中任意一點在某一平面上的剪應(yīng)力達到土的抗剪強度時 ，就會發(fā)生剪切破壞。

剪切破壞有三種型式：整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖剪破壞。

整體剪切破壞：土中塑性區(qū)范圍不斷擴展，形成連續(xù)的滑動面，兩側(cè)起初并隆起，基礎(chǔ)急劇下沉或向一側(cè)傾斜。多發(fā)生于土質(zhì)堅實，基礎(chǔ)埋深較淺的地基。

局部剪切破壞：地基某一范圍內(nèi)發(fā)生剪切破壞區(qū)的破壞模式?；A(chǔ)兩側(cè)土體有部分隆起，滑動面沒有發(fā)展到地面，基礎(chǔ)沒有明顯的傾斜或倒塌。多發(fā)生于土質(zhì)松軟，基礎(chǔ)埋深較大的地基。

沖剪破壞：地基土發(fā)生垂直剪切破壞，使基礎(chǔ)產(chǎn)生較大沉降的破壞模式。地基不出現(xiàn)連續(xù)滑動面，基礎(chǔ)側(cè)面地面不出現(xiàn)隆起。多發(fā)生于土質(zhì)松軟，基礎(chǔ)埋深較大的地基。

2降低地基土的壓縮性，地基土的壓縮性表現(xiàn)在建筑物的沉降和差異沉降大；由于有填土或建筑物荷載，使地基產(chǎn)生固結(jié)沉降；作用于建筑物基礎(chǔ)的負摩擦力引起建筑物的沉降；大范圍地基的沉降和不均勻沉降；基坑開挖引起鄰近地面沉降；由于降水地基產(chǎn)生固結(jié)沉降。

整體或局部提高地基土的壓縮模量，借以減少地基的沉降或不均勻沉降。根據(jù)土的三相分析，土體主要有土顆粒、氣體和水組成，可以從壓縮土顆粒、氣體和水來實現(xiàn)，也可以通過有效排除水和氣體來實現(xiàn)。如碾壓、擠密、排水固結(jié)。還可以通過注入化學(xué)漿液來填充土顆粒之間的空隙，整體提高密實度。

3改善地基土的透水特性，地基土的透水性表現(xiàn)在堤壩等基礎(chǔ)產(chǎn)生的地基滲漏；基坑開挖工程中，因土層內(nèi)夾薄層粉砂或粉土而產(chǎn)生流砂和管涌；隧道暗挖施工時，地下水的存在會帶出地層中的細小顆粒，繼而大面積塌陷。以上都是在地下水的運動中所出現(xiàn)的問題。

4 改善地基土的動力特性，地基土的動力特性表現(xiàn)在地震時飽和松散粉細砂（包括部分粉土）將產(chǎn)生液化；由于交通荷載或打樁等原因，使鄰近地基產(chǎn)生振動下沉。為此，需要采取措施防止地基液化，并改善其振動特性以提高地基的抗震性能。

砂土液化是由多種內(nèi)因（如土的顆粒組成、密度、埋深、地下水位）和外因（地震動強度、頻譜特征、持續(xù)時間）的綜合作用的結(jié)果。對于此種地層，設(shè)計時首先應(yīng)選擇合理的埋深和采用深基礎(chǔ)來減小和避開液化的影響。地基處理如強夯換填非液化土、擠密樁法等。

5 改善特殊土的不良地基特性主要是消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等。

濕陷性是黃土受水浸濕，土體結(jié)構(gòu)迅速破壞，并顯著附加下沉。處理方法主要有：強夯法、灰土墊層法、擠密法、深層攪拌樁法和預(yù)浸水法。

二、目前常用的地基處理方法

1 換填墊層法

換填墊層法是挖去地表淺層軟弱土層或不均勻土層，回填堅硬、較粗粒徑的材料，并夯壓密實，形成墊層的地基處理方法。此方法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。其中墊層材料可選用砂石、粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰、礦渣、其他工業(yè)廢渣、土工合成材料等。應(yīng)根據(jù)建筑體型、結(jié)構(gòu)特點、荷載性質(zhì)、巖土工程條件、施工機械設(shè)備及填料性質(zhì)和來源等進行綜合分析，進行換填墊層的設(shè)計和選擇施工方法。

