地基处理.docx

地基处理目 录1. 地基处理的目的和意义11.1 目的21.2 意义22. 地基处理的对象32.1 软弱地基32.2 特殊土地基33. 地基处理措施53.1 浅层置换（换填）法53.2 强夯法63.3 排水固结法63.3.1袋装砂井预压法73.3.2塑料排水板预压法83.3.3真空预压83.4 复合地基法93.4.1 水泥搅拌桩93.4.2 CFG桩103.4.3 管桩113.4.4 高压旋喷桩113.5 注浆加固技术123.5.1 灌浆法123.5.2 高压喷射注浆法123.6 锚固技术与土工合成材料133.6.1 锚固技术133.6.2 土工合成材料143.7 基坑支护技术143.8 托换技术154. 就论文中的地基处理方法进行评述165. 针对论文工程的另外地基处理方案18参考文献19附件：论文挤密桩在郑西客运专线湿陷性黄土地基处理中的应用201. 地基处理的目的和意义近年来随着我国经济的发展，土木工程建设的速度发展很快，规模也日益扩大，难度不断提高，因此对地基的工程性质提出了更高的要求。地基土是自然的、历史的产物，地基土层分布、土的工程性质比较复杂，而且具有区域性。我国地域辽阔更增加了地基的复杂性，因此在工程建设中将会遇到更多的地基问题。地基问题处理恰当与否，关系到整个工程的安全、质量、投资效益、施工进度及环境保护等。经过大量的研究表明，地基上的建筑物和构筑物主要面临以下四个方面的地基问题：（1）稳定问题稳定问题是指在建（构）筑物荷载（包括静、动荷载的各种组合）作用下，地基土体能否保持稳定。地基稳定问题有时也称为承载力问题，但两者并不完全相同。地基承载力概念在建筑领域用的比较多，有时也根据变形控制。若地基承载力不能满足要求，地基在建（构）筑物荷载作用下将会产生局部或整体剪切破坏，将影响建（构）筑物的安全与正常使用，严重的将引起建（构）筑物的破坏。地基的稳定性，或地基承载力的大小，主要与地基土体的抗剪强度有关，也与基础型式、大小和埋深等影响因素有关。（2）变形问题变形问题是指在建（构）筑物的荷载（包括静、动荷载的各种组合）作用下，地基土体产生的变形（包括沉降，或水平位移，或不均匀沉降）是否超过相应的允许值。若地基变形超过允许值，将会影响建（构）筑物的安全与正常使用，严重的可能引起建（构）筑物的破坏。地基变形大小主要与荷载大小和地基土体的变形特性有关，也与基础型式、基础尺寸大小等影响因素有关。（3）渗流问题地基的渗透量超过允许值时，会发生水量流失，或因管涌而可能导致失事；（4）振动或动力荷载作用下的液化、失稳和震陷问题。当天然地基不能满足建（构）筑物在上述几个方面的要求时，需对天然地基进行地基处理。天然地基通过地基处理形成人工地基，从而满足建（构）筑物对地基的各种要求。1.1 目的地基处理的目的是采取人工的方法改善地基土的工程性质，满足构筑物的要求，其中提高地基的强度和减少地基的变形是地基处理所应达到的最基本的目的。具体可以概括为以下几个方面:（1）改善剪切特性地基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性，取决于地基土的抗剪强度。因此，为了防止剪切破坏以及减轻土压力，需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。（2）改善压缩特性主要是采用一定措施以提高地基土的压缩模量，藉以减少地基土的沉降。另外，防止侧向流动（塑性流动）产生的剪切变形，也是改善剪切特性的目的之一。（3）改善透水特性由于地下水的运动会引起地基出现一些问题，为此，需要采取一定措施使地基土变成不透水层或减轻其水压力。（4）改善动力特性地震时饱和松散粉细砂（包括一部分轻亚粘土）将会产生液化。因此，需要采取一定措施防止地基土液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震特性。（5）改善特殊土的不良地基特性主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀性等特殊土的不良地基特性。来1.2 意义在土木工程建设领域中，与上部结构比较，地基领域中不确定性因素多，问题复杂，难度大。地基问题处理不好，后果严重。据调查统计，在世界各国发生的土木工程建设中的工程事故，源自地基问题的占多数。因此，处理好地基问题，不仅关系所建工程是否可靠，而且关系所建工程投资的大小。处理好地基问题具有较好的经济效益。它主要表现在以下几个方面：（1）提高工程质量地基质量的好坏，是工程能否成功的关键。