各種不同地質(zhì)條件下-工程地基處理與地基加固研究與技術發(fā)展應用

1、.論文題目：各種不同地質(zhì)條件下，工程地基處理與地基加固研究與技術發(fā)展應用摘 要針對我國不同地區(qū)的所處環(huán)境，其地基基礎狀況和結構存在著很大差異，特別是軟地基基礎，對于施工存在很多難點的現(xiàn)狀，直接影響整個工程質(zhì)量。我們著重分析當前地基基礎（特別是軟弱地基）存在的問題，配合施工經(jīng)驗，對地基的處理步驟和常見的處理方式、方法等多個方面進行綜合性的考慮，將質(zhì)量控制作為施工的重點，制定專項施工方案，全面提升施工技術水平，在基礎施工的過程中，使軟弱地基承載力得到提高，并使地基具有持續(xù)穩(wěn)定性是地基加固處理的主要目的，避免因地基的質(zhì)量問題而影響其整個建筑的使用功能。關鍵詞：地基 加固 原理 技術目 錄1前言11.

2、1研究背景11.2研究目的12常見的地基類型及其特點12.1軟弱土地基12.2雜填土地基22.3沖填土地基22.4濕陷性黃土地基22.5膨脹土地基22.6飽和松散土地基22.7含有有機質(zhì)和泥炭土地基32.8山區(qū)地基土32.9巖溶地基33各種地基的處理方法33.1軟弱地基的處理方法33.1.1 排水固結法33.1.2 振密、擠密法43.1.3 置換及拌入法43.1.4 加筋法53.2雜填土地基處理方法53.3沖填土地基處理方法53.4濕陷性黃土地基處理方法53.5膨脹土地基處理方法63.6飽和松散土地基和含有有機質(zhì)和泥炭土地基處理方法63.7山區(qū)地基土和巖溶地基處理方法74方案的選擇74.1 物

3、理性質(zhì)74.2 力學性質(zhì)74.3 工程特性74.4對應措施8后記8參考文獻9致謝10：1前言1.1研究背景 在我國的沿江、沿海地等廣大地區(qū)，存在大量的軟土層。而這些地區(qū)，同時又是我國經(jīng)濟十分活躍的地區(qū)，已建或正在建設大量的工程設施。由于軟土具有含水量極其豐富，壓縮性高、強度低、透水性差、埋藏較深等特點，其作為地基將由于固結和剪切變形產(chǎn)生很大的沉降和差異沉降，而且沉降的延遲時間很長。如果在設計或施工處理不當，就可能影響其整個工程建筑設施的正常使用，造成不可估量的損失。所謂地基處理，就是指為了提高地基承載力，改善其變形性質(zhì)而采取的人工處理地基的方法。地基處理的目的是用以改善地基土的剪切性、壓縮性、

4、滲透性、振動性和特殊土地基的特性。處理的對象是軟弱地基和特殊土地基。1.2研究目的地基處理是一項復雜的工程技術，涉及主體結構的體量、結構形式、設施用途、使用功能要求、場地土特點、土層分布等諸多因素，需要綜合考慮以確定處理方案，研究既有地基基礎加固處理技術，對于保證工程設施的正常使用、節(jié)約投資費用均具有十分重要的意義。一般而言，軟土是指近代水下沉積的飽和粘性土，是淤泥、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等一類土體的簡稱，廣泛分布在我國沿海內(nèi)陸平原或山間盆地。天然含水量高、天然孔隙比大、滲透系數(shù)小、壓縮性高、強度低，呈靈敏性結構。軟土作為工程建設特別的地基，由于其承載力低、往往會產(chǎn)生不同程度的

