论文部分内容阅读
摘 要：地基基础设计包括基础的设计和地基的处理，二者是密不可分的。地基处理的好坏将直接关系到基础的型式和造价。本文就地基处理和基础设计进行讨论。在地基基础设计中，基础的选型必须根据上部结构的荷载、地基的承载力和工程造价等各方面的情况进行确定。
关键词：地基；基础；土质；加固
引 言
基础是建（构）筑物和地基之间的连接体。任何建（构）筑物都必须有可靠的地基和基础，建（构）筑物的全部荷载最终都通过基础传给地基，所以对某些地基的处理剂加固就成为基础工程施工中的一项重要内容。在施工过程中如发现地基土质过软或过硬，不符合设计要求时，应本着使建筑物各部位沉降趋于一致，以减小地基的不均匀沉降的原则对地基进行处理。
如果地基的承载能力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价通常要高的多，因此只在必要时才使用。不论哪一种情况，基础的概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承载力。因此，分散的程度与地基的承载能力成反比。
如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对软弱地基进行处理。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。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况，根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土尚应了解排水固结条件。杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。
1 地基的处理方法
利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定执行：①淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施；②冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层；③对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。
局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。
地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建（构）筑物对地基不均匀变形的适应能力。对已选定的地基处理方法，宜按建（构）筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。
地基处理后应进行地基稳定性计算。结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值；根据建（构）筑物荷载差异大小、建（构）筑物之间的联系方法、施工顺序等，按有关规范和地区经验对地基变形允许值合理提出设计要求。地基处理后，建（构）筑物的地基变形应满足现行有关规范的要求，并在施工期间进行沉降观测，必要时尚应在使用期间继续观测，用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。
在软弱地基上建造建（构）筑物，利用天然地基有时不能满足设计要求，需对地基进行人工处理，以满足结构对地基的要求。常用的地基处理方法有：换土法、强夯法、砂桩法、振冲法、水泥土搅拌法、预压法、注浆法等多种处理方法。
（1）换土法将基础下承载力低的软土层挖去，然后回填强度较大的砂、碎石或灰土等，分层夯至密实，提高地基承载力。该处理法具有工艺简单，工期短，造价低等特点。适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理，但不宜用于湿陷性黄土地基和不透水的黏性土地基。
（2）强夯法利用起重机械将重锤吊起从高处自由落下，给地基以冲击力合振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性的一种有效地基处理方法。该法具有效果好，速度快，节省材料、施工简便、施工过程噪声和振动大等特点。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、杂填土和素填土等地基。
（3）振冲法又称振冲桩复合地基，以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，通过喷嘴喷射高压水流成孔，然后分批填砂石骨料形成一根桩体，桩体与原地基构成复合地基，提高地基承载力，减少地基的沉降和沉降差的一种经济、快速的加固方法。具有技术可靠，机具设备简单，操作技术易于掌握，施工简便，节省材料，加固速度快，地基承载力高等特点。适用于不排水、抗剪强度不小于20kPa的黏性土、粉土、饱和黄土、素填土、杂填土及黏土粒含量小于10%的粗砂、中砂等地基。
（4）砂桩法是采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲动和振动，把砂挤入土中，使地基达到密实，从而增加地基承载力，降低孔隙比，减少建（构）筑物沉降。该法经济、简单且有效。适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的承载力和降低压缩性，也可用于处理可液化地基。
（5）水泥土搅拌桩法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将土软化和固化剂强制搅拌，使固化剂与软土之间发生一系列化学、物理反应，将软土硬结成具有一定强度的优质地基。该法无振动、噪音、无污染、无侧向挤压、对邻边建（构）筑物影响小。适用于处理具有较深较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力不大于120kPa的黏性土及超软弱土等地基。
（6）预压法是在建（构）筑物施工前，在地基表面分级堆土或其他荷载，使地基土压密、沉降、固结，从而提高地基强度和减少建筑物建成后的沉降量。本法具有使用材料、机具简单直接、施工操作方便，但预压时间长、堆积材料量大。适用于各类软弱地基，包括天然沉积土层或人工冲填土层，广泛应用于冷藏库、油库、机场、跑道、码头、桥台等沉降要求较低的地基。
（7）注浆法是利用化学溶液或胶结剂，通过压力灌注或搅拌混合等措施，而将土粒胶结起来的地基处理方法。该法设备工艺简单、加固效果好、可提高地基强度、消除土的湿陷性、降低压缩性特点。适用于局部新建或已建建筑物基础、稳定边坡以及防渗帏幕，也可用于湿陷性黄土。
2 结束语
总之用于地基加固处理的方法较多，除上述几种以外，还有很多种可供选择，关键是要根据建筑物的设计荷载要求、地基的实际承载力及土质等，合理的选用与其相适用的加固处理方法，最大限度缩短施工工期和节约加固成本，以满足建筑物荷载要求和提高地基承载力，充分保证建（构）筑物的结构安全性、耐久性、适用性等。
