各种不同地质条件下,工程地基处理与地基加固研究与技术发展应用

论文题目：各种不同地质条件下，工程地基处理与地基加固研究与技术发展应用

摘要

针对我国不同地区的所处环境，其地基基础状况和结构存在着很大差异，特别是软地基基础，对于施工存在很多难点的现状，直接影响整个工程质量。我们着重分析当前地基基础（特别是软弱地基）存在的问题，配合施工经验，对地基的处理步骤和常见的处理方式、方法等多个方面进行综合性的考虑，将质量控制作为施工的重点，制定专项施工方案，全面提升施工技术水平，在基础施工的过程中，使软弱地基承载力得到提高，并使地基具有持续稳定性是地基加固处理的主要目的，避免因地基的质量问题而影响其整个建筑的使用功能。

关键词：地基加固原理技术

目录

1前言 (1)

1.1研究背景 (1)

1.2研究目的 (1)

2常见的地基类型及其特点 (1)

2.1软弱土地基 (1)

2.2杂填土地基 (2)

2.3冲填土地基 (2)

2.4湿陷性黄土地基 (2)

2.5膨胀土地基 (2)

2.6饱和松散土地基 (2)

2.7含有有机质和泥炭土地基 (3)

2.8山区地基土 (3)

2.9岩溶地基 (3)

3各种地基的处理方法 (3)

3.1软弱地基的处理方法 (3)

3.1.1 排水固结法 (3)

3.1.2 振密、挤密法 (4)

3.1.3 置换及拌入法 (4)

3.1.4 加筋法 (5)

3.2杂填土地基处理方法 (5)

3.3冲填土地基处理方法 (5)

3.4湿陷性黄土地基处理方法 (5)

3.5膨胀土地基处理方法 (6)

3.6饱和松散土地基和含有有机质和泥炭土地基处理方法 (6)

3.7山区地基土和岩溶地基处理方法 (7)

4方案的选择 (7)

4.1 物理性质 (7)

4.2 力学性质 (7)

4.3 工程特性 (7)

4.4对应措施 (8)

后记 (8)

参考文献 (9)

致谢 (10)

1前言

1.1研究背景

在我国的沿江、沿海地等广大地区，存在大量的软土层。而这些地区，同时又是我国经济十分活跃的地区，已建或正在建设大量的工程设施。由于软土具有含水量极其丰富，压缩性高、强度低、透水性差、埋藏较深等特点，其作为地基将由于固结和剪切变形产生很大的沉降和差异沉降，而且沉降的延迟时间很长。如果在设计或施工处理不当，就可能影响其整个工程建筑设施的正常使用，造成不可估量的损失。

所谓地基处理，就是指为了提高地基承载力，改善其变形性质而采取的人工处理地基的方法。地基处理的目的是用以改善地基土的剪切性、压缩性、渗透性、振动性和特殊土地基的特性。处理的对象是软弱地基和特殊土地基。

1.2研究目的

地基处理是一项复杂的工程技术，涉及主体结构的体量、结构形式、设施用途、使用功能要求、场地土特点、土层分布等诸多因素，需要综合考虑以确定处理方案，研究既有地基基础加固处理技术，对于保证工程设施的正常使用、节约投资费用均具有十分重要的意义。

一般而言，软土是指近代水下沉积的饱和粘性土，是淤泥、淤泥质粘土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等一类土体的简称，广泛分布在我国沿海内陆平原或山间盆地。天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低，呈灵敏性结构。软土作为工程建设特别的地基，由于其承载力低、往往会产生不同程度的坍滑或沉降陷。

2常见的地基类型及其特点

随着我国经济的高速发展,基本建设的蓬勃兴起,建筑用地日益紧张,许多工程不得不建造在过去被认为不适合建筑需要的场地上, 在软弱土层上建造建（构）筑物时，采用天然地基其强度往往不能满足设计要求，遇到诸如土体稳定、变形等一系列问题。于是，需采取措施对软弱地基进行地基处理，以满足设计的要求，确保建筑物的安全与正常使用。建设工程越来越多地遇到软弱地基。因此，软弱地基处理问题也就显得更为常见和更加重要。常见的地基类型有：