针对不同的工程实际情况，对建筑物所处的软基地段进行适当的加固处理，是提高工程质量的必经途径。（2）降低工程造价，节省投资资金软基处理牵扯的技术面广，难度大，不确定因素多，不同的软基适用的处理方法各有不同，并将产生不同的经济效益和处理效果。如果能够针对工程实际提出适当的处理办法，可以大大节约工程投资。（3）加快工程进度，缩短工程周期这点对于高速公路路堤填土施工的路面铺设而言尤为明显。不同的软基处理技术允许不同的工程进度，先进的技术允许路堤土以较快的速度填筑，缩短沉降周期，在较短的时间内达到路面铺设的要求，从而加快工程进度。2. 地基处理的对象地基处理的对象主要是软弱地基和特殊土地基。2.1 软弱地基（1）软土软土是指天然孔隙比大于或者等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭和泥炭质土等。软土在世界范围内均有广泛分布，在我国主要分布于沿海地区、内河两岸及湖泊等地区。软土地基的主要特性是天然含水量高、孔隙比大、渗透性弱、压缩性高和抗剪强度低，在外荷载的作用下地基承载力低、变形大、不均匀变形也大，且变形稳定历时较长等特点。（2）冲填土冲填土是采用人工方法把江河和湖海底部的泥沙通过水力吹填方式而形成的沉积土。近年来多用于沿海滩涂开发及河漫滩造地。冲填土的物质成分比较复杂，粗颗粒比细颗粒排水固结快，其主要的工程性质取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件。与自然沉积的同类土相比，冲填土强度低、压缩性高、常产生触变现象。（3）杂填土杂填土是由于人类的生产和生活活动形成的地面填土层，其填筑物随着地区的生产和生活水平不同而异，其性质与其组成和原地貌有关，回填的方法通常是任意堆放。杂填土的载能力不高，压缩性较大，且不均匀；填料物质不一，颗粒尺寸悬殊，颗粒间孔隙大小不一；回填前地貌高低起伏，形成填土薄厚不一；回填时间常常先后不一；取样不容易，勘查工作困难，通常无法提出地基承载力值。2.2 特殊土地基（1）湿陷性黄土黄土是第四纪期间形成的特殊土状堆积物，是一种典型的结构性土。我国的湿陷性黄土主要分布在北纬3445、东经102114之间的黄河中游地区。黄土的特殊结构直接影响着其工程特性，具有孔隙大、高强度和湿陷性。黄土的湿陷性与黄土的粘结物以及粘结程度的大小存在着紧密关系，土粒矿物填充在粗、细土粒之间起粘结作用。黄土在一定压力作用下受水湿陷，土结构迅速破坏而产生显著附加下沉的，成为湿陷性黄土。（2）膨胀土膨胀土是颗粒高分散、成分以黏土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性黏土。它具有胀缩特牲、裂隙性、超固结性。膨胀土的土质干湿效应明显，吸水时，土体膨胀、软化，强度下降；失水后土体收缩，随之产生裂隙，这进一步导致了裂隙的扩展和向土层深部发展，使该部分土体的强度大为降低，形成风化层。我国的膨胀土的分布范围很广，在广西、湖北、陕西等均有分布。（3）冻土冻土一般是指温度在0C或0C以下，并含有冰的各种岩士。我国的冻土分布范围较广，主要分布在东北大、小兴安岭，以及西部高山和青藏高原等地。根据其冻结时间可分为多年冻土、季节冻土和短时冻土。随着春、夏季温度的升高，冻土中的冰融化成水，冻土地区地表下沉；秋、冬季温度降低，冻土中的水冻结成冰，地表上升。冻土的冻融作用会导致路基鼓胀、沉陷及房屋的开裂变形，除此之外，冻土的季节性活动还可能引起泥石流、洪水暴发、热融滑塌和山体滑坡等地质灾害。（4）红粘土红粘土属于一种典型的特殊土，我国大部分省、市都有红粘土分布，其中以湖南、广西、贵州、云南等西南地区最为突出。红粘土呈现出高度的分散性，孔隙比大，但它与黄土的不同之处在于单个孔隙体积很小，粒间胶结力较强且非亲水性，故红粘土无失陷性，虽孔隙大但压缩性小，力学性能好。红粘土渗透系数具有“反常性”，即随着孔隙比的增加或随着失水程度的减小，渗透系数不是增大而是减小。具有“上软下硬”特征，在天然竖向剖面上地表呈坚硬或硬塑状态，向下逐渐变软。（5）混合土由细粒土和粗粒土混杂且缺乏中间粒径的土称为混合土。混合土在颗粒分布曲线形态上反映出不连续性特性，主要成因有坡积、洪积、冰水冲积而成。3. 地基处理措施目前地基加固处理方法虽然有很多种，但每一种地基的处理方法都有其对应的土质类型，因此就要对各种处理方法的可靠性、经济性、实施的难易程度、施工场地条件、施工场地材料条件等各方面进行对比，寻求最优方法，因地制宜。针对软弱地基和特殊土地基中存在的问题，常采用的地基处理方法有：浅层换填法、强夯法、排水固结法、复合地基法、注浆加固技术、锚固技术、基坑支护技术、托换技术等。