各種地基土層的處理方法[建筑B類(lèi)]

1、地基土的總體描述：地基（subsoil）指的是直接承受構(gòu)造物荷載影響的地層?；A(chǔ)下面承受建筑物全部荷載的土體或巖體稱(chēng)為地基。地基不屬于建筑的組成部分，但它對(duì)保證建筑物的堅(jiān)固耐久具有非常重要的作用。是地球的一部分。編輯本段地基的設(shè)計(jì)支承由基礎(chǔ)傳遞的上部結(jié)構(gòu)荷載的土體（或巖體）。為了使建筑物安全、正常地使用而不遭到破壞，要求地基在荷載作用下不能產(chǎn)生破壞；組成地基的土層因膨脹收縮、壓縮、凍脹、濕陷等原因產(chǎn)生的變形不能過(guò)大。在進(jìn)行地基設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮：基礎(chǔ)底面的單位面積壓力小于地基的容許承載力。 建筑物的沉降值小于容許變形值 。 地基無(wú)滑動(dòng)的危險(xiǎn)。由于建筑物的大小不同，對(duì)地基的強(qiáng)弱程度的要求也不同，地基

2、設(shè)計(jì)必須從實(shí)際情況出發(fā)考慮三個(gè)方面的要求。有時(shí)只需考慮其中的一個(gè)方面，有時(shí)則需考慮其中的兩個(gè)或三個(gè)方面。若上述要求達(dá)不到時(shí)，就要對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案作相應(yīng)的修改或進(jìn)行地基處理（對(duì)地基內(nèi)的土層采取物理或化學(xué)的技術(shù)處理，如表面夯實(shí)、土樁擠密、振沖、預(yù)壓、化學(xué)加固和就地拌和樁等方法），以改善其結(jié)構(gòu)性質(zhì)，達(dá)到建筑物對(duì)地基設(shè)計(jì)的要求。編輯本段地基的種類(lèi)從現(xiàn)場(chǎng)施工的角度來(lái)講地基，地基可分為天然地基、人工地基。地基就是基礎(chǔ)下面承壓的巖土持力層。天然地基是不需要人加固的天然土層，其節(jié)約工程造價(jià)。人工地基：經(jīng)過(guò)人工處理或改良的地基。當(dāng)土層的地質(zhì)狀況較好，承載力較強(qiáng)時(shí)可以采用天然地基；而在地質(zhì)狀況不佳的條件下，如坡地、

3、沙地或淤泥地質(zhì)，或雖然土層質(zhì)地較好，但上部荷載過(guò)大時(shí)，為使地基具有足夠的承載能力，則要采用人工加固地基，即人工地基。編輯本段地基的處理人工地基處理示意圖在建筑學(xué)中地基的處理是十分重要的，上層建筑是否牢固地基有無(wú)可替代的作用。建筑物的地基不夠好，上層建筑很可能倒塌，這樣說(shuō)一點(diǎn)也不為過(guò)，而地基處理的主要目的是采用各種地基處理方法以改善地基條件。地基處理的對(duì)象是軟弱地基和特殊土地基。我國(guó)的建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ789）中明確規(guī)定：“軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基”。特殊土地基帶有地區(qū)性的特點(diǎn)，它包括軟土、濕陷性黃土、膨脹土、紅粘土和凍土等地基。對(duì)于

4、地基的改善措施主要有以下五方面：1. 改善剪切特性地基的剪切破壞表現(xiàn)在建筑物的地基承載力不夠；使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或土方開(kāi)挖時(shí)邊坡失穩(wěn)；使臨近地基產(chǎn)生隆起或基坑開(kāi)挖時(shí)坑底隆起。因此，為了防止剪切破壞，就需要采取增加地基土的抗剪強(qiáng)度的措施。 2. 改善壓縮特性地基的高壓縮性表現(xiàn)在建筑物的沉降和差異沉降大，因此需要采取措施提高地基土的壓縮模量。3. 改善透水特性地基的透水性表現(xiàn)在堤壩、房屋等基礎(chǔ)產(chǎn)生的地基滲漏；基坑開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生流沙和管涌。因此需要研究和采取使地基土變成不透水或減少其水壓力的措施。4. 改善動(dòng)力特性地基的動(dòng)力特性表現(xiàn)在地震時(shí)粉、砂土將會(huì)產(chǎn)生液化；由于交通荷載或打樁等原因，使鄰近地基產(chǎn)生振動(dòng)下

