地基处理与基础设计

目录第一章绪论1.1 问题的提出近年来随着我国经济的快速发展，多高层建筑蓬勃发展，大量建筑不可避免的会建在一些软土地层，然而由于软土地基具有孔隙比大、天然含水量高、压缩性强、承载能力低等特点，使得在地基填土和建筑自重作用下，会出现不均匀沉降、承载力和稳定性、渗流等地基问题。

当天然地基不能满足建筑物要求时，需要采用各种地基处理措施，形成人工地基以满足建筑物对地基的各种要求，保证其安全与正常使用。

结合实际工程地质等条件，选出最优的地基处理方案。

1.2 常用地基处理技术1.2.1 地基处理方法的分类地基处理方法的分类多种多样，如按时间可分为临时处理和永久处理，按处理深度可分为浅层处理和深层处理，按土层对象可分为砂性土处理和粘性土处理、饱和土处理和非饱和土处理，也可按照地基处理的作用机理进行分类，它体现了各种处理方法的主要特点，如表1-1所示。

表中所列的各种地基处理方法都是根据各种软弱土的特点发展起来的，因而使用时必须注意每种处理方法的适用范围。

地基处理的基本方法，无非是置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法。

值得注意的是，很多地基处理的效果。

如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重作用；石灰桩又挤密又吸水，吸水后又进一步挤密等，因而一种处理方法可能具有多种处理效果。

常用地基处理方法的原理、作用及适用范围，如表1-2所示。

1.2.2 地基处理设计方案选择对建造在软弱地基上的工程，在进行设计前，首先应进行调查研究，其内容如下：①结构条件建筑物的体型、刚度、结构受力体系、建筑材料和使用要求、分布和种类；基础类型、布置和埋深；基底压力、天然地基承载力、稳定安全系数和变形允许值。

②地基条件地形及地质成因、地基成层状况；软弱土层厚度、不均匀性和分布范围；持力层位置状况；地下水情况及地基土的物理和力学性质。

各种软弱地基的性状是不同的，现场地质条件的不同也是多变的，即使同一种土质条件，也可能有多种地基处理方案。

③环境影响在地基处理施工中应考虑对场地的影响。

如采用强夯法和砂桩挤密法等施工时，振动和噪音对邻近建筑物和居民产生影响和干扰；采用堆载预压法时，将会有大量土方运进输出，既要有堆放场地，又不能妨碍交通；采用石灰桩或灌注浆法时，有时会污染周围环境。

总之，施工时对场地的环境影响不是绝对的，应慎重对待，妥善处理。

④施工条件a用地条件如施工时占地较多，施工虽较方便，但有时却会影响工程造价。

b工期从施工观点看，工期不宜太紧，这样可有条件选择施工方法，从而使其在施工期间的地基稳定性增大。

但有时工程要求缩短工期，早日完工投产使用，这样就限制了某些地基处理方法的采用。

c 工程用料尽可能就地取材，如当地产矿，就应考虑采用矿垫层或挤密砂桩等方案的可能性；如石料供应，就应考虑采用碎石桩或碎石垫层等方案。

d 其它条件如施工机械的有无、施工难易程度、施工管理质量控制、管理水平和工程造价等因素也是采用何种地基处理方案的关键因素。

地基处理方案的确定可按下列步骤进行：a 搜集详细的工程地质、水文地质及地基基础的设计资料。

b根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素，初步选定几种可供考虑的地基处理方案。

另外，在选择地基处理方案时，应同时考虑上部结构、基础和地基的共同作用；也可选用加强结构措施和处理地基相结合的方案。

c对初步选定的各种地基处理方案，分别从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比。

根据安全可靠、施工方便、经济合理等原则，选择最佳的处理方法。

但每一种处理方法都有一定的适用范围、局限性和优缺点，没有一种地基处理方法是万能的，因此也可选择两种或多种地基处理方法组成的综合处理方案。

d对已选定的地基处理方法，应按建筑物重要性和场地复杂程度，可在有代表性的场地上进行相应的现场试验和实验施工，并进行必要的测试以检验设计参数和处理效果。

如达不到设计要求，应查找原因，采取措施或修改设计。

各种地基处理方法的主要适用范围和加固效果。

表1-1 地基处理方法的分类表物理处理换土处理挖除换土法全部挖除换土法部分挖除换土法强制换土法自重强制换土法爆破换土法强夯挤淤法密实处理浅层密实处理碾压法重锤夯实法振动压实法深层密实处理冲击密实法爆破挤密法振冲法挤密法砂桩挤密法灰土桩挤密法石灰桩挤密法排水处理力学排水加压排水砂井排水法袋装砂井排水法塑料带排水法降水水井排水法浅井排水法井点排水法普通井点排水法真空井点排水法负压排水电学排水其它排水排水砂垫层法加筋处理加筋土土工聚合物土锚土钉树根桩砂石桩热力加固处理热加固法冻结法化学处理灌浆法搅拌法石灰系搅拌法水泥系搅拌法水泥土搅拌法湿法干法高压喷射注浆法表1-2 常用地基处理方法的原理、作用及适用范围分类处理方法原理及作用适用范围换土垫层法机械碾压法挖除浅层软土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填土的材料可分为砂垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、二灰垫层和素土垫层等。

它可提高持力层的承载力，减小沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用以及改善土的抗液化性常用于基坑面积大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基重锤夯实法一般适用于地下水位以上的稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土以及分层填土地基平板振动法适用于处理无粘性土或粘粒含量小和透水性好的杂填土地基强夯挤淤法采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体，以提高地基承载力和减少沉降适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基。

应通过现场试验才能确定其适用性深层密实法强夯法强夯法系利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结二密实适用于碎石土、砂土、素填土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土。

