地基處理方法及技術(shù)分析研究

1、地基處理方法及技術(shù)分析研究?jī)?nèi)容摘要地基處理的目的是指提高軟弱地質(zhì)地基的承載力，保證軟弱地質(zhì)地基的穩(wěn)定性；降低不良地基的壓縮性和安全性，減少地基礎(chǔ)的下降尤其是不均勻沉降；防止地基受到振動(dòng)沖擊作用時(shí)產(chǎn)生沉降現(xiàn)象；消除濕陷性土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層和超高層建筑、水利水電、路橋、地質(zhì)災(zāi)害治理等工程建設(shè)項(xiàng)目蒸蒸日上。目前在國(guó)內(nèi)較為常用的地基處理方法有：墊層法、強(qiáng)夯法、和灰土擠密樁、石灰樁、砂樁、碎石樁、深層攪拌法和高壓旋噴注漿法等。關(guān)鍵字：地基；軟弱地基；加固技術(shù)引 言隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，建設(shè)用地越來(lái)越緊張，無(wú)論是在地上還是地下都要求建筑物的空間能最充分利用，使

2、其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)了眾多的體型上部載荷大小相差懸殊的高層建筑。相應(yīng)的建筑物對(duì)沉降的要求也越來(lái)越高，對(duì)地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高?，F(xiàn)以軟弱地基的幾種處理方法來(lái)加以分析研究。軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基，就是持力層為沙土，是粉質(zhì)粘土等低壓縮性土層，高壓縮性土層。在軟弱地基保持純天然沒(méi)有經(jīng)過(guò)人工的處理的時(shí)候，軟弱地基對(duì)于外界的沖擊和振動(dòng)具有一定的沉降。軟弱地基是一種不良地基，由于地質(zhì)強(qiáng)度比較小、壓縮性比較高和透水性很小等特性，因此在軟土地基上修建建筑物必須重視地基的變形和穩(wěn)定。在軟弱土地基上的建筑物往往會(huì)出現(xiàn)地基強(qiáng)度和變形不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。1 軟地基定

3、義軟土是自然歷史、地理的產(chǎn)物，是隨著氣候、沉積環(huán)境的變化而形成的。一般是指在靜水和緩慢流水環(huán)境中沉積，以黏粒為主并伴有微生物作用的近代沉積物。軟土是一種呈軟塑到流塑狀態(tài)，其外觀(guān)以灰色為主的細(xì)土粒，如淤泥和淤泥質(zhì)土、泥炭土和沼澤土，以及其它高壓縮性飽和黏性土、粉土等。其中淤泥和淤泥質(zhì)土是軟土的主要類(lèi)型。軟弱地基在我們看來(lái)它是指基本上未經(jīng)受過(guò)地形及地質(zhì)變動(dòng)，未受過(guò)荷載及地震動(dòng)力等物理作用或土顆粒間的化學(xué)作用的軟粘土、有機(jī)質(zhì)土、飽和松砂土和淤泥質(zhì)土等地層構(gòu)成的地基。大部分是飽和的，其天然含水量大于液限，孔隙比大于1.0。當(dāng)天然孔隙比大于1.5時(shí)，稱(chēng)為淤泥，當(dāng)天然孔隙比大于1.0而小于1.5時(shí)，稱(chēng)為淤

4、泥質(zhì)土。軟粘土的特點(diǎn)是天然含水量高，一般為35%80%，天然孔隙比大，一般為1.02.0，抗剪強(qiáng)度低，不排水抗剪強(qiáng)度約在5kPa25 kPa，壓縮系數(shù)高，一般為a1-2=0.5Mpa-11.5 Mpa-1，最大可達(dá)到4.5Mpa-1，滲透系數(shù)小，一般約1×10-6/s1×10-8/s。1.1 場(chǎng)地場(chǎng)地是指工程建設(shè)所直接占有并直接使用的有限面積的土地。場(chǎng)地范圍內(nèi)及其領(lǐng)近的地質(zhì)環(huán)境都會(huì)直接影響著場(chǎng)地的穩(wěn)定性。場(chǎng)地的概念是宏觀(guān)的，它不僅代表著所劃定的土地范圍，還應(yīng)擴(kuò)大到涉及某種地質(zhì)現(xiàn)象或工程地質(zhì)問(wèn)題所概括的地區(qū)。所以場(chǎng)地的概念不能機(jī)械理解為建筑占地面積，在地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)，還應(yīng)