5、坍滑或沉降陷。2常見的地基類型及其特點隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,基本建設的蓬勃興起,建筑用地日益緊張,許多工程不得不建造在過去被認為不適合建筑需要的場地上, 在軟弱土層上建造建（構）筑物時，采用天然地基其強度往往不能滿足設計要求，遇到諸如土體穩(wěn)定、變形等一系列問題。于是，需采取措施對軟弱地基進行地基處理，以滿足設計的要求，確保建筑物的安全與正常使用。建設工程越來越多地遇到軟弱地基。因此，軟弱地基處理問題也就顯得更為常見和更加重要。常見的地基類型有：2.1軟弱土地基軟弱地基的種類很多，按成因一般可分為人工填土類地基；海相、河流相和湖泊相沉積而成的含淤泥質(zhì)粘土類地基；各種山前沖積、洪積相所形成的夾卵

6、石、漂石的粘土類地基。復雜的成因造成了它們在物理力學性能上的復雜性，它們的共同特點是低強度、高壓縮性、低滲透性、高靈敏度。2.2雜填土地基雜填土是由建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物組成的填土。主要出現(xiàn)在一些老的居民區(qū)和工礦區(qū)內(nèi)，是人們在生活和生產(chǎn)活動中所遺留或堆放的垃圾土。不同類型的垃圾土、不同時間堆放的垃圾土很難用統(tǒng)一的強度指標、壓縮指標、滲透性指標加以描述。雜填土的主要特點是無規(guī)律堆積、成分復雜、性質(zhì)各異、厚薄不均。因而同一場地表現(xiàn)為壓縮性和強度的明顯差異，極易造成不均勻沉降，通常都需要進行地基處理。2.3沖填土地基沖填土是由水力沖填而形成的土。近年來多用于沿海灘涂開發(fā)及河漫灘造地。沖填

7、土形成的地基可視為天然地基的一種，它的工程性質(zhì)主要取決于沖填土的性質(zhì)。沖填土地基一般具有如下一些重要特點：顆粒沉積分選性明顯，在入泥口附近，粗顆粒較先沉積，遠離入泥口處，所沉積的顆粒變細；同時在深度方向上存在明顯的層理；沖填土的含水率較高，一般大于液限，呈流動狀態(tài)。停止沖填后，表面自然蒸發(fā)后常呈龜裂狀，含水率明顯降低，但下部沖填土當排水條件較差時仍呈流動狀態(tài)，沖填土顆粒愈細，這種現(xiàn)象愈明顯；沖填土地基早期強度很低，壓縮性較高，這是因為沖填土處于欠固結狀態(tài)。沖填土地基隨靜置時間的增長逐漸達到正常固結狀態(tài)。其工程性質(zhì)取決于顆粒組成、均勻性、排水固結條件以及沖填后的靜置時間。2.4濕陷性黃土地基黃土

8、在自重應力或者在自重應力和附加應力共同作用下遇水濕陷，土的結構迅速破壞而發(fā)生顯著附加變形的土稱為濕陷性黃土，屬于特殊土。廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東部分地區(qū)的黃土多具濕陷性。濕陷性黃土又分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土，也有的老黃土不具濕陷性。在濕陷性黃土地基上進行工程建設時，必須考慮因地基濕陷引起附加沉降對工程可能造成的危害，選擇適宜的地基處理方法，避免或消除地基的濕陷或因少量濕陷所造成的危害。2.5膨脹土地基膨脹土的礦物成分主要是蒙脫石，它具有很強的親水性，吸水時體積膨脹，失水時體積收縮，是特殊土的一種。膨脹土的脹縮變形很大，極易對建筑物造成損壞。分布范圍很廣，如廣西、云南、河南、

