施工技术论文之浅谈不良地基处理与加固方法及施工工艺

　　摘要：地基基础工程对于高层建筑的安全及使用至关重要,其造价高、工期长。科学合理地选择地基处理方式对于现代土木工程建设有着重要的意义。地基基础与桩基础土建施工技术对建施工具有极为重要的作用，因此很有必要对其进行探讨。

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　　1.地基的定义与不良地基的种类

　　1.1 地基的定义

　　地基是指建筑物荷载作用下基底下方产生的变形不可忽略的那部分地层，而基础则是指将建筑物荷载传递给地基的下部结构。作为支承建筑物荷载的地基，必须能防止强度破坏和失稳，同时，必须控制基础的沉降不超过地基的变形允许值。在满足上述要求的前提下，尽量采用相对埋深不大，只须普通的施工程序就可建造起来的基础类型，即称天然地基上的浅基础;地基不能满足上述条件，则应进行地基加固处理，在处理后的地基上建造的基础，称人土地基上的浅基础。当上述地基基础形式均不能满足要求时，则应考虑借助特殊的施工手段相对埋深大的基础形式，即深基础(常用桩基)，以求把荷载更多地传到深部的坚实土层中去。

　　1.2 不良地基的种类

　　地基土与上部建筑有着密切的关系,地基土的优劣直接关系着地基处理方式的选择及地基施工,中国不良地基土的种类较多,主要有杂填土、软黏土、冲填土、饱和松散砂土、湿陷性黄土、膨胀土、红黏土、季节性冻土、含有机制土、泥炭土以及山区地基土等。比如湿陷性黄土在山西也广泛存在,湿陷性土属于特殊土,在上面覆盖土层自重应力作用下,或在自重应力和附加应力共同作用下,因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形。山西属于封闭的内陆气候,气候干燥,降雨量少,蒸发量大,属干旱、半干旱气候类型地区。湿陷性与其他地区相比有其独特的力学性质,山西湿陷黄土多为冲积、坡积、洪积或风积成因,主要分布在汾河流域和晋东南地区,多数为粉土和粉质黏土,有少量粉质黏土含有少量结核。

　　2.不良地基土质分类

　　2.1膨胀土地基

　　膨胀土是由亲水性强的粘土矿物成分组成的,具有吸水膨胀，失水收缩的性能,主要分布在我国中南、西南地区。另外，桥梁墩台及其他结构应加强整体刚度，尽量采用对地基变形不敏感的结构形式，选用适宜的基础形式，加大基础埋深，加大基础底面压力。最后，还可以采用地基处理方式减小或消除地基胀缩对建筑物的危害等等。

　　2.2软土地基

　　所谓软弱土地基指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂质土或其他高压缩性土层构成的地基，也称软弱地基。软土地基地基处理方法有：机械压实法、强夯法、换土垫层法、预压固结法、挤密法、振冲法、化学加固法等。

　　2.3多年冻土

　　温度摄氏零度以下且含有冰的土叫冻土。冻土可分为多年冻土和季节性冻土(冬季冻结，夏季融化)。多年冻土主要分布在东北大、小兴安岭，青藏高原以及西部高山区(天山、阿乐泰山、祁连山等)，占国土面积的22.3%，冻深在2m以上，有的可达几十米。季节冻土主要分布于东北、华北和西北地区，其冻结深度随气候条件而不同，一般为0.5～2.0m。

　　2.4岩溶与土洞

　　地表岩溶有溶槽、石芽、漏斗等，造成基岩面起伏较大，并且在凹面处往往有软土层分布，因而使地基不均匀。在地基主要受力层范围内有溶洞或土洞等洞穴，当施加附加荷载或振动荷载后，洞顶坍塌，使地基突然下沉。对洞穴顶板稳定性评价可根据洞穴空间是否填满而定。

　　2.5斜坡岩土体移动情况

　　在山区建筑中，建(构)筑物经常选在斜坡上或斜坡顶、或斜坡脚或邻近斜坡地区，斜坡的稳定性将会影响建(构)物的地基稳定和建(构)筑物的安全与营用。斜坡的稳定性是基础选址的关键。工程地质工作应予对斜坡的稳定性做出评价。

　　2.5.1粘性土类斜坡：

　　均一的粘性土类斜坡的稳定性，主要决定于粘性土的性质(密度、湿化性、抗剪强度)、地下水及地表水的活动。当为双层或多层结构时，还决定于层面的性质和软弱夹层的分布。当有裂隙存在时，裂隙的分布规律和发育程度，对斜坡稳定也有影响。

　　2.5.2碎石类斜坡：

　　其稳定性取决于碎石粒径的大小和形状，胶结情况和密实程度。在山区碎石类土一般均含有粘性土或粘性土夹层，其稳定性主要取决于粘性土的性质与地下水活动情况。

　　当粘性土或碎石类土与基岩接触构成斜坡时，其稳定性取决于接触面的形状、坡度的大小、地下水在接触面的活动以及基岩面的风化情况。

　　2.5.3黄土类斜坡：

　　其稳定性取决于土层的密实程度和地层年代、成因，不同时期黄土的接触情况，地形地貌和水文地质条件，黄土本身陷穴、裂隙发育程度，主要力学指标的变化幅度、气候条件，地震影响以及河流冲刷等因素。

　　2.5.4岩石类斜坡：

　　其稳定性主要取决于：结构面的性质及其空间的组合;结构体的性质及其立体形式。

　　3.不良地基土的处理方法及施工工艺

　　3.1 换土垫层法

　　3.1.1 垫层法

　　其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量;常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。

　　该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2～3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。

　　3.1.2 强夯挤淤法

　　采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体。可提高地基承载力和减小变形。适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基，应通过现场试验才能确定其适应性。

　　3.2 振密、挤密法

　　振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。软土地基中常用强夯法，强夯法利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结，使土体密实，用以提高地基土的强度并降低其压缩性。

　　3.3 排水固结法

　　其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是上海地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。

　　3.4 高压喷射注浆法(高压旋喷法)

　　以高压力使水泥浆液通过管路从喷射孔喷出，直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。凝固后成为拌和桩(柱)体，这种桩(柱)体与地基一起形成复合地基。 也可以用这种方法形成挡土结构或防渗结构。

　　3.5 深层搅拌法

　　深层搅拌法主要用于加固饱和软粘土。它利用水泥浆体、水泥(或石灰粉体)作为主固化剂，应用特制的深层搅拌机械将固化剂送人地基土中与土强制搅拌，形成水泥(石灰)土的桩(柱)体，与原地基组成复合地基。水泥土桩(柱)的物理力学性质取决于固 化剂与土之间所产生的一系列物理-化学反应。固化剂的掺人量及搅拌均匀性和土的性质是影响水泥土桩(柱)性质以至复合地基强度和压缩性的主要因素。

　　4.结束语

　　地基处理是指为提高地基土的承载力或改变其变形性质或渗透性质而采取的人工方法。采用科学合理地基处理方法,有充分发挥原地基土承载力,就地取材,施工工艺简单,施工速度快,地基处理费用低的特点。中国地域广阔,地质条件变化大,差异显著,建筑工程量大,施工周期长,经济欠发达,设计可靠度低,如使用大量桩基础工程,必然造成施工工期延长,施工费用加大,也造成工程费用的浪费,这是国情和财力所不允许的。因此,低廉、快速的地基处理施工技术非常适合中国国情。

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