3.1 浅层置换（换填）法1）基本原理：当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，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。2）设计要点：换填土的设计，应根据建筑体形、结构特点、荷载性质和地质条件并结合机械设备与当地材料来源等综合分析。既要满足建筑物地基强度和变形的要求，又要符合经济合理的原则；既要换土层有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱土层，还要有足够的宽度以防止换土层向两侧挤出。3）处理后的地基承载力参考值120150kPa，工后沉降参考值1015cm。4）造价：松方按1.15方计，每方砂或土按40元计，约60元/m3。每1000平方米处理造价约为6H万元。（H为处理深度）5）适用范围和处理深度：换填法适用于浅层地基处理，多用于公路构筑物的地基处理，在建筑工程中也有一定范围的应用。包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的吹填土等地基处理以及暗塘、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理，用于膨胀土地基可消除地基土的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。处理深度一般为3m。6）特点：工艺简单，将软弱土层全部挖除，换以回填材料分层回填，分层压实。该方法易于施工，所需机械设备简单，质量容易控制。3.2 强夯法1）基本原理：是利用起重机械及设备将大吨位（一般1025t）的重锤提升至1025m的高处，使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。迫使土体孔隙压缩，排除孔隙中的水，使土粒重新排列，迅速固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种地基加固方法。2）设计要点：计算有效加固深度、计算所需单击夯击能、确定夯击遍数、采用等边三角形或正方形布置夯击点。3） 处理后的地基承载力参考值为100120kPa，工后沉降参考值1020cm。4）造价：约为50元/m2，每1000平方米约5万。5）适用范围和处理深度：主要用于砂性土、非饱和粘性土与杂填土地基。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。由于起重设备和重锤的型号不一样，故对地基的夯实程度也有一定的差异。现有经验表明：在100200t夯实能量下，一般可获得36m的有效夯实深度。6）特点：常备设备简单，施工工艺操作简单，节省加固原材料，适用土质范围广，压实度高，加固效果显著，可取得较高的承载力。施工工期短，是一种快而且好的软基处理方式。施工地面振动大，施工场地附近不允许有建筑物，以防止强夯时扰民及对邻近建筑物产生破坏。3.3 排水固结法1）基本原理：先在地基中设置砂井或塑料排水带等竖向排水体，然后利用建（构）筑物本身重量分级逐渐加载；或是在建（构）筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。2）排水系统的设置排水固结法由排水系统和加压系统两部分共同组合而成。排水系统由水平排水垫层和竖向排水体构成。竖向排水体可选用普通砂井、袋装砂井或塑料排水板。设置排水系统的目的主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离。当软土层较薄或土的渗透性较好而施工期较长时，可仅在地面铺设一定厚度的砂垫层，然后加载，土层中的水竖向流入砂垫层而排出。当工程上遇到深厚的、适水性很差的软粘土层时，可在地基中设置砂井或塑料排水带等竖向排水体，地面连以排水砂垫层，构成排水系统。3）排水固结法的分类按排水系统的不同可分为打设砂井、袋装砂井、塑料排水板等几种方式；按预压方式的不同可分为堆载预压、超载预压和真空预压方式。现列举其中常用的袋装砂井预压法、塑料排水板预压法、真空预压处理法进行分析。4）排水固结法可解决的问题（1）沉降问题。使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，使建（构）筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差；（2）稳定问题。