5、包括該面積在內(nèi)的某個(gè)微地貌、地形和地質(zhì)單元。場(chǎng)地的評(píng)價(jià)對(duì)工程的總體規(guī)劃具有深遠(yuǎn)的實(shí)際意義，關(guān)系到工程的安全和工程造價(jià)。1.2 地基1.2.1 強(qiáng)度及穩(wěn)定性的問(wèn)題當(dāng)?shù)鼗目辜魪?qiáng)度不足以支撐上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載時(shí)，地基就會(huì)產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。它會(huì)影響建筑物的正常使用，甚至引起開(kāi)裂或破壞。承載力較低的地基容易產(chǎn)生地基承載力不足問(wèn)題而導(dǎo)致工程事故。土的抗剪強(qiáng)度不足除了會(huì)引起建筑物地基失效的問(wèn)題外，還會(huì)引起其他一系列的巖土工程問(wèn)題，如邊坡失穩(wěn)、基坑失穩(wěn)、擋土墻失穩(wěn)、隧道塌方等。1.2.2 變形問(wèn)題當(dāng)?shù)鼗谏喜拷Y(jié)構(gòu)的自重及外界荷載的作用下產(chǎn)生過(guò)大的變形，會(huì)影響建筑物的正常使用；當(dāng)超過(guò)建筑物所能容許的

6、不均勻的沉降時(shí)，結(jié)構(gòu)可開(kāi)裂。高壓性土的地基容易產(chǎn)生變形問(wèn)題。一些特殊土地基在大氣環(huán)境改變時(shí)，由于自身物理力學(xué)特性的變化而往往會(huì)在上部結(jié)構(gòu)荷載不變的情況下產(chǎn)生一些附加變形，如濕陷性黃土遇水濕陷、膨脹土的遇水膨脹和失水干縮、凍土的凍脹和融完、軟土的擾動(dòng)變形等。這些變形對(duì)建筑物的安全都是不利的。2 軟弱地基處理方法的分類(lèi)、原理及適用范圍2.1 地基處理方法地基處理是一項(xiàng)歷史悠久的工程技術(shù)。隨著現(xiàn)代建筑事業(yè)對(duì)地基處理的要求日益增高，許多新的地基處理技術(shù)也得到開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，如近年來(lái)發(fā)展的強(qiáng)夯法、振沖法、真空預(yù)壓法、高壓噴射注漿法以及加筋法等已廣泛用于工程實(shí)踐。 地基處理技術(shù)的研究和推廣已成為土木工程中一項(xiàng)

7、重要的課題。地基處理技術(shù)的研究和推廣已成為地基處理技術(shù)的研究和推廣已成為土木工程中一項(xiàng)重要的課題。軟弱地基的種類(lèi)很多，按成因一般可分為人工填土類(lèi)地基；海相、河流相和湖相沉積而成的含淤質(zhì)粘土類(lèi)地基；各種山前沖積、洪積相所形成的夾卵石、漂石的粘土類(lèi)地基。復(fù)雜的成因造成了它們?cè)谖锢砹W(xué)性能上的復(fù)雜性，它們的共同特點(diǎn)是承載力低、壓縮性高。目前對(duì)厚度較大的軟弱地基一般采用各類(lèi)鋼筋混凝土樁進(jìn)行處理，對(duì)含水量和孔隙比較大的軟弱地基一般采用砂樁、石灰樁，化學(xué)灌漿或堆載預(yù)壓等方法處理。各種處理方法都有較強(qiáng)的針對(duì)性，處理方法選擇是否合理，直接影響到建筑物的設(shè)計(jì)是否安全和節(jié)約。我國(guó)在引進(jìn)了國(guó)外比較先進(jìn)的軟土地基處理