2.1软弱土地基

软弱地基的种类很多，按成因一般可分为人工填土类地基；海相、河流相和湖泊相沉积而成的含淤泥质粘土类地基；各种山前冲积、洪积相所形成的夹卵石、漂石的粘土类地基。复杂的成因造成了它们在物理力学性能上的复杂性，它们的共同特点是低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度。

2.2杂填土地基

杂填土是由建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物组成的填土。主要出现在一些老的居民区和工矿区内，是人们在生活和生产活动中所遗留或堆放的垃圾土。不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述。

杂填土的主要特点是无规律堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均。因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异，极易造成不均匀沉降，通常都需要进行地基处理。

2.3冲填土地基

冲填土是由水力冲填而形成的土。近年来多用于沿海滩涂开发及河漫滩造地。冲填土形成的地基可视为天然地基的一种，它的工程性质主要取决于冲填土的性质。冲填土地基一般具有如下一些重要特点：①颗粒沉积分选性明显，在入泥口附近，粗颗粒较先沉积，远离入泥口处，所沉积的颗粒变细；同时在深度方向上存在明显的层理；②冲填土的含水率较高，一般大于液限，呈流动状态。停止冲填后，表面自然蒸发后常呈龟裂状，含水率明显降低，但下部冲填土当排水条件较差时仍呈流动状态，冲填土颗粒愈细，这种现象愈明显；③冲填土地基早期强度很低，压缩性较高，这是因为冲填土处于欠固结状态。冲填土地基随静置时间的增长逐渐达到正常固结状态。其工程性质取决于颗粒组成、均匀性、排水固结条件以及冲填后的静置时间。

2.4湿陷性黄土地基

黄土在自重应力或者在自重应力和附加应力共同作用下遇水湿陷，土的结构迅速破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性黄土，属于特殊土。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土，也有的老黄土不具湿陷性。在湿陷性黄土地基上进行工程建设时，必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害，选择适宜的地基处理方法，避免或消除地基的湿陷或因少量湿陷所造成的危害。

2.5膨胀土地基

膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石，它具有很强的亲水性，吸水时体积膨胀，失水时体积收缩，是特殊土的一种。膨胀土的胀缩变形很大，极易对建筑物造成损坏。分布范围很广，如广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。

2.6饱和松散土地基

粉砂或细砂地基在静荷载作用下常具有较高的强度。但是当振动荷载(地震、机械振动等)作用时，饱和松散砂土地基则有可能产生液化或大量震陷变形，甚至丧失承载力。这是因为土颗粒松散排列并在外部动力作用下使颗粒的位置产生错位，以达到新的平衡，瞬间产生较高的超静孔

隙水压力，有效应力迅速降低。对这种地基进行处理的目的就是使它变得较为密实，消除在动荷载作用下产生液化的可能性。

2.7含有有机质和泥炭土地基

当土中含有不同的有机质时，将形成不同的有机质土，在有机质含量超过一定含量时就形成泥炭土，它具有不同的工程特性，有机质的含量越高，对土质的影响越大，主要表现为强度低、压缩性大，并且对不同工程材料的掺入有不同影响，对工程建设或地基处理直接构成不利的影响。

2.8山区地基土

山区地基土的地质条件较为复杂，主要表现在地基的不均匀性和场地稳定性两个方面。由于自然环境和地基土的生成条件影响，场地中可能存在大孤石，场地环境也可能存在滑坡、泥石流、边坡崩塌等不良地质现象，它们会给建筑物造成直接的或潜在的威胁。在山区地基建造建筑物时要特别注意场地环境因素及不良地质现象，必要时对地基进行处理。