加速地基土的抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。工程上广泛使用且行之有效的增加固结压力的方法是堆载法，此外，还有真空法、降低地下水位法、电渗法和联合法。采用真空法、降低地下水位法、电渗法不会像堆载法那样有可能引起地基土的剪切破坏，所以较为安全，但操作技术比较复杂。5）适用范围：适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基。6）处理后的地基承载力参考值90120kPa，工后沉降参考值1530cm。3.3.1袋装砂井预压法1）基本原理：预先将砂装入长条形透水性好的砂袋内，用专门的机具设备，打入软土地基内，人工构造垂直排水通道。加上砂垫层构成的水平排水通道，从而建立垂直和水平两个方向互相连接的排水通道。再用预压的方式加速将土体中的水从排水通道排出，从而达到土体排水固结。2）设计要点：一般采用712cm的直径，等边三角形布置，井距11.5m，相当于砂井间距同砂井直径比1530。砂井布置范围应比建筑物外轮廓线外增加24m。砂井顶部的砂垫层厚度应为0.51.0m。3）处理深度：30m以内。4）造价：袋装砂井每米造价约4.25元，大约4080元m2，每1000平方米处理造价约为0.059CH万元。（H为处理深度，C为每平方米造价,造价不含预压费用）含预压费用约150200元m2。5）特点：施工工艺简单，施工方法成熟，经处理后工后沉降容易得到控制。但施工工期较长，需要大量土方进行堆载，施工过程需采取密切监测措施，防止路基竖向沉降或水平位移超出警戒值，出现路基失稳情况的发生。6）质量控制：砂井定位要准确，垂直度要好；砂料含泥量要求小于3%；施工中避免砂袋破裂；确保袋装砂井与排水垫层的连接。3.3.2塑料排水板预压法1）基本原理：将带状塑料排水板用插板机将其插入软弱土层中，与水平砂垫层组成垂直和水平排水体系，然后在地基表面堆载预压（或真空预压），土中孔隙水沿塑料板的沟槽上升逸出地面，软基中的土颗粒的有效应力不断增加，加速地基固结沉降，达到提高路基强度的目的。2）设计要点：塑料排水板的作用原理和设计方法与砂井排水法相似，设计沿用砂井的理论，将塑料排水板换算成当量直径的砂井，然后按砂井理论进行设计，确定排水板间距和长度，通常等边三角形或正方形布设，间距一般为0.71.5m。3）适用范围和处理深度：最适宜软土层较厚，地下和地表水发育，土质湿软的地带。处理深度一般为30m左右。4）造价：塑料排水板每米造价约45元，大约4080元m2，每1000平方米处理造价约为0.059CH万元。（H为处理深度，C为每平方米造价,造价不含预压费用）含预压费用约140190元m2。5）优点：塑料排水板具有排水性能好、施工方便、工效高、费用低、对土层的扰动少等优点，同时，塑料排水板又是工厂化生产，质量波动小，不易折断,故排水固结效果有保证。缺点：不同厂家的生产的塑料排水板质量参差不齐，质量差的塑料排水板排水能力难以保证。环境保护问题，因为塑料排水板打入地底深层，本身为耐腐蚀的材料，将常年存在于地基之中，对环境和土体的影响将多年存在，因此不推荐将大量塑料物质打入地下。3.3.3真空预压1）基本原理：真空预压是通过真空泵负压源将地基土孔隙中的空气和水垂直向上反抽排出，使土体中的地下水位降低，有效应力增加，从而达到加固效果。2）施工要点：竖向排水体施工、布设真空管路、铺设密封层、安装真空泵、真空预压试抽、真空预压维护。3）适用范围：特别适用于地下水系丰富、渗透性小的软土地基。稳定性要求高的路基，堆载困难地区，深层软土的地基。但砂层地基适用性差，造价较高。4）造价：每1000平方米1825万元。费用主要为打设排水系统的费用及抽真空、预压的费用。5）特点：独特的负压力状态。节省大量堆载的费用和时间；土体受力均匀，变形均匀，平均沉降量大；密实度高，固结速度快，抗剪切强度大；稳定性好。有着技术先进、无污染、无噪音、工期短、费用低、施工安全系数高、质量可靠度高等优点。3.4 复合地基法复合地基法是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区由基体（天然地基土体或被改良的天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。上部结构的荷载由基体和增强体共同承担,大大提高地基承载力的方法。复合地基根据地基中增强体的方向可分为水平向加固体复合地基和竖向加固体复合地基两类。