地基处理方法简述及发展现状

二〇一四年度申报专业技术职务任职资格评审答辩论文题目：地基处理方法简述及发展现状作者姓名：赵琛单位：核工业二〇八大队申报职称：专业：岩土工程二○一四年十一月五日地基处理方法简述及发展现状赵琛核工业二〇八大队基础公司内蒙古自治区包头市摘要：为了在工程实际当中选择更加准确、更加先进的地基处理技术，本文通过查询、调研、总结等方式简述了地基处理的主要方法，详述了适用地层，总结了新中国成立后地基处理技术发展的情况，分析了内蒙古中部地区特殊类型土——黄土的常见地基处理方式。为工程实践的分析选择作出了建议。关键字：地基处理；地基处理技术的发展；湿陷性黄土；cfg桩ThepresentsituationanddevelopmentoffoundationtreatmentmethodsZhaoChenCNCC208CompanyoffoundationBaotouInnerMongoliaAbstract:Inordertochoosemoreaccurateinpracticalengineering,foundationtreatmenttechnologyismoreadvanced,Ihavedonethepaper.Themainmethodsofthisthesisarethequery,research,summary,andthemaincontentarediscussesthefoundationtreatment,describestheapplicableformation,summedupafterthefoundingofnewChinafoundationtreatmenttechnologydevelopments,analysisofthecommonfoundationtreatmentmethodsofspecialtype--loesssoilinmiddleareasInnerMongolia.Makeasuggestionforthechoiceofengineeringpracticeanalysis第一章地基处理的概念以及原则地基处理的概念：土木工程建设中，地基作为建筑物的载体，需要达到相应的工程地质条件，以满足建筑物对地基的要求。这些要求有三个方面：地基承载力和稳定性方面，沉降、水平位移及不均匀沉降方面，地基渗透性方面。当天然地基不能满足建筑物对地基的要求时，需要对地基进行处理，形成人工地基，以满足对地基的要求，保证建筑物安全与正常使用。这个提升地基承载能力的过程称之为地基处理。地基处理的原则：1.稳妥的原则：特别是对重大工程，首先选择在本地区长期使用，被反复证明效果好，质量能够有效控制的地基处理方法。对于次要工程，需要鼓励使用新的地基处理方法，以利于地基处理的理论发展与增加实践经验；2.时间满足要求的原则：一般时间短的处理方法价格高，时间长的方法价格低。选用的地基处理方法首先要满足工程工期要求其次尽量选用造价较的方法来节约成本；3.经济合理的原则：地基处理后要能够满足建筑物对地基的承载力和变形的要求即可，并不是加固后地基承载力越高越好。对于施工工期，只要能够按照总体计划完工，尽量选择费用较低的地基处理方法；4.环保的原则：有的地基处理方法可能会产生污水，如振冲碎石柱。有些方法可能对地下水有不良影响，如化学加固法。这时需要考虑加固区对环保的要求，不能造成有害的污染。第二章常见的地基处理方法及其适用地层常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法。1.换填垫层法适用在浅层软弱地基及不均匀地基。处理深度一般为1～3m。其作用有：减少沉降，提高地基承载力，加速软土层排水固结，消除膨胀土胀缩和预防冻胀。特点：小面积换填：压缩变形量小、沉降延续时间短、影响浅；大面积换填：压缩变形量大、沉降延续时间长、影响深。2.砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，提升地基承载力和降低压缩性，可用于处理可液化地基。3.强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土，是深层地基处理方法中的一种。可在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，强夯入并排开软土，形成复合地基。强夯法和强夯置换法主要用来减少压缩模量，提高土的强度，改善土体抗振动液化的能力和消除湿陷性。4.水泥土搅拌法包括浆液深层搅拌法（湿法）和粉体喷搅法（干法）。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。5.振冲法依照是否加填料可以分为两种。加填料的也称之为振冲碎石桩法，振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高承载力，减少沉降。6.高压喷射注浆法用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、粘性土、砂土、碎石土和人工填土基础。其处理深度较大，作用有地基加固，作止水帷幕。7.水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。基础地基土体和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层，使得桩、土形成复合地基，共同承担荷载。该法适用于条基、筏基、箱基、独立基础，可用来提高地基承载力、减少变形。8.预压法适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。分为堆载预压法和真空预压法两种。当软土层厚度超过4m时，可以用塑料排水带或砂井地基堆载预压，土层厚度小于4m时可用天然地基堆载预压。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。