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或滲透性質而采取的人工方法。采用科學合理地基處理方法，有充分發揮原地基土承載力，就地取材，施工工藝簡單，施工速度快，地基處理費用低的特點。中國地域廣闊，地質條件變化大，差異顯著，建筑工程量大，施工周期長，經濟欠發達，設計可靠度低，如使用大量樁基礎工程，必然造成施工工期延長，施工費用加大，也造成工程費用的浪費，這是國情和財力所不允許的。因此，低廉、快速的地基處理施工技術非常適合中國國情。

1 不良地基土種類

地基土與上部建筑有著密切的關系，地基土的優劣直接關系著地基處理方式的選擇及地基施工，中國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、季節性凍土、含有機制土、泥炭土以及山區地基土等。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力作用下，或在自重應力和附加應力共同作用下，因浸水后土的結構破壞而發生顯著附加變形。山西屬于封閉的內陸氣候,氣候干燥,降雨量少，蒸發量大，屬干旱、半干旱氣候類型地區。濕陷性與其他地區相比有其獨特的力學性質，山西濕陷黃土多為沖積、坡積、洪積或風積成因，主要分布在汾河流域和晉東南地區,多數為粉土和粉質黏土,有少量粉質黏土含有少量結核。

不良地基土存在影響建筑安全的問題，當地基的抗剪強度不足以支撐上部結構的自重及外荷載時，地基就會產生局部或整體剪切破壞。會影響到建筑物的正常使用，甚至引起建筑物的開裂或破壞；由于地下水一直處于運動而產生的問題，當地基土的滲漏量或水力梯度超過允許值時，就會發生水量損失，或因潛蝕和管涌而導致滲漏；由于地震、設備、車輛的振動以及波浪作用和爆破等動力荷載，可能引起地基土（特別是飽和無黏性土）的液化、失穩和震陷等危害情況。液化問題主要是由于動力荷載引起的穩定和變形問題，當地基土在上部結構自重或外荷載作用下產生過大的變形時，會影響結構物的正常使用；當超過了建筑物所能允許的不均勻沉降時，可能導致結構開裂破壞；當沉降量較大時，產生的不均勻沉降也隨之增大。當建筑物的天然地基存在諸多問題，就必須進行地基處理。通過地基處理，從而滿足建筑物對地基的各項要求。

2 常見地基處理方式

建筑地基內不經過處理，土層的各項物理力學指標能滿足建筑的荷載、變形等要求，則建筑物基礎可直接設置在天然地層上，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，埋置深度小，施工技術較為簡單，能節約大量的工程費用和材料。

若天然地基很軟弱，不能滿足地基強度和變形等要求，則必須事先要經過人工加固處理后再進行基礎施工。加固處理必須根據地基土的情況進行，當建筑物的地基土存在著強度、穩定性、滲漏、液化、壓縮及不均與沉降等問題，就必須采取相應的地基處理措施，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度；改善壓縮特性，通過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；改善動力特性，采取措施避免地基土液化，并改善其振動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

常見地基處理方式有：換填墊層法、預壓法、強夯法和強夯置換法、振沖法、砂石樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、夯實水泥土樁法、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、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和堿液法、錨桿靜壓樁法、樹根樁法、坑式靜壓樁法和其他地基處理方法等。

比如，山西地區對濕陷性黃土地基處理的常用方法有：墊層法，對非自重濕陷黃土，濕陷厚度小于7 m，采用一次墊層，濕陷厚度超過7 m可以采用分層墊層；擠密樁法，此方法可以破壞黃土結構，獲得透水性小、壓縮性低、本身無濕陷的密實結構，并使樁土共同組成的土工結構起到加深基礎的作用，保證下臥土層的壓應力小于濕陷起始壓力，徹底消除黃土的濕陷危害；另外還有注漿法、化學加固法、預浸水法等。

地基處理方法種類繁多，各種處理方法有它的優缺點和適用范圍，沒有一種方法解決所有問題，具體工程的地質條件也多種多樣，各個工程間地質情況差別巨大，對地基的要求也不盡相同。此外，施工機械設備、所需的材料也會因提供部門的不同而產生很大差異，施工隊伍的技術素質狀況、施工技術條件和經濟指標比較狀況都會對地基處理的最終效果產生很大的影響。一般地說，在選擇確定地基處理方案以前應充分地綜合考慮諸多因素，包括地質條件：地形、地質、成層狀態、土的各種指標、地下水條件；結構物條件：包括結構物形式、規模；環境條件：氣象條件、噪聲、鄰近構筑物情況、地下埋設物、電力與供水條件；材料的供給情況，為減少運輸費用，盡可能地采用當地的材料；機械施工設備和機械條件，在有些地區有無所需的施工設備和施工設備的運營狀況成為了采用何種加固措施的決定因素；工程費用的高低、操作熟練程度；工期要求，一方面，應保證地基加固工期不會拖延整個工程的進展，另一方面，如地基工程縮短，也可利用這段時間，使地基加固后的強度得到提高。

因此，對每一具體工程都要進行具體分析，應從各方面進行綜合考慮，以確定合適的地基處理方法。在確定地基處理方法時，可根據工程的具體情況，對幾種地基處理方法進行技術、經濟以及施工進度等方面的比較。通過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，地基處理設計時，要考慮上部結構、基礎和地基的共同作用，必要時應采取有效措施，加強上部結構的剛度和強度，以增加建筑物對地基不均勻變形的適應能力。對已選定的地基處理方法，按建筑物地基基礎設計等級，選擇代表性場地進行相應的現場試驗，并進行必要的測試，以了解各項參數和加固效果，同時為施工質量檢驗提供相關依據。地基處理后，建筑物的地基變形要滿足現行有關規范的要求，并在施工期間進行沉降觀測，必要時在使用期間繼續進行觀測，用以評價地基加固效果和作為使用維護依據。復合地基設計應滿足建筑物承載力和變形要求。地基土為欠固結土、膨脹土、濕陷性黃土、可液化土等特殊土時，設計要綜合考慮土體的特殊性質，選用適當的增強體和施工工藝。復合地基承載力特征值應通過現場復合地基載荷試驗確定，或采用增強體的載荷試驗結果和其周邊土的承載力特征值結合經驗確定。

從廣義上講，地基處理技術主要包括三大類：第一，各種地基加固技術，其主要作用是增強軟土地基的承載力，減少其沉降變形；第二，各種樁基技術，其主要作用是把上部荷載傳至地基深部；第三，地下連續墻技術，其主要作用是提供側向支護。在中國長時間的工程實踐中，這3類技術之間，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、新工藝。各類技術并不是各自孤立的技術，而是通過嫁接、移植、交叉滲透，產生了更好的技術效果、經濟效益和社會效益，這是地基處理技術發展的必由之路和前進之路。