根据竖向加固体的性质，桩体复合地基又可分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。复合地基的主要特点是桩和桩间土共同受力且变形是协调的。通常无需预压，工期较短，承载力较高，工后沉降较低，但造价较高。通常适用于结构物过渡段或结构物的基础。3.4.1 水泥搅拌桩1）基本原理：是利用水泥或水泥砂浆作为固化剂，通过深层搅拌机在地基深部，就地与土和固化剂（浆体或粉体）强制拌合，使凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基，从而提高承载力。2）设计要点：水泥土搅拌桩复合地基设计，主要是确定搅拌桩的置换率和长度通过稳定验算和变形计算来确定。固化剂的掺量为加固土量的1221；浆喷法的水灰比：0.450.65；外掺剂选用早强、缓凝、减水等材料；桩径约0.5m，桩距：1.21.5m，桩长根据土层结构、根据单桩承载力要求进行计算；桩的布置形式：常用正三角形布置，也可采用正方形布置。3）处理后的地基承载力参考值100130kPa，工后沉降参考值1525cm。4）造价：水泥搅拌桩每米造价约4852元，大约280350元m2，每1000平方米处理造价约为0.059CH万元。（H为处理深度，C为每平方米造价）5）适用范围和处理深度：适用于邻近建筑物的工程场地、沉积厚度大、埋藏深、含水量高，孔隙比大，抗剪强度低，压缩性高，渗透性差的软土。如：软土地基上的桥台、箱涵、通道等与填土路堤之间的过渡段；高填方路堤的抗滑、减沉；城市主干道管线地基处理；高速公路拓宽路基加固。有效处理深度可达815m。6）特点：在施工过程中无振动、无噪音，对环境无污染；对土体无侧向挤压，对邻近建筑物影响很小，可最大限度的利用原状土，可有效提高地基强度。但施工检测费用高、质量可靠性差、质量较难控制和保证。3.4.2 CFG桩1）基本原理：CFG桩意为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩与挤密的土体形成复合地基，提高承载力，达到加固地基的作用。2）施工要点：施工工艺概括为，场地平整桩位测放桩机就位桩管、钻头对中沉入沉管或钻进至要求深度固结料制备及抽检、向沉管内灌注固结料拔出沉管(留振)或提升钻头检查管内料面高度补灌固结料(当桩长不足时)桩顶整平移动桩机至下一桩位。桩位的布设，桩距S约为36倍桩径，约为1.22.5m，常用正三角形布设，也可采用正方形。3）处理后的地基承载力参考值120150Kpa，工后沉降参考值1015cm。4）造价：CFG桩直径40cm每米造价约6570元，约250500元/m2，每1000平方米处理造价约为0.051CH万元。（H为处理深度，C为每平方米造价）；直径50cm每米造价约95100元。5）适用范围和处理深度：CFG桩的适用范围很广，砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基及桥台等结构物处。处理深度1224m。6）特点：桩的承载力高、加固效果明显、质量可靠性高，工期较短，但造价太高。3.4.3 管桩1）基本原理：预先在工厂制备好一定规格的管桩，用压桩机在工地采用锤击或静压的方法把桩打入地基，形成复合地基，以达到加固地基的目的。预应力管桩复合地基具有较大的承载力。2）施工要点：施工工艺概括为，预制厂预制管桩运至施工工地用机具将管桩打入地基形成复合地基。布设方式：一般为正方形布置，间距2.53m。3）处理后的地基承载力参考值10001500KN，工后沉降参考值01cm4）造价：预应力管桩直径40cm每米造价约180200元，约700900元/m2。每1000平方米处理造价约为0.013CH万元。（H为处理深度，C为每平方米造价）直径30cm的每米造价约130150元；直径50cm每米造价约230250元。5）适用范围和处理深度：适用于对沉降要求严格的构筑物地基，或用于处理深厚软土地基。软基处理深度可达30m。6）特点：承载力高，沉降小。3.4.4 高压旋喷桩1）基本原理：钻孔至设计深度后，将按设计配比制备好的水泥浆液在高压下从喷管喷出。同时旋转并提升旋喷桩，进行由下而上的旋喷注浆作业。水泥浆在高压作用下充分和土体混合形成复合地基。2）施工要点：施工工艺概括为，按设计配合比制备好水泥浆液钻机钻孔至预定深度将水泥浆液高压从喷管喷出，并同时旋转上提喷管。布设要点：一般为正三角形或正方形布置，间距1.52.5m。3）处理后的地基承载力参考值120150Kpa，工后沉降参考值1015cm。4）造价：高压旋喷桩直径50cm每米造价约190210元，约8001200元/m2。