9、湖北、四川、陜西、河北、安徽、江蘇等地均有不同范圍的分布。2.6飽和松散土地基粉砂或細砂地基在靜荷載作用下常具有較高的強度。但是當振動荷載(地震、機械振動等)作用時，飽和松散砂土地基則有可能產(chǎn)生液化或大量震陷變形，甚至喪失承載力。這是因為土顆粒松散排列并在外部動力作用下使顆粒的位置產(chǎn)生錯位，以達到新的平衡，瞬間產(chǎn)生較高的超靜孔隙水壓力，有效應力迅速降低。對這種地基進行處理的目的就是使它變得較為密實，消除在動荷載作用下產(chǎn)生液化的可能性。2.7含有有機質(zhì)和泥炭土地基當土中含有不同的有機質(zhì)時，將形成不同的有機質(zhì)土，在有機質(zhì)含量超過一定含量時就形成泥炭土，它具有不同的工程特性，有機質(zhì)的含量越高，對土質(zhì)

10、的影響越大，主要表現(xiàn)為強度低、壓縮性大，并且對不同工程材料的摻入有不同影響，對工程建設或地基處理直接構成不利的影響。2.8山區(qū)地基土山區(qū)地基土的地質(zhì)條件較為復雜，主要表現(xiàn)在地基的不均勻性和場地穩(wěn)定性兩個方面。由于自然環(huán)境和地基土的生成條件影響，場地中可能存在大孤石，場地環(huán)境也可能存在滑坡、泥石流、邊坡崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，它們會給建筑物造成直接的或潛在的威脅。在山區(qū)地基建造建筑物時要特別注意場地環(huán)境因素及不良地質(zhì)現(xiàn)象，必要時對地基進行處理。2.9巖溶地基由于水的長期溶蝕作用，將可溶性巖石(主要為石灰?guī)r)溶蝕為溝槽或溶洞的現(xiàn)象，稱為巖溶。在巖溶(喀斯特)地區(qū)地下水的沖蝕或潛蝕下使其形成和發(fā)展，它們

11、對結構物的影響很大，易于出現(xiàn)地基不均勻變形、崩塌和陷落。因此在修建結構物之前，必須進行必要的處理。3各種地基的處理方法3.1軟弱地基的處理方法軟弱地基的加固處理，按其原理和作法的不同，可分為以下四類：3.1.1 排水固結法排水固結法又稱預壓法，其包括堆載預壓法、超載預壓法、真空預壓法、真空與堆載聯(lián)合作用法、降低地下水位法和電滲法等多種方法;通過在預壓荷載作用下使軟粘土地基土體中孔隙水排出，土體發(fā)生固結 ，土中孔隙體積減小，土體強度提高，達到減少地基施工后沉降和提高地基承載力的目的。第一、正壓固結，也就是說實現(xiàn)排水固結的方法主要是堆載在地基中，從而使超靜水壓力形成使水排出；第二、負壓歸結，指的是

12、實現(xiàn)排水固結的方法主要通過負超靜水壓力的形成來實現(xiàn)，采用的途徑有真空預壓、降水預壓、電滲排水等。對于預壓時間來說，對其的確定必須以理論計算為依據(jù)。3.1.2 振密、擠密法振密、擠密法有表層原位壓實法、強夯法、振沖密實法、擠密密實法、爆破擠密法和土樁、灰土樁等多種方法;采用一定措施，通過振動和擠密使深層土密實，使地基土孔隙比減小，強度提高。第一、通過壓實機械不斷地壓實土，其工具主要是碾壓機械，例如壓路機、羊足碾等。通常，我們將這種方法稱為碾壓法；第二、以重錘夯實和強夯兩種夯擊力量對地基進行沖擊從而使地基堅實，我們通常將這種方法稱為夯實法。主要分為兩種：1、重錘夯實所謂重錘夯實，指的是以沖擊力為主

13、要途徑夯實地基，其中，以15千克到30千克的夯垂為工具，用起重機將夯垂運行到2.5米到4.5米的高度，松開夯垂，通過重力的作用產(chǎn)生的力量夯擊地基。2、強夯法強夯法的夯實原理與重錘夯實的原理一樣。只不過，夯垂的重量達到了100千克到400千克，落距提高到了6米到40米。在這種方法下，地基的強度的提高分為四個階段，這四個階段分別是：強制壓縮或振密、土體液化或結構破壞、排水固結壓密、觸變恢復和固結壓密。第三、振密擠密法將帶樁靴的工具樁管打入軟弱土層中，擠壓土壤形成樁孔，從側(cè)向?qū)⑼翑D密，然后再在樁管中灌入砂石或素土、石灰、灰土等填充料進行搗實，隨著填充料的灌入逐漸拔出樁管，形成柔性樁體，并與原地基形成