对淤泥质土经试验证明施工有效时方可使用挤密法挤密法系通过挤密或振动使深层土密实，并在振动机密过程中，回填土、砾石、灰土、土或石灰等形成砂桩、碎石桩、灰土桩、二灰桩、土桩或石灰桩，与桩间土一起组成复合地基，从而提高地基承载力，减少沉降量，消除或部分消除土的湿陷性或液化性砂桩挤密法和振动水冲法一般适用于杂填土和松散砂土，对软土地基经试验证明加固有时方可使用灰土桩、二灰桩、土桩挤密法一般适用于地下水位以上，深度为5~10m的湿陷性黄土和人工填土排水固结法堆载预压法真空预压法降水预压法电渗排水法通过布置垂直排水井，改善地基的排水条件，及采取加压、抽气、抽水和电渗等措施，以加速地基土的固结和强度增长，提高地基土的稳定性，并使沉降提前完成适用于处理厚度较大的饱和软土和充填土地基，但需要有预压的荷载和时间条件。

对于厚的泥炭层则要谨慎对待加筋法加筋土、土锚、土钉在人工填土的路堤或挡墙内，铺设人工聚合物、钢带、钢条、尼龙绳或玻璃纤维等作为拉筋，或在软弱土层上设置树根桩等，使这种仍复合土体可承受抗拉、抗压、抗剪和抗弯作用，借以提高地基承载力，增加地基稳定性和减少沉降加筋土和土锚适用于人工填土的路堤和挡墙结构。

土钉适用于土坡稳定土工聚合物适用于砂土、粘性土和软土树根桩适用于各类土续表1-2分类处理方法原理及作用适用范围碎石桩碎石桩（包括砂桩）适用于粘性土。

对于软土，经试验证明施工有效时方向可采用热学法热加固法热加固法是通过渗入压缩的热空气和燃烧物，并依靠热传导，而将细颗粒入加热到适当温度（如温度在100C以上），则土的强度就会增加，压缩性随之降低适用于非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土冻结法冻结法是采用液体氮或二氧化碳膨胀的方法，或采用普通的制冷设备与一个封闭式液压系统相连接，而使软而湿的土进行冻结，以提高土的强度和降低土的压缩性适用于各类土。

用于临时性支撑和地下水控制，特别是在软土地质条件下，开挖深度大于7~8m，以及低于地下水位的情况下，是一种普遍而有用的施工方法化学加固法灌浆法通过采取注入水泥浆液或化学浆液的措施，使土粒胶结，用以改善土的特性，提高地基承载力.适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般填土层高压喷射注浆法将带有特殊喷嘴的注浆管通过钻孔置入要处理的预定深度，然后将浆液以高压冲切土体。

在喷射浆液的同时，以一定速度旋转、提升，即形成水泥土圆柱体；若喷嘴提升不旋转，则形成墙状固化体可用以提高地基承载力，减少沉降，防止砂土液化、管涌和基坑隆起，建成防渗帷幕适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石等地基。

当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用程度水泥土搅拌法分湿法和干法两种。

湿法是利用深层搅拌机，将水泥浆与地基土在原位拌和；干法是利用喷粉机，将水泥粉与地基土的原位拌和。

搅拌后形成柱状水泥土体，可提高地基承载力，减少沉降量，防止渗漏，增加稳定性适用于处理淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土等地基。

当用于处理泥炭土或地下水且有慢蚀性土时，宜通过试验确定其适用程度表1-3 各种地基处理方法的主要适用范围和加固效果按处理深浅分类处理方法适用情况加固效果最大有效处理深度（cm）淤泥质土人工填土粘性土无粘性土湿陷性黄土降低压缩性提高抗剪性形成不透水性改善动力特性饱和非饱和浅层加固换土垫层法* * * * * * * * 3 机械碾压法* * * * * * 3 平板振动法* * * * * * 1.5 重锤夯实法* * * * * * 1.5 土工聚合物法* * * *深层加固法强夯法慎重* * * * * * * 30 砂桩挤密法慎重* * * * * * * 20 振动水冲法* * * * * * * 18 灰土桩挤密法* * * * * * * 20 石灰桩挤密法* * * * * 20 砂井堆载预压法* * * * 15 真空预压法* * * * 15 降水预压法* * * * 30 电渗排水法* * * * 20 水泥灌浆法* * * * * * * * * 20 硅化法* * * * * * * * 20 电动硅化法* * * * * 高压喷射注浆法* * * * * * * * 20 深层搅拌法* * * * * * 18 粉体喷射搅拌法* * * * * * 13 热加固法* * * * 15 冻结法* * * * * * * **表示可以采用此法。

1.3 CFG 桩复合地基处理技术现状CFG 桩复合地基是一种新的地基处理技术，CFG 桩复合地基试验研究是建设部“七五”计划课题, 于1988 年立题进行试验研究, 并应用于工程实践，CFG 桩复合地基试验研究成果于1992 年由建设部组织鉴定, 专家们认为：该成果具有国际领先水平；CFG 桩复合地基成套技术，1994 年被建设部列为全国重点推广项目,1997 年被视为国家级工法，并列入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》，目前, 该技术已在全国23 个省市推广使用, 据不完全统计, 已有1000 多个工程使用该技术，CFG 桩由于在桩体材料中加入工业废料粉煤灰, 可以减少环境污染, 又达到料废物利用的目的, 具有显著的经济效益和社会效益，CFG 桩桩体不配筋, 又充分发挥了桩间土的承载力, 与普通混凝土桩相比, 所需桩数较少, 其造价一般只有桩基的1/3 ～1/2, 工程造价也低廉, 值得重点推广。