不良地基土及地基的处理方式与选择探讨

刘建勇

（山西焦煤西山金信建筑有限公司，山西 太原 030200）

地基处理是指为提高地基土的承载力或改变其变形性质或渗透性质而采取的人工方法。采用科学合理地基处理方法，有充分发挥原地基土承载力，就地取材，施工工艺简单，施工速度快，地基处理费用低的特点。中国地域广阔，地质条件变化大，差异显著，建筑工程量大，施工周期长，经济欠发达，设计可靠度低，如使用大量桩基础工程，必然造成施工工期延长，施工费用加大，也造成工程费用的浪费，这是国情和财力所不允许的。因此，低廉、快速的地基处理施工技术非常适合中国国情。

1 不良地基土种类

地基土与上部建筑有着密切的关系，地基土的优劣直接关系着地基处理方式的选择及地基施工，中国不良地基土的种类较多，主要有杂填土、软黏土、冲填土、饱和松散砂土、湿陷性黄土、膨胀土、红黏土、季节性冻土、含有机制土、泥炭土以及山区地基土等。比如湿陷性黄土在山西也广泛存在，湿陷性土属于特殊土，在上面覆盖土层自重应力作用下，或在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形。山西属于封闭的内陆气候,气候干燥,降雨量少，蒸发量大，属干旱、半干旱气候类型地区。湿陷性与其他地区相比有其独特的力学性质，山西湿陷黄土多为冲积、坡积、洪积或风积成因，主要分布在汾河流域和晋东南地区,多数为粉土和粉质黏土,有少量粉质黏土含有少量结核。

不良地基土存在影响建筑安全的问题，当地基的抗剪强度不足以支撑上部结构的自重及外荷载时，地基就会产生局部或整体剪切破坏。会影响到建筑物的正常使用，甚至引起建筑物的开裂或破坏；由于地下水一直处于运动而产生的问题，当地基土的渗漏量或水力梯度超过允许值时，就会发生水量损失，或因潜蚀和管涌而导致渗漏；由于地震、设备、车辆的振动以及波浪作用和爆破等动力荷载，可能引起地基土（特别是饱和无黏性土）的液化、失稳和震陷等危害情况。液化问题主要是由于动力荷载引起的稳定和变形问题，当地基土在上部结构自重或外荷载作用下产生过大的变形时，会影响结构物的正常使用；当超过了建筑物所能允许的不均匀沉降时，可能导致结构开裂破坏；当沉降量较大时，产生的不均匀沉降也随之增大。当建筑物的天然地基存在诸多问题，就必须进行地基处理。通过地基处理，从而满足建筑物对地基的各项要求。

2 常见地基处理方式

建筑地基内不经过处理，土层的各项物理力学指标能满足建筑的荷载、变形等要求，则建筑物基础可直接设置在天然地层上，那么我们通常把这种地基叫做天然地基。在天然地基上的基础，埋置深度小，施工技术较为简单，能节约大量的工程费用和材料。

若天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形等要求，则必须事先要经过人工加固处理后再进行基础施工。加固处理必须根据地基土的情况进行，当建筑物的地基土存在着强度、稳定性、渗漏、液化、压缩及不均与沉降等问题，就必须采取相应的地基处理措施，改善地基条件，确保建筑物的安全和正常使用。这些措施主要有：改善剪切特性，为了防止剪切破坏以及减轻土压力，需要增加地基土的抗剪强度；改善压缩特性，通过提高地基土的压缩模量以减少地基土的沉降；改善透水特性，采取一定的措施使地基土减轻水压力或不透水；改善动力特性，采取措施避免地基土液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震性能；改善特殊土的某些特性，如消除黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等。

3 合理选择地基处理方式

常见地基处理方式有：换填垫层法、预压法、强夯法和强夯置换法、振冲法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、夯实水泥土桩法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法、锚杆静压桩法、树根桩法、坑式静压桩法和其他地基处理方法等。

比如，山西地区对湿陷性黄土地基处理的常用方法有：垫层法，对非自重湿陷黄土，湿陷厚度小于7 m，采用一次垫层，湿陷厚度超过7 m可以采用分层垫层；挤密桩法，此方法可以破坏黄土结构，获得透水性小、压缩性低、本身无湿陷的密实结构，并使桩土共同组成的土工结构起到加深基础的作用，保证下卧土层的压应力小于湿陷起始压力，彻底消除黄土的湿陷危害；另外还有注浆法、化学加固法、预浸水法等。

地基处理方法种类繁多，各种处理方法有它的优缺点和适用范围，没有一种方法解决所有问题，具体工程的地质条件也多种多样，各个工程间地质情况差别巨大，对地基的要求也不尽相同。此外，施工机械设备、所需的材料也会因提供部门的不同而产生很大差异，施工队伍的技术素质状况、施工技术条件和经济指标比较状况都会对地基处理的最终效果产生很大的影响。一般地说，在选择确定地基处理方案以前应充分地综合考虑诸多因素，包括地质条件：地形、地质、成层状态、土的各种指标、地下水条件；结构物条件：包括结构物形式、规模；环境条件：气象条件、噪声、邻近构筑物情况、地下埋设物、电力与供水条件；材料的供给情况，为减少运输费用，尽可能地采用当地的材料；机械施工设备和机械条件，在有些地区有无所需的施工设备和施工设备的运营状况成为了采用何种加固措施的决定因素；工程费用的高低、操作熟练程度；工期要求，一方面，应保证地基加固工期不会拖延整个工程的进展，另一方面，如地基工程缩短，也可利用这段时间，使地基加固后的强度得到提高。

因此，对每一具体工程都要进行具体分析，应从各方面进行综合考虑，以确定合适的地基处理方法。在确定地基处理方法时，可根据工程的具体情况，对几种地基处理方法进行技术、经济以及施工进度等方面的比较。通过比较分析可以采用一种地基处理方法，也可采用两种或两种以上的地基处理方法组成的综合处理方案。另外，地基处理设计时，要考虑上部结构、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，按建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，以了解各项参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。地基处理后，建筑物的地基变形要满足现行有关规范的要求，并在施工期间进行沉降观测，必要时在使用期间继续进行观测，用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时，设计要综合考虑土体的特殊性质，选用适当的增强体和施工工艺。复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。

从广义上讲，地基处理技术主要包括三大类：第一，各种地基加固技术，其主要作用是增强软土地基的承载力，减少其沉降变形；第二，各种桩基技术，其主要作用是把上部荷载传至地基深部；第三，地下连续墙技术，其主要作用是提供侧向支护。在中国长时间的工程实践中，这3类技术之间，不同的施工工艺正在互相嫁接、移植、交叉渗透，从而又形成了许多新技术、新工艺。各类技术并不是各自孤立的技术，而是通过嫁接、移植、交叉渗透，产生了更好的技术效果、经济效益和社会效益，这是地基处理技术发展的必由之路和前进之路。