2.9岩溶地基

由于水的长期溶蚀作用，将可溶性岩石(主要为石灰岩)溶蚀为沟槽或溶洞的现象，称为岩溶。在岩溶(喀斯特)地区地下水的冲蚀或潜蚀下使其形成和发展，它们对结构物的影响很大，易于出现地基不均匀变形、崩塌和陷落。因此在修建结构物之前，必须进行必要的处理。

3各种地基的处理方法

3.1软弱地基的处理方法

软弱地基的加固处理，按其原理和作法的不同，可分为以下四类：

3.1.1 排水固结法

排水固结法又称预压法，其包括堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空与堆载联合作用法、降低地下水位法和电渗法等多种方法;通过在预压荷载作用下使软粘土地基土体中孔隙水排出，土体发生固结，土中孔隙体积减小，土体强度提高，达到减少地基施工后沉降和提高地基承载力的目的。

第一、正压固结，也就是说实现排水固结的方法主要是堆载在地基中，从而使超静水压力形成使水排出；

第二、负压归结，指的是实现排水固结的方法主要通过负超静水压力的形成来实现，采用的

途径有真空预压、降水预压、电渗排水等。

对于预压时间来说，对其的确定必须以理论计算为依据。

3.1.2 振密、挤密法

振密、挤密法有表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密密实法、爆破挤密法和土桩、灰土桩等多种方法;采用一定措施，通过振动和挤密使深层土密实，使地基土孔隙比减小，强度提高。

第一、通过压实机械不断地压实土，其工具主要是碾压机械，例如压路机、羊足碾等。通常，我们将这种方法称为碾压法；

第二、以重锤夯实和强夯两种夯击力量对地基进行冲击从而使地基坚实，我们通常将这种方法称为夯实法。主要分为两种：

1、重锤夯实

所谓重锤夯实，指的是以冲击力为主要途径夯实地基，其中，以15千克到30千克的夯垂为工具，用起重机将夯垂运行到2.5米到4.5米的高度，松开夯垂，通过重力的作用产生的力量夯击地基。

2、强夯法

强夯法的夯实原理与重锤夯实的原理一样。只不过，夯垂的重量达到了100千克到400千克，落距提高到了6米到40米。在这种方法下，地基的强度的提高分为四个阶段，这四个阶段分别是：强制压缩或振密、土体液化或结构破坏、排水固结压密、触变恢复和固结压密。

第三、振密挤密法

将带桩靴的工具桩管打入软弱土层中，挤压土壤形成桩孔，从侧向将土挤密，然后再在桩管中灌入砂石或素土、石灰、灰土等填充料进行捣实，随着填充料的灌入逐渐拔出桩管，形成柔性桩体，并与原地基形成一种复合型地基，从而改善地基的工程性能。这种方法最适用于加固松软饱和土地基。根据施工方法和灌入材料不同，分为沉管挤密砂（或碎石）桩、振冲碎石桩、石灰桩、灰土桩、渣土桩等。

3.1.3 置换及拌入法

置换及拌入法有换填垫层法、振冲置换法、高压喷射浆法、深层搅拌法、褥垫法等多种方法;采用砂、碎石等材料置换软弱土地基中部分软弱土体或在部分软弱土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成加固体，与未被加固部分的土体一起形成复合地基，从而达到提高地基承载力减少沉降量的目的。

当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，可采用将基础下一定范围内部分（或全部）软土挖去，然后再回填强度较大的砂、碎石或素土等材料，经夯实处理使之成为建筑物基础的持力层。换垫法处理地基时按换填所用材料分为砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层等。适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟（塘）的浅层处理。

3.1.4 加筋法

加筋法有加筋土法、锚固法、树根桩法、低强度砼桩复合地基法、钢筋砼桩复合地基法等多种方法。通过在土层埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力，减小沉降，维持建筑物稳定。

3.2杂填土地基处理方法

水泥灌浆法，该方法是采用机械造孔，利用灌浆泵或泥将泵将按比例配制的水泥浆液，通过定的压力，灌注到预加固地层，冲填土体空间、空隙，经过脱水凝固作用，将松散的土体凝固成一个整体，从而达到加固地基、增加地基强度、减少地基不均匀沉陷和透水性以及增大抗滑稳定性。

