论文部分内容阅读
[摘 要] 建筑物的全部重量和荷载是通过基础传递给地基的，因此任何建筑物只有有了可靠的地基才能保证建筑工程的安全性，但有时由于质地等原因，建筑工程地基常常会出现一些问题，因此必须要对地基进行处理。本文简要介绍了一些关于地基处理的基本知识，在此基础上具体阐述了两种重要的地基处理方法。
[关键词] 建筑工程，施工，地基处理
引言
地基是指托承建筑物基础的这一部分范围很小的场地。我国土地幅员辽阔，自然地理条件不同，土质各异，地基条件区域性较强，因而使地基基础这门学科特别复杂。随着当前经济建設的蓬勃发展，不仅事先要选择在质地条件良好的场地从事建设，而且有时也不得不在地质条件不好的场地进行建设，为此必须对地基进行处理。
建筑物的地基一般面临着四个方面的问题：一是地基的强度及稳定性；二是由于建筑物自重及外荷载作用力过大时造成的地基变形；三是地下水造成的地基渗漏；四是液化，指在动力荷载（如地震、车辆震动等）作用下会引起饱和松散粉细砂产生液化，使土体失去抗剪强度近似液体特征，并造成地基失稳和塌陷的一种现象。
一、地基处理的基本知识
1.1地基与地基处理
凡是地基直接建在未经加固的天然土层上时，这种地基称之为天然地基。若天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形等要求，则事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固成为地基处理。
地基处理的目的是用以改善地基上的剪切性、压缩性、渗透性和特殊土地基 的特性。
1.2 地基处理的对象及方法
地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。我国《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中规定：“软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基”。特殊土地基大部分都带有地区分布的特点，主要包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等。
地基处理的基本方法无非是置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法，其中，换土垫层法包括机械碾压法、平板振动法和强夯置换法；深层密实法包括强夯法和挤密法；热学法又包括热加固法、冻结法；等等。
二、两种重要的地基处理方法
基于地基处理的方法名目繁多，内容详尽而又繁琐，本文篇幅有限，笔者就结合自己的实际经验，主要介绍其中两种十分重要和应用普遍的方法。
2.1 换土垫层法
当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载的对地基的要求时，常采用换土垫层法来处理软弱地基。换土垫层法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低，并且没有侵蚀性的材料，再分层夯实后作为地基的持力层。其作用在于能够提高地基的承载力，并通过垫层的应力扩散作用，减少垫层下天然土层所承受的附加压力，从而减少基础的沉降量。实践证明，这种方法对于解决荷载较大的中小型建筑物的地基问题是比较有效的。换土垫层按其回填的材料可分为灰土垫层、砂垫层和碎石垫层等，下面主要就其中的灰土垫层作详细介绍，其余各种垫层法在某种程度上与其具有相似性。
灰土垫层是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，用一定体积比配合的石灰和黏性土拌和均匀后在最优含水量情况下分层回填夯实或压缩而成。它适合于地下水位低，基槽经常处于较干燥状态下的一般黏性土地基的加固。该垫层具有一定的强度，水稳定性和抗渗性，施工工艺简单，取材容易，费用较低。适用于处理1-4m的软弱土层、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。
（1）构造要求
