浅谈地基处理技术

摘要：近年来，随着经济及城市建筑的发展，地基处理在工程建设起至关重要的作用。根据软弱地基的形成原因，在工程设计和施工中具体采取哪一种地基处理技术的分析与探讨。

关键词：软弱地基；成因； 处理方法。

中图分类号：C35文献标识码： A

引言：随着我国建筑工程项目的不断增多，尤其是超高层建筑的不断涌现，地基处理技术和基础设计变得越来越重要，特别是软弱地基的处理好坏与基础类型的选择，对工程的建设速度与工程质量有着极其重要的价值和意义。

首先要明确地基与基础的定义的区分。地基指的是承受上部结构荷载影响的那一部分土体，基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基。地基不属于建筑物的组成部分，但它对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用。基础是建筑物和地基之间的连接体，基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。地基基础设计包括了对地基的处理和对基础的设计，二者密不可分。在地基处理技术与基础设计中，基础的类型选择必须根据上部结构的荷载分布情况、地基土体承载情况以及工程造价等各方面因素进行全面综合细致的考虑后才能确定。

一、地基的处理目的

地基分为天然地基和人工地基。天然地基是指不需要对地基进行处理就可以直接放置基础的天然土层；人工地基是指天然土层的地土质过于软弱或不良的地质条件，需要人工加固或处理后才能修建的地基。在现实生产建设中，有一部分的天然地基属于比较适合建筑生产的，只需要微量的处理便可以投入建设使用，但这种地基只占极少的一部分，大部分的地基都需要人工的方法去处理才能达到建设要求。当地基承载力不足时，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对其进行处理，软弱地基的处理是地基处理中最薄弱的环节。这是因为软弱地基中土的孔隙比大，含水量高，渗透性差，强度低，这类地基在外力的作用下会引起沉陷，产生不均匀沉降等若干问题，因此必须改善其地基的变形与稳定性，提高土的密实度。

总之，地基处理的目的就是：改善其剪切特性，改善其压缩特性，改善其透水特性，改善其动力特性，改善其特殊土的不良地基的特征。

二、软弱地基形成的原因

软弱地基是由淤泥、淤泥质土、杂填土、冲填土或者其他高压缩性土层形成的地基，在建筑地基局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。这些地基基本上很少受到地质变动或者地形的影响，也从没有收到过地震、荷载等物理作用的影响，更没有受到土颗粒间的化学作用影响。软弱地基天然含水量过大，承载力低，在荷载的作用下易产生滑动或固结沉降，其稳定性非常的差。因此，在工程建设过程中，要充分考虑地基的变形和稳定性的问题，对其采取一定的措施，从而提高地基的稳定性，减少地基的不均匀沉降。

三、软弱地基的处理方法

对建在软弱地基上的建筑物，在工程设计和地基处理方案确定前，应进行工程地质和水文地质勘察，查明软弱土层的组成、地质成因、分布范围、均匀性、软弱土层厚度、持力层位置及状况以及地基土的物理和化学性质等。对冲填土还应了解均匀性和排水固结条件；对杂填土尚应查明堆载历史年代，明确自重下的稳定性和湿陷性等基本因素；对其他特殊土应查明其特征、工程性质、成层情况等，以作为工程设计和选用地基处理方案的依据。

常用地基处理的方法：换填垫层法、强夯法、挤密桩法（碎石、砂石桩挤密法）（石灰、土、灰土桩挤密法）、水泥粉煤灰碎石桩法、排水固结法（堆载预压法、真空预压法、降水预压法、电渗排水法）、加筋法、胶结法（水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、注浆法）等等。

下面简单介绍几种地基的处理方法

（一）换填法就是将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。

本方法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等浅层基础处理。换填材料中可用中（粗）砂，级配良好的砂石、灰土、素土、石屑或煤渣等。换填法的作用是提高持力层的承载力，加速软土土层的排水固结，减少地基的沉降量，同时可以防止冻胀和消除膨胀土的胀缩，改善了土的压缩性并减少了地基的变形。当软弱土层较薄时，可全部挖去；当软弱土层较厚时，可部分挖去。现行的设计思路是将换填垫层作为基础的持力层，利用基地附加应力在换填垫层中向下扩散时应力不断减少的特点，选择合适的垫层厚度，已达到软弱下卧层顶面所受的压力不大于其容许应力的目的。

其优点及局限性为：施工简易可行，但限于浅层处理，一般不大于3米，对于湿陷性黄土地基不大于5米。如遇地下水，对于重要工程，需附有降低地下水位的措施。

（二）强夯法指的是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。 强夯称动力固结法,利用起吊设备,将10～25吨的重锤提升至10～25米高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。

强夯法主要用于砂性土、非饱和粉土和粘性土、湿陷性黄土、杂填土等地基。强夯置换是指对于厚度小于7米的软弱土层、边夯边填碎石等粗颗粒材料，形成厚度为3-7米，直径为2米碎石柱体，与周围图形成复合地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土，软―流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，对淤泥、泥炭等粘性软弱土层，置换墩应穿透软弱土层，在设计前必须通过现场试验确定其实用性和处理效果。对非饱和的粘性土地基，一般采用连续夯击或分遍间歇夯击的方法；并根据工程需要通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度。现有经验表明：在100～200吨米夯实能量下，一般可获得3～6米的有效夯实深度。

