人工地基

由于土層強(qiáng)度低，壓縮性高，透水性差，土質(zhì)不均，如作為地基，往往不能滿足建筑物對強(qiáng)度和變形的要求，需進(jìn)行加固處理。地基處理的目的是：提高地基土的抗剪強(qiáng)度，降低軟弱土的壓縮性，減少地基的沉降量，防止不均勻沉降。在高烈度地震區(qū)進(jìn)行地基處理，還可以改善土的滲透性能和動力特性，防止地震液化的發(fā)生。

在長期的工程實(shí)踐中，人們針對所遇到的各種軟弱和不良地基以及由于地基問題處理不當(dāng)引起的各種事故或現(xiàn)象，研究和推廣采用了多種多樣的地基處理方法，這些方法不僅適用于軟弱地基，其中有的方法也適用于某些特殊土。地基處理的方法有換土墊層、擠密或振沖、碾壓與夯實(shí)、預(yù)壓、膠結(jié)加固和加筋等六類。選用地基處理方法時，應(yīng)從當(dāng)?shù)氐鼗鶙l件、目的、要求、工程費(fèi)用、施工進(jìn)度、材料來源、可能達(dá)到的效果以及環(huán)境影響等方面綜合考慮，并通過試驗(yàn)和比較來確定。必要時還應(yīng)在建筑物設(shè)計(jì)與施工中采取相應(yīng)的措施。

人工地基換土墊層法

換土墊層法又稱開挖置換法，是將基礎(chǔ)底面以下一定深度的軟弱土全部或部分挖除，然后回填強(qiáng)度較高、壓縮性較低、沒有侵蝕性的砂、碎石或卵石、素土、灰土、石屑、礦渣等材料，經(jīng)過分層夯實(shí)至要求的密實(shí)度，作為地基持力層。換土墊層法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等淺層處理。換土墊層法回填所用的材料雖有多種，但其作用和計(jì)算原理基本相同，是一種較簡易的淺層地基處理方法，并已得到廣泛的應(yīng)用，處理地基時，宜優(yōu)先考慮此法。換土可用于單獨(dú)的基坑、基槽，也可用以滿堂式置換。

換土墊層法所用的回填材料都是松散的，壓密是保證墊層質(zhì)量的施工關(guān)鍵。壓密方法有加水夯實(shí)法、水撼法和振動壓密法（機(jī)械碾壓法、重錘夯實(shí)法、平板振動法）等。換土墊層的作用主要有以下幾個方面：提高地基的承載力；減少地基的沉降量；加速地基的排水固結(jié)。此外，砂、碎石或卵石墊層可以防止凍脹和消除膨脹土地基的脹縮作用。必須指出的是，砂墊層不宜用于處理濕陷性黃土地基，因?yàn)樯皦|層的良好透水性反而容易引起黃土產(chǎn)生濕陷。

人工地基砂樁

砂樁與生石灰樁是擠密加固地基的一種方法。擠密加固法，就是在軟弱地基中先用振動、沖擊或打入套管等方法在地基中成孔（孔徑一般為30~60cm），然后向孔中填入砂、土、石灰等材料，分層搗實(shí)成樁，然后將鋼管拔出。在鋼管打入土中時，孔位部分的土體擠入周圍土中，使土層擠密。

砂樁的作用：

1、樁管打入地基時，對土有橫向擠密作用和振動沖擊作用，使土顆粒相互靠緊擠密，孔隙比減小。處理后，土的壓縮性減小，抗剪強(qiáng)度提高，從而提高了地基容許承載力。

2、軟弱土被擠密后與樁體共同作用，組成復(fù)合地基，共同承受和傳遞建筑物的荷載。

3、由于基底應(yīng)力向砂樁集中，減少了沉降量。

4、黏性土地基設(shè)置砂樁后，同砂井一樣，也具有排水固結(jié)作用。

通過振動和沖擊的擠密作用，增加砂類土的相對密度，砂樁能有效地防止地基的振動液化。

砂樁的適用條件：

砂樁的應(yīng)用范圍較為廣泛。從土類來說，可用于處理松散砂土、雜填土和黏粒含量不高的軟弱黏性土。但對于飽和軟黏土，因其抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高、滲透性又差，往往難以形成密實(shí)的砂樁，而土的天然結(jié)構(gòu)卻可能在砂樁施工中受到破壞，使其抗剪強(qiáng)度降低。從加固的目的來看，可提高上述一般松軟地基土的強(qiáng)度，減少地基變形量，還可以防止地震時飽和松散砂土的液化，減少列車振動對地基土的影響，加速地基土的固結(jié)。所以此法可用于各類建筑物的地基加固。

