浅析地基处理在土木工程中的应用和发展

　　摘要：土木工程在我国国民经济中起着举足轻重的作用。本文概述了地基处理技术的发展阶段与现阶段主要的地基处理方法，指出了地基处理技术的发展趋势，对其前景做了简单的展望，其目的是使对地基处理技术的发展有一个更全面的了解和认识。

　　关键词： 地基处理,土木工程,发展

　　好的地基是土工工程成功的关键，地基处理技术水平的不断提高，让土木工程的领域也越来越广。超高层建筑、沿海区域的开发、软土地区的建设、各地的铁路工程、水利工程等大型工程的都离不开地基处理技术的发展。我国地域辽阔，各地的地层情况各异，除了常规土层外，我们还有许多特殊土，如软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、冻土、液化土、盐渍土、污染土等，地基处理比较复杂。地基处理的方式方法也非常多。对于那些土质软弱、不能满足建筑物(构筑物)的强度和变形要求，或由于动力荷载(如地震荷载)作用而可能产生液化，失稳和震陷等灾害，或者由于吸水而会沉陷、吸水膨胀，失水且下陷的场地必须进行人工加固处理，这种补强加固的过程称地基处理。

　　一、地基处理的发展阶段

　　地基处理可以说是土木工程学科中一个既古老又年青的领域，我们的祖先在 6000 多年前就开始采用木桩作为干阑式建筑的支承构件， 浙江河姆渡遗址考古发掘出规则排列的圆形和矩形木桩。直至上世纪 30 年代建造的上海最高建筑上海国际饭店仍然采用木桩基础。 在我国改革开放后，随着中国经济的不断发展，地基处理也处于迅猛发展阶段。 我国近代地基处理技术的发展历程大体经历了两个阶段。

　　第一阶段：新中国成立后为起步应用阶段。全国上下百废待兴，这一时期大量地基处理技术是从前苏联引进到国内的，最为广泛使用的是垫层等浅层处理法。主要的地基处理方法有砂石垫层、砂桩挤密、石灰桩、灰土桩、化学灌浆、重锤夯实、预浸水法及井点降水等。第二阶段：1980年至今，为应用、发展、创新阶段。随着改革开放的日益深入，大批国外先进技术被引进、开发，并结合我国工程的自身特点，初步形成了具有中国特色的地基处理技术及其支护体系，在许多领域达到了国际领先水平。

　　二、较常用的几种地基处理方法

　　地基处理的目的主要有：提高土的抗剪强度，使地基保持稳定;降低土的压缩性;降低土的渗透性或渗流的水力梯度，防止或减少水的渗漏，避免渗流造成地基破坏;改善土的动力性能，防止地基产生震陷变形或因土的振动液化而丧失稳定性;消除或减少土的湿陷性或胀缩性引起的地基变形。

　　浅层土地基处理的方法主要有：换填法、排水固结法、加筋法、注浆法、强夯法等，作为本文的重点进行介绍。

　　换填法：浅层处理的一种常用和有效的方法。将基础底面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较高的砂、碎石、素土、灰土、粉质黏土、粉煤灰、矿渣及其他性能稳定和无侵蚀性的材料，并碾压、夯实至要求的密实度为止。换填法的适用范围为：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土、地基及暗沟、暗塘等的浅层处理或不均匀地基处理。当在建筑物范围内上层软弱土较薄时，可采用全部置换处理;对于建筑物范围内局部存在古井、古墓、暗塘、暗沟或拆除旧基础后的坑穴等，可采用局部换填法处理。换填法的处理深度通常控制在3m以内较为经济合理。换填法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。

　　排水固结法：当建筑物构筑在软粘土地基上时，常采用排水固结法处理地基。此法可使土体中的孔隙水得到排除，土体慢慢固结，达到减少沉降和提高承载力的目的。排水固结是通过排水和加压两个系统来完成的。排水固结法分为堆载顶压法、 沙井堆载预压法、 真空预压法、降低地下水位法和电渗法。堆载预压法是在建筑物施工前，用其他荷重或堆土的手段对地基进行预压，从而提高地基承载能力，减少建筑物建成后的沉降量。为了加速地基承载能力的提高，缩短预压时间，常在地基打入沙井，然后进行堆载预压，这种方法称为沙井堆载预压法。