2 強夯法、強夯置換法

強夯法是指為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。在夯擊過程中，如往夯坑內(nèi)不斷地回填的砂石、鋼渣等硬性粒料并將其夯實.使其形成密實的墩體的地基處理方法，又稱強夯置換法。強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。強夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑一流塑的粘性土等地基上對變形控制要求不嚴的工程。強夯置換法在設(shè)計前必須通過現(xiàn)場試驗確定其運用性和處理效果，在建筑施工強夯和強夯置換施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區(qū)，進行試夯或試驗性施工，試驗區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑場地復(fù)雜程度，建筑規(guī)模及建筑類型確定。

3 預(yù)壓法

預(yù)壓法是對地基進行堆載或真空預(yù)壓，使地基土固結(jié)預(yù)先基本完成，從而提高地基土承載力，減少地基沉降的地基處理方法。預(yù)壓法包括堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法。其適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和粘性土地基。預(yù)壓法處理地基應(yīng)預(yù)先通過勘察查明土層在水平和豎直方向的分布，層理變化，查明透水層的位置，地下水類型及水源補給情況等，并應(yīng)通過土工試驗確定土層的先期固結(jié)壓力、孔隙比與固結(jié)壓力的關(guān)系、滲透系數(shù)、固結(jié)系數(shù)、三軸試驗抗剪強度指標以及原位十字板抗剪強度等。對堆載預(yù)壓工程，預(yù)壓荷載應(yīng)分級逐漸施加，確保每級荷載下地基的穩(wěn)定性。而對真空預(yù)壓工程，可一次連續(xù)抽真空至最大壓力進行施工，但必須設(shè)置排水豎井。

4 砂石樁法

砂石樁法是采用振動、沖擊或水沖等方式在地基中成孔后，再將碎石、砂或砂石擠壓人已成的扎中。形成砂石所構(gòu)成的密實樁體，并和原樁周圍土組成復(fù)合地基的地基處理方法。砂石樁法適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、索填土、雜填土等地基。飽和粘土地基上對變形控制要求不嚴的工程也可采用砂石樁置換處理。砂石樁法也可用于處理可液化地基。采用砂石樁處理地基應(yīng)補充設(shè)計、施工所需的有關(guān)技術(shù)資料。對粘性土地基，應(yīng)有地基土的不排水抗剪強度指標；對砂土和粉土地基應(yīng)有地基土的天然孔隙比、相對密實度或標準貫入擊數(shù)、砂石料特性、施工機具及性能等資料。

5 振沖法

振沖法是在振沖器水平振動和高壓水的共同作用下，將松散砂土層振密，或在軟弱土層中成孔，然后回填碎石等粗粒料形成樁柱，并和原地基土共同組成復(fù)合地基的地基處理方法。振沖法適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)粘土、素填土和雜填土等地基。對于處理不排水抗剪強度不小于20kPa的粘性土和飽和黃土地基，應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。振沖法分加填料和不加填料兩種。加填料的通常稱為振沖碎石樁法。碎石樁主要用來提高地基承載力，減少地基沉降量，還可用來提高土坡的抗滑穩(wěn)定性或提高土體的抗剪強度。不加填料振沖加密適用于處理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。對大型的，重要的或場地地層復(fù)雜的工程，在正式施工前應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定其處理效果。

結(jié)束語：地基處理的方法很多，在實際工程中確定處理方法時，可根據(jù)工程的具體情況選用幾種方法進行技術(shù)、經(jīng)濟、對環(huán)境的影響以及施工進度等方面的比較。合理的地基處理方法應(yīng)該在技術(shù)上是可靠的、經(jīng)濟上是合理的、能夠滿足施工的要求而且不會對環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

參考文獻：

[1]劉永紅.地基處理[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[2]閻明禮，張東剛編著.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實踐[M].北京：中國水利水電出版社，2001.

[3]張劍彪.地基處理的方法淺析[J].建筑技術(shù)，2011，（19）.