人工地基砂井和塑料板排水固結(jié)法

為了加速軟土地基的排水固結(jié)，工程實(shí)踐中常采用在擬定處理的地基中按一定間距和排列方式設(shè)置若干個豎向砂井（袋裝砂井或塑料排水板）作為排水體，并在地面鋪設(shè)砂墊層或砂溝，連通各個砂井構(gòu)成排水系統(tǒng)。然后進(jìn)行預(yù)壓，使孔隙水經(jīng)由排水系統(tǒng)排出。這種處理地基的方法稱為砂井預(yù)壓排水固結(jié)法，或砂井預(yù)壓法。在土中設(shè)置砂井以后，土層中增加了許多透水性良好的排水通道，排水距離大大縮短，根據(jù)太沙基的固結(jié)理論，土層固結(jié)所需的時間與排水距離的平方成正比，因此地基固結(jié)的時間也大大縮短。

人工地基攪拌樁法與灌漿膠結(jié)法

此類方法是在軟土地基土中注入水泥、石灰等，用噴射、攪拌等方法使之與土體充分混合固化；或把一些能固化的化學(xué)漿液（水泥漿、水玻璃、氯化鈣溶液等）注入地基土孔隙，以改善地基土的物理力學(xué)性質(zhì)，達(dá)到加固目的，因此又統(tǒng)稱為化學(xué)加固法。所用化學(xué)加固材料可分為粉體類（水泥、石灰粉末）和漿液類（水泥漿液及其他化學(xué)漿液）。加固的類型有攪拌樁法（粉體噴射攪拌樁、水泥漿攪拌樁、高壓旋噴樁，統(tǒng)稱深層攪拌樁）及膠結(jié)法（硅化法、水泥灌注法）兩類。

人工地基夯實(shí)法

夯實(shí)法對砂土地基及含水量在一定范圍內(nèi)的軟弱黏性土可提高其密實(shí)度和強(qiáng)度，減少沉降。此法也適用于加固雜填土和黃土等。夯實(shí)方法除常用的機(jī)械碾壓、振動壓實(shí)和分層錘擊法外，還有重錘夯實(shí)法和強(qiáng)夯法（也稱動力固結(jié)法）。

人工地基土工織物法

土工織物（即土工聚合物）是土工用合成纖維材料的總稱，它包括各種土工纖維、土工膜、土工格柵和土工墊等。土工織物是以煤、石油、天然氣等作為原料，經(jīng)過化學(xué)加工而成為高分子合成物（聚合物），再經(jīng)過機(jī)械加工制成纖維或條帶、網(wǎng)格、薄膜等的產(chǎn)品。它具有質(zhì)地柔軟、重量輕、整體連續(xù)性好（在長度上可制成數(shù)百米到上千米）、施工方便、抗拉強(qiáng)度較高、耐腐蝕和抗微生物侵蝕良好等性能。缺點(diǎn)是抗紫外線能力低，如暴露在外受到紫外線（日光）直接照射則容易老化。土工聚合物由于它一系列優(yōu)良的特性，使其在鐵路、水利、城建、公路、林業(yè)、國防等領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 2100433B

荷載引起的地基應(yīng)力隨深度增大而減小，直至趨近于零，故地基上部一定深度內(nèi)的土層為其主要受力層。一般情況下，地基的變形和穩(wěn)定性主要取決于該深度內(nèi)土的性質(zhì)。持力層主要由軟弱土組成的地基稱為軟弱地基。軟弱土一般指土質(zhì)疏松、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的軟土（如軟黏土）、松散砂土和未經(jīng)處理的填土。軟土是含水量和飽和度高、孔隙比大、透水性低且靈敏度高的黏性土和粉土。包括淤泥、淤泥質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)沉積物（泥炭土和沼澤土）和其他高壓縮性的黏性土和粉土。

人工填土包括素填土、沖填土和雜填土。素填土成分比較單一，多是山丘高地挖方后在低洼處原土回填而形成的，回填未做加密處理時，常較疏松且不均勻，在水浸潤下易產(chǎn)生濕陷。沖填土（吹填土）是在整治和疏通江河時，用挖泥船或泥漿泵把江河或港灣底部的泥砂用水力沖填（吹填）形成的沉積土。沖填土的物質(zhì)成分比較復(fù)雜，如以粉土、黏性土為主，則屬于欠固結(jié)的軟弱土，若由中砂粒以上的粗顆粒所組成的，則不屬于軟弱土。雜填土是覆蓋在城市地表的人工雜物，包含瓦片磚塊等建筑垃圾、工業(yè)廢料和生活垃圾等。

