浅析地基处理在土木工程中的应用和发展

摘要：土木工程在我国国民经济中起着举足轻重的作用。本文概述了地基处理技术的发展阶段与现阶段主要的地基处理方法，指出了地基处理技术的发展趋势，对其前景做了简单的展望，其目的是使对地基处理技术的发展有一个更全面的了解和认识。

关键词： 地基处理；土木工程； 发展

Abstract：Civil engineering in our country national economy play a decisive role. This article provides an overview of the foundation treatment technology development stage and at this stage the main foundation treatment method, points out that the foundation treatment technology development trend, the prospect of doing a simple outlook, its purpose is to make the foundation treatment technology development has a more comprehensive understanding and knowledge.

Key words：Foundation treatment；Civil Engineering；Development

中图分类号：S969.1   文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

好的地基是土工工程成功的关键，地基处理技术水平的不断提高，让土木工程的领域也越来越广。超高层建筑、沿海区域的开发、软土地区的建设、各地的铁路工程、水利工程等大型工程的都离不开地基处理技术的发展。我国地域辽阔，各地的地层情况各异，除了常规土层外，我们还有许多特殊土，如软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、冻土、液化土、盐渍土、污染土等，地基处理比较复杂。地基处理的方式方法也非常多。对于那些土质软弱、不能满足建筑物（构筑物）的强度和变形要求，或由于动力荷载（如地震荷载）作用而可能产生液化，失稳和震陷等灾害，或者由于吸水而会沉陷、吸水膨胀，失水且下陷的场地必须进行人工加固处理，这种补强加固的过程称地基处理。

一、地基处理的发展阶段

地基处理可以说是土木工程学科中一个既古老又年青的领域，我们的祖先在 6000 多年前就开始采用木桩作为干阑式建筑的支承构件， 浙江河姆渡遗址考古发掘出规则排列的圆形和矩形木桩。直至上世纪 30 年代建造的上海最高建筑上海国际饭店仍然采用木桩基础。 在我国改革开放后，随着中国经济的不断发展，地基处理也处于迅猛发展阶段。 我国近代地基处理技术的发展历程大体经历了两个阶段。

第一阶段：新中国成立后为起步应用阶段。全国上下百废待兴，这一时期大量地基处理技术是从前苏联引进到国内的，最为广泛使用的是垫层等浅层处理法。主要的地基处理方法有砂石垫层、砂桩挤密、石灰桩、灰土桩、化学灌浆、重锤夯实、预浸水法及井点降水等。第二阶段：1980年至今，为应用、发展、创新阶段。随着改革开放的日益深入，大批国外先进技术被引进、开发，并结合我国工程的自身特点，初步形成了具有中国特色的地基处理技术及其支护体系，在许多领域达到了国际领先水平。

二、较常用的几种地基处理方法

地基处理的目的主要有：提高土的抗剪强度，使地基保持稳定；降低土的压缩性;降低土的渗透性或渗流的水力梯度，防止或减少水的渗漏，避免渗流造成地基破坏；改善土的动力性能，防止地基产生震陷变形或因土的振动液化而丧失稳定性；消除或减少土的湿陷性或胀缩性引起的地基变形。

浅层土地基处理的方法主要有：换填法、排水固结法、加筋法、注浆法、强夯法等，作为本文的重点进行介绍。

换填法：浅层处理的一种常用和有效的方法。将基础底面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较高的砂、碎石、素土、灰土、粉质黏土、粉煤灰、矿渣及其他性能稳定和无侵蚀性的材料，并碾压、夯实至要求的密实度为止。换填法的适用范围为：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土、地基及暗沟、暗塘等的浅层处理或不均匀地基处理。当在建筑物范围内上层软弱土较薄时，可采用全部置换处理；对于建筑物范围内局部存在古井、古墓、暗塘、暗沟或拆除旧基础后的坑穴等，可采用局部换填法处理。换填法的处理深度通常控制在3m以内较为经济合理。换填法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。

排水固结法：当建筑物构筑在软粘土地基上时，常采用排水固结法处理地基。此法可使土体中的孔隙水得到排除，土体慢慢固结，达到减少沉降和提高承载力的目的。排水固结是通过排水和加压两个系统来完成的。排水固结法分为堆载顶压法、 沙井堆载预压法、 真空预压法、降低地下水位法和电渗法。堆载预压法是在建筑物施工前，用其他荷重或堆土的手段对地基进行预压，从而提高地基承载能力，减少建筑物建成后的沉降量。为了加速地基承载能力的提高，缩短预压时间，常在地基打入沙井，然后进行堆载预压，这种方法称为沙井堆载预压法。