每1000平方米处理造价约为0.025CH万元。（H为处理深度，C为每平方米造价）5）适用范围和处理深度：机具小而便捷、施工工艺简单，尤其适用于场地狭窄，机具受限制的情况；施工无振动、无噪音。软基处理深度可达24m。6）特点：承载力高，沉降小。3.5 注浆加固技术注浆法是将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中，以改善其物理力学性质的方法。注浆的目的是防渗、堵漏、加固和纠正建筑物偏斜。注浆机理有：填充注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆。注浆材料有粒状浆材和化学浆材，粒状浆材主要是水泥浆、砂浆，化学浆材包括硅酸盐（水玻璃）和高分子浆材。注浆加固法主要分为灌浆法和高压喷射注浆发两种。3.5.1 灌浆法灌浆法是指利用气压、液压或电化学原理，通过灌浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”，以达到地基处理的目的。灌浆法已应用于土木工程中的各个领域，特别是在水电工程、井巷工程、地下工程中得到了非常广泛的应用，已成为不可缺少的施工方法。它的应用主要有以下几个方面。1）坝基的加固及防渗：对砂基、砂砾石地基、喀斯特镕洞、断层软弱夹层裂隙岩体和破碎岩体等加固，可提高岩土体密实度和整体性，改善其力学性能，减小透水性，增强抗渗能力；2）建筑物地基加固：提高地基承载力，提高校基承载力，减小沉降；3）土坡稳定性加固：提高土体抗滑能力；4）挡土墙后土体的加固：增加上的抗剪能力，减小土压力；5）已有结构的加固：对已有结构物缺陷的修复和补强；6）地下结构的止水及加固：增强土体的抗剪能力，减小透水性；7）道桥地基基础加固：公路、铁路路基和飞机跑道等的加固，桥梁基础加固；8）矿井巷道的加固及止水；9）动力基础的抗震加固：提高地基土的抗液化能力；10）其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及钻孔灌注桩后灌浆等。3.5.2 高压喷射注浆法高压喷射注浆法是指将注入剂形成高压喷射流，借助高压喷射流的切削和混合，使硬化剂和土体混合以达到改良土质的目的。该法又可分为旋喷、摆喷和定喷。随着地下工程的发展，高压喷射注浆法已广泛用于工业与民用建筑、地铁、市政、水利，矿山建设中，其用途包括深基坑开挖中隔水、坑底加固、挡土、盾构工程起始与终端部位加固，旧有建筑、桥梁基础补强，市政管线加固，水坝防渗等。其用于地基加固的主要优点是：1）受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时间的影响较小，可广泛适用于淤泥、软弱黏性土、砂土甚至砂卵石等多种土质；2）可采用价格便宜的水泥作为主要硬化剂，加固体的强度较高，根据土质不同，加固桩体的强度可为50010000kPa；3）可以有计划地在预定的范围内注入必要的浆液，形成一定间距的桩，或连成一片桩或薄的帷幕墙；加固深度可自由调节，连续或分段均可；4）采用相应的钻机，不仅可以形成垂直的桩，也可形成水平的或倾斜的桩；5）可以作为施工中的临时措施，也可作为永久建筑物的地基加固，尤其是在对已有建筑物地基补强和基坑开挖中需要对坑底加固，侧壁挡水，对邻近地铁及旧建筑物需加以保护时，这种方法能发挥其特殊作用。3.6 锚固技术与土工合成材料3.6.1 锚固技术将受拉杆件的一端固定于岩（土）体中，另一端与工程结构物相联接，以承受由于土压力、水压力或其他外力施加于结构物的推力或上举力，从而利用岩（土）体的内在抗力维持结构物的稳定。这种技术的设计与施工统称为锚固技术或锚固法。锚固技术分为主动式和被动式两种，主动式常用土钉进行加固；被动式常用锚杆（索）进行加固。土钉是土体中原位加筋技术的一种，是由水平或近于水平设置于天然边坡或开挖形成的边坡中的加筋杆件及面层结构形成的挡土体系。土钉全长与土体完全接触，全长受力，且采用高密度设置方式（一般每0.55.0m2设一根），靠土钉的相互作用形成复合的整体作用，多用于临时支护。锚杆主要由拉杆、锚固体、锚杆头部联接三部分组成，它不是全长范围内受力，所以设计计算时必须精确的确定锚杆的最小锚固长度，且锚杆间间距较大，多用于永久支护。锚固技术在岩土工程中的应用范围很广，目前除了用于加固地下建筑物、基坑围护等临时性锚杆外，还在许多工程中用作永久性的加固措施；如稳定边坡的开挖、防止坝体、桥台的倾斜，烟囱及桥基的加固，隧道衬砌加固等。