5、沉。因此需要研究和采取使地基土防止液化，并改善振動(dòng)特性以提高地基抗震性能的措施。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地基處理的措施。這些是基本的改善措施，如果要有堅(jiān)固的地基就必須根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇合適的處理方法，以下幾種地基的處理方法是比較實(shí)用的。一、換填法：當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結(jié)構(gòu)荷載對(duì)地基的要求時(shí)，常采用換土墊層來(lái)處理軟弱地基。即將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去，然后回填以強(qiáng)度較大的砂、碎石或灰土等，并夯實(shí)至密實(shí)。二、預(yù)壓法：預(yù)壓法是一種有效的軟土地基處理方法。該方法的實(shí)質(zhì)是，在建筑物或構(gòu)筑物建造前，先在擬建場(chǎng)地上施加或分級(jí)施

6、加與其相當(dāng)?shù)暮奢d，使土體中孔隙水排出，孔隙體積變小，土體密實(shí)，提高地基承載力和穩(wěn)定性。堆載預(yù)壓法處理深度一般達(dá)10m左右，真空預(yù)壓法處理深度可達(dá)15m左右。三、強(qiáng)夯法：強(qiáng)夯法是法國(guó)L梅納（Menard）1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法，即用幾十噸重錘從高處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。實(shí)踐證明，經(jīng)夯擊后的地基承載力可提高25倍，壓縮性可降低200500，影響深度在10m以上。四、振沖法：振沖法是振動(dòng)水沖擊法的簡(jiǎn)稱(chēng)，按不同土類(lèi)可分為振沖置換法和振沖密實(shí)法兩類(lèi)。振沖法在粘性土中主要起振沖置換作用，置換后填料形成的樁體與土組成復(fù)合地基；在砂土中主要起振動(dòng)擠密和振動(dòng)液化作用。振沖法的處理

7、深度可達(dá)10m左右。五、深層攪拌法：深層攪拌法系利用水泥或其它固化劑通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，在地基中將水泥和土體強(qiáng)制拌和，使軟弱土硬結(jié)成整體，形成具有水穩(wěn)性和足夠強(qiáng)度的水泥土樁或地下連續(xù)墻，處理深度可達(dá)812m。 施工過(guò)程：定位沉入到底部噴漿攪拌（上升）重復(fù)攪拌（下沉）重復(fù)攪拌（上升）完畢六、砂石樁法：振動(dòng)沉管砂石樁是振動(dòng)沉管砂樁和振動(dòng)沉管碎石樁的簡(jiǎn)稱(chēng)。振動(dòng)沉管砂石樁就是在振動(dòng)機(jī)的振動(dòng)作用下，把套管打入規(guī)定的設(shè)計(jì)深度，夯管入土后，擠密了套管周?chē)馏w，然后投入砂石，再排砂石于土中，振動(dòng)密實(shí)成樁，多次循環(huán)后就成為砂石樁。也可采用錘擊沉管方法。樁與樁間土形成復(fù)合地基，從而提高地基的承載力和防止砂土振動(dòng)液

8、化，也可用于增大軟弱粘性土的整體穩(wěn)定性。其處理深度達(dá)10m左右。七、土或灰土擠密樁法：土樁及灰土樁是利用沉管、沖擊或爆擴(kuò)等方法在地基中擠土成孔，然后向孔內(nèi)夯填素土或灰土成樁。成孔時(shí)，樁孔部位的土被側(cè)向擠出，從而使樁周土得以加密。土樁及灰土樁擠密地基，是由土樁或灰土樁與樁間擠密土共同組成復(fù)合地基。土樁及灰土樁法的特點(diǎn)是：就地取材，以土治土，原位處理、深層加密和費(fèi)用較低。用這些方法可以使地基比較堅(jiān)固，但并沒(méi)有什么是完美的，同樣地基處理技術(shù)也在不斷的完善與改進(jìn)中。近40年來(lái)，國(guó)外在地基處理技術(shù)方面發(fā)展十分迅速，老方法得到改進(jìn)，新方法不斷涌現(xiàn)。在20世紀(jì)60年代中期，從如何提高土的抗拉強(qiáng)度這一思路中，

