浅析地基加固处理基本原理

浅析地基加固处理基本原理及方法

作者：任鹏海

摘要：当今社会随着高层及超高层建筑的普及，当工程结构的荷载较大，而地基土质又较软弱，不能作为天然地基时，可采用人工加固处理的方法来改善地基性质，提高承载力、增加稳定性，减少地基变形和基础埋置深度。

关键字：地基处理、原理、方法

一：地基加固的原理

地基加固的原理是，将土质由松变实，将土的含水量由高变低。机械碾压法、重锤夯实法、挤密桩法、化学加固法、预压固结法、深层搅拌法等是一系列的常规地基加固方法。在拟定地基加固处理方案时，应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理，而不能单纯地对地基进行加固处理，反之不仅会增加工程费用，还难达到理想的效果。

地基进行综合治理的措施一般包括：改变建筑体形，简化建筑平面；调整荷载差异；合理设置沉降缝，沉降缝位置宜设置在地基不同土层交接处、建筑平面转折处、荷载或高度差异处、建筑结构或基层类型不同处、分期建筑交界处、局部地下室边缘；采用轻型或柔性结构；加强房屋的整体刚度；对基层进行轴移处理；施工中正确安排施工顺序和施工进度等。

二：地基加固方法

根据地基加固的原理，可采取不同的加固方法，这些方法可以归纳为“挖、填、换、夯、压、挤、拌”七个字。

1、挖就是挖去软土层，把地基埋置在承载力大的基岩或坚硬的土层中；当软土层不厚时，采用此种方法使天然坚硬的土层作天然地基，甚为经济。

2、填则是当软土层很厚，而又需要大面积进行地基加固处理时，则可在软土层上直接回填一层一定厚度的好土，以提高地基承载力，减小软土层的承压力。

3、换就是将挖与填相结合，即换土垫层法。此方法一般适用于软土层较厚，而仅对局部地基进行加固处理。它是至将基础下面一定范围内的软土层挖去，而代之以人工填筑的垫层作为持力层。垫层材料有砂石、碎石、三合土、矿渣、素土等，分别称为砂石地基、三合土地基粉煤灰地基。换填垫层可提高持力层的承载力，减小软土层的承压力，加速软土层排水固结，且减少基础沉降量。采用换土垫层能有效地解决中小型工程的地基处理问题，就地取材，施工便捷，工期短，造价低是换土垫层的优点。

4、夯就是利用打夯工具或机具（如木人、石锤、铁锤、蛙式打夯机、火力机、重锤夯、强力夯等）夯击土壤，排出土壤中的水分，加速土壤的固结，以提高土壤的密实度和承载力。而其中强力夯是用起重机械将大吨位夯锤起吊到6至8米的高度处，自由落下，对土体进行强力夯实。其作用机理是用很大的冲击能（500—800KJ），使土中出现冲击波和较大应力，迫使土中孔隙压缩，土体局部液化，夯击点

周围产生裂隙，形成良好的排水通道，土体迅速固结。强力夯适用于粘性土、湿陷性黄土及人工填土地基的深层加固，但是强力夯所产生的振动对现场周围已建成或在建的建筑物及其他设施有影响时，不可采用，必要时应采取防震措施。

5、压就是利用压路机、羊足碾、轮胎碾等机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。也可采用预压固结法，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一段时间，使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。为能再较短时间内取得较好的预压效果，应注意改善预压层的排水条件，常用的方法有砂井堆载预压法、袋装砂井堆载预压法、塑料排水带堆载预压法和真空预压法等。