当前锚固技术有多种不同的类型，在天然地层中的锚固方法多以钻孔灌浆为主，一般称为灌浆锚杆，它的受拉杆件有粗钢筋、高强钢丝、钢绞线等不同的类型，施工工艺有常压和高压灌浆、预压灌浆、化学灌浆以及许多用特殊的专利锚固灌浆技术。在天然地层中采用锚杆和土钉的优点主要有：1）施工机械和作业的空间不大，因此可为各种地形及场地所选用；2）用锚杆（或土钉）代替钢横撑做侧壁支撑，不但可大量节省钢材，且能改善施工条件和缩短工期；3）拉杆的设计拉力可由抗拔试验来获得，因此保证了设计的安全度；4）施工时的噪音和振动均很小；5）灌浆锚杆还可以采用预加压力，以控制建筑物的变形量。3.6.2 土工合成材料土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料应用技术规范将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工格栅、土工特种材料和土工复合材料等类型。3.7 基坑支护技术基坑支护结构要承受基坑开挖卸载所产生的土压力，在实际施工过程中，根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工设备和施工季节等条件，所采用的支护方式也不同。1）放坡开挖。放坡开挖是基坑开挖常用的一种形式，适用于硬质、可塑性黏土和良好的砂性土，周围场地开阔，并且无重要建筑物，无严格位移控制要求的基坑施工。一般情况下，当基坑深度小于3m时，可采用一次性放坡，当深度达到45m时，也可采用分级放坡。在放坡开挖过程中，为了增加边坡的稳定性，可以采用堆放沙袋围护挡土或在坡脚采用短桩隔板支护。2）内撑式支护结构。作为基坑围护结构墙体的支承，内撑式支护结构对保证基坑稳定和控制周围地层变形起着极大的作用。它主要由支护体系和内撑体系两部分组成。支护结构的内支撑（水平支撑、角撑、斜支撑），常用的有钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑两类，前者多用圆钢管和大规格的型钢。后者多用土模或模板随着挖土逐层现浇，它刚度大、变形小，能有效地控制挡墙变形和周围地面的变形，适用于较深基坑或对周围环境要求较高地区的基坑。（3）地下连续墙支护结构。地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体，其刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护形式，适用于地质条件差、环境复杂的大型深基坑，尤其适用基坑底面以下有深层软土，需将墙体插入很深的情况。随着技术的发展和施工方法及机械的改进，地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡墙围护结构，又能作为拟建主体结构的侧墙，节省了不少工程投资，可取得明显的经济效益。但是地力变形、体积变形等。受力变形指固化土构件在承受拉伸力或压缩力时产生的变形。体积变形指固化土构件在成型后，由于环境变化而引起的变形，如温度、湿度等，一般包括干缩变形、湿胀变形和冻胀变形。3.8 托换技术所谓基础托换，就是依托于工程建设的特定需要，对已有构筑物基础加固或者重新设置基础工程的总称。托换技术属地基处理的范畴，受制于地基处理的方式而将其按照托换的时间、原理、方法和性质进行分类，现分述如下：1）按托换时间可分为永久性托换和临时性托换；2）按托换原理可分为补救性托换、预防性托换和维持性托换；3）按托换方法可分为桩式托换、灌浆加固托换、基础加深加宽托换和坑式托换等；4）按托换性质可分为既有构筑物整体迁移的托换、加固和纠偏的托换、基坑开挖或地铁穿越构筑物等的托换、地基设计不符合要求的托换。桩式托换法是利用沉桩的方式，籍以形成桩土耦合作用的机制来承担既有构筑物基础负荷，将基础及及其之上的动荷载和静荷载全部转移到桩和桩间土层上，进而对地基承载力不足和地基变形不协调既有构筑物地基进行加固处理。通常根据构筑物的特点常用的托换技术主要分为以下几种：锚杆静压桩托换、树根桩托换、坑式静压桩和灌注桩托换等。灌浆加固托换法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将各种无机化学浆液均匀注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式排除土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气并占据其位置，使岩体的孔隙率降低，经人工养护控制规范要求的一定时间之后，原来松散的土颗粒或裂隙被浆液胶结为一体，最后形成一种结构新颖、强度较大、防水防渗性高和化学稳定良好的人造石。