不良地基土及地基的處理方式與選擇探討

劉建勇

（山西焦煤西山金信建筑有限公司，山西 太原 030200）

地基處理是指為提高地基土的承載力或改變其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)而采取的人工方法。采用科學(xué)合理地基處理方法，有充分發(fā)揮原地基土承載力，就地取材，施工工藝簡(jiǎn)單，施工速度快，地基處理費(fèi)用低的特點(diǎn)。中國(guó)地域廣闊，地質(zhì)條件變化大，差異顯著，建筑工程量大，施工周期長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，設(shè)計(jì)可靠度低，如使用大量樁基礎(chǔ)工程，必然造成施工工期延長(zhǎng)，施工費(fèi)用加大，也造成工程費(fèi)用的浪費(fèi)，這是國(guó)情和財(cái)力所不允許的。因此，低廉、快速的地基處理施工技術(shù)非常適合中國(guó)國(guó)情。

1 不良地基土種類

地基土與上部建筑有著密切的關(guān)系，地基土的優(yōu)劣直接關(guān)系著地基處理方式的選擇及地基施工，中國(guó)不良地基土的種類較多，主要有雜填土、軟黏土、沖填土、飽和松散砂土、濕陷性黃土、膨脹土、紅黏土、季節(jié)性凍土、含有機(jī)制土、泥炭土以及山區(qū)地基土等。比如濕陷性黃土在山西也廣泛存在，濕陷性土屬于特殊土，在上面覆蓋土層自重應(yīng)力作用下，或在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形。山西屬于封閉的內(nèi)陸氣候,氣候干燥,降雨量少，蒸發(fā)量大，屬干旱、半干旱氣候類型地區(qū)。濕陷性與其他地區(qū)相比有其獨(dú)特的力學(xué)性質(zhì)，山西濕陷黃土多為沖積、坡積、洪積或風(fēng)積成因，主要分布在汾河流域和晉東南地區(qū),多數(shù)為粉土和粉質(zhì)黏土,有少量粉質(zhì)黏土含有少量結(jié)核。

不良地基土存在影響建筑安全的問(wèn)題，當(dāng)?shù)鼗目辜魪?qiáng)度不足以支撐上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載時(shí)，地基就會(huì)產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。會(huì)影響到建筑物的正常使用，甚至引起建筑物的開(kāi)裂或破壞；由于地下水一直處于運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的問(wèn)題，當(dāng)?shù)鼗恋臐B漏量或水力梯度超過(guò)允許值時(shí)，就會(huì)發(fā)生水量損失，或因潛蝕和管涌而導(dǎo)致滲漏；由于地震、設(shè)備、車輛的振動(dòng)以及波浪作用和爆破等動(dòng)力荷載，可能引起地基土（特別是飽和無(wú)黏性土）的液化、失穩(wěn)和震陷等危害情況。液化問(wèn)題主要是由于動(dòng)力荷載引起的穩(wěn)定和變形問(wèn)題，當(dāng)?shù)鼗猎谏喜拷Y(jié)構(gòu)自重或外荷載作用下產(chǎn)生過(guò)大的變形時(shí)，會(huì)影響結(jié)構(gòu)物的正常使用；當(dāng)超過(guò)了建筑物所能允許的不均勻沉降時(shí)，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂破壞；當(dāng)沉降量較大時(shí)，產(chǎn)生的不均勻沉降也隨之增大。當(dāng)建筑物的天然地基存在諸多問(wèn)題，就必須進(jìn)行地基處理。通過(guò)地基處理，從而滿足建筑物對(duì)地基的各項(xiàng)要求。

2 常見(jiàn)地基處理方式

建筑地基內(nèi)不經(jīng)過(guò)處理，土層的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)能滿足建筑的荷載、變形等要求，則建筑物基礎(chǔ)可直接設(shè)置在天然地層上，那么我們通常把這種地基叫做天然地基。在天然地基上的基礎(chǔ)，埋置深度小，施工技術(shù)較為簡(jiǎn)單，能節(jié)約大量的工程費(fèi)用和材料。

若天然地基很軟弱，不能滿足地基強(qiáng)度和變形等要求，則必須事先要經(jīng)過(guò)人工加固處理后再進(jìn)行基礎(chǔ)施工。加固處理必須根據(jù)地基土的情況進(jìn)行，當(dāng)建筑物的地基土存在著強(qiáng)度、穩(wěn)定性、滲漏、液化、壓縮及不均與沉降等問(wèn)題，就必須采取相應(yīng)的地基處理措施，改善地基條件，確保建筑物的安全和正常使用。這些措施主要有：改善剪切特性，為了防止剪切破壞以及減輕土壓力，需要增加地基土的抗剪強(qiáng)度；改善壓縮特性，通過(guò)提高地基土的壓縮模量以減少地基土的沉降；改善透水特性，采取一定的措施使地基土減輕水壓力或不透水；改善動(dòng)力特性，采取措施避免地基土液化，并改善其振動(dòng)特性以提高地基的抗震性能；改善特殊土的某些特性，如消除黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等。