8、方法的同時(shí)，逐步發(fā)展了符合我國(guó)國(guó)內(nèi)具體工程地質(zhì)條件的軟土地基處理方法。從國(guó)外引進(jìn)和發(fā)展了高壓噴射注漿法、振沖法、強(qiáng)夯法、深層攪拌法、土工合成材料、強(qiáng)夯置換法、EPS超輕質(zhì)填料法等許多地基處理技術(shù)。許多已經(jīng)在我國(guó)得到應(yīng)用的地基處理技術(shù)，如排水固結(jié)法、土樁和灰土樁法、砂樁法等也得到不斷發(fā)展提高；在工程實(shí)踐中還發(fā)展了許多新的地基處理技術(shù)，如真空預(yù)壓法、錨桿靜壓樁法、孔內(nèi)夯擴(kuò)碎石樁法、低強(qiáng)度樁復(fù)合地基法、剛性樁復(fù)合地基法等。在地基處理方面我們已現(xiàn)在的施工工藝中以最常見(jiàn)以及最常用的幾種來(lái)進(jìn)行分類(lèi)例如：2.1.1 換填墊層法用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力，減少沉降量，加速軟

9、弱土層的排水固結(jié)，防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。2.1.2 強(qiáng)夯法用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土，軟-流塑的粘性土等地基上對(duì)變形控制不嚴(yán)的工程，在設(shè)計(jì)前必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性和處理效果。強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法主要用來(lái)提高土的強(qiáng)度，減少壓縮性，改善土體抵抗振動(dòng)液化能力和消除土的濕陷性。對(duì)飽和粘性土宜結(jié)合堆載預(yù)壓法和垂直排水法使用。2.1.3 砂石樁法用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基，提高地基的承載力和降低壓縮性，也可用于處理可液化地基。對(duì)飽和粘土地基上變形控制不嚴(yán)的工程也可采用砂石樁置換處理，使砂

10、石樁與軟粘土構(gòu)成復(fù)合地基，加速軟土的排水固結(jié)，提高地基承載力。2.1.4 水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對(duì)淤泥質(zhì)土應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性?；A(chǔ)和樁頂之間需設(shè)置一定厚度的褥墊層，保證樁、土共同承擔(dān)荷載形成復(fù)合地基。該法適用于條基、獨(dú)立基礎(chǔ)、箱基、筏基，可用來(lái)提高地基承載力和減少變形。對(duì)可液化地基，可采用碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁多樁型復(fù)合地基，達(dá)到消除地基土的液化和提高承載力的目的。2.1.5 預(yù)壓法用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土等飽和粘性土地基。按預(yù)壓方法分為堆載預(yù)壓法及真空預(yù)壓法。堆載預(yù)壓分塑料排水帶或砂井地基堆載預(yù)壓和天然地

11、基堆載預(yù)壓。當(dāng)軟土層厚度小于4m時(shí)，可采用天然地基堆載預(yù)壓法處理，當(dāng)軟土層厚度超過(guò)4m時(shí)，應(yīng)采用塑料排水帶、砂井等豎向排水預(yù)壓法處理。對(duì)真空預(yù)壓工程，必須在地基內(nèi)設(shè)置排水豎井。預(yù)壓法主要用來(lái)解決地基的沉降及穩(wěn)定問(wèn)題。2.1.6 置換及拌入法置換及拌入法有換填墊層法、振沖置換法、高壓噴射漿法、深層攪拌法、褥墊法等多種方法;采用砂、碎石等材料置換軟弱土地基中部分軟弱土體或在部分軟弱土地基中摻入水泥、石灰或砂漿等形成加固體，與未被加固部分的土體一起形成復(fù)合地基，從而達(dá)到提高地基承載力減少沉降量的目的。2.1.7 加筋法加筋法有加筋土法、錨固法、樹(shù)根樁法、低強(qiáng)度砼樁復(fù)合地基法、鋼筋砼樁復(fù)合地基法等多種