14、一種復合型地基，從而改善地基的工程性能。這種方法最適用于加固松軟飽和土地基。根據(jù)施工方法和灌入材料不同，分為沉管擠密砂（或碎石）樁、振沖碎石樁、石灰樁、灰土樁、渣土樁等。3.1.3 置換及拌入法置換及拌入法有換填墊層法、振沖置換法、高壓噴射漿法、深層攪拌法、褥墊法等多種方法;采用砂、碎石等材料置換軟弱土地基中部分軟弱土體或在部分軟弱土地基中摻入水泥、石灰或砂漿等形成加固體，與未被加固部分的土體一起形成復合地基，從而達到提高地基承載力減少沉降量的目的。當建筑物基礎下的持力層比較軟弱，不能滿足上部荷載對地基的要求時，可采用將基礎下一定范圍內(nèi)部分（或全部）軟土挖去，然后再回填強度較大的砂、碎石或素土

15、等材料，經(jīng)夯實處理使之成為建筑物基礎的持力層。換墊法處理地基時按換填所用材料分為砂墊層、砂石墊層、碎石墊層、素土墊層等。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝（塘）的淺層處理。3.1.4 加筋法加筋法有加筋土法、錨固法、樹根樁法、低強度砼樁復合地基法、鋼筋砼樁復合地基法等多種方法。通過在土層埋設強度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等達到提高地基承載力，減小沉降，維持建筑物穩(wěn)定。3.2雜填土地基處理方法水泥灌漿法，該方法是采用機械造孔，利用灌漿泵或泥將泵將按比例配制的水泥漿液，通過定的壓力，灌注到預加固地層，沖填土體空間、空隙，經(jīng)過脫水凝固作用，將松散的土體凝固成一個整體，從

16、而達到加固地基、增加地基強度、減少地基不均勻沉陷和透水性以及增大抗滑穩(wěn)定性。注漿法是利用液壓、氣壓或電化學方法，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以充填、滲透等方式，進入顆粒之間的孔隙或土體裂隙中，將原來松散的土體膠結成一個整體，形成強度高、防滲和化學穩(wěn)定性好的固結體。按注入材料分為水泥注漿和化學注漿兩類。第一、水泥注漿：水泥注漿是把一定水灰比的水泥漿注入土中。對于砂、卵石等有較大裂隙的土，可采用水灰比1：1的水泥漿直接灌注，通常稱為滲透注漿。對于細顆粒土，孔隙小，滲透性低，水泥漿液不易進入土的孔隙中，因此常借助于壓力把漿液注入。第二、化學注漿：向土中注入一種或幾種化學溶液，利用其化學反應

17、的生成物填充土的孔隙或?qū)⑼恋念w粒膠結起來，達到改善土體力學性質(zhì)的目的。第三、水泥土攪拌法：通過特制的深層攪拌或噴粉機械，就地將軟弱土和水泥漿（或粉）等固化劑強制攪拌混合，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥土樁，并與樁周土形成復合地基，共同承擔建筑物的荷載。3.3沖填土地基處理方法在選擇該地基處理方案時，應結合當?shù)丨h(huán)境及材料來源考慮。如果沖填土面積范圍小、埋深淺，可以采用置換土夯實法。如果場地沖填土分布范圍廣，厚度較大，全部挖除換填不現(xiàn)實，可以考慮新型柱錘強夯置換法方案，該方案采用超深擠密措施，增加松散的軟弱粘性土地基的深層土密實性和有效加固深度；利用動力固結原理，改變松散的軟弱粘