9、發(fā)展了土的“加筋法”；從如何有利于土的排水和排水固結(jié)這一基本觀點(diǎn)出發(fā)，發(fā)展了土工合成材料、砂井預(yù)壓和塑料排水帶；從如何進(jìn)行深層密實(shí)處理的方法考慮，采用加大擊實(shí)功的措施，發(fā)展了“強(qiáng)夯法”和“振動(dòng)水沖法”等。另外，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對(duì)地基工程提供了強(qiáng)大的生產(chǎn)手段，如能制造重達(dá)幾十噸的強(qiáng)夯起重機(jī)械；潛水電機(jī)的出現(xiàn)，帶來(lái)了振動(dòng)水沖法中振沖器的施工機(jī)械；真空泵的問(wèn)世，才能建立真空預(yù)壓法；生產(chǎn)了大于200個(gè)大氣壓的壓縮空氣機(jī)，從而產(chǎn)生了“高壓噴射注漿法”。1編輯本段地基基礎(chǔ)允許承載力地基基礎(chǔ)允許承載力是指在保證地基穩(wěn)定的條件下，房屋和構(gòu)筑物的沉降量不超過(guò)容許值的地基承載力。中國(guó)制定的“工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)

10、計(jì)規(guī)范”（TJ7-74）中規(guī)定，在基礎(chǔ)寬度小于3米， 埋深0.51.0米的條件下，粘性土主要根據(jù)孔隙比（e）、天然含水量（Wo）、相對(duì)含水量（Wb）考慮。砂根據(jù)飽和度（Sr）和緊密度（D）決定，也可按標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)及鉆探試驗(yàn)錘擊數(shù)確定地基承載力。當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3米，埋深大于1米時(shí)，必須按下式校正：P=+ k1r0（b-3）+k2r（h-1）。式中P為計(jì)算承載力（噸/平方米），為按表查得的承載力（噸/平方米），r0及r為地基土持力層的天然容重（地下水位以下取水下容重，噸/立方米），k1及k2為安全系數(shù)，取23。地基處理的常用方法及施工工藝： 一、置換法 (1)換填法 就是將表層不良地基土挖除，然后

11、回填有較好壓密特性的土進(jìn)行壓實(shí)或夯實(shí)，形成良好的持力層。從而改變地基的承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力。 施工要點(diǎn)：將要轉(zhuǎn)換的土層挖盡、注意坑邊穩(wěn)定；保證填料的質(zhì)量；填料應(yīng)分層夯實(shí)。 (2)振沖置換法 利用專(zhuān)門(mén)的振沖機(jī)具，在高壓水射流下邊振邊沖，在地基中成孔，再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成樁體。該樁體與原地基土組成復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力減小壓縮性的目的。 施工注意事項(xiàng)：碎石樁的承載力和沉降量很大程度取決于原地基土對(duì)其的側(cè)向約束作用，該約束作用越弱，碎石樁的作用效果越差，因而該方法用于強(qiáng)度很低的軟粘土地基時(shí)必須慎重行事。 (3)夯(擠)置換法 利用沉管或夯錘的辦法將管(錘)置入土中

12、，使土體向側(cè)邊擠開(kāi)，并在管內(nèi)(或夯坑)放人碎石或砂等填料。該樁體與原地基土組成復(fù)合地基，由于擠、夯使土體側(cè)向擠壓，地面隆起，土體超靜孔隙水壓力提高，當(dāng)超靜孔隙水壓力消散后土體強(qiáng)度也有相應(yīng)的提高。 施工注意事項(xiàng)：當(dāng)填料為透水性好的砂及碎石料時(shí)，是良好的豎向排水通道。 二、預(yù)壓法 (1)堆載預(yù)壓法 在建造建筑物之前，用臨時(shí)堆載(砂石料、土料、其他建筑材料、貨物等)的方法對(duì)地基施加荷載，給予一定的預(yù)壓期。使地基預(yù)先壓縮完成大部分沉降并使地基承載力得到提高后，卸除荷載再建造建筑物。 施工工藝與要點(diǎn)： a、預(yù)壓荷載一般宜取等于或大于設(shè)計(jì)荷載； b、大面積堆載可采用自卸汽車(chē)與推土機(jī)聯(lián)合作業(yè)，對(duì)超軟土地基的

