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建筑工程地基处理方法分析摘要 地基处理是提高地基强度，改善其变形性质或渗透性质而采取的技术措施。本文结合新版规范和笔者多年施工工作经验，逐一分析各种常见地基处理方法的技术要点，与读者交流分享。关键词 地基处理；建筑地基处理技术规范地基处理（ground treatment）是提高地基强度，改善其变形性质或渗透性质而采取的技术措施。中国幅员广阔，湿陷性黄土、膨胀土、多年冻土等特殊土分布各异。针对各种性质各异的不同地质和水文情况，建筑工程需要采取不同的技术措施，以适应建筑的安全耐久性要求。在建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）中，收录了换填垫层地基、预压地基、强夯地基、强夯置换处理地基、压实地基、挤密地基、注浆处理加固地基、其他地基处理方法等多种地基处理方法。基于对新版规范的深入学习，笔者结合多年施工工作经验，逐一分析各种常见地基处理方法的技术要点和适用范围如下：1. 换填垫层地基当软土地基的承载力和变形不能满足设计要求，而软土层的厚度又不是很大时，将路基底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大、性能稳定、无侵蚀性的材料，并用人工或机械方法压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填垫层法。换填垫层是将基础底面下一定范围内的软弱土层或不均匀土层挖出，换填其它性能稳定、无侵蚀性、强度较高的材料，并夯压密实形成垫层，通过垫层的应力扩散作用，满足地基承载力设计。这种处理方法适用于浅层地基处理，处理深度可达23米，处理深度的增加会显著提高成本，在编制施工组织设计时应充分考虑运距和堆置产生的费用。回填材料通常有的砂、碎石、素土、灰土拌合物、矿渣、粉煤灰、土工合成材料等。换填垫层法施工的关键是将垫层材料压实到设计要求的密实度。压实的方法常用的有机械碾压法、重锤夯实法和振动压实法。这些方法要求垫层材料分层铺设，然后逐层振密或压实。换填垫层法可就地取材，施工方便，不需特殊的机械设备，既能缩短工期，又能降低造价，在北方冬季施工中，还能够解决冻胀的问题。因此，得到较为普遍的应用。2. 预压地基对软土地基预先加压，使大部分沉降在预压过程中完成，以实现土的预先固结，减少建筑物地基后期沉降和提高地基承载力。其地基承载力呈现上高下低的性状。预压地基适用于处理淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基，对非饱和地基土也可采用堆载预压处理，提高承载力，减少地基变形。按加载方法的不同，分为堆载预压、真空预压、真空和堆载联合预压三种不同方法的预压地基。前两者的区别在于：堆载法通过增大总应力，并使孔隙水压力消散来增加有效压力；真空预压法在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增大有效应力。堆载预压法对各类软弱地基均有效，使用材料、机具简单，施工操作方便。但堆载预压需要一定的时间，适合工期要求不紧的项目。对于深厚的饱和软土，排水固结所需要的时间很长，同时需要大量的堆载材料，在使用上会受限。真空预压法适用于堆载材料缺乏，价格较高，工期较紧而电力供应充足的地区；难以施加荷载的超载地基；临近危险边坡地带等。堆载预压和真空预压对地基的加压作用可以叠加，当建筑物的荷载超过真空预压的压力，或建筑物对地基变形有严格要求时，可采用真空和堆载联合预压，其总压力宜超过建筑物的竖向荷载。3. 强夯地基强夯法由法国Menard技术公司首创于1969年，利用重锤自由下落时的冲击能来夯实浅层填土地基，使表面形成一层较为均匀的硬层来承受上部载荷。夯锤一般重1040t，落距640m,处理深度可达1020m。该项技术从1978年引入我国后，以为工程实践所证实具有设备简单，施工速度快，加固效果好，造价低，适合处理的土质类别多等优点，现已广泛应用于工业民用建筑、仓库、油罐、储仓、公路铁路路基、飞机跑道等地基处理工程中，逐渐成为地基加固的首选方法。采用强夯法要注意可能发生的副作用及其对邻近建筑物的影响。强夯地基适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。需要注意的是，高饱和度粘土由于强夯效果不显著，也不稳定，通常不适用于一般的强夯法，因此在强夯法的基础上发展出了强夯置换处理方法。4. 