18、土地基的力學性能，形成堅向排水通道，加速基底軟土層的排水固結，提高地基土強度，降低土的壓縮性；最終快速地滿足上部建筑的荷載要求，減少建筑物沉降差異等。3.4濕陷性黃土地基處理方法灰土和土擠法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理的深度為515m。當用來消除地基土的濕陷性時，宜采用土擠密樁法;當用來提高地基土的承載力或增強其水穩(wěn)定性時，宜采用灰土擠密樁法;當?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于65%時，不宜采用這種方法?；彝翑D密樁法和土擠密樁法在消除土的濕陷性和減少滲透性方面效果基本相同，土擠密樁法地基的承載力和水穩(wěn)定性不及灰土擠密樁法。另外還可以用樁基礎法處理，濕陷性

19、黃土地基采用樁基礎的目的，將一定長度的樁穿透濕陷性黃土層，支承在堅實的非濕陷性土層，使上部的荷載通過樁傳入樁端堅實土層上，這樣，即使地基受水浸濕，也能完全避免濕陷對建筑物的危害。適用于基礎荷載大，有可靠的持力層的地基。土層厚度不大于30米。濕陷性黃土地區(qū)的樁基礎基本上都屬于端承樁。3.5膨脹土地基處理方法膨脹土地基常用的處理方法有5個：(1)換土可采用非膨脹性材料或灰土，換土厚度可通過變形計算確定。平坦場地上I、II級膨脹土的地基處理，宜采用砂、碎石墊層，墊層厚度300 mm，墊層寬度應大于基底寬度，兩側(cè)宜采用與墊層相同的材料回填，并做好防水處理。換土法能夠得到比其他處理方法更大的地基承載力，

20、從根本上改變地基土的性質(zhì)，工期也比較短。(2)改良土質(zhì)在膨脹土中添加石灰、水泥等非膨脹材料或添加化學劑使膨脹土失去膨脹性的材料。在膨脹土中拌合一定量的石灰或水泥可降低或消除膨脹土的膨脹性；同時，有機和無機的化學劑也已經(jīng)在膨脹土改良中得到應用，可以降低膨脹土的塑性指數(shù)和膨脹潛勢。(3)采用樁基膨脹土層較厚時，應采用樁基，樁尖支承在非膨脹土層上，或支承在大氣影響層以下的穩(wěn)定層上。(4)預濕膨脹施工前使土加水變濕而膨脹，并在土中維持高含水率，則土將基本上保持體積不變，因而不會導致結構破壞。(5)隔水法根據(jù)膨脹土的特性，土體的含水率的變化是膨脹土產(chǎn)生危害的根本條件，采用綜合措施切斷基底下外界滲水條件，

21、就可以保證地基的穩(wěn)定性。各種處理措施，有時單獨采用，有時需綜合采用。3.6飽和松散土地基和含有有機質(zhì)和泥炭土地基處理方法水泥土攪拌法是適用于加固含有有機物和泥炭土地基以及飽和松散土地基，它是利用水泥（或石灰）等材料作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理-化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基強度和增大變形模量。根據(jù)施工方法不同，水泥土攪拌法分為深層攪拌法（濕法）和粉體噴攪法（干法）。3.7山區(qū)地基土和巖溶地基處理方法由于地殼運動的結果，使原始水平巖層的位置發(fā)生傾斜、褶皺及斷裂

