1、基礎(chǔ)工程之地基處理 早在二千年前就已采用了軟土中夯入碎石等壓密土層的夯實法；灰土和三合土的墊層法，也是我國古代傳統(tǒng)的建筑技術(shù)之一；我國古代在沿海地區(qū)極其軟弱的地基上修建海塘?xí)r，采用每年農(nóng)閑時逐年填筑，即現(xiàn)代堆載預(yù)壓法中稱為分期填筑的方法，利用前期荷載使地基逐年固結(jié)，從而提高土的抗剪強度，以適應(yīng)下一期荷載的施加，這就是我國古代勞動人民在軟土地基上從實踐中積累的寶貴經(jīng)驗。 一、地基常見問題二、地基處理對象三、地基處理目的四、地基處理定義五、地基處理方法5.1 概述一、地基常見問題包括以下五個方面：1地基強度及穩(wěn)定性問題：地基的抗剪強度不足引起局部或整體剪切破壞。2壓縮及不均勻沉降問題：引起開裂。3

2、滲漏問題：大壩地基，基坑開挖降水，防洪4液化問題：地震、機器、車輛的振動以及波浪作用和爆破等動力荷載可能引起地基土，特別是飽和無粘性土的液化、失穩(wěn)和震陷等危害。5.特殊土地基問題：比如黃土濕陷、膨脹土漲縮、 巖溶塌陷等。加拿大特朗斯康谷倉，建于1913年。高31m，寬23m，片筏基礎(chǔ)。由于事前未探明有厚達16m的軟土層，建成儲存谷物后，西側(cè)突然陷入土中8.8米，東側(cè)抬高1.5m，倉身傾斜27o。地基強度不夠失事的谷倉路基滑坡由于路基下伏軟土地基，因其強度不夠而導(dǎo)致路基滑坡。因地基不均勻沉降導(dǎo)致墻體開裂地基沉降變形因其路面開裂大壩滲漏滲漏產(chǎn)生的問題：1）蓄水水位下降；2）產(chǎn)生流土、管涌，大壩失事

3、 地面塌陷 路基路面塌陷巖溶塌陷引起樁基折斷1.軟弱地基 淤泥及淤泥質(zhì)土地基，即軟土地基 沖填土地基 人工填土地基 高壓縮性土地基2.不良地基 濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節(jié)性凍土地基、巖溶地基、松砂土地基二、地基處理對象軟弱與不良地基軟土雜填土沖填土飽和松砂濕陷黃土膨脹土有機質(zhì)土山區(qū)土巖溶軟弱地基 在附加應(yīng)力影響范圍內(nèi)主要受力層由軟土組成，則為軟弱地基。一般由軟弱土組成，軟弱土指淤泥、淤泥質(zhì)土、某些沖填土以及其他高壓縮性土。 1）淤泥和淤泥質(zhì)土是在靜水或緩慢流水的環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用而形成，是具有特殊性質(zhì)的粘性土。具有高含水率，高孔隙比，高壓縮性、抗剪強度低，觸變性和流變性等不良特

4、征。 2）沖填土 沖填土是在疏浚河流或港口航道時，認(rèn)為地由水力沖填泥砂形成的填土。它的顆粒組成隨泥砂來源而變，多為粘粒和粉粒，其次為砂粒。沖填土當(dāng)粘粒含量較多時往往是欠固結(jié)的，其強度和壓縮性都比天然沉積的同類土差。 3）雜填土 主要是人類在生產(chǎn)和生活活動中，堆填建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物形成的填土。這些土的組成物質(zhì)中，建筑垃圾性能較為穩(wěn)定，工業(yè)垃圾遇水會發(fā)生變化；生活垃圾成分極為復(fù)雜，混合不均勻。雜填土性質(zhì)與堆填年齡有關(guān)，填齡較短者往往是欠固結(jié)，一般填齡達到五年左右的雜填土，性質(zhì)才逐漸趨于穩(wěn)定。雜填土大多疏松且不均勻，在同一場地的不同位置，其承載力和壓縮性往往有較大差異。 4）其他高壓