13、第一級(jí)堆載用輕型機(jī)械或人工作業(yè)； c、堆載的頂面寬度應(yīng)小于建筑物的底面寬度，底面應(yīng)適當(dāng)放大； d、作用于地基上的荷載不得超過(guò)地基的極限荷載。 (2)真空預(yù)壓法 在軟粘土地基表面鋪設(shè)砂墊層，用土工薄膜覆蓋且周?chē)芊?。用真空泵?duì)砂墊層抽氣，使薄膜下的地基形成負(fù)壓。隨著地基中氣和水的抽出，地基土得到固結(jié)。為了加速固結(jié)，也可采用打砂井或插塑料排水板的方法，即在鋪設(shè)砂墊層和土工薄膜之前打砂井或插排水板，達(dá)到縮短排水距離的目的。 施工要點(diǎn)： 先設(shè)置豎向排水系統(tǒng)，水平分布的濾管埋設(shè)宜采用條形或魚(yú)刺形，砂墊層上的密封膜采用2-3層的聚氯乙烯薄膜，按先后順序同時(shí)鋪設(shè)。面積大時(shí)宜分區(qū)預(yù)壓；做好真空度、地面沉降量，

14、深層沉降、水平位移等觀測(cè)；預(yù)壓結(jié)束后，應(yīng)清除砂槽和腐植土層。應(yīng)注意對(duì)周邊環(huán)境的影響。 (3)降水法 降低地下水位可減少地基的孔隙水壓力增加上覆土自重應(yīng)力，使有效應(yīng)力增加，從而使地基得到預(yù)壓。這實(shí)際上是通過(guò)降低地下水位，靠地基土自重來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)壓目的。 施工要點(diǎn)：一般采用輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)或深井井點(diǎn)；當(dāng)土層為飽和粘土、粉土、淤泥和淤泥質(zhì)粘性土?xí)r，此時(shí)宜輔以電極相結(jié)合。 (4)電滲法 在地基中插入金屬電極并通以直流電，在直流電場(chǎng)作用下，土中水將從陽(yáng)極流向陰極形成電滲。不讓水在陽(yáng)極補(bǔ)充而從陰極的井點(diǎn)用真空抽水，這樣就使地下水位降低，土中含水量減少。從而地基得到固結(jié)壓密，強(qiáng)度提高。電滲法還可以配合堆載預(yù)壓

15、用于加速飽和粘性土地基的固結(jié)。 三、壓實(shí)與夯實(shí)法 1、表層壓實(shí)法 采用人工夯，低能夯實(shí)機(jī)械、碾壓或振動(dòng)碾壓機(jī)械對(duì)比較疏松的表層土進(jìn)行壓實(shí)。也可對(duì)分層填筑土進(jìn)行壓實(shí)。當(dāng)表層土含水量較高時(shí)或填筑土層含水量較高時(shí)可分層鋪墊石灰、水泥進(jìn)行壓實(shí)，使土體得到加固。 2、重錘夯實(shí)法 重錘夯實(shí)就是利用重錘自由下落所產(chǎn)生的較大夯擊能來(lái)夯實(shí)淺層地基，使其表面形成一層較為均勻的硬殼層，獲得一定厚度的持力層。 施工要點(diǎn)：施工前應(yīng)試夯，確定有關(guān)技術(shù)參數(shù)，如夯錘的重量、底面直徑及落距、最后下沉量及相應(yīng)的夯擊遍數(shù)和總下沉量；夯實(shí)前槽、坑底面的標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高；夯實(shí)時(shí)地基土的含水量應(yīng)控制在最優(yōu)含水量范圍內(nèi)；大面積夯時(shí)應(yīng)按順

16、序；基底標(biāo)高不同時(shí)應(yīng)先深后淺；冬季施工時(shí)，對(duì)土已凍結(jié)時(shí)，應(yīng)將凍土層挖去或通過(guò)燒熱法將土層融解；結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)將夯松的表土清除或?qū)⒏⊥猎诮咏?m的落距夯實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。 3、強(qiáng)夯 強(qiáng)夯是強(qiáng)力夯實(shí)的簡(jiǎn)稱(chēng)。將很重的錘從高處自由下落，對(duì)地基施加很高的沖擊能，反復(fù)多次夯擊地面，地基土中的顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整，土體變?yōu)槊軐?shí)，從而能較大限度提高地基強(qiáng)度和降低壓縮性。 其施工工藝流程： 1)平整場(chǎng)地； 2)鋪級(jí)配碎石墊層； 3)強(qiáng)夯置換設(shè)置碎石墩； 4)平整并填級(jí)配碎石墊層； 5)滿夯一遍； 6)找平，并鋪土工布； 7)回填風(fēng)化石渣墊層，用振動(dòng)碾碾壓八遍。 一般在大型強(qiáng)夯施土前，都應(yīng)選擇面積不大于400m2的場(chǎng)地進(jìn)