强夯置换处理地基强夯置换加固地基的原理是指用强夯法加固高饱和度粘性土及粉土时，在夯坑内不断填加石块、碎石、或其它粗颗粒材料，强行夯入并挤压排开软土，在软土地基中形成大于夯锤直径的碎石墩，这种碎石桩一方面有置换作用，使建筑物荷载向桩体集中；另一方面是强夯加密作用，在对碎石强夯过程中，通过碎石向下的不断贯入，会使碎石桩下的土层受到冲击能的影响，从而得到加密，另外碎石桩有向四周的侧向挤出的作用力，也使桩侧的土层得到了加固；再一方面，碎石桩也起到了一个特大直径排水井的作用，强夯置换法夯入软土中的碎石桩在夯实并挤密软土的同时也为饱和土中的孔隙水的排出提供了顺畅的通道，使孔隙水顺利逸出，随着孔隙水压力的消散而提高土体强度，加速了软土在强夯过程中和夯后的排水固结，提高桩间土的强度。强夯置换法综合了强夯加固和复合地基的优点，且施工设备、工艺简单，适用范围广泛。此法不仅用于房建工程，也适合于化工类大型设备基础等工程，而且具有速度快、效果显著、节省投资、节约材料和加固效果好等优点，是一种比较理想的地基处理方式。5. 压实地基压实法与强夯法有相似之处，都是利用机械能由表及里的使软弱地基的土体更加紧实，从而提高地基承载力。区别在于压实法是利用机械自重或辅以振动产生的能量对地基土进行压实。夯实法是利用机械落锤产生的能量对地基进行夯击使其密实，提高土的强度和减小压缩量。采用人工夯、低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实，也可对分层填筑土进行压实。压实法适用于浅层疏松的黏性土、松散砂性土、湿陷性黄土及杂填土等。由于压实法的工作能量较强夯法弱，难以传递至深层土体，只能对浅层土体加强，或采用分层回填、边填边压的方法控制压实质量，故压实地基一般用于处理大面积填土地基。事实上，这种处理方法在道路路基施工中应用更加广泛。压实回填地基的填筑厚度较大时，除分层控制压实质量外，应考虑地基变形存在的累积效应，即计算地基变形时应计入上部填土荷载引起的下卧层变形。对大面积开挖和填土施工，可能对周围土体和已有建筑产生影响。除应验算并采取有效措施确保大面积填土自身稳定性、填土下原地基的稳定性、承载力和变形满足设计要求，还应评估对邻近建筑物及重要市政设施、地下管线等的变形和稳定的影响，施工过程中，应对大面积填土和邻近建筑物、重要市政设施、地下管线等进行变形监测。另外压实地基的承载力评价还应注意其湿陷性的影响，应进行浸水载荷试验评价。6. 挤密地基挤密桩法是用冲击或振动方法，把直径通常为300500mm圆柱形钢质桩管打入原地基，拔出桩管后即形成桩孔，使用素土、灰土、石灰土、水泥土等物料的回填和夯实，达到形成增大直径的桩体，并同原地基一起形成复合地基。土(或灰土)桩挤压成孔时，桩孔位置原有土体被强制侧向挤压，使桩周一定范围内的土层密实度提高。特点在于基本不取土，挤压原地基成孔；回填物料时，夯实物料进一步扩孔。根据桩体材料不同，常见挤密桩种类有土挤密桩、灰土挤密桩、夯实水泥土桩和水泥粉煤灰碎石桩等。挤密桩法通常在湿陷性黄土地区使用较广，灰土、素土等挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理地基的深度为520m。当以消除地基土的湿陷性为主要目的时，宜选用素土挤密桩法。当以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的时，宜选用灰土挤密桩法。挤密地基是一种复合地基，除挤密桩桩体提供承载力外，桩间土体的承载力也得到了充分的发挥。相邻桩孔间挤密效果试验表明，在相邻桩孔挤密区交界处挤密效果相互叠加，桩间土中心部位的密实度增大，且桩间土的密度变得均匀，桩距越近，叠加效果越显著。合理的相邻桩孔中心距约为23倍桩孔直径。灰土桩除挤密作用外，由于石灰内带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚，并随灰土龄期增长，土体固化作用提高，使土体逐渐增加强度，充分发挥灰土在化学性能上具有的气硬性和水硬性。7. 注浆处理加固地基注浆处理是采用液压或气压方式，通过注浆管把某些可凝固的浆液（如水泥浆、水玻璃溶液等）均匀注入土层，赶走原土层中水分或空气，并使土层变形，浆液将原土层松散颗粒和裂隙胶结形成强度高、抗渗性能好、稳定性高的新结构体，提高原土层承载力和压缩模量，起到地基加固作用。选择适当的注浆材料和工艺，还能够提高土体的防水抗渗性能。注浆处理在建筑工程地基施工中多用于局部加固处理。这种处理方法还广泛应用于填海工程、隧道加固、护坡、水利等工程。按注浆工程的地质条件、浆液扩散能力及渗透能力，以及浆液在地层中的流动形态和分布状况，注浆方法分为充填注浆法、渗透注浆法、压密注浆法、劈裂注浆法、高压喷射注浆法、电动化学注浆法等几类。在实际工程实践中，地基土随成因、应力历史、颗粒级配、化学成分等不