注浆法是利用液压、气压或电化学方法，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透等方式，进入颗粒之间的孔隙或土体裂隙中，将原来松散的土体胶结成一个整体，形成强度高、防渗和化学稳定性好的固结体。按注入材料分为水泥注浆和化学注浆两类。

第一、水泥注浆：水泥注浆是把一定水灰比的水泥浆注入土中。对于砂、卵石等有较大裂隙的土，可采用水灰比1：1的水泥浆直接灌注，通常称为渗透注浆。对于细颗粒土，孔隙小，渗透性低，水泥浆液不易进入土的孔隙中，因此常借助于压力把浆液注入。

第二、化学注浆：向土中注入一种或几种化学溶液，利用其化学反应的生成物填充土的孔隙或将土的颗粒胶结起来，达到改善土体力学性质的目的。

第三、水泥土搅拌法：通过特制的深层搅拌或喷粉机械，就地将软弱土和水泥浆（或粉）等固化剂强制搅拌混合，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩，并与桩周土形成复合地基，共同承担建筑物的荷载。

3.3冲填土地基处理方法

在选择该地基处理方案时，应结合当地环境及材料来源考虑。如果冲填土面积范围小、埋深浅，可以采用置换土夯实法。如果场地冲填土分布范围广，厚度较大，全部挖除换填不现实，可以考虑新型柱锤强夯置换法方案，该方案采用超深挤密措施，增加松散的软弱粘性土地基的深层土密实性和有效加固深度；利用动力固结原理，改变松散的软弱粘土地基的力学性能，形成坚向排水通道，加速基底软土层的排水固结，提高地基土强度，降低土的压缩性；最终快速地满足上部建筑的荷载要求，减少建筑物沉降差异等。

3.4湿陷性黄土地基处理方法

灰土和土挤法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理的深度为5~15m。当用来消除地基土的湿陷性时，宜采用土挤密桩法;当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时，宜采用灰土挤密桩法;当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，不宜采

用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同，土挤密桩法地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩法。

另外还可以用桩基础法处理，湿陷性黄土地基采用桩基础的目的，将一定长度的桩穿透湿陷性黄土层，支承在坚实的非湿陷性土层，使上部的荷载通过桩传入桩端坚实土层上，这样，即使地基受水浸湿，也能完全避免湿陷对建筑物的危害。适用于基础荷载大，有可靠的持力层的地基。土层厚度不大于30米。湿陷性黄土地区的桩基础基本上都属于端承桩。

3.5膨胀土地基处理方法

膨胀土地基常用的处理方法有5个：

(1)换土

可采用非膨胀性材料或灰土，换土厚度可通过变形计算确定。平坦场地上I、II级膨胀土的地基处理，宜采用砂、碎石垫层，垫层厚度≥300 mm，垫层宽度应大于基底宽度，两侧宜采用与垫层相同的材料回填，并做好防水处理。换土法能够得到比其他处理方法更大的地基承载力，从根本上改变地基土的性质，工期也比较短。

(2)改良土质

在膨胀土中添加石灰、水泥等非膨胀材料或添加化学剂使膨胀土失去膨胀性的材料。在膨胀土中拌合一定量的石灰或水泥可降低或消除膨胀土的膨胀性；同时，有机和无机的化学剂也已经在膨胀土改良中得到应用，可以降低膨胀土的塑性指数和膨胀潜势。

(3)采用桩基

膨胀土层较厚时，应采用桩基，桩尖支承在非膨胀土层上，或支承在大气影响层以下的稳定层上。

(4)预湿膨胀

施工前使土加水变湿而膨胀，并在土中维持高含水率，则土将基本上保持体积不变，因而不会导致结构破坏。

(5)隔水法

根据膨胀土的特性，土体的含水率的变化是膨胀土产生危害的根本条件，采用综合措施切断基底下外界渗水条件，就可以保证地基的稳定性。各种处理措施，有时单独采用，有时需综合采用。

