浅谈地基处理措施

2011-08-15薛熠曹正正刘姗

山西建筑 2011年19期

薛熠曹正正刘姗

随着我国国民经济的高速发展，我国生产、基建工作的蓬勃兴起，大型、重型、高层乃至超高层建筑物的日渐增多，这对地基提出了新的更高的要求。所以，对于那些土质软弱、不能满足建筑物强度或变形要求，或者由于吸水而会沉陷，或者由于动力荷载作用而可能产生液化、失稳和震陷等灾害的地基必须进行地基处理。

1 地基处理的目的

地基处理一般是指用于改善支承建筑物的地基承载能力或抗渗能力所采取的工程技术措施。虽然地基处理的方法很多，但不管采用何种方法，处理后的地基均必须达到以下几方面要求:

1)强度要求。当地基的抗剪强度不足以支撑上部结构的自重和外荷载时，地基会出现局部或整体剪切破坏。它会影响到建筑物的正常使用，甚至会引起建筑物开裂或破坏。因此，处理后的地基应当满足地基土在上部结构的自重及外荷载作用下不致产生局部或整体剪切破坏的要求。2)变形要求。当地基在上部结构的自重或外荷载作用下产生过大的变形时，会影响建筑物的正常使用，特别是当超过建筑物所能允许的不均匀沉降时，结构可能会发生开裂破坏。因此，处理后的地基应当满足地基土在上部结构的自重及外荷载作用下不致产生过大的沉降变形，特别是超过建筑物所容许的不均匀的沉降变形。3)透水性要求。渗漏是由于地下水在运动中出现的问题，当地基的渗透量或水力梯度超过允许值时，会发生水量损失，或因潜蚀和管涌而可能导致失事。因此，处理后的地基应当满足地基土的地下水不会由于施工而造成渗透量或水力梯度超过容许值，而发生涌土、流沙、边坡滑动等事故。4)动力稳定性要求。地震、机器、车辆的振动以及波浪作用和爆破等动力载荷可能会引起地基土，特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。因此，处理后的地基应当满足地基土在动力载荷作用下不至于发生液化、失稳或震陷等灾害。

2 地基处理的措施

1)换土垫层法。换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高浅基础下的地基承载力，满足地基稳定性的要求，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱地基。换土垫层法是将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、碎石或灰土等，并夯实至密实，它可有效地处理荷载不大的建筑物地基问题。换填法处理地基时换填材料所形成的垫层，按其材料的不同，可分为砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层和干渣垫层等。

2)预压法。预压法适用于处理各类软弱地基，包括天然沉积层或人工冲填的土层，如沼泽土、淤泥、淤泥质土以及水力冲填土等。预压法是在建筑物建造之前，在场地内堆土或其他重物，对地基进行预压，使地基在预压荷载作用下排水固结，在地基强度提高到符合要求后，就卸除荷载，然后按照设计要求修建建筑物，或者利用建筑物本身的荷载分级施加进行预压。根据预压方法，预压法可以分为堆载预压法和真空预压法。堆载预压法分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4 m时，可采用天然地基堆载预压法处理，当软土层厚度超过4 m时，应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井。堆载预压法处理深度一般达10 m左右，真空预压法处理深度可达15 m左右。

3)强夯法。强夯法亦称动力固结法，适用于处理杂填土、碎石土、砂土、低饱和度粉土、粘性土以及湿陷性黄土等地基。强夯法是将机械能转化为势能，再由势能转化为动能，即夯击能，在重锤落地的一瞬间，能对土体产生强大的冲击波，可提高土体强度，降低土的压缩性，起到改善砂土的振动液化性和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。实践证明，经夯击后的地基承载力可提高2倍～5倍，压缩性可降低200%～500%，影响深度在10 m以上。同时，夯击还能提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的不均匀沉降。强夯法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。工程实践表明，强夯法加固地基具有使用经济、施工简单、加固效果好等优点，因而被各国工程界所重视。其缺点是施工时噪声和振动较大，一般不宜在人口密集的城市内使用。

4)土或灰土挤密桩法。土或灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的杂填土、素填土和湿陷性黄土等地基。该方法的原理是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土或灰土成桩。成孔时，桩孔部位的土被侧向挤出，使桩周土得以加密，从而提高桩间土的密实度和承载力，消除湿陷性。土或灰土挤密桩法的特点是就地取材，以土治土，原位处理、深层加密和费用较低。当用来消除地基土的湿陷性时，宜采用土挤密桩法;当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时，宜采用灰土挤密桩法。土或灰土挤密桩法可处理的深度为5 m～15 m。当地基土含水量大于23%及其饱和度大于65%时，不宜选用此类方法。

5)高压喷射注浆法。高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、黄土、人工填土和碎石等地基。高压喷射注浆法的原理是利用钻机在需要加固的地基中成孔，通过钻杆底端的喷嘴射出浆液，同时，冲动土体使之与浆液混合，浆液凝固后形成坚硬的固结体，从而达到加固地基的目的。高压喷射注浆法可以用来提高软土地基的承载力。此外还应用于深基础的开挖，以防止基坑隆起或减轻支撑的侧壁压力等。对地震后桥墩的补强及处理建筑物的不均匀沉降等。

6)深层搅拌法。深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120 kPa的软粘土。深层搅拌法加固地基的原理是利用水泥或其他固化剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土与固化剂强制拌和，经过一系列物理化学反应，形成坚硬的，具有整体性、水稳定性和足够强度的拌和柱体，与天然地基形成复合地基。深层搅拌法主要用于处理高填方路堤下的基层、墙下条形基础、露天剧场基础、工业厂房中具有地面载荷的地坪，进行大面积的地基加固，减少软土中地下构筑物的沉降等。