特殊黃土地基的處理與加固技術(shù)

　　摘要：在建筑學(xué)中，地基的處理是十分重要的，地基對(duì)上層建筑是否牢固具有無(wú)可替代的作用。地基處理的對(duì)象是軟弱地基和特殊土地基。文章對(duì)地基處理與加固方法與技術(shù)進(jìn)行了闡述分析。常用的人工地基處理方法有換填墊層法、振沖法、擠密樁施工法、深層密實(shí)法、預(yù)壓法、化學(xué)加固法等。文章對(duì)相關(guān)人員具有參考作用。

　　關(guān)鍵詞：黃土地基；地基處理；加固技術(shù)

　　建筑物的地基不夠好，上層建筑很可能倒塌，這樣說(shuō)一點(diǎn)也不為過(guò)，而地基處理的主要目的是采用各種地基處理方法以改善地基條件。我國(guó)的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7-89）中明確規(guī)定：“軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基”。特殊土地基帶有地區(qū)性的特點(diǎn)，它包括軟土、濕陷性黃土、膨脹土、紅粘土和凍土等地基。

　　一、地基改善措施

　　地基處理就是按照上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求，對(duì)地基進(jìn)行必要的加固或改良，提高地基土的承載力，改變其變形或滲透性質(zhì)，而采取的人工處理地基的方法。對(duì)于地基的改善措施主要有以下五方面：

　　1．改善剪切特性地基的剪切破壞表現(xiàn)在建筑物的地基承載力不夠；使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或土方開挖時(shí)邊坡失穩(wěn)；使臨近地基產(chǎn)生隆起或基坑開挖時(shí)坑底隆起。因此，為了防止剪切破壞，就需要采取增加地基土的抗剪強(qiáng)度的措施。

　　2．改善壓縮特性地基的高壓縮性表現(xiàn)在建筑物的沉降和差異沉降大，因此需要采取措施提高地基土的壓縮模量。

　　3．改善透水特性地基的透水性表現(xiàn)在堤壩、房屋等基礎(chǔ)產(chǎn)生的地基滲漏；基坑開挖過(guò)程中產(chǎn)生流沙和管涌。因此需要研究和采取使地基土變成不透水或減少其水壓力的措施。

　　4．改善動(dòng)力特性地基的動(dòng)力特性表現(xiàn)在地震時(shí)粉、砂土將會(huì)產(chǎn)生液化；由于交通荷載或打樁等原因，使鄰近地基產(chǎn)生振動(dòng)下沉。因此需要研究和采取使地基土防止液化，并改善振動(dòng)特性以提高地基抗震性能的措施。

　　5．改善特殊土的不良地基的特性主要是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等地基處理的措施。這些是基本的改善措施，如果要有堅(jiān)固的地基就必須根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇合適的處理方法。

　　二、地基加固處理方法

　　常用的人工地基處理方法有換填墊層法、振沖法、擠密樁施工法、深層密實(shí)法、預(yù)壓法、化學(xué)加固法等。

　?。ㄒ唬Q填法

　　當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結(jié)構(gòu)荷載對(duì)地基的要求時(shí)，常采用換土墊層來(lái)處理軟弱地基。即將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去，然后回填以強(qiáng)度較大的砂、碎石或灰土等，并夯實(shí)至密實(shí)。換填墊層法是先將基礎(chǔ)底面以下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后回填強(qiáng)度較高、壓縮性較低、并且沒有侵蝕性的材料，如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、礦渣等，再分層夯實(shí)后作為地基的持力層。其作用在于能提高地基的承載力，并通過(guò)墊層的應(yīng)力擴(kuò)散作用，減少墊層下天然土層所承受的附加壓力，減少基礎(chǔ)的沉降量。換填墊層按其回填的材料可分為灰土墊層、砂墊層、碎（砂）石墊層等。

　　1．砂墊層和砂石墊層。砂墊層和砂石墊層是將基礎(chǔ)下面一定厚度的軟弱土層挖除，然后用強(qiáng)度較大的砂或碎石等回填，并經(jīng)分層夯實(shí)至密實(shí)，作為地基的持力層。該墊層具有施工工藝簡(jiǎn)單、工期短、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。適用于處理透水性強(qiáng)的軟弱黏性土地基，但不宜用于濕陷性黃土地基和不透水的熟性土地基的加固，以免引起地基大量下沉，降低其承載力。

　　2．灰土墊層?；彝翂|層是將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，用按一定體積比配合的石灰和黏性土拌和均勻后在最優(yōu)含水量情況下分層回填夯實(shí)或壓實(shí)而成?；彝翂|層適合于地下水位較低，基槽經(jīng)常處于較干燥狀態(tài)下的一般黏性土地基的加固。該墊層具有一定的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性和抗?jié)B性，施工工藝簡(jiǎn)單，取材容易，費(fèi)用較低，適用于處理1-4m厚的軟弱土層、濕陷性黃土、雜填土等，還可用作結(jié)構(gòu)的輔助防滲層。

