地基基础沉降原因及处理方法综述

地基基础沉降原因及处理方法综述 摘要 在土木工程建设和使用过程中 地基基础不 均匀沉降量直接关系到建筑物使用的安全性 针对建筑物 经常会出现一定程度的地基基础不均匀沉降这一问题 对 其主要原因进行了初步分析 并提出相关处理方案 以供 探讨 关键词 建筑物 地基基础不均匀沉降 原因 处理 方法 土木工程建设中 地基基础不均匀沉降是各类建筑物 经常会出现的问题 沉降量过大对上部结构的影响主要反 映在 1 墙体产生裂缝 2 柱体破坏 3 建筑物 产生倾斜 当总沉降量或不均匀沉降超过建筑物允许沉降值时 将影响建筑物正常使用造成工程事故 建筑物均匀沉降对 上部结构影响不大 但沉降量过大 可能造成室内地坪低 于室外地坪 引起雨水倒灌 管道断裂 以及污水不易排 出等问题 1 地基基础沉降形成的原因分析 对地基基础沉降的原因进行总结分析 大致分为以下 几种 1 1 土方回填前未对天然地表进行有效处理 有些地区的天然土质软弱 若在土方回填前未进行有 效地压实处理 特别是分布着多条纵横水渠 沟底未进行 清淤处理 会造成局部沉降明显高于其他部位 1 2 回填土 场地淤泥土的土体性质影响 由于回填土 场地淤泥土均属于高压缩性软弱土体 并且具有高含水率 触变性 流变性 不均匀性等特点 在上部施工加载作用下桩基产生负摩擦力作用 在降低了 桩基础承载力的同时 使桩体底端淤泥土体压缩变形从而 产生不均匀沉降 1 3 季节变化对浅基础的影响 在季节性变化较大的地区 淤泥层上部的浅基础会随 着季节的变化产生一定的沉降 主要原因是冬季为枯水季 节 地下水位下降 基础所受地下水的浮力减少 产生下 沉 在次年丰水季节 被压缩的淤泥不能恢复 因为基础 沉降会不断加深 1 4 特殊地基对建筑物的影响 特殊土地基主要指湿陷性黄土地基 膨胀土地基 冻 土地基以及盐渍土地基等 湿陷性黄土在天然状态上具有较高强度和较低的压缩 性 但受水浸湿后结构迅速破坏 强度降低 产生显著附 加下沉 作为建筑地基的冻土 按时间可分为季节冻土和多年 冻土 当土中水冻结时 其体积约增加原水体积的 9 这 种膨胀作用会破坏地基土的稳定性 造成地基基础的不均 匀沉降 盐渍土地基是指土层内平均易溶盐含量大于 0 3 的地 基 盐渍土在干燥状态时 即盐类成结晶状态时 地基土 具有较高的强度 而当地基浸水时 易溶盐呈液态 土体 性质发生变化 地基强度降低 压缩性增大 从而产生地 基溶陷 1 5 建筑物附近开挖深井且过量抽取地下水 针对地下水位比较高的地区 在建造建筑物之前需要 考虑地下承压水的浮托作用 若该建筑物附近开挖深井 由于过量抽水 造成地下水位急剧下降 使承压水对上覆 硬壳层的浮托力消失 同时抽水还造成淤泥质粘土流失 从而引起这一范围内土体的变形 导致地基不均匀沉降 2 地基基础沉降处理方法 地基处理方法的具体选用 应以地基条件 设计要求 处理指标及范围 工程费用 工程进度 材料来源和当地 环境多方面综合考虑和研究 本着既经济合理又安全可靠 的原则 通过技术经济比较的方法 来科学的选用 2 1 高压旋喷桩加固方案 高压旋喷桩加固方案就是在预定深度 桩径上部 600 下部 800 桩长 8 12 5m 利用旋喷装置中注浆 管产生的能量高度集中的高压喷射流 连续切割基底以下 土体 尽可能置换出充分的土体 以提高地基的整体抗胀 抗陷的复合强度 基础间设钢筋混凝土梁以增加整体刚度 增强基础的变形协调能力 此方法的缺点是材料用量大 适用于砂土 粘性土 黄土及人工填土等地基 2 2 卵石回填处理方案 卵石回填处理方案就是将原基础吊离 再向下开挖 2 0m 基坑用碎石填至基底及四周 以充分吸收硫酸盐渍 土体积膨胀所释放能量 增强基础整体刚度 减少不均匀 沉降 提高抗拔 抗冻能力 适用于盐渍土地基等 此方 