　　加筋法：是在软弱中层中沉入树根桩、砂桩或人工填土的路堤或挡墙内铺设的土工聚合物作为加筋，形成的人工复合土体，承受抗拉、抗剪或抗弯作用，以此来改善土体的抗压、工程性质，从而提高地基承载力，减少沉降是增加地基的稳定性。土工聚合物是指各种合成纤维如丙纶、尼纶、维纶、腈纶或其他合成材料制成的一系列新型建筑材料或预制构件，现有的成品有：土工织物、土工膜、塑料排水板、塑料衬垫等等。土工聚合物埋在土中能发挥的作用。

　　注浆法：利用液压或气压或电化学原理，通过注浆手段将浆液注入地层中，浆液以充填、渗入和挤密的方式进入多种介质的孔隙、裂隙中，浆体自身、浆体与周围土壤介质(或岩石)发生物理化学反应，发生胶结作用最后形成一个新的复合体，强度大，抗变形能力大、防渗漏，抗化学腐蚀能力提高。根据采取不同的注浆方法及相应的注浆材料，注浆法可应用于砂及砂砾地基、湿陷性黄土地基、粘性土地基。注浆法的基本原理及其应用已形成一门新的学科分支— —岩土工程化学。

　　强夯法：将重锤(100~400kN)从高处自由落下(落距6~40m)，给地基施以强大的冲击力和振动，使地基土压密和振密，以加固地基土，达到提高粗粒土强度、减小软土压缩性、 改善砂土抗液化条件、消除湿陷性黄土湿陷性的目的。主要的施工要领是：注意节拍、轻三下、拍(重)一下、重一下、轻几下、左右前后各一下、回头再来补一下。强夯法在实践中被证实是较好的地基加固方法之一。

　　深层土地基处理的方法主要有：水泥搅拌法、灌注桩、预制桩、CFG桩、DDC桩等。

　　深层搅拌法是利用水泥浆、石灰或其他材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基，从而达到提高地基的承载力和增大变形模量的目的，分为干法和湿法;钻孔灌注桩由于施工机械的不同分为：冲孔灌注桩、钻孔灌注桩等。后压浆工艺也和灌注桩相结合，提高了桩基承载力，优化了桩基设计;预制桩有PHC管桩、预制方桩、钢管桩等，有施工速度快，环境污染小等特点。CFG桩、DDC桩施工灵活方便也有较多应用。

　　三、地基处理技术发展趋势

　　随着混凝土和钢铁材料的出现和制造业的进步，地基处理技术的发展便突飞猛进,从地基处理形式、处理工艺、施工设备到应用范围,都发生了巨大的发展变化,显示出地基处理技术蓬勃发展的生机和广阔的发展前景。

　　①复合地基领域,由各种柔性桩增强体引入刚性桩增强体,形成刚性桩复合地基,进而发展刚性、柔性桩结合,长短桩结合的复合地基,拓宽了复合地基的适用范围和设计优化思路。

　　②桩基技术的衍生,促进了相关领域的发展,形成相互渗透、相互交融的格局。如由圆形钻孔灌注桩到机挖矩形、异形桩,再进一步衍生为地下连续墙，其功能由竖向承载发展为侧向支挡与地下永久性墙体结合。

　　③各类地基处理技术之间、不同的施工工艺正在互相嫁接、移植、互相交叉渗透，从而又形成新技术!新工艺，这些演变说明了上述各类技术并不是各自孤立的技术，而通过嫁接、 移植、交叉渗透，能产生更好的技术效果，经济效益和社会效益，这是我国地基处理技术发展的一个十分可喜的新动向。

　　④地基处理技术与基础工程施工技术相互融合与渗透，提高稳定性和安全性。

　　⑤研究在地基处理技术中采用节能，环保新型材料，新工艺，走节能，环保的可持续发展之路。

　　四、结语

　　综合国力决定科学技术的发展，而科学技术的发展也影响这地基处理技术的发展。随着我国科学技术的不断发展，一些新技术、新工艺、新材料、新设备不断涌现，许多领域到达国际领先水平。展望地基处理的发展将迎来更加辉煌灿烂的明天，诸多领域有待岩土工程界开发、创新、研究、探索。我国地基处理必将在设计、施工、检测等环节有更大的发展和突破。

　　参考文献

　　[1]龚晓南.地基处理新技术[M].陕西科学技术出版社，1997

　　[2]咎月稳.国外深层喷射搅拌法的发展[J].地基处理，1997，8(2) .

　　[3]范锡盛，王跃.建筑工程事政分析及处理实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.

　　[4]刘景政，杨素春，钟冬波.地基处理与实例分析[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅析地基处理在土木工程中的应用和发展

文章地址： http://www.qikanvip.com/jianzhugongcheng/6587.html