灰土垫层的设计，主要是决定灰土垫层的厚度和宽度。灰土垫层的厚度应根据垫层底部软弱底层的承载力来确定，即当上部荷载通过灰土垫层按一定的扩散角传至下卧土层时，下卧土层顶面所受的总压力不应超过其容许承载力。
灰土垫层可为局部垫层和整片垫层。局部垫层一般设置在矩形（方形）基础或条形基础底面下，每边超出基础的宽度应根据侧面土的承载力设计值确定，一般不应小于其厚度的40%，并不得小于0.3m。整片垫层一般设置在整个建筑物（跨度大的工业厂房除外）的平面范围内，每边超出建筑物外墙基础边缘的宽度不应小于垫层的厚度，并不得小于2m。厚度确定原则同砂垫层。垫层宽度一般为灰土顶面基础砌体宽度家2.5倍灰土厚度之和。
（2）材料要求
灰土中的土料可采用基坑中挖出的原土，或用有机质含量不大的粘性土，表面耕织土不宜使用。使用前土粒应先过筛，粒径大宜大于15mm。
灰土中的生石灰必须在使用前1~2d用清水充分熟化并过筛，其粒径不得大于15mm，不得加有未熟化的生石灰，也不得含有过多水分。
灰土的配合比一般为2:8或3:7（石灰：土）。
（3）施工要点
1）施工前应验槽，将积水、淤泥清净，夯实两遍，待其干燥后，方可铺石灰。
2）灰土施工时，多用人工翻拌不少于3 遍，应拌和均匀，颜色一致，并应适合控制其含水分。现场以用手紧握土料成团，两指轻捏能碎为宜。如土料水分过多或不足时可以晾干或洒水湿润。灰土拌好后即使铺好夯实，要求随伴随用。
3）铺土应分层进行，每层铺土厚度可参照下表2—1确定。厚度由槽（坑)壁上预设标志控制。每层灰土的夯实遍数，应根据设计要求的干密度在现场试验确定。一般夯实（或碾压）不少四遍。
表2-1：灰土最大虚铺厚度
2.2 强夯法
强夯即用起重机械将重锤（一般8—30t）吊起从高处（一般6—30m）自由落下，对地基反复进行强力夯实的地基处理方法。强夯法属高能量夯基，是用巨大的冲击能，使土中出现冲击波和很大的冲击应力，从地面夯击点发出的纵波和横波可以传至土层深处，迫使土体中孔裂压缩，土体局部液化，夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水合空气迅速排出，土体得以固结，从而使浅层和深层得到不同程度的加固，提高了地基的承载力并降低了其压缩性。
强夯法适用于处理碎土石、砂土、低饱和度的粘性土、粉土、湿陷性黄土及填土地基等的深层加固。具有效果好、速度快、节省材料、施工简便等特点，但施工时噪声和振动大等特点。地基径强夯加固后，承载能力提高2-5倍，压缩性课降低200%、1000%，其影响深度在10m以上。这种施工方法具有施工简单、速度快、节省材料、效果好等特点，是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。
（1）技术参数
强夯技术参数包括：锤重、落距、单位夯击能、夯击遍数、夯击点布置、两遍间隔时间加固范围和影响深度等。施工前，一般在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区，进行试夯或实验性施工，以取得合适的技术参数。
锤重于落距是影响夯击能力和加固深度的重要因素。重锤一般不宜小于8t，落距一般不小于6m。
强夯的单位夯击能应根据基土类别、结构类型·荷载大小和要求处理的深度等综合考虑。国内施工经验选用不超过3000kN.m较经济。
夯击点布置应根据基础的形式和加固要求而定。可采用成行布置或正方形、梅花形网格排列，一般第一遍为5~9m，其余各遍可与之相同，也可适当减少。
夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般为2-5遍，前2-3遍“间夯”，最后再以低能量“满夯”一遍，以加固前几遍夯点之间的土层和被振松的表层土。每个夯击点的夯击数一般为3-10击，最后一遍只夯2-4击。
强夯处理范围应大于建筑物基础范围。每边超出基础边缘的宽度为设计加固深度的1/3-1/2，并不宜小于3m。
加固土层的深度H（m），按下列经验公式选定：
H = K
式中 M——夯锤重力（Kn）；
h——落距（锤底距起夯面距离）（m）；
K——折减系数，与土质、能级、锤型、锤底面积、工艺选择等多种因素有关，一般黏性土取0.5，砂性土取0.7，黄土取0.35-0.50.
