【正文】 基處理技術(shù)的發(fā)展 地基處理的目的以及采取的措施地基處理是為了提高地基承載力，改善其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)而采取的人工處理地基的方法。地基處理的對(duì)象是對(duì)天然的軟弱地基和人工堆填地基進(jìn)行加固，以滿足各類土木建筑和水利、交通、石化、電力等工程的技術(shù)要求。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，不僅事先要選擇在地質(zhì)條件良好的場地上從事工程建設(shè)，而且有時(shí)也不得不在地質(zhì)條件不良的地基上進(jìn)行建設(shè)，另外，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，結(jié)構(gòu)物的荷載日趨增大，高層建筑層數(shù)越來越高，對(duì)變形要求也越來越嚴(yán)，因而原來一般可被評(píng)價(jià)為良好的地基，也可能在某些特定條件下非進(jìn)行地基處理不可。地基處理應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┮愿纳频鼗鶙l件，這些措施應(yīng)包括以下五方面內(nèi)容：(1)改善剪切特性：地基的剪切破壞以及在土壓力作用下的穩(wěn)定性，取決于地基土的抗剪強(qiáng)度。(2)改善壓縮特性：需要研究采用何種措施以提高地基土的壓縮模量，借以減少地基土的沉降。(3)改善透水特性：由于在地下水的運(yùn)動(dòng)中所出現(xiàn)的問題。(4)改善動(dòng)力特性：地震時(shí)飽和松散粉細(xì)砂(包括一部分輕亞黏土)將會(huì)發(fā)生液化。(5)改善特殊土的不良地基的特性：主要是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等特殊土的不良地基的特性。而對(duì)某一具體工程來講，在選擇處理方法時(shí)需要綜合考慮各種影響因素，如建筑物的體型、剛度、結(jié)構(gòu)受力體系、建筑材料和使用要求，荷載大小、分布和種類，基礎(chǔ)類型、布置和埋深，基底壓力、天然地基承載力、穩(wěn)定安全系數(shù)、變形容許值；地基土的類別、加固深度、上部結(jié)構(gòu)要求、周圍環(huán)境條件、材料來源、施工工期、施工隊(duì)隊(duì)伍技術(shù)素質(zhì)與施工技術(shù)條件、設(shè)備狀況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。只有綜合分析上述因素，堅(jiān)持技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保施工質(zhì)量的原則擬訂出地基處理方案，才能獲得最佳的處理效果。(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、荷載大小及使用要求，結(jié)合地形地貌、地層構(gòu)造、土質(zhì)條件、地下水特征、周圍環(huán)境和相鄰建筑物等因素，初步選定幾種可供考慮的地基處理方案。在選擇地基處理方案時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的共同作用；也可選用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)措施(如設(shè)置圈梁和沉降縫等)和處理地基相結(jié)合的方案。值得注意的是，每一種處理方法都有一定的適用范圍、局限性和優(yōu)缺點(diǎn)。必要時(shí)也可選擇兩種或多種地基處理方法組成的綜合方案。如達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)查找原因、采取措施或修改設(shè)計(jì)以達(dá)到滿足設(shè)計(jì)的要求為目的。 地基處理技術(shù)的發(fā)展 概述近些年來，基本建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，在建筑、水利、石化、電力、交通和鐵道等土木工程建設(shè)中，愈來愈多地遇到不良地基問題，各種不良地基需要進(jìn)行地基處理才能滿足建造上部構(gòu)筑物的要求。合理地選擇地基處理方法和基礎(chǔ)型式是降低工程造價(jià)的重要途徑之一。隨著工業(yè)的發(fā)展，給地基處理工程提供了先進(jìn)的生產(chǎn)手段，潛水電機(jī)的出現(xiàn)，帶來了振動(dòng)水沖法；真空泵的問世，才能建立真空預(yù)壓法；生產(chǎn)了大于20的壓縮空氣機(jī)，從而產(chǎn)生了“高壓噴射法”。地基處理材料的發(fā)展也促進(jìn)了地基處理水平的提高。土工合成材料在地基處理領(lǐng)域得到愈來愈多的應(yīng)用。輕質(zhì)土工合成材料EPS作為填土材料形成EPS超輕質(zhì)料填土法。