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地基的认识及处理

总概

基础指建筑底部与地基接触的承重构件，它的作用是把建筑上部的荷载传给地基。

因此地基必须坚固、稳定而可靠。

地基指的是直接承受构造物荷载影响的地层。

基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基。

地基不属于建筑的组成部分，但它对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用。

是地球的一部分。

承受建筑物基础所传递的上部结构荷载的土层（或岩层）。

地基就其受力情况而言，在建筑物基础荷载作用影响范围内的部分，称为持力层；在持力层以下的部分，称为下卧层。

一．地基种类

地基有天然地基和人工地基两类：

天然地基　具有足够的承载能力，在荷载作用下的压缩变形不超过允许范围，可以支承建筑物基础的天然土（岩）层。

凡能保证地基稳定的岩石、碎石土、砂土、粘性土等都可作为天然地基。

设计时要充分掌握地基土（岩）层的压缩和沉降、抗剪和滑坡、土中含水量等因素，以保证地基安全可靠。

人工地基　不具有充分承载能力的淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性的软弱土层经过人工加固处理而成的建筑物地基。

设计时既要注意分析和合理利用基土的持力层，又要正确选择加固处理措施。

二．人工地基处理方法

人工地基的处理方法有密实法、换土法和加固法三类：

（1）密实法　用密实法处理地基又可分为：

①碾压夯实法：

对含水量在一定范围内的土层进行碾压或夯实。

此法影响深度约为200毫米,仅适于平整基槽或填土分层夯实。

②重锤夯实法：

利用起重机械提起重锤，反复夯打，其有效加固深度可达1.2米。

此法适用于处理粘性土、砂土、杂填土、湿陷性黄土地基和对大面积填土的压实以及杂填土地基的处理。

③机械碾压法：

用平碾、羊足碾、压路机、推土机及其他压实机械压实松散土层。

碾压效果取决于被压土层的含水量和压实机械的能量。

对于杂填土地基常用8～12吨的平碾或13～16吨的羊足碾，逐层填土，逐层碾压。

④振动压实法：

在地基表面施加振动力,以振实浅层松散土。

振动压实效果取决于振动力、被振的成分和振动时间等因素。

用此法处理以砂土、炉渣、碎石等无粘性土为主的填土地基，效果良好。

⑤强夯法：

利用重量为8～40吨的重锤从6～40米的高处自由落下，对地基进行强力夯实的处理方法。

经过强夯的地基承载能力可提高3～4倍,以至6倍，压缩性可降低200～1000％,影响深度在10米以上。

此法适用于处理砂土、粉砂、黄土、杂填土和含粉砂的粘性土等。

施工时噪声与振动较大。

⑥堆载预压法：

在堆积荷载作用下，使饱和软土层排水固结，提高抗剪能力，增加地基的稳定性。

⑦砂井堆载预压法:

在软土层中按一定距离打入管井,井中灌入透水性良好的砂,形成排水“砂井”，在堆载预压下，加速地基排水固结，提高地基承载能力。

此外，还有挤密砂桩法和振动水冲桩法等。

（2）换土法　当地基持力层软弱，密集法不能满足建筑物荷载要求时，可采用换土垫层的办法处理土层。

此法是先将基础底下一定深度的软弱土层挖出，回填砂、碎石、素土或灰土等，逐层夯实，便成为承载能力较高的垫层

（3）加固法　用加固法处理地基可分为：

①化学加固法：

通过压力灌注或搅拌混合等措施，使化学溶液或胶结剂进入土层，使土粒胶结。

所用浆液主要有：

高标号硅酸盐水泥和速凝剂配制成的水泥浆液；以水玻璃为主加氯化钙配制成的水玻璃浆液；以丙烯酸氨为主的浆液；以重铬酸盐木质素浆等纸浆液为主的浆液。

目前应用较多的是水泥浆液；纸浆液虽加固效果较好，但有毒，会污染地下水。

②高压旋喷法：

利用喷射化学浆液与土粒混合搅拌处理地基。

目前多使用水泥浆液。

为防止浆液流失，常加入三乙醇胺和氯化钙等速凝剂。

此法还可用于建筑物地基的补强。

③硅化加固法：

此法是在渗透性较强的土层，利用一定的压力，把浆液通过下端带孔的管子注入土中，使土粒胶结起来。

其加固效果同所用的化学溶液浓度、土壤渗透性和注液压力有关。

对于渗透系数每分钟小于10-6米的粘性土，压力注入的硅酸钠溶液要依靠电渗作用，才能进入土层空隙，这种方法称为电硅化法。

此法加固作用快，工期短，还可用来制止流砂、堵塞泉眼，也可用于加固已建工程。

四．建筑地基的处理

人工地基处理示意图在建筑学中地基的处理是十分重要的，上层建筑是否牢固地基有无可替代的作用。

建筑物的地基不够好，上层建筑很可能倒塌，这样说一点也不为过，而地基处理的主要目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件。

地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。

中国的《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）中明确规定：

“软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基”。

特殊土地基带有地区性的特点，它包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。

对于地基的改善措施主要有以下五方面：

1.改善剪切特性：

地基的剪切破坏表现在建筑物的地基承载力不够；使结构失稳或土方开挖时边坡失稳；使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起。

因此，为了防止剪切破坏，就需要采取增加地基土的抗剪强度的措施。

2.改善压缩特性：

地基的高压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大，因此需要采取措施提高地基土的压缩模量。

3.改善透水特性：

地基的透水性表现在堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏；基坑开挖过程中产生流沙和管涌。

因此需要研究和采取使地基土变成不透水或减少其水压力的措施。

4.改善动力特性：

地基的动力特性表现在地震时粉、砂土将会产生液化；由于交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。

因此需要研究和采取使地基土防止液化，并改善振动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：

主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等地基处理的措施。

五．地基与基础工程通病及治理

（一）.土（灰土）桩不密实、断裂

（1）.现象：

桩孔回填不均匀,夯击不密实,密松不一,桩身疏松甚至断裂。

（2）.治理：

填夯过程中,严格控制夯实质量,若夯击次数不够应适当增加夯击数。

若遇孔壁塌方,应停止夯填,先将塌方清除,然后用C10砼灌入塌方处,再继续回填夯实。

（二）、碎石挤密桩桩身缩颈

（1）.现象：

形成的碎石挤密桩桩身局部直径小于设计要求,一般在地下水位以下或饱和的粘性土中容易发生。

（2）.治理：

（1）拔管速度一般控制在0.8～1.5米/分（根据地区、地质不同选择拔管速度）。

每拔

0.5～1.0米停止拔管,原地振动10～30秒。

反复进行,直到拔出地面。

（2）采用反插法克服缩颈。

局部反插法:

在发生部位进行反插,并往下多插入1米。

全

部反插法:

开始从桩端至柱顶全部进行反插,即开始拔管1米,再反插到底,以后每

拔出1米,反插0.5米,直到拔出地面。

（3）采用复打法克服缩颈。

局部复打法:

在发生部位进行复打,超深1米。

全复打法:

即为二次单打法的重复,应注意同轴沉入到原深度,灌入同样的石料。

（三）、碎石挤密桩灌量不足

1.现象：

碎石挤密桩施工中,碎石实际灌量小于设计要求。

2.治理：

（1）用砼预制桩尖法,解决活瓣桩尖张不开的问题,加大灌入量。

（2）料时注入压力水（一般为0.2～0.4MPa）,使石料表面润滑,减小摩阻,易于流入孔中。

（四）、预制桩桩身断裂

1.现象：

桩在沉入过程中,桩身突然倾斜错位,桩尖处土质条件没有特殊变化,而贯入度逐渐增加或突然增大,同时当桩锤跳起后,桩身随之出现回弹现象。

2.治理：

应会同设计人员共同研究处理方法。

根据工程地质条件,上部荷载及桩所处的结构部位,可以采取补桩的方法。

可在轴线两侧分别补1根或两根桩。

（五）、预制桩桩身深达不到设计要求

1.现象：

施工的最终控制是以设计的最终贯入度和最终标高为标准。

施工时一般从一种标准为主,另一个为参考。

有时达不到设计的最终控制要求。

2.治理：

（1）遇到硬夹层时,可采用植桩法、射水法或气吹法施工。

桩尖至少进入未扰动土为6倍桩径。

（2）桩如打不下去,可更换能量大的桩锤打击,并加厚缓冲垫层。

（六）、预制桩桩身倾斜

1.现象：

预制桩桩身垂直偏差过大。

2.治理：

（1）打桩前应将地下障碍物清理干净,尤其是桩位下的障碍物,必要时可对每个桩位

用钎探了解。

对于桩尖不在桩纵轴上的桩,或桩身弯曲超过规定的桩均不宜使用。

一节桩的细长比一般控制在30以内。

（2）打桩时稳桩要垂直,桩顶应加桩垫。

桩垫失效应及时更换。

（3）桩帽与桩的接触面及替打木应平整,不平整的应及时处理。

（七）、干作业成孔灌注桩的孔底虚土多

1.现象：

成孔后孔底虚土过多,超过标准规定的不大于100mm的规定。

2.治理：

（1）在孔内做二次或多次投钻。

即用钻一次投到设计标高,在原位旋转片刻,停止旋转静拔钻杆。

（2）用勺钻清理孔底虚土。

（3）如虚土是砂或砂卵石时,可先采用孔底浆拌合,然后再灌砼。

（4）采用孔底压力灌浆法、压力灌砼法及孔底夯实法解法。

（八）、干作业成孔灌注桩桩身砼质量

1.现象：

桩身砼有蜂窝、空洞,桩身夹土、分段级配不均匀。

2.治理：

（1）单桩承载力不大且缺陷不严重,可采用加大承台梁的方法。

（2）如缺陷严重,应会同设计人员共同研究处理方法,一般可采用在轴线两侧补桩的

方法。

（九）、湿作业成孔灌注桩断桩

1.现象：

成桩后,桩身中部没有砼,夹有泥土。

2.治理：

（1）当导管堵塞而砼尚未初凝时,可采用两方法:

方法1是用钻机起吊设备,吊起一节

钢轨或其他重物在导管内冲击,把堵塞的砼冲开;方法2是迅速拔出导管用高压水

冲通导管,重新下隔水球灌注。

浇筑时,当隔水球冲出导管后,应将导管继续下降,

直到导管不能再插入时,然后再稍提升导管,继续浇筑砼。

（2）当砼在地下水位以上中断时,如果桩身直径在1米以上;泥浆护壁较好,可抽掉孔

内水,用钢筋笼保护,对原砼面进行凿毛并清洗钢筋,然后继续浇筑砼。

（3）当砼在地下水位以下中断时,可用较原桩径稍小的钻头在原桩位上钻孔,至断桩

部位以下适当深度时,重新清孔,在断桩部位增加一节钢筋笼,其下部埋入新钻孔

中,然后继续浇筑砼。

（4）当导管接头法兰挂住钢筋笼时,如果钢筋笼埋入砼不深,则可提起钢筋笼,转动导管,使导管与钢筋笼脱离,否则只好放弃导管。

（十）套管护壁成孔灌注桩缩颈

1.现象：

桩身局部直径小于设计要求,一般发生在地下水位以下、上层滞水层或饱和的粘性土中。

2.治理：

（1）在淤泥质土中出现缩颈时,可采用复打方法。

（2）在其他土中出现缩颈时,最好采用预制桩头,同时用下部带喇叭口的套管施工,在缩颈部位采用反插法。

（3）在缩颈部位放置一段钢筋砼预制桩。

（十一）破灌注桩混凝土拒落

1.现象：

炸药爆炸形成扩大头后,砼不落下,欲称“卡脖子”。

2.治理：

（1）在砼中插入钢管或塑料管进行排气,或用振捣棒的强力振动使砼下落。

（2）当砼已经初凝,可在近旁补钻一根新桩孔,贯穿到空腔,放上同量药包,往拒落桩

底端的空腔和新桩孔浇筑砼,通电引爆成新的爆扩桩。

（十二）破灌注桩缩颈

1.局部直径小于设计要求。

2.治理：

（1）轻微缩颈,可用掏土工具掏出缩颈部位的土,然后立即浇筑砼。

（2）严重缩颈,应用成孔机械重新成孔,除用套管法施工外,还可以在缩颈部位用适量炸药进行爆破。

参考文献

（1）.《基础工程》第一版刘金龙合肥工业大学出版

（2）.基础及地基》第三版中国建筑出版社

（3）.《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）

（4）.《建筑地基处理技术规范》