3.6饱和松散土地基和含有有机质和泥炭土地基处理方法

水泥土搅拌法是适用于加固含有有机物和泥炭土地基以及饱和松散土地基，它是利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。根据施工方法不同，水泥土搅拌法分为深层搅拌法（湿法）和粉体喷搅法（干法）。

3.7山区地基土和岩溶地基处理方法

由于地壳运动的结果，使原始水平岩层的位置发生倾斜、褶皱及断裂，当建筑物单斜构造，且沿岩层走向分布，倾角较大，即基岩层厚薄不均时，沿岩基倾斜方向，土层深的采用桩基，土层浅的的直接支承在风化岩上，既可以减少不均匀的沉降也减少了土方工程和不必要的挡土墙工程。当两边土厚，中间土薄时，在两侧倾斜面的交界处往往容易出现裂缝，处理的简单方法是将建筑物在该处用沉降缝分开，而在山脊建造房屋时也要分清基岩褶皱构造是背斜或向斜再做相应的处理。

当遇到岩溶地基时，可采用桩基础或箱型基础。

4方案的选择

在确定地基处理方案时，根据地质情况的不同、建(构)筑物的承载条件需要以及各种处理方案的成本比对，选择既能达到要求，成本又较低的处理方法。

4.1 物理性质

粘粒含量较多，塑性指数Ip一般大于17，属粘性土。软粘土多呈深灰、暗绿色，有臭味，含有机质，含水量较高、一般大于40%，而淤泥也有大于80%的情况。孔隙比一般为1.0~2.0，其中孔隙比为1.0~1.5称为淤泥质粘土，孔隙比大于1.5时称为淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比，因而其力学性质也就呈现与之对应的特点--低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度。

4.2 力学性质

软粘土的强度极低，不排水强度通常仅为5~30kPa，表现为承载力基本值很低，一般不超过70kPa，有的甚至只有20kPa。软粘土尤其是淤泥灵敏度较高，这也是区别于一般粘土的重要指标。软粘土的压缩性很大。压缩系数大于0.5MPa，最大可达45MPa，压缩指数约为0.35-0.75。通常情况下，软粘土层属于正常固结土或微超固结土，但有些土层特别是新近沉积的土层有可能属于欠固结土。渗透系数很小是软粘土的又一重要特点，一般在10-5~10-8cm/s之间，渗透系数小则固结速率就很慢，有效应力增长缓慢，从而沉降稳定慢，地基强度增长也十分缓慢。这一特点是严重制约地基处理方法和处理效果的重要方面。

4.3 工程特性

软粘土地基承载力低，强度增长缓慢;加荷后易变形且不均匀;变形速率大且稳定时间长;具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。

杂填土主要出现在一些老的居民区和工矿区内，是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。这些垃圾土一般分为三类:即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述。杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性差。因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异，极易造成不均匀沉降，通常都需要进行地基处理。工程承包是一项多元性、综合性强的系统工程。

4.4对应措施

结合工程地基土的具体特征，施工现场采取了以下措施:

利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层，获得一定厚度的持力层。

施工要点:施工前应试夯，确定有关技术参数，如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯时应按顺序;基底标高不同时应先深后浅;结束后，应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。

高楼万丈平地起，所以地基处理的好坏直接影响到整个工程的质量，合理的、有针对性的软弱地基处理和上部结构设计，可以有效地减轻和消除软弱地基对上部结构的不利影响，确保工程质量。

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致谢

在整个论文的创作及修改过程中，感谢指导教师的悉心指导和帮助，感谢在论文写作中提供帮助的同学和朋友给与的支持,感谢在论文写作中为我提供和搜集资料的朋友老师，感谢我引用的参考文献的作者，感谢家人对我论文写作的大力支持。谢谢大家！