优点及局限性：施工速度快，施工质量容易保证，经处理后土性较为均匀，造价经济，适用于处理大面积场地。但施工时对周围有很大震动和噪声，不宜在闹市区施工。再者，需要有一套重锤、起重机等强夯施工机具。

（三）挤密桩法是指用冲击或振动方法，把圆柱形钢质桩管打入原地基，拔出后形成桩孔，进而进行素土，灰土、石灰土、水泥土等物料的回填和夯实，达到形成增大直径的桩体，并同原地基一起形成复合地基。特点在于不取土，挤压原地基成孔；回填物料时，夯实物料进一步扩孔。

砂（砂石）桩挤密法、振动水冲法、干振碎石桩法，一般适用于杂填土和松散砂土，对软土地及经试验证明加固有效时可以使用。石灰桩适用于软土粘性土和杂填土。土桩、灰土桩挤密法一般适用于地下水位以上深度5-15米的湿陷性黄土和人工填土。

其优点为：经振冲处理后，地基土性较为均匀。

（四）水泥粉煤灰碎石桩法是指以一定配合比率的石屑、粉煤灰和少量的水泥加水拌和后制成的一种具有一定胶结强度的桩体。其原理与作用是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高黏结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基、从而大幅度提高地基承载力，减小变形等特点。

适用于处理黏性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。

（五）排水固结法包括堆载预压法、真空预压法、降水预压法、电渗排水法，其作用原理为通过布置垂直排水井，改善地基排水条件以及采取加压、抽气、抽水或电渗等措施，以加速地基土的固结和强度增长，提高地基土的稳定性，并使沉降提前完成。

排水固结法适用于处理厚度较大的饱和软土和冲填土地基，但对厚度较大的泥炭层要慎重对待。

其优点和局限性为：需要有预压时间和荷载条件及土石方搬运机械。对真空预压，预压力达80kpa不够时，可同时加土石方堆载。真空泵需长时间抽气，耗电较大。降水预压法无需堆载，效果取决于降水位的深度，需长时间抽水，耗电较大。

（六）加筋法包括1土工合成材料2加筋土、土锚、土钉、锚定板3树根桩4碎石桩、砂石桩砂桩

其作用原理是在人工填土的路堤或挡墙内铺设土工合成材料、钢带、钢条、尼龙绳或玻璃纤维等作为拉筋；土锚、土钉和锚定板都是提高土体的自身强度和自稳能力；或在软弱土层上设置树根桩、碎石桩、砂（石）桩等，是这种人工复合土体可承受抗拉、抗压、抗剪和抗弯作用，用以提高地基承载力、减少沉降和增加地基稳定性。

土工合成材料适用于沙土、黏性土和软土；加筋土适用于人工填土的路堤和挡墙结构；土锚、土钉和锚定板适用于土坡稳定；树根桩适用于各种土，可用于稳定土坡支挡结构或用于对既有建筑物的托换工程；碎石桩、砂石桩、砂桩适用于黏性土、松散砂性土、人工填土，对于软土经试验证明施工有效后方可采用。

（七）胶结法包括注浆法、高压喷射注浆法、水泥土搅拌法

注浆法是通过注入水泥浆液或化学浆液的措施，使土颗粒胶结，用以提高地基承载力，减少沉降、增加稳定性、防止渗漏。适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质黏土、黏土和一般人工填土，也可加固暗浜和使用托换加固工程。

高压喷射注浆法是将带有特殊喷嘴的注浆管通过钻孔置入要处理的土层的预定深度，然后将水泥浆液以高压冲切土体，在喷射浆液的同时以一定的速度旋转、提升，即形成水泥土圆柱体；若喷嘴提升而不旋转，形成墙状固结体。加固后可以提高地基承载力，减少沉降、防止砂土液化、管涌和基坑隆起，建成防渗帷幕。适用于处理淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土、碎石土和素填土等地基。当土中含有较多大粒径石块、坚硬黏性土、大量植物根茎或有过多有机质以及地下水流速过大和已涌水的工程，应根据期现场试验结果确定其使用程度。高压喷射注浆法也可对既有的建筑物进行托换加固。其缺点是施工时水泥浆冒出地面流失量过大，对流失的水泥浆应设法加以利用。

水泥土搅拌法包括湿法和干法。湿法是利用深层搅拌机将水泥浆和地基土在原位拌合；干法是利用喷粉机将水泥粉与地基土在原位拌合。搅拌后形成柱状水泥土体，可提高地基承载力，减少沉降，增加稳定性和防渗漏，建成防渗帷幕。水泥搅拌法适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。其缺点是不能用于含石块的在填土。

小结：对于地基的处理设计，处应满足地基土强度、变形、抗液化和抗渗等要求外，还应明确地基处理范围。对初步选用的几种地基处理方案，要分别从预期处理效果、材料来源、施工机具、工期、造价和对周围环境的影响等各因素考虑，进行技术经济分析对比，从中选择最佳处理方案。另外，也可采用两种或多种地基处理的综合处理方案。对已选定的地基处理方案后，根据建筑物的安全等级和现场复杂程度，在有代表性的场地上进行现场实体试验，以检验设计参数、选择合理的施工方法和确定其处理效果，以保证工程建设质量，取得良好经济效益和社会效益。

参考文献

1.同济大学等编. 地基处理. 第二版. 北京：中国建筑工业出版社，2004.

2.叶书麟，叶观宝. 地基处理与托换技术. 北京:中国建筑工业出版社， 2005.

3.马小峰.浅谈软土地基处理方法.山西建筑，2008.