12、方法。通過(guò)在土層埋設(shè)強(qiáng)度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等達(dá)到提高地基承載力，減小沉降，維持建筑物穩(wěn)定。在大部分的工程施工中在確定地基處理方案時(shí)，宜選取不同的多種方法進(jìn)行比選。對(duì)復(fù)合地基而言，方案選擇是針對(duì)不同土性、設(shè)計(jì)要求的承載力提高幅質(zhì)、選取適宜的成樁工藝和增強(qiáng)體材料，保證文明施工、環(huán)保施工。2.2 各種地基處理方法適用范圍2.2.1換填墊層法換填墊層法常用于基坑面積寬大開(kāi)挖方量較大的回填土方工程適用于處理淺層非飽和和軟弱地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節(jié)性?xún)鐾恋鼗?、素填土和雜填土地基。2.2.2強(qiáng)夯法夯實(shí)法適用于碎石土、砂土、素填土、雜填土、低飽和度的粉土和粘性土、和濕陷性黃土夯實(shí)置

13、換適用于軟弱土。2.2.3砂石樁法砂石樁法一般適用于雜填土和松軟砂土，對(duì)于軟土地基經(jīng)試驗(yàn)證明加固有效時(shí)方可使用土樁、灰土樁、二灰樁擠密法一般適用于地下水位深度為5-10m的濕陷性黃土和人工填土石灰樁適用于軟弱粘性土和雜填土。2.2.4水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法適用于處理粘性上、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對(duì)淤泥質(zhì)土應(yīng)按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。就基礎(chǔ)形式而言，既刁用于條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)，又可用于箱形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)。2.2.5預(yù)壓法預(yù)壓法適用于處理厚度較大的飽和軟土和沖積土地基，。2.2.6置換及拌入法置換及拌入法用于墊層法和開(kāi)挖淺層地基處理

14、；振沖置換法適用于軟弱粘性土地基；高壓噴射注漿法；適用于粘性土、沖填土、粉細(xì)砂、砂礫石等地基；深層攪拌法和石灰樁適用于軟弱粘性土；褥墊法適用于地基軟土層深淺不一等2.2.7加筋法加筋法土工聚合物適用于軟弱地基，或用作反濾、排水和隔水材料；錨固技術(shù)適用于天然底層或人工填土；加筋土適用于人工填筑的砂性土；樹(shù)根樁法適用于軟弱粘性土、雜填土等。3 加固技術(shù)3.1 地基基礎(chǔ)的加固應(yīng)遵循“安全適用，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)”的原則，同時(shí)還應(yīng)考慮加固時(shí)施工的難易程度。常用的方法有擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積法，其適用范圍為剛性基礎(chǔ)或擴(kuò)展基礎(chǔ)。錨桿靜壓樁法，其適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土和人工填土等地基土上。樹(shù)根樁法，一般

15、適用于淤泥質(zhì)土、非粘土、粉土、砂土及人工填土等地基土上，作為基礎(chǔ)加固或基坑邊坡穩(wěn)定加固之用。注漿加固法，一般適用于砂土、粉土、粘土、粘性土和人工填土等地基加固。3.1.1 錨桿靜壓樁法錨桿靜壓樁法用于高壓縮性粘土層或砂性較輕的軟粘土層，當(dāng)樁須貫穿有一定厚度的砂性土夾層時(shí)，必須根據(jù)樁機(jī)的壓樁力與終壓力及土層的形狀、厚度、密度、上下土層的力學(xué)指標(biāo)、樁型、樁的構(gòu)造、強(qiáng)度、樁截面規(guī)格大小與布樁形式、地下水位高低以及終壓前的穩(wěn)壓時(shí)間與穩(wěn)壓次數(shù)等綜合考慮其適用性。3.1.2 樹(shù)根樁法 樹(shù)根樁法用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基土上既有建筑的修復(fù)和增層、古建筑的整修、地下鐵道的穿