（2）施工要点
1）强夯施工前，应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高，并采取必要的防护措施，以免因强夯施工而造成损坏。
2) 做好地质勘查，掌握土质情况，并应试夯，做好强夯前后实验结果对比分析，确定正式施工的各项参数。
3) 强夯施工，必须按设计或实验确定的技术参数进行，以各个夯击点的夯击数为施工控制数值，也可以采用试夯后确定的沉降量来控制。夯击时，重锤应保持平稳，夯位应准确。如错位或坑底倾斜过大，宜用砂土将坑底整平，才能进行下一次夯实。
4) 雨期施工，夯击坑内或夯击过的场地有积水时，必须及时排除；东期施工，首先应将冻土击碎，然后再按各点规定的夯击数施工。
三、结论
随着我国社会经济和建筑业的快速发展，建筑工程在施工过程中面临地基处理的情况将会越来越普遍，而地基处理的方法多种多样，因此我们必须要针对不同的地质条件，结合多方面情况，全面考虑，选择正确合理的地基处理方式，为建筑工程的安全提供保障。
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看
[关键词] 建筑工程，施工，地基处理
引言
地基是指托承建筑物基础的这一部分范围很小的场地。我国土地幅员辽阔，自然地理条件不同，土质各异，地基条件区域性较强，因而使地基基础这门学科特别复杂。随着当前经济建設的蓬勃发展，不仅事先要选择在质地条件良好的场地从事建设，而且有时也不得不在地质条件不好的场地进行建设，为此必须对地基进行处理。
建筑物的地基一般面临着四个方面的问题：一是地基的强度及稳定性；二是由于建筑物自重及外荷载作用力过大时造成的地基变形；三是地下水造成的地基渗漏；四是液化，指在动力荷载（如地震、车辆震动等）作用下会引起饱和松散粉细砂产生液化，使土体失去抗剪强度近似液体特征，并造成地基失稳和塌陷的一种现象。
一、地基处理的基本知识
1.1地基与地基处理
凡是地基直接建在未经加固的天然土层上时，这种地基称之为天然地基。若天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形等要求，则事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固成为地基处理。
地基处理的目的是用以改善地基上的剪切性、压缩性、渗透性和特殊土地基 的特性。
1.2 地基处理的对象及方法
地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。我国《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中规定：“软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基”。特殊土地基大部分都带有地区分布的特点，主要包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等。
地基处理的基本方法无非是置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法，其中，换土垫层法包括机械碾压法、平板振动法和强夯置换法；深层密实法包括强夯法和挤密法；热学法又包括热加固法、冻结法；等等。
二、两种重要的地基处理方法
基于地基处理的方法名目繁多，内容详尽而又繁琐，本文篇幅有限，笔者就结合自己的实际经验，主要介绍其中两种十分重要和应用普遍的方法。
2.1 换土垫层法
当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载的对地基的要求时，常采用换土垫层法来处理软弱地基。换土垫层法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低，并且没有侵蚀性的材料，再分层夯实后作为地基的持力层。其作用在于能够提高地基的承载力，并通过垫层的应力扩散作用，减少垫层下天然土层所承受的附加压力，从而减少基础的沉降量。实践证明，这种方法对于解决荷载较大的中小型建筑物的地基问题是比较有效的。换土垫层按其回填的材料可分为灰土垫层、砂垫层和碎石垫层等，下面主要就其中的灰土垫层作详细介绍，其余各种垫层法在某种程度上与其具有相似性。
灰土垫层是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，用一定体积比配合的石灰和黏性土拌和均匀后在最优含水量情况下分层回填夯实或压缩而成。它适合于地下水位低，基槽经常处于较干燥状态下的一般黏性土地基的加固。该垫层具有一定的强度，水稳定性和抗渗性，施工工艺简单，取材容易，费用较低。适用于处理1-4m的软弱土层、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。
（1）构造要求
灰土垫层的设计，主要是决定灰土垫层的厚度和宽度。灰土垫层的厚度应根据垫层底部软弱底层的承载力来确定，即当上部荷载通过灰土垫层按一定的扩散角传至下卧土层时，下卧土层顶面所受的总压力不应超过其容许承载力。