　?。ǘ┱駴_法

　　振沖法是振動(dòng)水沖擊法的簡(jiǎn)稱，是以起重機(jī)吊起振沖器，啟動(dòng)潛水電機(jī)帶動(dòng)偏心塊使振沖器產(chǎn)生高頻振動(dòng)，同時(shí)開啟水泵，通過(guò)噴嘴噴射高壓水流在土中形成振沖孔，并在振動(dòng)沖水過(guò)程中分批填以砂石骨料，借振沖器的水平及垂直振動(dòng)，振密填料，形成的砂石樁體與原地基構(gòu)成復(fù)合地基，以提高地基的承載力和改善土體的排水降壓通道，并對(duì)可能發(fā)生液化的砂土產(chǎn)生預(yù)振效應(yīng)，防止液化，減少地基的沉降和沉降差。

　　按不同土類可分為振沖置換法和振沖密實(shí)法兩類。振沖法在粘性土中主要起振沖置換作用，置換后填料形成的樁體與土組成復(fù)合地基；在砂土中主要起振動(dòng)擠密和振動(dòng)液化作用。振沖法的處理深度可達(dá)10m左右。

　　振沖樁加固地基可節(jié)省鋼材、水泥和木村，且施工簡(jiǎn)單，加固期短，可因地制宜，就地取材，用碎石、卵石和砂、礦渣等填料，費(fèi)用低廉，是一種快速、經(jīng)濟(jì)、有效的加固方法。振沖樁適用于加固松散的砂土地基；對(duì)黏性土和人工填土地基，經(jīng)試驗(yàn)證明加固有效時(shí)，方可使用；對(duì)于粗砂土地基，可利用振沖器的振動(dòng)和水沖過(guò)程使砂土結(jié)構(gòu)重新排列擠密，而不必另加砂石填料（亦稱振沖擠密法）。

　?。ㄈ┩粱蚧彝翑D密樁法

　　土樁及灰土樁是利用沉管、沖擊或爆擴(kuò)等方法在地基中擠土成孔，然后向孔內(nèi)夯填素土或灰土成樁。成孔時(shí)，樁孔部位的土被側(cè)向擠出，從而使樁周土得以加密。土樁及灰土樁擠密地基，是由土樁或灰土樁與樁間擠密土共同組成復(fù)合地基。土樁及灰土樁法的特點(diǎn)是：就地取材、以土治土、原位處理、深層加密和費(fèi)用較低。

　　灰土擠密樁適用于處理地下水位以上、天然含水量12％-25％、厚度5-15m的素填土、雜填土、濕陷性黃土以及含水率較大的軟弱地基等，將土擠密或消除濕陷性，其效果是顯著的，處理后地基承載力可以提高一倍以上，同時(shí)具有節(jié)省大量土方、降低造價(jià)了70%-80%、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

　　用這些方法可以使地基比較堅(jiān)固，但并沒有什么是完美的，同樣地基處理技術(shù)也在不斷的完善與改進(jìn)中。近40年來(lái)，國(guó)外在地基處理技術(shù)方面發(fā)展十分迅速，老方法得到改進(jìn)，新方法不斷涌現(xiàn)。在20世紀(jì)60年代中期，從如何提高土的抗拉強(qiáng)度這一思路中，發(fā)展了土的“加筋法”；從如何有利于土的排水和排水固結(jié)這一基本觀點(diǎn)出發(fā)，發(fā)展了土工合成材料、砂井預(yù)壓和塑料排水帶；從如何進(jìn)行深層密實(shí)處理的方法考慮，采用加大擊實(shí)功的措施，發(fā)展了“強(qiáng)夯法”和“振動(dòng)水沖法”等方法。

　　另外，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對(duì)地基工程提供了強(qiáng)大的生產(chǎn)手段，如能制造重達(dá)幾十噸的強(qiáng)夯起重機(jī)械；潛水電機(jī)的出現(xiàn)帶來(lái)了振動(dòng)水沖法中振沖器的施工機(jī)械；真空泵的問(wèn)世，才能建立真空預(yù)壓法；生產(chǎn)了大于200個(gè)大氣壓的壓縮空氣機(jī)，從而產(chǎn)生了“高壓噴射注漿法”。

　　三、結(jié)語(yǔ)

　　建筑物的全部重量和荷載是通過(guò)基礎(chǔ)傳遞給地基的，而作為支承建筑物荷載的地基，必須有足夠的承載力和穩(wěn)定性。因此，只有充分認(rèn)識(shí)地基工程的特殊性，及時(shí)采用適當(dāng)?shù)牡鼗幚矸椒?，才可以保證結(jié)構(gòu)的安全與正常使用。

　　隨著地基處理工程實(shí)踐和發(fā)展，人們?cè)诟脑焱恋墓こ绦再|(zhì)的同時(shí)，不斷豐富了對(duì)土的特性研究和認(rèn)識(shí)，從而又進(jìn)一步推動(dòng)了地基處理技術(shù)和方法的更新，因而地基處理成為土力學(xué)基礎(chǔ)工程領(lǐng)域中的一個(gè)較有生命力的分枝。

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