16、越等加固工程。3.1.3 注漿加固法注漿加固是用液壓、氣壓或電化學(xué)原理通過(guò)注漿管把漿液均勻地注入土層中，填充、滲透和擠密驅(qū)走土顆粒間的水分和氣體，并填充、硬化后將土顆粒成一個(gè)整體形成一個(gè)強(qiáng)度大、壓縮性低、抗?jié)B性高和穩(wěn)定性良好的新的土體，從而使地基得到加固，可防止或減少滲透和不均勻的沉降。3.2 地基處理方法加固效果軟弱地基在進(jìn)行施工組織的時(shí)候經(jīng)過(guò)處理加固后使地基在組織施工的時(shí)候更可以有效和節(jié)省各類(lèi)成本進(jìn)行施工，也確保了各類(lèi)施工工藝的安全性，方便性，大大減少在施工中由于軟弱地基沒(méi)有得到加固在組織施工出現(xiàn)的各類(lèi)事故和一些不必要的麻煩。地基處理是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，合理的方案還需要落實(shí)到技術(shù)措施和

17、施工質(zhì)量的保證上，才能獲得地基處理預(yù)期的效果，這不但要求認(rèn)真制訂技術(shù)措施的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證施工質(zhì)量，還要進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)、試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與控制，監(jiān)視地基加固動(dòng)態(tài)變化，控制地基的穩(wěn)定性和變形的發(fā)展，檢驗(yàn)加固的效果，確保地基方案順利的實(shí)施。隨著具有中國(guó)特色的現(xiàn)代化的發(fā)展，規(guī)模宏大的工業(yè)與民用建筑、水利工程、環(huán)境工程、港口工程、高速鐵路、高速公路、機(jī)場(chǎng)跑道、大型油罐基礎(chǔ)工程等的興建，不可避免的在不良的地基場(chǎng)地上建造，而且對(duì)地基質(zhì)量的要求也將越來(lái)越高，現(xiàn)有的地基處理技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的需求。 地基處理技術(shù)將在在原有的基礎(chǔ)上有所改善，原來(lái)笨重的工人夯實(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)行的機(jī)械操作，甚至發(fā)展為用化學(xué)藥品來(lái)

18、處理地基。地基處理技術(shù)將在在原有的基礎(chǔ)上有所改善，原來(lái)笨重的工人夯實(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)行的機(jī)械操作，甚至發(fā)展為用化學(xué)藥品來(lái)處理地基。 舊事物在短時(shí)間內(nèi)被新事物的發(fā)展所取代是社會(huì)發(fā)展的需要，同樣，地基處理技術(shù)也是如此。舊事物在短時(shí)間內(nèi)被新事物的發(fā)展所取代是社會(huì)發(fā)展的需要，同樣，地基處理技術(shù)也是如此。 由此可見(jiàn)地基處理技術(shù)的發(fā)展前景是遠(yuǎn)大和美好的，地基處理的新技術(shù)、新工藝也將不斷湧現(xiàn)。由此可見(jiàn)地基處理技術(shù)的發(fā)展前景是遠(yuǎn)大和美好的，地基處理的新技術(shù)、新工藝也將不斷涌現(xiàn)。參考文獻(xiàn) 1郭繼武.建筑地基基礎(chǔ)（按新規(guī)范）. 高等教育出版社，1990.10-11.2馬小峰.淺談軟土地基處理方法J.山西建筑，2008.35-363楊峰.軟弱地基處理方法的運(yùn)用J.工程建設(shè)與檔案,2003.13-17.4朱明，范建華.淺談軟土地基處理方法及施工工藝J.西部探礦工程，2009.45-47 5李