通常使用的灌浆方法有：渗透灌浆、劈裂灌浆、挤密灌浆和电动化学灌浆。基础加深加宽托换的主要是通过扩大地基受力面积和增加地基深度来减少既有构筑物地基土层上接触压力的一种托换方法。无论是桩式托换、灌浆加固托换，还是基础加深加宽托换技术，它们都有其固有的托换机制和适用性。托换技术方法是构筑在既有构筑物地理位置、形状尺寸、功能要求、重要程度以及新建构筑物施工方法等诸多因素基础之上，由多种施工方法进行集约和有机组合的一种较为复杂的综合施工技术。4 就论文中的地基处理方法进行评述4.1 工程概况郑州至西安客运专线，全长4588km(含郑州、西安枢纽配套工程)。主要经过山前平原、冲积平原、河流一、二级阶地和丘陵低山区等不同的工程地质地貌单元，沿线黄土分布广泛，约占线路总长的90左右，其中绝大部分黄土为湿陷性黄土。DK27+758.88DK28+300段湿陷性黄土路堤长541.12m，路堤填高6.2m。该工点通过山前平原区，地形平坦开阔。地层自上而下依次为砂质黄土，上部8m稍湿稍密，8m以下稍湿中密，层厚约25 m；湿陷黄土厚度为12.0 m，=0.0150.097，自重湿陷量为1.527.5cm，湿陷量为19.471.7cm，为自重湿陷性场地；具中等湿陷性。详细内容见附件1中的论文所示。4.2 原路堤地基处理方案1）加固类型选择：由于湿陷性黄土厚达12 m，所以地基采用桩长14 m的挤密桩设计加固；预钻孔直径0.25 m，挤密孔直径0.5 m，呈三角形布桩。2）挤密桩间距选择：为更好地发挥挤密效应，挤密桩孔位按正三角形布置，孔心距（S）按下式计算：式中：为为孔心距（）; 为挤密填料孔直径()；为预钻孔直径()；为地基挤密前压缩层范围内各层土的平均干密度()；为击实试验确定的最大干密度()；为挤密填孔(达到D)后，3个孔之间土的平均挤密系数，不宜小于0.93。3）论文中通过对比工后所估算的沉降量，分析了灰土挤密桩和水泥土挤密桩在处理湿陷性黄土地基方面的效果。研究发现灰土挤密桩及水泥土挤密桩都能大幅降低地基的工后沉降，但此工点灰土挤密桩尚不能满足客运专线无碴轨道的工后沉降要求(15 mm)，而水泥土挤密桩则能达到沉降要求。4.3 评述该工程中所应用的挤密桩法挤密桩法处理地基的加固机理是用机械、人力、或爆扩成孔等手段，通过振动或挤压使桩孔部分的土质被强制挤向桩孔周围的土中，然后填以最优含水量的素土或灰土、水泥土并分层夯实，使桩周土体孔隙比减小，密实度增大，压缩性降低，承载力提高，力学性质得到改善。它的密实主要是由于土结构的破坏和孔隙中气体的排放所致。同时灰土挤密桩由于粘土和消石灰或水泥土之间产生离子交换和硬凝反应，挤密桩桩身的变形模量随着龄期的增长而不断提高，桩体强度显著提高，并远远大于挤密后桩间土的变形模量。在荷载作用下，应力向桩身发生集中，并对桩间土起侧向约束作用，使得复合地基承载力较天然地基有明显提高，压缩模量则显著提高。挤密桩法（灰土及水泥土挤密桩）与其它地基处理方法比较，具有如下主要特征：1）挤密桩法是横向挤密，但同样可以达到所要求的加密处理后的最大干重度的指标要求；2）与土垫层相比，无需开挖回填，因而节约了开挖和回填土方的工作量；3）挤密桩成本低、设备简单、污染小、承载力高，且灰土及水泥土易于集中厂拌，质量容易控制。4）由于不受开挖和回填的限制，一般处理深度可达12m15m；5）由于填入桩体的材料可就地取材，因而比其它处理湿陷性黄土和人工填土的方法造价低，有较好的效益。挤密桩法能够满足论文中所依托的工程的自重湿陷性黄土地基处理要求。广泛的工程实践也表明：灰土挤密桩和水泥挤密桩在处理黄土湿陷性方面都有很好的效果，在减小地基的沉降变形方面有显著的成效，但是，在进行地基处理方面是没有一个特定的套路，也没有一个唯一的选择，只要是合理就是对的。在进行地基处理时，应综合场地条件及经济效益，环境效益和社会效益确定出各自的适用性，因地制宜，发挥地基处理的最大成效。但是，挤密桩法（灰土桩法、水泥土桩法）也存在它自身的缺点和局限性。比如：处理深度浅，用料受限，地下有水或淤泥土时不能施工，桩间土处理后效果差，承载力提高小，压缩变形量大，易发生缩颈与断桩等缺点。5 针对论文工程的另外地基处理方案虽然，挤密桩法能够满足论文中所依托的工程的自重湿陷性黄土地基处理要求。广泛的工程实践也表明：灰土挤密桩和水泥挤密桩在处理黄土湿陷性方面都有很好的效果，在减小地基的沉降变形方面有显著的成效，但是，在进行地基处理方面是没有一个特定的套路，也没有一个唯一的选择，只要是合理就