17、行典型試驗(yàn)，以便取得數(shù)據(jù)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工。 四、擠密法 1、振沖密實(shí)法 利用專(zhuān)門(mén)的振沖器械產(chǎn)生的重復(fù)水平振動(dòng)和側(cè)向擠壓作用，使土體的結(jié)構(gòu)逐步破壞，孔隙水壓力迅速增大。由于結(jié)構(gòu)破壞，土粒有可能向低勢(shì)能位置轉(zhuǎn)移，這樣土體由松變密。 施工工藝： (1)平整施工場(chǎng)地，布置樁位； (2)施工車(chē)就位，振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位； (3)啟動(dòng)振沖器，使之徐徐沉人土層，直至加固深度以上3050cm，記錄振沖器經(jīng)過(guò)各深度的電流值和時(shí)間， 提升振沖器至孔口。再重復(fù)以上步驟12次，使孔內(nèi)泥漿變稀。 (4)向孔內(nèi)倒人一批填料，將振沖器沉人填料中進(jìn)行振實(shí)并擴(kuò)大樁徑。重復(fù)這一步驟直至該深度電流達(dá)到規(guī)定的密實(shí)電流為止，并記錄填料量。

18、(5)將振沖器提出孔口，繼續(xù)施工上節(jié)樁段，一直完成整個(gè)樁體振動(dòng)施工，再將振沖器及機(jī)具移至另一樁位。 (6)在制樁過(guò)程中，各段樁體均應(yīng)符合密實(shí)電流、填料量和留振時(shí)間等三方面的要求，基本參數(shù)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)制樁試驗(yàn)確定。 (7)施工場(chǎng)地應(yīng)預(yù)先開(kāi)設(shè)排泥水溝系，將制樁過(guò)程中產(chǎn)生的泥水集中引入沉淀池，池底部厚泥漿可定期挖出送至預(yù)先安排的存放地點(diǎn)，沉淀池上部比較清的水可重復(fù)使用。 (8)最后應(yīng)挖去樁頂部lm厚的樁體，或用碾壓、強(qiáng)夯(遍夯)等方法壓實(shí)、夯實(shí)，鋪設(shè)并壓實(shí)墊層。 2、沉管砂石樁(碎石樁、灰土樁、OG樁、低標(biāo)號(hào)樁等) 利用沉管制樁機(jī)械在地基中錘擊、振動(dòng)沉管成孔或靜壓沉管成孔后，在管內(nèi)投料，邊投料邊上提(

19、振動(dòng))沉管形成密實(shí)樁體，與原地基組成復(fù)合地基。 3、夯擊碎石樁(塊石墩) 利用重錘夯擊或者強(qiáng)夯方法將碎石(塊石)夯人地基，在夯坑里逐步填人碎石(塊石)反復(fù)夯擊以形成碎石樁或塊石墩。 五、拌和法 1、高壓噴射注漿法(高壓旋噴法) 以高壓力使水泥漿液通過(guò)管路從噴射孔噴出，直接切割破壞土體的同時(shí)與土拌和并起部分置換作用。凝固后成為拌和樁(柱)體，這種樁(柱)體與地基一起形成復(fù)合地基。 也可以用這種方法形成擋土結(jié)構(gòu)或防滲結(jié)構(gòu)。 2、深層攪拌法 深層攪拌法主要用于加固飽和軟粘土。它利用水泥漿體、水泥(或石灰粉體)作為主固化劑，應(yīng)用特制的深層攪拌機(jī)械將固化劑送人地基土中與土強(qiáng)制攪拌，形成水泥(石灰)土的樁(柱)體，與原地基組成復(fù)合地基。水泥土樁(柱)的物理力學(xué)性質(zhì)取決于固 化劑與土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)。固化劑的摻人量及攪拌均勻性和土的性質(zhì)是影響水泥土樁(柱)性質(zhì)以至復(fù)合地基強(qiáng)度和壓縮性的主要因素。 施工工藝： 定位 漿液配制 送漿 鉆進(jìn)噴漿攪拌 提升攪拌噴漿 重復(fù)鉆進(jìn)噴漿攪拌 重復(fù)提升攪拌 當(dāng)攪拌軸鉆進(jìn)、提升速度為0.65-1.Om/min時(shí)，應(yīng)重復(fù)攪拌一次。 成樁完畢，清理攪拌葉片上包裹的土塊及噴漿口，樁機(jī)移至另一樁位施工。 六、加筋法 (1)土工合成