灌漿材料的發(fā)展有效地?cái)U(kuò)大了灌漿法的應(yīng)用范圍，滿足了工程需要。隨著地基處理技術(shù)的發(fā)展和各種地基處理方法的推廣使用，復(fù)合地基概念在土木工程中得到愈來愈多的應(yīng)用，復(fù)合地基理論得到發(fā)展，逐步形成復(fù)合地基承載力和沉降計(jì)算理論。人們?cè)诟脑焱恋墓こ绦再|(zhì)的同時(shí)，不斷豐富了對(duì)土的特性研究和認(rèn)識(shí)，從而又進(jìn)一步推動(dòng)地基處理技術(shù)和方法的更新，因而成為土力學(xué)基礎(chǔ)工程領(lǐng)域中一個(gè)較有生命力的分支?？梢哉f，每一項(xiàng)地基處理方法的施工工藝都在不斷提高。在地基處理施工過程中和施工后進(jìn)行監(jiān)測，用以指導(dǎo)施工、檢查處理效果、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)。地基處理逐步實(shí)行信息化施工，有效地保證了施工質(zhì)量，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)分別對(duì)其簡單介紹。當(dāng)在建筑范圍內(nèi)上層軟弱土較薄，則可采用全部置換處理。對(duì)于體型復(fù)雜、整體剛度差、或?qū)Σ町愖冃蚊舾械慕ㄖ粦?yīng)采用淺層局部置換的處理方法。在這種局部的換填處理中，保持建筑地基整體變形均勻是換填應(yīng)遵循的最基本的原則。 換填墊層法常用于處理輕型建筑、地坪、堆料場及道路工程等。但對(duì)于結(jié)構(gòu)剛度差、體型復(fù)雜、荷重較大的建筑，由于附加荷載對(duì)下臥層的影響較大，如僅換填軟弱土層的上部，地基仍將產(chǎn)生較大的變形及不均勻變形，仍有可能對(duì)建筑造成破壞。對(duì)于不同特點(diǎn)的工程，還應(yīng)分別考慮換填材料的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、壓力擴(kuò)散能力、密度、滲透性、耐久性、對(duì)環(huán)境的影響、價(jià)格、來源與消耗等。此外還應(yīng)考慮所能獲得的施工機(jī)械設(shè)備類型、適用條件等綜合因素，從而合理地進(jìn)行換填墊層設(shè)計(jì)及選擇施工方法。這種方法是反復(fù)將夯錘(質(zhì)量一般為10 40t)提到一定高度使其自由落下(落距一般為1040m)，給地基以沖擊和振動(dòng)能量，從而提高地基的承載力并降低其壓縮性，改善地基性能。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。一般處理地下水位以上，的濕陷性黃土，局部或整片處理，處理的濕陷性黃土層厚度為512m。(2)浸水坑的邊長不得小于濕陷性黃土層的厚度，當(dāng)浸水坑的面積較大時(shí)，可分段進(jìn)行浸水。(4)預(yù)浸水法宜用于處理濕陷性黃土層厚度大于10m，自重濕陷量的計(jì)算值不小于500mm的場地。 擠密法灰土擠密樁或土擠密樁通過成孔過程中的橫向擠壓作用，樁孔內(nèi)的土被擠向周圍，使樁間土得以擠密，然后將備好的灰土或素土（粘性土）分層填入樁孔內(nèi)，并分層搗實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。二者分別與擠密的樁間土組成復(fù)合地基，共同承受基礎(chǔ)的上部荷載。適用范圍一般為地下水位以上，的濕陷性黃土，一般處理的濕陷性黃土層厚度為515m。其特點(diǎn)是：施工周期短、造價(jià)低、施工文明、質(zhì)量容易控制夯實(shí)水泥土樁法適用于處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。 本文將主要闡述用夯實(shí)水泥土樁處理濕陷性黃土地基的一個(gè)工程實(shí)例。建筑物地下一層，埋深－0m，地上七層，框架結(jié)構(gòu)，片筏基礎(chǔ)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，基底壓力為180。第2層：黃土狀粉土(新近堆積黃土)，黃褐色，濕，可一硬塑，具濕陷性，屬中高等壓縮性土層，承載力特征值。屬中等壓縮性土層，承載力特征值，壓縮模量，黏聚力C = 48kPa，內(nèi)摩擦角。黃土地基承載力的寬度、深度修正計(jì)算：當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m，地基承載力應(yīng)按下面的公式修正，當(dāng)基礎(chǔ)寬度小于3m時(shí)，可按3m計(jì)算，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于6m時(shí)，可按6m計(jì)算。在填方整平地區(qū)，可自填土地面標(biāo)高算起，但填土在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時(shí)，應(yīng)從天然地面標(biāo)高算起。