3 合理選擇地基處理方式

常見(jiàn)地基處理方式有：換填墊層法、預(yù)壓法、強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法、振沖法、砂石樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、夯實(shí)水泥土樁法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴(kuò)樁法、單液硅化法和堿液法、錨桿靜壓樁法、樹(shù)根樁法、坑式靜壓樁法和其他地基處理方法等。

比如，山西地區(qū)對(duì)濕陷性黃土地基處理的常用方法有：墊層法，對(duì)非自重濕陷黃土，濕陷厚度小于7 m，采用一次墊層，濕陷厚度超過(guò)7 m可以采用分層墊層；擠密樁法，此方法可以破壞黃土結(jié)構(gòu)，獲得透水性小、壓縮性低、本身無(wú)濕陷的密實(shí)結(jié)構(gòu)，并使樁土共同組成的土工結(jié)構(gòu)起到加深基礎(chǔ)的作用，保證下臥土層的壓應(yīng)力小于濕陷起始?jí)毫?，徹底消除黃土的濕陷危害；另外還有注漿法、化學(xué)加固法、預(yù)浸水法等。

地基處理方法種類繁多，各種處理方法有它的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，沒(méi)有一種方法解決所有問(wèn)題，具體工程的地質(zhì)條件也多種多樣，各個(gè)工程間地質(zhì)情況差別巨大，對(duì)地基的要求也不盡相同。此外，施工機(jī)械設(shè)備、所需的材料也會(huì)因提供部門的不同而產(chǎn)生很大差異，施工隊(duì)伍的技術(shù)素質(zhì)狀況、施工技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較狀況都會(huì)對(duì)地基處理的最終效果產(chǎn)生很大的影響。一般地說(shuō)，在選擇確定地基處理方案以前應(yīng)充分地綜合考慮諸多因素，包括地質(zhì)條件：地形、地質(zhì)、成層狀態(tài)、土的各種指標(biāo)、地下水條件；結(jié)構(gòu)物條件：包括結(jié)構(gòu)物形式、規(guī)模；環(huán)境條件：氣象條件、噪聲、鄰近構(gòu)筑物情況、地下埋設(shè)物、電力與供水條件；材料的供給情況，為減少運(yùn)輸費(fèi)用，盡可能地采用當(dāng)?shù)氐牟牧?；機(jī)械施工設(shè)備和機(jī)械條件，在有些地區(qū)有無(wú)所需的施工設(shè)備和施工設(shè)備的運(yùn)營(yíng)狀況成為了采用何種加固措施的決定因素；工程費(fèi)用的高低、操作熟練程度；工期要求，一方面，應(yīng)保證地基加固工期不會(huì)拖延整個(gè)工程的進(jìn)展，另一方面，如地基工程縮短，也可利用這段時(shí)間，使地基加固后的強(qiáng)度得到提高。

因此，對(duì)每一具體工程都要進(jìn)行具體分析，應(yīng)從各方面進(jìn)行綜合考慮，以確定合適的地基處理方法。在確定地基處理方法時(shí)，可根據(jù)工程的具體情況，對(duì)幾種地基處理方法進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及施工進(jìn)度等方面的比較。通過(guò)比較分析可以采用一種地基處理方法，也可采用兩種或兩種以上的地基處理方法組成的綜合處理方案。另外，地基處理設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的共同作用，必要時(shí)應(yīng)采取有效措施，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，以增加建筑物對(duì)地基不均勻變形的適應(yīng)能力。對(duì)已選定的地基處理方法，按建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)，選擇代表性場(chǎng)地進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并進(jìn)行必要的測(cè)試，以了解各項(xiàng)參數(shù)和加固效果，同時(shí)為施工質(zhì)量檢驗(yàn)提供相關(guān)依據(jù)。地基處理后，建筑物的地基變形要滿足現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的要求，并在施工期間進(jìn)行沉降觀測(cè)，必要時(shí)在使用期間繼續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，用以評(píng)價(jià)地基加固效果和作為使用維護(hù)依據(jù)。復(fù)合地基設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑物承載力和變形要求。地基土為欠固結(jié)土、膨脹土、濕陷性黃土、可液化土等特殊土?xí)r，設(shè)計(jì)要綜合考慮土體的特殊性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)體和施工工藝。復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，或采用增強(qiáng)體的載荷試驗(yàn)結(jié)果和其周邊土的承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。

從廣義上講，地基處理技術(shù)主要包括三大類：第一，各種地基加固技術(shù)，其主要作用是增強(qiáng)軟土地基的承載力，減少其沉降變形；第二，各種樁基技術(shù)，其主要作用是把上部荷載傳至地基深部；第三，地下連續(xù)墻技術(shù)，其主要作用是提供側(cè)向支護(hù)。在中國(guó)長(zhǎng)時(shí)間的工程實(shí)踐中，這3類技術(shù)之間，不同的施工工藝正在互相嫁接、移植、交叉滲透，從而又形成了許多新技術(shù)、新工藝。各類技術(shù)并不是各自孤立的技術(shù)，而是通過(guò)嫁接、移植、交叉滲透，產(chǎn)生了更好的技術(shù)效果、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，這是地基處理技術(shù)發(fā)展的必由之路和前進(jìn)之路。