建筑地基处理技术

时间：2020-11-08

常用地基处理技术
随着国民经济的发展，不仅要选择在地质条件良好的场地上从事建设，而有时也在地质条件不良的地基上进行修建，原来一般可评价为良好的地基，也可能在一定条件下，利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。
我国地域辽阔，分布着多种多样的地基土，其抗剪强度、压缩性以及透水性等因土的种类不同而可能有很大的差别。随着国民经济的发展，不仅事先要选择在地质条件良好的场地上从事建设，而有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建；另外，随着科学技术发展，结构物的荷载日益增大，对变形的要求也越来越严，因而原来一般可评价为良好的地基，也可能在一定条件下，利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。
建筑物的地基所面临的问题有以下四方面：强度及稳定性问题；压缩及不均匀沉降问题；渗漏问题；液化问题。当建筑物的**地基存在上述四类问题之一或几个时，即须采用地基处理措施以保证建筑物的安全与正常使用。常用的地基处理方式主要有：换填垫层法、强夯法、水泥土搅拌法、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法等。
一、换填垫层法
垫层处理就是将基础下的软弱土、不均匀土、湿陷性土、膨胀土、冻胀土等一部分或全部挖去，然后换填密度大、强度高、水稳性好的较粗粒径的材料。如沙砾土、碎（卵）石土、灰土、素土、矿渣以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并分层夯（振、压）实至要求的密实度。换填垫层与原土相比，具有承载力高、刚度大、变形小的优点。换填垫层的处理深度应根据建筑物的要求，由基坑开挖深度的可能性等因素综合确定，一般多用于上部荷载不大、基础埋深较浅的中、低层民用建筑的地基处理工程中，一般开挖深度不**过3米。
根据换填材料不同，可将垫层分为砂石垫层、土垫层、粉煤灰垫层、矿渣垫层、加筋砂石垫层等，其使用范围见下表。
垫层种类使用范围
砂（砂砾、碎卵石）垫层多用于中小型建筑工程的浜、塘、沟等的局部处理。适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理；不宜用于大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理；可有条件的用于膨胀土地基；砂垫层不宜用于有地下水，且流速快、流量大的地基处理；不宜采用粉细砂做垫层土垫层素土垫层适用于中小型工程及大面积回填、湿陷性黄土地基的处理　　
灰土或二灰土垫层适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基的处理，也可用于膨胀土地基处理
粉煤灰垫层用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小工程的大面积填筑，粉煤灰垫层在地下水位以下时，其强度降低幅度在30%左右
干渣垫层用于中小型建筑工程，尤其适用于地坪、堆场等工程大面积的地基处理和场地平整，铁路、道路地基等；但对于受酸性和碱性废水影响的地基不得用干渣作垫层　　
二、强夯法　　强夯法是将机械能转化为势能，再有势能转化为动能（即夯击能），在重锤落地的一瞬间，能对土体形成强大的冲击波，反复多次夯击底面，对地基进行强力夯实。在我国常用来处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土、粘性土、杂填土、素填土、湿陷性黄土等各类地基。强夯法不仅能提高地基承载力，降低其压缩性；同时，还能改善地基抵抗动液化的能力，消除湿陷性黄土的湿陷性。为处理软土地基，还发展了预设的袋装砂井以及纸板排水强夯法、夯扩桩加填渣强夯法、强夯填渣挤淤法、碎石桩强夯法等。
强夯法具有设备简单、施工速度快、不添加特殊材料、造价低、适应处理的土质类别多等特点。现在已广泛应用于工业与民用建筑、仓库、油罐、储仓、公路和铁路路基以及飞机场跑道、码头和大型设备等地基处理工程中。
三、水泥土搅拌法
水泥土搅拌法是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，使喷入软土中的固化剂与软土充分拌合在一起，由固化剂和软土之间所产生的一系列物理―化学作用，形成的抗压强度比**土强度高得多，并具有整体性、水稳性好的水泥加固土桩柱体，由若干根这类加固土桩柱体和桩间土构成符合地基。另外根据需要，也可将搅拌桩桩体逐根紧密排列构成地下连续墙或作为防水围墙、基坑工程围护挡墙、被动区加固、大体积水泥稳定土等。
搅拌法分为深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）。深层搅拌法是使用水泥浆作为固化剂的水泥土搅拌法；粉体喷搅法是以水泥粉（石灰粉）作为固化剂的水泥土搅拌法。
水泥土搅拌法适用于软土地基的加固。如沿海一带的海滨平原、河口三角洲、湖盆地周围、山间谷地等沉积的河海相软土，对在这类沉积厚度大、含水量高（一般在60%-80%，高者达**-200%）、孔隙比大于1.0、抗剪强度低、压缩性高、渗透性差的软土地区进行建筑时，通常都需要进行地基处理。深层搅拌法是一种有效的地基处理方法，它具有成桩效率高、成本低、施工占地小、不使施工现场周围遭受污染，并且施工过程中无振动、无噪音等特点，特别适合城市中心区及建筑物较为密集的地域施工和加固。对旧城改造的地基加固施工，深层搅拌法是较佳选择方案，尤其对20米深度范围内没有理想持力层的软土地基。
四、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法
水泥粉煤灰碎石桩是由碎石、石屑、砂和粉煤灰掺适量水泥加水拌和，用各种成桩机械在地基中制成的强度等级为C5-C25的桩。亦即这种处理方法是通过在碎石桩体中添加以水泥为主的胶结材料，添加粉煤灰是为增加混合料的和易性并有低强度等级水泥的作用，同时还添加适量石屑以改善级配，使桩体获得胶结轻度并从散体材料桩转化为具有某种柔性桩特点的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一期构成复合地基。
CFG桩复合地基既适用于条形基础、独立基础，也适用于筏基和箱形基础。就土性而言，适用于处理粘性土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。CFG桩和其他复合地基的桩型相比，它的置换作用很**，桩是CFG桩的一个重要特征。对一般粘性土、粉土和砂土，桩端具有好的持力层，经CFG桩处理后可作为高层或**高层建筑地基。CFG桩不仅用于承载力较低的土，对承载力较高的土，但变形不能满足要求的地基，也可采用CFG桩来减少地基变形。
CFG桩常用的施工方法有振动沉管成桩、长螺旋钻孔灌注成桩、泥浆护壁钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔成桩以及管内泵压混合料灌注成桩等。
地基处理方案的确定宜选取不同的多种方法进行比选。对复合地基而言，方案选择是针对不同土性、设计要求的承载力提高幅质、选取适宜的成桩工艺和增强体材料。复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值，根据建筑物荷载差异大小、建筑物之间的联系方法、施工顺序等，按有关规范和地区经验对地基变形允许值合理提出设计要求。

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