法的缺点是工程量大 不适合大面积建筑 2 3 换土垫层法加固方案 换土垫层法是挖除浅层软土 用砂石灰土 素土等强 度较高的土料代替 以提高持力层土的承载力 减少部分 沉降 有效消除湿陷性 胀缩性 改善土的可液化性能的 地基处理方法 根据所用土料的不同 垫层主要有素土垫 层 砂垫层 碎石垫层 灰土垫层 灰上比 2 8 或 3 7 等类型 换土垫层法的施工步骤是 先挖运原软弱土 清 净基坑水土 再回填砂石 并逐层振压碾实 该方法适用 于处理浅层软弱土地基 湿陷性黄土 季节性冻土地基 2 4 微型桩加固方案 微型桩是一种用压浆方法成桩的小直径钻孔灌注桩 其直径通常为 100 250mm 有时也采用 300mm 的桩径 桩体主要由压力灌注的水泥 砂 浆或细石无砂混凝土与 加劲材组成 依据其受力需求加劲材可为钢筋 钢棒 钢 管或型钢等 其长度一般为 6 20m 国外最长达 30m 微 型桩经过压力注浆后可与地基土紧密结合 水泥浆液还可 在桩周土中劈裂扩展 达到提高单桩承载力 提高桩周土 力学性能的效果 具有承载力高 沉降量小 所需施工场 地小 费用相对较低 桩孔直径小 施工噪声及引起震动 很小 适用不同土质条件的特点 其中比较有效的方法是采用小型钢管桩加固地基 其 加固原理是 加固后的钢管桩与独立基础组成的联合基础 在外力作用下 当基础有了微小的沉降时 首先由桩承受 力 当桩接近极限承载力时 再由独立基础下的地基承受 荷载 这样就将浅基础受力转变为主要由桩基础受力 因 而大大减小了基础的沉降 但是 这种方法存在着加固应 力滞后的问题 即原基础承台必须先产生少量的沉降 钢 管桩才能发挥作用 因此 应与预应力加固技术结合使用 使钢管桩提前受力 一旦基础有微量沉降 立刻能够传递 给桩基 从而起到加固基础的作用 2 5 锚杆静压 桩加固方案 锚杆静压桩是锚杆与静压桩结合而成的一种地基加固 处理技术 属于桩式托换技术 锚杆静压桩的施工工艺是 通过在基础上埋设锚杆和固定压桩架 以建筑物所能发挥 的自重荷载作为压桩反力 用千斤顶将数节由电焊或硫磺 胶泥连接起来的预制桩段一节一节地从基础预留孔或开凿 的压桩孔内压入土中 然后通过封顶混凝土将预制桩与承 台连成整体 从而达到提高地基承载力 控制地基沉降的 目的 2 6 振冲碎石桩加固方案 振冲碎石桩加固砂层的原理 一方面依靠振冲器的强 力震动使饱和砂层发生液化 砂颗粒重新排列 孔隙减少 密度增加 另一方面依靠振冲器的水平振动力 使加固填 料把砂层挤压加密 振冲碎石桩加固可液化砂层地基的主 要机理是 挤密作用 排水减压作用 砂基预振效应 适用于松 砂 杂填土 颗粒含量不多的粘性土地基 2 7 双液注浆法加固方案 一般而言 桩基承载力是由桩侧摩阻力和桩端阻力叠 加而成 双液注浆就是在桩基施工完成后 通过高压将液 态的混凝土复合浆液 例如水玻璃 水泥浆混合液 注入主 层中 以密实岩土层 达到增大桩侧摩阻力 提高桩基承 载力的目的 适用于砂土 粘土性地基 2 8 综合处理加固方案 由于每种加固方法各有优缺点 针对土木工程建设中 遇到的具体问题 采用单一加固方案可能会达不到较好的 效果 因此 我们可以灵活且正确的选择恰当的加固方法 结合以上或未提及到的两个或多个方案 以达到最优效果 例如 高压旋喷桩加固 双液注浆法 锚杆静压桩加固 双 液注浆法 3 结论 地基基础的处理方法是多种多样的 以上只提及了一 部分 在进行土木工程建设中 除了要掌握必要的理论知 识 同时还需要回到实践当中去 要结合实际情况 灵活 选择合理经济的地基处理方法 这样才可以在理论中探索 实践 在实践中发展理论 作者简介 胡彦君 1984 男 工程师 张家口发电厂设备部高 级点检员 参考文献 1 JGJ 123 2000 建筑地基基础加固技术规范 S 2 GB 50007 2002 建