关键词：地基；基础；土质；加固
引 言
基础是建（构）筑物和地基之间的连接体。任何建（构）筑物都必须有可靠的地基和基础，建（构）筑物的全部荷载最终都通过基础传给地基，所以对某些地基的处理剂加固就成为基础工程施工中的一项重要内容。在施工过程中如发现地基土质过软或过硬，不符合设计要求时，应本着使建筑物各部位沉降趋于一致，以减小地基的不均匀沉降的原则对地基进行处理。
如果地基的承载能力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价通常要高的多，因此只在必要时才使用。不论哪一种情况，基础的概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承载力。因此，分散的程度与地基的承载能力成反比。
如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对软弱地基进行处理。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。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况，根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土尚应了解排水固结条件。杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。
1 地基的处理方法
利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定执行：①淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施；②冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层；③对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。
局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。
地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建（构）筑物对地基不均匀变形的适应能力。对已选定的地基处理方法，宜按建（构）筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。
地基处理后应进行地基稳定性计算。结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值；根据建（构）筑物荷载差异大小、建（构）筑物之间的联系方法、施工顺序等，按有关规范和地区经验对地基变形允许值合理提出设计要求。地基处理后，建（构）筑物的地基变形应满足现行有关规范的要求，并在施工期间进行沉降观测，必要时尚应在使用期间继续观测，用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。
在软弱地基上建造建（构）筑物，利用天然地基有时不能满足设计要求，需对地基进行人工处理，以满足结构对地基的要求。常用的地基处理方法有：换土法、强夯法、砂桩法、振冲法、水泥土搅拌法、预压法、注浆法等多种处理方法。
（1）换土法将基础下承载力低的软土层挖去，然后回填强度较大的砂、碎石或灰土等，分层夯至密实，提高地基承载力。该处理法具有工艺简单，工期短，造价低等特点。适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理，但不宜用于湿陷性黄土地基和不透水的黏性土地基。
（2）强夯法利用起重机械将重锤吊起从高处自由落下，给地基以冲击力合振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性的一种有效地基处理方法。该法具有效果好，速度快，节省材料、施工简便、施工过程噪声和振动大等特点。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、杂填土和素填土等地基。
（3）振冲法又称振冲桩复合地基，以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，通过喷嘴喷射高压水流成孔，然后分批填砂石骨料形成一根桩体，桩体与原地基构成复合地基，提高地基承载力，减少地基的沉降和沉降差的一种经济、快速的加固方法。具有技术可靠，机具设备简单，操作技术易于掌握，施工简便，节省材料，加固速度快，地基承载力高等特点。适用于不排水、抗剪强度不小于20kPa的黏性土、粉土、饱和黄土、素填土、杂填土及黏土粒含量小于10%的粗砂、中砂等地基。
（4）砂桩法是采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲动和振动，把砂挤入土中，使地基达到密实，从而增加地基承载力，降低孔隙比，减少建（构）筑物沉降。该法经济、简单且有效。适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的承载力和降低压缩性，也可用于处理可液化地基。
（5）水泥土搅拌桩法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将土软化和固化剂强制搅拌，使固化剂与软土之间发生一系列化学、物理反应，将软土硬结成具有一定强度的优质地基。该法无振动、噪音、无污染、无侧向挤压、对邻边建（构）筑物影响小。适用于处理具有较深较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力不大于120kPa的黏性土及超软弱土等地基。
（6）预压法是在建（构）筑物施工前，在地基表面分级堆土或其他荷载，使地基土压密、沉降、固结，从而提高地基强度和减少建筑物建成后的沉降量。本法具有使用材料、机具简单直接、施工操作方便，但预压时间长、堆积材料量大。适用于各类软弱地基，包括天然沉积土层或人工冲填土层，广泛应用于冷藏库、油库、机场、跑道、码头、桥台等沉降要求较低的地基。
（7）注浆法是利用化学溶液或胶结剂，通过压力灌注或搅拌混合等措施，而将土粒胶结起来的地基处理方法。该法设备工艺简单、加固效果好、可提高地基强度、消除土的湿陷性、降低压缩性特点。适用于局部新建或已建建筑物基础、稳定边坡以及防渗帏幕，也可用于湿陷性黄土。
2 结束语
总之用于地基加固处理的方法较多，除上述几种以外，还有很多种可供选择，关键是要根据建筑物的设计荷载要求、地基的实际承载力及土质等，合理的选用与其相适用的加固处理方法，最大限度缩短施工工期和节约加固成本，以满足建筑物荷载要求和提高地基承载力，充分保证建（构）筑物的结构安全性、耐久性、适用性等。