加筋法：是在软弱中层中沉入树根桩、砂桩或人工填土的路堤或挡墙内铺设的土工聚合物作为加筋，形成的人工复合土体，承受抗拉、抗剪或抗弯作用，以此来改善土体的抗压、工程性质，从而提高地基承载力，减少沉降是增加地基的稳定性。土工聚合物是指各种合成纤维如丙纶、尼纶、维纶、腈纶或其他合成材料制成的一系列新型建筑材料或预制构件，现有的成品有：土工织物、土工膜、塑料排水板、塑料衬垫等等。土工聚合物埋在土中能发挥的作用。

注浆法：利用液压或气压或电化学原理，通过注浆手段将浆液注入地层中，浆液以充填、渗入和挤密的方式进入多种介质的孔隙、裂隙中，浆体自身、浆体与周围土壤介质（或岩石）发生物理化学反应，发生胶结作用最后形成一个新的复合体，强度大，抗变形能力大、防渗漏，抗化学腐蚀能力提高。根据采取不同的注浆方法及相应的注浆材料，注浆法可应用于砂及砂砾地基、湿陷性黄土地基、粘性土地基。注浆法的基本原理及其应用已形成一门新的学科分支— —岩土工程化学。

强夯法：将重锤（100~400kN）从高处自由落下（落距6~40ｍ），给地基施以强大的冲击力和振动，使地基土压密和振密，以加固地基土，达到提高粗粒土强度、减小软土压缩性、 改善砂土抗液化条件、消除湿陷性黄土湿陷性的目的。主要的施工要领是：注意节拍、轻三下、拍(重)一下、重一下、轻几下、左右前后各一下、回头再来补一下。强夯法在实践中被证实是较好的地基加固方法之一。

深层土地基处理的方法主要有：水泥搅拌法、灌注桩、预制桩、CFG桩、DDC桩等。

深层搅拌法是利用水泥浆、石灰或其他材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基，从而达到提高地基的承载力和增大变形模量的目的，分为干法和湿法；钻孔灌注桩由于施工机械的不同分为：冲孔灌注桩、钻孔灌注桩等。后压浆工艺也和灌注桩相结合，提高了桩基承载力，优化了桩基设计；预制桩有PHC管桩、预制方桩、钢管桩等，有施工速度快，环境污染小等特点。CFG桩、DDC桩施工灵活方便也有较多应用。

三、地基处理技术发展趋势

随着混凝土和钢铁材料的出现和制造业的进步，地基处理技术的发展便突飞猛进,从地基处理形式、处理工艺、施工设备到应用范围,都发生了巨大的发展变化,显示出地基处理技术蓬勃发展的生机和广阔的发展前景。

①复合地基领域,由各种柔性桩增强体引入刚性桩增强体,形成刚性桩复合地基,进而发展刚性、柔性桩结合,长短桩结合的复合地基,拓宽了复合地基的适用范围和设计优化思路。

②桩基技术的衍生,促进了相关领域的发展,形成相互渗透、相互交融的格局。如由圆形钻孔灌注桩到机挖矩形、异形桩,再进一步衍生为地下连续墙，其功能由竖向承载发展为侧向支挡与地下永久性墙体结合。

③各类地基处理技术之间、不同的施工工艺正在互相嫁接、移植、互相交叉渗透，从而又形成新技术！新工艺，这些演变说明了上述各类技术并不是各自孤立的技术，而通过嫁接、 移植、交叉渗透，能产生更好的技术效果，经济效益和社会效益，这是我国地基处理技术发展的一个十分可喜的新动向。

④地基处理技术与基础工程施工技术相互融合与渗透，提高稳定性和安全性。

⑤研究在地基处理技术中采用节能，环保新型材料，新工艺，走节能，环保的可持续发展之路。

四、结语

综合国力决定科学技术的发展，而科学技术的发展也影响这地基处理技术的发展。随着我国科学技术的不断发展，一些新技术、新工艺、新材料、新设备不断涌现，许多领域到达国际领先水平。展望地基处理的发展将迎来更加辉煌灿烂的明天，诸多领域有待岩土工程界开发、创新、研究、探索。我国地基处理必将在设计、施工、检测等环节有更大的发展和突破。

参考文献

[1]龚晓南．地基处理新技术［M］．陕西科学技术出版社，1997

[2]咎月稳．国外深层喷射搅拌法的发展［J］．地基处理，1997，8（2） ．

[3]范锡盛，王跃．建筑工程事政分析及处理实例应用手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，1996．

[4]刘景政，杨素春，钟冬波．地基处理与实例分析［M］．北京：中国建筑工业出版社，1998．