9.灰土挤密桩法和土挤密桩法适用处理杂填土、素填土和地下水位以上的湿陷性黄土等地基，常见处理深度5～15m。当消除地基土的湿陷性时，宜采用土挤密桩法；当提高地基土的承载力以和增强水稳定性时，宜采用灰土挤密桩法。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。10.石灰桩法适用杂填土、素填土、淤泥质土、淤泥和于饱和粘性土等地基。用于地下水位以上的土层时，可采取减少生石灰用量和增加掺合料含水量的办法提高桩身强度。第三章地基处理技术在我国的发展近50年来我国地基处理技术的发展历程大致可以分为两个发展时期。一是50至60年代，地基处理在我国处于起步阶段。处理技术主要源自苏联，主要是浅层处理。主要有砂石垫层、砂桩挤密、石灰桩、灰上桩、化学灌浆、重力夯实、井点降水等，应用范围主要是工民建。二是70年代到今，在原先的基础之上，我国不仅掌握了国外已有的地基处理方法，还在技术上寻找到了自己的方法，有一套更适合我国国情的体系，还有不少技术上的创新譬如：孔内夯扩技术、低强度复合地基技术、真空预制桩等。下表为部分地基处理方法在我国应用最早年份地基处理方法年份普通砂井法50年代真空预压法1980袋装砂井法70年代塑料排水带法1981砂桩法50年代土桩法50年代中灰土桩60年代中振冲法1977强夯法1978高压喷射注浆法1972浆液深层搅拌法1977粉体深层搅拌法1983土工合成材料70年代末强夯置换法1988EPS超轻质填料法1995低强度桩复合地基法1990锚杆静压桩法1981掏土纠倾法60年代初顶升纠倾法1986树根桩法1981沉管碎石桩法1987石灰桩法1953近年来地基处理方法的发展存在以下几个特点:1.大直径灌注桩得到了巨大发展。改革开放以后,大直径灌注桩陆续在广洲、深圳、北京、上海、厦门等大城市得到应用，在高层和重型构筑物地基处理工程当中开始崭露头角。之后的10～20年已普及到全国数以百计的大中城市,广泛应用于软土、黄土、膨胀土、特殊土地基，如今大直径灌注桩已经成为常见的地基处理方法。2.托换技术在工艺和手段上有了显著进展。托换分加固和纠偏两种。加固托换常采用微型钢筋混凝土灌注桩、锚杆静压桩、一般灌注桩及旋喷等。纠偏托换是将已经存在不均匀地基沉降纠正的地基处理手段。近年来纠偏托换技术的发展,很多条形以及筏式基础的倾斜建筑物得到了纠正,此外，近些年倾斜的桩基础建筑物也能够得到纠正，这是巨大的技术进步。3.石灰桩、高喷注浆、碎石桩、深层搅拌、动力固结、真空预压、塑料排水板法等方法的研究和应用得到了一定发展。水工织物的使用程度更进了一步,利用工业废渣、废料及其城市建筑垃圾处理地基的研究取得了进步。开发利用这些方法项目,节约了大量资源、降低了建设的费用,改善了环境、减少了污染。4.近年来重要的发展还有大桩距的较短钢筋混凝土疏桩复合地基的开发与应用。它是一种有别于传统桩基与复合地基的新型地基基础形式。桩基疏布,因而桩间土的承载作用得到充分发挥,使桩与土共同承受荷载,有效地控制地基基础沉降。5.大刚度柔性桩复合地基,它的出现使地基处理的应用领域得到了扩宽。该方法是通过提高桩体材料的强度或刚度来实现提高复合地基的承载力。研究开发了碎石、水泥、粉煤灰、水泥、赤泥、碎石和水泥、粉煤灰、生石灰、砂石桩等类型的复合地基。6.近年来我国独特的技术发展有将人工挖孔桩设计成空心桩,这在国外是没有的。其特点与实心桩相比,可节省混凝土50%以上,仍可满足强度要求,同时能减少废土外运。施工便捷、工艺安全、结构合理,具有不小应用前景。7.我国近年有一项发明专利,称为“钻孔压浆成桩法”。基本原理是用螺旋钻杆钻至预定深度后,从钻具内管底端以高压喷射出水泥浆,边喷边提钻杆,直至浆液达到无坍孔预定深度,再提钻具,投置钢筋笼以及骨料。然后通过附着于钢筋笼的通水管,由孔底自下而上以高压补浆而成桩,该法适应于杂填土、淤泥、流砂、卵石等各种地基。具有较好、较广的实用价值,不受地下水位影响,不需泥浆护壁,具有推广价值和应用前景。第四章我区常见的特殊地基土类型以及处理方法探讨我区主要存在的特殊土是湿陷性黄土。我区中部位于黄河两岸的呼和浩特，包头和鄂尔多斯地区分布有大量湿陷性黄土大部分为非典型性黄土。黄土地区的工程地质问题主要表现在承载力变形等方面湿陷性黄土水稳性差它在一定压力下受水浸湿吸力减小产生显著的湿陷变形强度大幅度降低相应承载力也急剧下降。根据自重湿陷量将湿陷性黄土场地分为自重湿陷性场地与非自重湿陷性场地根据自重湿陷量和湿陷量将黄土地基的湿陷等级分为轻微、中等、严重和很严重4个等级。常用的湿陷性黄土地基处理方法有垫层法、灰土桩法、强夯法、重锤夯实法桩基础和预浸水法等。其中，垫层法具有就地取材，施工简便的优点，同时，也具有施工工期长，处理深度有限的缺点。强夯法操作技术成熟、工序少、投资较小，同时受限于施工震动、噪音大、城市中不宜采用、处理深度等因素。灰土桩挤密法的优点是技术可行、投资少、工期短、施工占地小、对周边环境影响小，缺点是实例少、施工经验缺乏。桩基础技术成熟，但难点在于投资大、工序多。包头地区的黄土液塑限较高，含水量偏大，湿陷性不均匀，黄土层中普遍有砂类土夹层。该地区地下水埋深一般在1O～15m之间，上部黄土力学性质差且具有湿陷性，属I级非自重湿陷性黄土，厚度一般在8～12m。下部黄土厚度一般在8～15m之间，含水量较高饱和度一般均在80%以上，其压缩性高，强度低，含水量达到饱和后，压缩模量有明显的下降，说明黄土的遇水稳定性差，遇水后强度会降低，该地区的建筑物一般均需进行地基处理。参考文献[1]赵海飞内蒙古中部黄土地区黄土工程特性及电厂建设地基处理方案选择长沙理工大学学报[2]康旭元地基处理技术的发展与现状山西建筑报[3]龚晓南地基处理技术及其发展土木工程学报[4]张宝龙内蒙古高原湿地软弱土地基处理效果及变形规律研究长安大学[5]李瑞浅谈常见的不良地基及其加固处理方法内蒙古科技与经济[6]苗洪滨浅析地基加固施工技术哈尔滨正大建筑企业集团有限责任公司