沙井堆载预压法指在预压层的表面铺砂层，并用砂井穿过该土层，以便排水固结。袋装砂井堆载预压法是将砂先装入砂袋中，再将砂袋置于井中，此法不会产生缩颈、断颈现象，透水性好，费用低，施工速度快。塑料排水带堆载预压法是将塑料排水带用插排机将其插入软土层中，组成垂直和水平排水系，然后堆载预压，土中孔隙水沿塑料带的沟槽上升溢出地面，从而使地基沉降固结。真空预压法是利用大气压力作为预压荷载，不需堆载加荷，它是在地基表面砂垫层上覆盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布，四周密封，与大气隔绝，然后利用真空设施进行抽气，使土中孔隙水产生负压力，将土中的水和空气逐渐吸出，从而使得土体固结；为了加速排水固结，也可在加固部位设置砂井、袋装砂井或塑料排水带等竖向排水系统。

6、挤就是先用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，

然后拔出桩管，再在桩孔内灌入砂石或石灰、素土、灰土等填土料进行捣实，或者随着填充料的灌入逐渐拔出桩管。这种方法最实用于加固松软饱和土地基，其原理就是挤密土壤，排水固结，以提高地基的承载力，故也称为挤密桩。

以水泥粉煤灰碎石挤密桩为例，这种桩的填充料是水泥、石屑、碎石、粉煤灰和水的拌合物，是一种低强度混凝土桩，是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法，具有较好的技术性能和经济效果，不但能提高地基承载力，还可以将荷载传递到深层地基中去。根据地基土质不同，也可采用振动成孔器或冲振器成孔后灌入砂石挤密土壤。

7、拌是指用旋转法或深层搅拌法加固地基。其原理是利用高压射流切削土壤，旋喷浆液（水泥浆、水玻璃、丙凝等），搅拌浆土，使浆液和土壤混合，凝结成坚硬的柱体或土壁。同理，化学加固中的硅化法、水泥硅化法和电动硅化法均是将水玻璃硅酸钠和氯化钠或水泥浆注入土中，使其扩散生成二氧化硅的胶体与土壤胶结“岩化”，也是属于拌合的结果。

水泥土深层搅拌桩施工工艺流程为，深层搅拌机定位启动后，叶片旋转切削土壤，借设备自重下沉至设计深度；然后慢慢提升搅拌机，同时喷射水泥浆或水泥砂浆进行搅拌；待搅拌机提升到地面时，再原位下沉提升搅拌机一次，这样便可使得浆土均匀混合形成水泥土桩。

水泥土桩使水泥在土中形成水泥石灰骨架，使土颗粒凝聚、固结，从而成为具有整体性、水密性较好、强度较高的水泥加固体。在工程

中一般用于对软土地基进行深层加固处理外，也常用于深基坑的支护结构和防水、防流砂的防渗墙。

单管旋喷桩是常见的加固方式，它是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至设计深度后，用高压脉冲泵将水泥浆液由喷嘴向四周高速喷射切削土层，与此同时将旋转的钻杆徐徐提升，使土体与水泥浆在高压射流作用下充分搅拌混合，胶结硬化后即能形成具有一定强度的旋喷桩。单管旋喷浆液射流衰量大，成桩直径较小，为了获得大直径的桩，一般采用二重管（即两根同心管分别喷水、喷浆）旋喷，或三重管（三根同心管，分别喷水、喷气、喷浆）旋喷。单管法和二重管法还可用注浆管射水成孔，不需用钻机成孔。

喷浆方式一般有旋喷、定喷和摆喷三种，能分别获得柱状、壁状和块状加固体。为此，旋喷法可用于处理地基，控制加固范围；可用于桩、地下连续墙、挡土墙、防渗墙、深基坑支护结构的施工和防止管涌和流砂的技术措施。

三、结束语

高层建筑是现代社会为适应社会现代发展的需要所兴起的,通过兴建高层建筑能够对"寸土寸金"的城市用地进行立体化的使用,有效提高了城市土地的利用率。高层建筑在城市发展带来便利的同时也对高层建筑的建设提出了不小的挑战。高层建筑是现代建筑艺术的结晶,做好对于高层建筑的建设需要从施工管理、施工技术以及施工工艺等多方面的入手来确保高层建筑的建设质量。在高层建筑的建设过程中