5、縮性土 飽和松散粉細(xì)砂(包括部分粉土)也應(yīng)屬于軟弱地基范疇。其在動力荷載(機械振動、地震等)重復(fù)作用下將產(chǎn)生液化；基坑開挖時也會產(chǎn)生管涌。不良地基 主要受力層由具有特殊工程性質(zhì)的土層組成，這些土層包括：濕陷性黃土、膨脹土。 1）濕陷性黃土 在我國西北和華北地區(qū)分布很廣，其顆粒以粉粒為主，顆粒間主要由碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物等可溶性鹽逐漸濃縮、沉淀形成的膠結(jié)物所膠結(jié)，孔隙比在1.0左右。天然黃土強度一般很高，能直立成壁，壓縮性也較低。但遇水后，由于水膜增厚和顆粒間鹽類膠結(jié)物質(zhì)溶于水而使土的結(jié)構(gòu)破壞，從而突然發(fā)生顯著的沉陷，強度也迅速降低。 2）膨脹土 天然狀態(tài)下強度很高，壓縮性較低。但由于其粘粒含

6、量很高，且礦物成分主要為蒙脫石和伊利石，脹縮性顯著，吸水膨脹失水收縮，反復(fù)作用強度降低，不均勻變形較大，引起上部建筑物開裂。 3）山區(qū)土巖組合地基三、地基處理目的1增加地基土的剪切強度；2降低地基土的壓縮性；3改善地基的透水特性；4改善動力特性（抗液化，抗震）；5改善特殊土的不良地基的特性； 主要是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等特殊土的不良地基特性。 對于不能滿足強度、變形和穩(wěn)定性等要求的問題地基，必須經(jīng)過人工改良或加固后才能使用，這種改良和加固，就稱地基處理。四、地基處理定義換土墊層法：密實法：表層密實法、重錘夯實法、強夯法、陣 沖擠密樁法、土（灰土、二灰土)樁法、 夯實水泥土樁

7、法等置換法：碎石樁法、石灰樁法、CFG樁法膠結(jié)法：靜壓注漿法、高壓噴射注漿法、水泥土攪 拌法排水固結(jié)法：堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降低地下 水法等加筋法：土工織物法、加筋土法、土錨、土釘、樹 根樁法五、地基處理方法密實法是借助于機械、夯錘或爆破產(chǎn)生的振動和沖擊使土的孔隙比減小，或在地基內(nèi)打砂樁、碎石樁、土樁或灰土樁，擠密樁間土體而達到處理目的。其中主要有重錘夯實法、強夯法、振沖擠密法以及砂樁、土樁或灰土樁擠密法等，可用于處理無粘性土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土等地基，但振沖擠密法的適用范圍一般只限于砂土和粘粒含量較低的粘性土。置換法是用砂、碎石、礦渣或其它合適的材料置換地基中的軟弱或不良土

8、層，夯壓密實后作為基底墊層，或用上述材料填筑成一根根樁體，由樁群和樁間土組成復(fù)合地基，從而達到處理目的。常用于處理軟弱地基。從經(jīng)濟合理考慮，開挖置換法一般適用于處理淺層地基（深度通常不超過3m）。膠結(jié)法是靠壓力傳送或利用電滲原理，把含有膠結(jié)物質(zhì)并能固化的漿液灌入土層，使其滲入土的孔隙或充填土巖中的裂縫和洞穴中，或者把很稠的漿體壓入事先打好的鉆孔中，借助于漿體傳遞的壓力擠密土體并使其上抬，達到加固或處理目的。其適用性與灌漿方法和漿液性能有關(guān)，一般可用于處理砂土、砂礫石、濕陷性黃土及粘性土等地基。排水固結(jié)法是采用預(yù)壓、降低地下水位、電滲等方法促使土層排水固結(jié)，以減少地基的沉降和不均勻沉降，提高承載

9、力。主要用于處理軟弱粘性土地基。加筋法是在土中埋設(shè)土工聚合物（即土工織物）或拉筋，形成加筋土或各種復(fù)合土工結(jié)構(gòu)，或沿不同方向設(shè)置直徑為75mm-250mm的樁，形成樹根狀樁群，即所謂樹根樁，以減小地基沉降，提高地基承載力或增強土體穩(wěn)定性。土工聚合物還可起到排水、反濾和隔離作用。在地基處理中，加筋法可用于處理軟弱地基。換填法墊層設(shè)計墊層材料工藝控制適用范圍淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土墊層厚度，墊層寬度砂石、粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰、礦渣、工業(yè)廢渣、土工合成材料分層夯實，控制含水量5.2 墊層法一、墊層法的概念 當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下持力土層比較軟弱，不能滿足設(shè)計荷載或變形的要求時，常在地基表