22、，當建筑物單斜構造，且沿巖層走向分布，傾角較大，即基巖層厚薄不均時，沿巖基傾斜方向，土層深的采用樁基，土層淺的的直接支承在風化巖上，既可以減少不均勻的沉降也減少了土方工程和不必要的擋土墻工程。當兩邊土厚，中間土薄時，在兩側(cè)傾斜面的交界處往往容易出現(xiàn)裂縫，處理的簡單方法是將建筑物在該處用沉降縫分開，而在山脊建造房屋時也要分清基巖褶皺構造是背斜或向斜再做相應的處理。當遇到巖溶地基時，可采用樁基礎或箱型基礎。4方案的選擇在確定地基處理方案時，根據(jù)地質(zhì)情況的不同、建(構)筑物的承載條件需要以及各種處理方案的成本比對，選擇既能達到要求，成本又較低的處理方法。4.1 物理性質(zhì)粘粒含量較多，塑性指數(shù)Ip一般

23、大于17，屬粘性土。軟粘土多呈深灰、暗綠色，有臭味，含有機質(zhì)，含水量較高、一般大于40%，而淤泥也有大于80%的情況?？紫侗纫话銥?.02.0，其中孔隙比為1.01.5稱為淤泥質(zhì)粘土，孔隙比大于1.5時稱為淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比，因而其力學性質(zhì)也就呈現(xiàn)與之對應的特點-低強度、高壓縮性、低滲透性、高靈敏度。4.2 力學性質(zhì)軟粘土的強度極低，不排水強度通常僅為530kPa，表現(xiàn)為承載力基本值很低，一般不超過70kPa，有的甚至只有20kPa。軟粘土尤其是淤泥靈敏度較高，這也是區(qū)別于一般粘土的重要指標。軟粘土的壓縮性很大。壓縮系數(shù)大于0.5MPa，最大可達45MPa，壓縮指數(shù)約為

24、0.35-0.75。通常情況下，軟粘土層屬于正常固結土或微超固結土，但有些土層特別是新近沉積的土層有可能屬于欠固結土。滲透系數(shù)很小是軟粘土的又一重要特點，一般在10-510-8cm/s之間，滲透系數(shù)小則固結速率就很慢，有效應力增長緩慢，從而沉降穩(wěn)定慢，地基強度增長也十分緩慢。這一特點是嚴重制約地基處理方法和處理效果的重要方面。4.3 工程特性軟粘土地基承載力低，強度增長緩慢;加荷后易變形且不均勻;變形速率大且穩(wěn)定時間長;具有滲透性小、觸變性及流變性大的特點。雜填土主要出現(xiàn)在一些老的居民區(qū)和工礦區(qū)內(nèi)，是人們的生活和生產(chǎn)活動所遺留或堆放的垃圾土。這些垃圾土一般分為三類:即建筑垃圾土、生活垃圾土和工

25、業(yè)生產(chǎn)垃圾土。不同類型的垃圾土、不同時間堆放的垃圾土很難用統(tǒng)一的強度指標、壓縮指標、滲透性指標加以描述。雜填土的主要特點是無規(guī)劃堆積、成分復雜、性質(zhì)各異、厚薄不均、規(guī)律性差。因而同一場地表現(xiàn)為壓縮性和強度的明顯差異，極易造成不均勻沉降，通常都需要進行地基處理。工程承包是一項多元性、綜合性強的系統(tǒng)工程。4.4對應措施結合工程地基土的具體特征，施工現(xiàn)場采取了以下措施:利用重錘自由下落所產(chǎn)生的較大夯擊能來夯實淺層地基，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:施工前應試夯，確定有關技術參數(shù)，如夯錘的重量、底面直徑及落距、最后下沉量及相應的夯擊遍數(shù)和總下沉量;夯實前槽、坑底面的標高應高出設計標高;夯實時地基土的含水量應控制在最優(yōu)含水量范圍內(nèi);大面積夯時應按順序;基底標高不同時應先深后淺;結束后，應及時將夯松的表土清除或?qū)⒏⊥猎诮咏?m的落距夯實至設計標高。高樓萬丈平地起，所以地基處理的好壞直接影響到整個工程的質(zhì)量，合理的、有針對性的軟弱地基處理和上部結構設計，可以有效地減輕和消除軟弱地基對上部結構的不利影響，確保工程質(zhì)量。參考文