工業建筑常用地基處理方法探討

管玉強

摘要：隨著建筑行業的發展，建筑物有時不得不在地質條件不好的地段進行建設，經常需要對天然的不良地基進行處理或加固等。對于工業建筑而言，地基加固的目的主要有提高軟弱地基的強度，保證地基的強度，保證地基的穩定性，減少基礎的沉降；提高土質的抗剪強度。相應而言，也有各種地基的處理方法，而本文則針對幾種常用的工業建筑地基處理方法進行分析和探討，希望對相關人士有所幫助。

關鍵詞：工業建筑、地基處理、常用方法

一、前言

基礎是建筑物和地基之間的連接體。基礎把建筑物豎向體系傳來的荷載傳給地基。因此地基必須有足夠的承載力，且沉降量必須在規定的范圍內（尤其是不均勻沉降），才能保證上部結構的穩定性。而隨著建筑行業的發展，當天然地基不能滿足建（構）筑物對地基的要求時，就要對天然地基進行地基處理，形成人工地基，以滿足建（構）筑物對地基的要求，保證其安全與正常使用。

二、地基處理技術方法選擇

由于我國的國土面積比較廣，因此會有不同的地質構造，地基在不同的地質中會發生不同變化，建筑工地的地基施工會有復雜性與多變性的特點，因此針對不同的地質要采取不同的地基處理方法。而對于地基處理方法的選擇，首先根據建（構）筑物對地基的各種要求和天然地基條件確定地基是否需要加固。若天然地基能夠滿足要求，盡量采用天然地基。在確定是否需要進行地基處理時，應將上部結構、基礎和地基統一考慮。若天然地基不能滿足建（構）筑物對地基要求，首先需要確定進行地基處理的天然地層的范圍以及地基處理要求，然后根據天然地層條件、地基處理方法的原理、過去應用的經驗和機具設備、材料條件，進行地基處理方案的可行性研究，提出多種可行方案，最后，對提出的多種方案進行技術、經濟、進度等方面的比較分析，考慮環境保護要求，確定采用一種或幾種地基處理方法。

三、工業建筑常用的地基處理方法

在工業廠房建設過程中，如天然地基不能滿足建（構）筑物對地基穩定、變形以及滲透方面的要求時，需要對天然地基進行處理，以滿足建（構）筑物對地基的要求。通常而言，工業建筑的地基處理方法，主要有換填夯實法、強夯法、碎石樁擠密法、水泥土攪拌樁、CFG樁復合地基，下面將對以上各種方法進行詳細介紹。

1、換填夯實法

當建（構）筑物的地基土為軟弱土或濕陷性土、膨脹土、凍土等不能滿足上部結構對地基強度和變形的要求，而軟土層的厚度又不很大時（如不大于3m），常采用換填夯實法進行處理。

該法是將基礎下的軟弱土、濕陷性土、膨脹土、凍土等的一部分或全部挖去，然后換填密度大、強度高、水穩性好的砂土、碎（卵）石土、灰土、素土、礦渣以及其它性能穩定、無侵蝕性的材料，并分層（振、壓）實至要求的密度。具有取材容易，施工簡便，無需特殊設備，施工進度快，費用低等優點。

換土墊層與原土相比，具有承載力高，剛度大，變形小的優點。砂石墊層還可以提高地基排水固結速度，防止季節性凍土的凍脹，消除膨脹土地基的脹縮性及濕陷性土層的濕陷性，還可用于暗濱和暗溝的建筑場地。另外，灰土墊層還具有促使其下土層含水量的均衡轉移的功能，從而減小土層的差異。

2、強夯法

強夯法一般是以8～40t重錘（最重為200t）起吊到一定高度（一般為8～30 m），令錘自由落下，對土體進行強力夯實，以提高其強度、降低其壓縮性的一種地基加固方法。

強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。具有設備簡單、原理直觀、施工速度快、不添加特殊材料、造價低、適用范圍廣泛等優點。