10、面鋪設(shè)一定厚度的墊層，或者把表面部分軟弱土層挖去，置換成強度較大的砂石素土等，處理地基表層，這類方法稱為墊層法。二、墊層法的分類 按其組成材料分為：砂墊層、碎石墊層、灰土 墊層 和加筋土墊層。 按墊層在地基中的主要作用又分為：換土墊層、 排水墊層和加筋土墊層。 5.2.1 墊層的作用1提高地基承載力。 地基中的剪切破壞是從基礎(chǔ)底面開始，隨著基底壓力的增大，逐漸向縱深發(fā)展。故強度較大的砂石等材料代替可能產(chǎn)生剪切破壞的軟弱土，就可避免地基的破壞。2減少地基沉降量。3墊層用透水材料可加速軟弱土層的排水固結(jié)。 固結(jié)效果僅限于表層，對深部的影響并不顯著。4. 防止凍脹。5. 消除膨脹土的脹縮性。三、墊層

11、法的作用 換填法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等淺層處理。常用于輕型建筑、地坪、堆料場地和道路工程等地基處理。當(dāng)建筑物荷載不大，軟弱土層厚度較小時，采用換填墊層法能取得較好的效果。四、墊層法的適用范圍 墊層設(shè)計的主要內(nèi)容是確定斷面的合理寬度和厚度。設(shè)計的墊層不但要求滿足建筑物對地基變形及穩(wěn)定的要求，而且應(yīng)符合經(jīng)濟合理的原則。1墊層厚度的確定 墊層的厚度必須滿足如下要求：當(dāng)上部荷載通過墊層按一定的擴散角傳至下臥軟弱土層時，該下臥軟弱土層頂面所受的自重力與附加應(yīng)力之和不大于同一標(biāo)高處軟弱土層的地基承載力設(shè)計值，如圖5-1所示。其表達式為：5.2.2 換土墊層的設(shè)計

12、圖5-1 砂墊層剖面圖對于條形基礎(chǔ)：對于矩形基礎(chǔ)：b矩形基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底面的寬度（m）；l矩形基礎(chǔ)底面的長度（m）;pk基礎(chǔ)底面壓力（kPa）；z基礎(chǔ)底面下墊層的厚度（m）；墊層的壓力擴散角（）; 基礎(chǔ)底面處土的自重壓力。 一般砂墊層的厚度約為1-2m左右。砂墊層厚度一般不宜大于3m，太厚施工困難，也不宜小于0.5m，太薄則換土墊層的作用不顯著。關(guān)于墊層寬度的計算，目前還缺乏可行的理論 方法，在實踐中常常按照當(dāng)?shù)啬承┙?jīng)驗數(shù)（考慮砂墊層兩側(cè)土的性質(zhì)）或按經(jīng)驗方法確定。常用的經(jīng)驗方法是擴散角法。此時矩形基礎(chǔ)的墊層底面的長度l及寬度b為： ll+2ztg bb+2ztg 式中 b、l墊層底面寬度及長

13、度； 墊層的壓力擴散角，仍按表5-2取值。條形基礎(chǔ)則只計算墊層底面寬度b。2砂墊層底面尺寸的確定砂墊層法需注意的問題：考慮到工程質(zhì)量，不應(yīng)該用淺的墊層來解決加固上部荷載較大、深厚軟土的地基問題，在地震區(qū)使用砂墊層也應(yīng)慎重考慮，另外砂墊層法不能解決由于上部荷載不均勻而產(chǎn)生的不均勻沉降。墊層頂面每邊最好比基礎(chǔ)底面大300mm，或從墊層底面兩側(cè)向上按當(dāng)?shù)亻_挖基坑經(jīng)驗的要求放坡延伸至地面。整片墊層的寬度可根據(jù)施工的要求適當(dāng)加寬。當(dāng)墊層的厚度、寬度和放坡線確定后，即得砂墊層的設(shè)計斷面。3.砂石墊層的施工及質(zhì)量檢驗1）砂石墊層施工材料要求：一般采用級配良好、質(zhì)地堅硬的粒料，顆粒的不均勻系數(shù)不能小于5，以中粗砂為好，可摻入一定量的碎石，但要分布均勻。細(xì)沙也可作為墊層材料，但不易壓實且強度不高，使用時一般摻入一定數(shù)量的碎卵石。含泥量和水穩(wěn)定性不良的砂料必須限制在一定范圍之內(nèi)。在滿足墊層材料要求后，尚應(yīng)注意以下墊 層施工要點：（1）應(yīng)注意將砂加密到要求的密實度，這是保證砂墊層質(zhì)量和承載力的關(guān)鍵。要求采用適合的加密方法，采用分層鋪砂，然后逐層振密。分層厚度視振動力的大小而定，一般為15-20cm之間。（2）鋪筑墊層前，應(yīng)先行驗槽，清除浮土，