人工地基的處理方法有密實(shí)法、換土法和加固法三類：

密實(shí)法

用密實(shí)法處理地基又可分為：①碾壓夯實(shí)法：對含水量在一定范圍內(nèi)的土層進(jìn)行碾壓或夯實(shí)。此法影響深度約為200毫米,僅適于平整基槽或填土分層夯實(shí)。②重錘夯實(shí)法：利用起重機(jī)械提起重錘，反復(fù)夯打(圖a)，其有效加固深度可達(dá)1.2米。此法適用于處理粘性土、砂土、雜填土、濕陷性黃土地基和對大面積填土的壓實(shí)以及雜填土地基的處理。③機(jī)械碾壓法：用平碾、羊足碾、壓路機(jī)、推土機(jī)及其他壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)松散土層(圖b)。碾壓效果取決于被壓土層的含水量和壓實(shí)機(jī)械的能量。對于雜填土地基常用 8～12噸的平碾或13～16噸的羊足碾，逐層填土，逐層碾壓。④振動壓實(shí)法：在地基表面施加振動力,以振實(shí)淺層松散土（圖c）。振動壓實(shí)效果取決于振動力、被振的成分和振動時間等因素。用此法處理以砂土、爐渣、碎石等無粘性土為主的填土地基，效果良好。⑤強(qiáng)夯法：利用重量為8～40噸的重錘從6～40米的高處自由落下，對地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)的處理方法。經(jīng)過強(qiáng)夯的地基承載能力可提高3～4倍,以至6倍，壓縮性可降低200～1000%,影響深度在10米以上。此法適用于處理砂土、粉砂、黃土、雜填土和含粉砂的粘性土等。施工時噪聲與振動較大。⑥堆載預(yù)壓法：在堆積荷載作用下，使飽和軟土層排水固結(jié)，提高抗剪能力，增加地基的穩(wěn)定性。⑦砂井堆載預(yù)壓法（圖d）:在軟土層中按一定距離打入管井,井中灌入透水性良好的砂,形成排水“砂井”，在堆載預(yù)壓下，加速地基排水固結(jié)，提高地基承載能力。此外，還有擠密砂樁法和振動水沖樁法等。

換土法

當(dāng)?shù)鼗至榆浫?，密集法不能滿足建筑物荷載要求時，可采用換土墊層的辦法處理土層。此法是先將基礎(chǔ)底下一定深度的軟弱土層挖出，回填砂、碎石、素土或灰土等，逐層夯實(shí)，便成為承載能力較高的墊層（圖e）。

加固法

用加固法處理地基可分為：①化學(xué)加固法：通過壓力灌注或攪拌混合等措施，使化學(xué)溶液或膠結(jié)劑進(jìn)入土層，使土粒膠結(jié)。所用漿液主要有：高標(biāo)號硅酸鹽水泥和速凝劑配制成的水泥漿液；以水玻璃為主加氯化鈣配制成的水玻璃漿液；以丙烯酸氨為主的漿液；以重鉻酸鹽木質(zhì)素漿等紙漿液為主的漿液。應(yīng)用較多的是水泥漿液；紙漿液雖加固效果較好，但有毒，會污染地下水。②高壓旋噴法：利用噴射化學(xué)漿液與土?；旌蠑嚢杼幚淼鼗▓Df）。多使用水泥漿液。為防止?jié){液流失，常加入三乙醇胺和氯化鈣等速凝劑。此法還可用于建筑物地基的補(bǔ)強(qiáng)。③硅化加固法：此法是在滲透性較強(qiáng)的土層，利用一定的壓力，把漿液通過下端帶孔的管子注入土中，使土粒膠結(jié)起來。其加固效果同所用的化學(xué)溶液濃度、土壤滲透性和注液壓力有關(guān)。對于滲透系數(shù)每分鐘小于 10-6米的粘性土，壓力注入的硅酸鈉溶液要依靠電滲作用，才能進(jìn)入土層空隙，這種方法稱為電硅化法。此法加固作用快，工期短，還可用來制止流砂、堵塞泉眼，也可用于加固已建工程。 2100433B

綠色人工地基處理法是利用強(qiáng)夯法處理軟弱地基的方法。

新型柱錘強(qiáng)夯(置換)法是利用強(qiáng)夯法處理軟弱地基的一種方法，其原理是利用強(qiáng)夯的巨大動能將碎石打入軟弱土層，形成碎石樁體，將軟土特別是淤泥擠到樁體之間的空隙，使土體與碎石構(gòu)成復(fù)合地基，用以提高天然地基的承載力。新型柱錘強(qiáng)夯(置換)法又叫“綠色人工地基”處理法，即在整個地基處理過程中節(jié)能、環(huán)保，經(jīng)處理后的軟弱地基，不僅能提高地基承載力、減小沉降，而且還可循環(huán)使用。 2100433B