強夯法的主要原理為采用沖擊型動力荷載，在土中形成很大的沖擊波（主要是縱波和橫波），土體因受到很大的沖擊力，此力遠遠超過了土體的強度。在此沖擊力的作用下，土體被破壞，土顆粒相互靠攏，排出孔隙中的氣體、顆粒重新排列，土在動荷載作用下被擠密壓實，強度提高，壓縮性降低。

3、碎石樁擠密法

碎石樁法是指用振動、沖擊等方式在軟弱地基中成孔后，再將碎石擠壓入土孔中，形成大直徑的碎石所構成的密實樁體。

碎石樁適用于飽和松散粉細砂、中粗砂和礫砂、飽和黃土、雜填土、人工填土、粉土和含水量較低的粘性土和軟土。可用于提高松散砂土地基的承載力和防止砂土振動液化，也可用于增大軟弱粘土地基的整體穩定性。

碎石樁對松散砂土加固機理主要有擠密作用，排水減壓作用和砂土地基預震作用；而對于軟弱粘性土而言，主要通過樁體的置換和排水作用加速樁間土體的排水固結，并形成復合地基，提高地基的承載力和穩定性，改善地基土的力學力性能。

4、 水泥土攪拌樁

水泥土攪拌樁是一種用于加固飽和粘土地基的常用軟基處理技術，他將水泥作為固化劑與軟土在地基深處強制攪拌，由固化劑和軟土產生一系列物理化學反應，使軟土硬結成一定強度的水泥加固體，從而提高地基土承載力和增大變形模量。

水泥土攪拌樁適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當地基土的天然含水量小于30%（黃土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4時不宜采用。

水泥土的強度機理主要有兩個方面的作用：首先是水泥的骨架作用，水泥與飽和軟粘土攪拌后，發生水泥的水解和水化反應，生成水泥水化物，形成凝膠體-氫氧化鈣，將土顆粒或小土團凝結在一起，形成一種穩定的結構整體。其次是離子交換作用，水泥在水化過程中，生成的鈣離子與土顆粒表面的鈉離子（或鉀離子）進行離子交換，生成穩定的鈣離子，從而提高土體的強度。

5、CFG樁復合地基

CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）是指由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機械制成的具有一定強度的可變強度樁。

CFG樁復合地基適用于條形基礎、獨立基礎、也適用于筏基、箱型基礎。就土性而言，適用于處理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥質土地質。既可用于擠密效果好的土，又可用于擠密效果差的土。但是對強度低的飽和軟粘土，要慎重對待。最好能使用前現場做試樁，進行試驗，來確定其適用性。

CFG樁加固軟弱地基主要有三種作用：樁體作用和擠密作用。

（一）CFG樁的承載作用

樁落在好土層上具有明顯的端承力，樁承受的荷載通過樁周的摩阻力和樁端阻力傳到深層地基中，其復合地基承載力可大幅提高。

（二）樁體的排水作用

CFG樁將是一個良好的排水通道，特別是在較好透水層上面還有透水性差的土層覆蓋時，這種排水作用更加明顯，孔隙水沿著剛完工的樁體向上排出，直至CFG樁體結硬為止。

（三）、震動擠密作用

CFG樁施工利用震動沉管法施工，由于其震動作用，將會對樁間土產生擾動和擠密。

四、結束語

工業建筑的地基處理方法還有很多，比如擠淤置換法、石灰樁法、真空預壓法、爆破擠密法等。隨著建筑行業的發展，將會有更多的新方法用于實際的工程中，比如粉煤灰-石灰-硫酸鹽混凝土樁處理法、高真空擊密法，粉煤灰吹填法。當然，也可能在同一個項目中，幾個地基處理方法聯合采用，比如碎石樁與強夯結合處理、CFG樁與粉噴樁聯合處理，使地基處理達到一個經濟合理的平衡點。

參考文獻

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