灰土垫层可为局部垫层和整片垫层。局部垫层一般设置在矩形（方形）基础或条形基础底面下，每边超出基础的宽度应根据侧面土的承载力设计值确定，一般不应小于其厚度的40%，并不得小于0.3m。整片垫层一般设置在整个建筑物（跨度大的工业厂房除外）的平面范围内，每边超出建筑物外墙基础边缘的宽度不应小于垫层的厚度，并不得小于2m。厚度确定原则同砂垫层。垫层宽度一般为灰土顶面基础砌体宽度家2.5倍灰土厚度之和。
（2）材料要求
灰土中的土料可采用基坑中挖出的原土，或用有机质含量不大的粘性土，表面耕织土不宜使用。使用前土粒应先过筛，粒径大宜大于15mm。
灰土中的生石灰必须在使用前1~2d用清水充分熟化并过筛，其粒径不得大于15mm，不得加有未熟化的生石灰，也不得含有过多水分。
灰土的配合比一般为2:8或3:7（石灰：土）。
（3）施工要点
1）施工前应验槽，将积水、淤泥清净，夯实两遍，待其干燥后，方可铺石灰。
2）灰土施工时，多用人工翻拌不少于3 遍，应拌和均匀，颜色一致，并应适合控制其含水分。现场以用手紧握土料成团，两指轻捏能碎为宜。如土料水分过多或不足时可以晾干或洒水湿润。灰土拌好后即使铺好夯实，要求随伴随用。
3）铺土应分层进行，每层铺土厚度可参照下表2—1确定。厚度由槽（坑)壁上预设标志控制。每层灰土的夯实遍数，应根据设计要求的干密度在现场试验确定。一般夯实（或碾压）不少四遍。
表2-1：灰土最大虚铺厚度
2.2 强夯法
强夯即用起重机械将重锤（一般8—30t）吊起从高处（一般6—30m）自由落下，对地基反复进行强力夯实的地基处理方法。强夯法属高能量夯基，是用巨大的冲击能，使土中出现冲击波和很大的冲击应力，从地面夯击点发出的纵波和横波可以传至土层深处，迫使土体中孔裂压缩，土体局部液化，夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水合空气迅速排出，土体得以固结，从而使浅层和深层得到不同程度的加固，提高了地基的承载力并降低了其压缩性。
强夯法适用于处理碎土石、砂土、低饱和度的粘性土、粉土、湿陷性黄土及填土地基等的深层加固。具有效果好、速度快、节省材料、施工简便等特点，但施工时噪声和振动大等特点。地基径强夯加固后，承载能力提高2-5倍，压缩性课降低200%、1000%，其影响深度在10m以上。这种施工方法具有施工简单、速度快、节省材料、效果好等特点，是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。
（1）技术参数
强夯技术参数包括：锤重、落距、单位夯击能、夯击遍数、夯击点布置、两遍间隔时间加固范围和影响深度等。施工前，一般在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区，进行试夯或实验性施工，以取得合适的技术参数。
锤重于落距是影响夯击能力和加固深度的重要因素。重锤一般不宜小于8t，落距一般不小于6m。
强夯的单位夯击能应根据基土类别、结构类型·荷载大小和要求处理的深度等综合考虑。国内施工经验选用不超过3000kN.m较经济。
夯击点布置应根据基础的形式和加固要求而定。可采用成行布置或正方形、梅花形网格排列，一般第一遍为5~9m，其余各遍可与之相同，也可适当减少。
夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般为2-5遍，前2-3遍“间夯”，最后再以低能量“满夯”一遍，以加固前几遍夯点之间的土层和被振松的表层土。每个夯击点的夯击数一般为3-10击，最后一遍只夯2-4击。
强夯处理范围应大于建筑物基础范围。每边超出基础边缘的宽度为设计加固深度的1/3-1/2，并不宜小于3m。
加固土层的深度H（m），按下列经验公式选定：
H = K
式中 M——夯锤重力（Kn）；
h——落距（锤底距起夯面距离）（m）；
K——折减系数，与土质、能级、锤型、锤底面积、工艺选择等多种因素有关，一般黏性土取0.5，砂性土取0.7，黄土取0.35-0.50.
（2）施工要点
1）强夯施工前，应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高，并采取必要的防护措施，以免因强夯施工而造成损坏。
2) 做好地质勘查，掌握土质情况，并应试夯，做好强夯前后实验结果对比分析，确定正式施工的各项参数。
3) 强夯施工，必须按设计或实验确定的技术参数进行，以各个夯击点的夯击数为施工控制数值，也可以采用试夯后确定的沉降量来控制。夯击时，重锤应保持平稳，夯位应准确。如错位或坑底倾斜过大，宜用砂土将坑底整平，才能进行下一次夯实。
4) 雨期施工，夯击坑内或夯击过的场地有积水时，必须及时排除；东期施工，首先应将冻土击碎，然后再按各点规定的夯击数施工。
三、结论
随着我国社会经济和建筑业的快速发展，建筑工程在施工过程中面临地基处理的情况将会越来越普遍，而地基处理的方法多种多样，因此我们必须要针对不同的地质条件，结合多方面情况，全面考虑，选择正确合理的地基处理方式，为建筑工程的安全提供保障。
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看