現(xiàn)查表得： 由于故應(yīng)該進(jìn)行地基處理。換填墊層法：適用范圍一般為地下水位以上，局部或整片處理，一般處理的濕陷性黃土層厚度為13m。強(qiáng)夯法：一般處理地下水位以上，的濕陷性黃土，局部或整片處理，處理的濕陷性黃土層厚度為512m。預(yù)浸水法：一般用于處理濕陷性黃土層厚度大于10m，故該方法不適合。夯實(shí)水泥土樁也屬于擠密樁，其單樁承載力要比石灰樁大，其造價(jià)低、施工快、工期短、施工易掌握、該工法施工簡便靈活，受場地限制較小、無污染、質(zhì)量易控制，處理效果明顯，比較經(jīng)濟(jì)、安全。用夯實(shí)水泥土加固地基，加固區(qū)對(duì)其下臥層不致產(chǎn)生過大的附加荷載，所產(chǎn)生附加沉降也極為有限。 夯實(shí)水泥土樁概述夯實(shí)水泥土樁法是在20世紀(jì)90年代初由中國建筑科學(xué)研究院地基基礎(chǔ)研究所發(fā)明研制的一種處理軟弱地基的新工法，現(xiàn)在，國家進(jìn)行大規(guī)模的基本建設(shè)，土木工程和交通工程蓬勃發(fā)展，特別是城市房屋密集、大型施工設(shè)備受限的舊城房屋改造工程的地基處理及交通沿線地區(qū)大量深厚不等的素填土或雜填土等軟基處理(這類土除具有明顯的浸水濕陷性外，其承載能力低，土的性狀也十分復(fù)雜)，選擇一種經(jīng)濟(jì)、安全、合理的地基處理方法顯得尤為迫切，夯實(shí)水泥土樁法便應(yīng)運(yùn)而生。夯實(shí)水泥土樁是水泥土樁系之一，與攪拌水泥土樁(漿噴、粉噴)、高壓旋噴樁(單管、雙管、三管)并稱水泥土樁系。夯實(shí)水泥土樁與攪拌水泥土樁的主要區(qū)別在于：(1)施工工藝上，夯實(shí)水泥土樁是水泥與人工土體在孔外地面拌和均勻然后回填孔內(nèi)并強(qiáng)力夯實(shí)形成樁體，而攪拌水泥土樁是水泥與原狀土體就地?cái)嚢栊纬蓸扼w。(3)樁身物理力學(xué)性質(zhì)上，在樁長范圍內(nèi)，夯實(shí)水泥土樁身密度基本是均勻的，樁身強(qiáng)度基本相等；而攪拌水泥土樁身密度和強(qiáng)度受地層土體控制，樁身在不同土層中表現(xiàn)為不同密度和強(qiáng)度。在荷載作用下，夯實(shí)水泥土樁與天然地基土體共同承擔(dān)上部荷載，形成夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基，可用于地下水位以上的素填土、粉土、黏性土、砂土地基，當(dāng)有地下水時(shí)，適于滲透系數(shù)的黏性土。 夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基作用原理夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基是由夯實(shí)水泥土樁、樁間地基土和樁頂散體材料構(gòu)成的柔性褥墊層三部分組成，共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載，其承載和變形機(jī)理十分復(fù)雜。 膠結(jié)作用 水泥與土體攪拌時(shí)，水泥顆粒表面的礦物很快與土體中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成氫氧化鐵、含水硅酸鈣，含水鋁酸鈣等各種水化物，這些水化物有的自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架；有的則與其周圍具有一定活性的黏土顆粒反應(yīng)，通過、之間的交換，使較小的、離散的黏土顆粒互相靠攏膠結(jié)，形成較大的土的團(tuán)粒，另一方面，水泥水化反應(yīng)生成的凝膠粒子比表面較原來的水泥顆粒大1000多倍，因而產(chǎn)生很大的表面能，使之具有強(qiáng)烈的吸附活性，能把較大的土的團(tuán)粒進(jìn)一步膠結(jié)，形成水泥土的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使水泥土的強(qiáng)度提高，此即水泥土的膠結(jié)強(qiáng)度。 樁間地基土的作用機(jī)理夯實(shí)水泥土樁按照樁的成孔方式可分為擠土夯實(shí)水泥土樁和排土夯實(shí)水泥土樁兩種。排土夯實(shí)水泥土樁是采用人工洛陽鏟或鉆機(jī)成孔，在成孔過程中并未對(duì)樁間土造成擠密，然后在孔內(nèi)分層回填水泥土拌合料并夯擊密實(shí)，僅在夯填過程中對(duì)樁間土形成擠密效應(yīng)。 褥墊層的作用機(jī)理 在荷載作用下，增強(qiáng)體(樁體)和地基土體共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，這是復(fù)合地基的本質(zhì)。褥墊層技術(shù)是夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的核心技術(shù)，在荷載作用下，夯實(shí)水泥土樁與樁間土體通過褥墊層的變形協(xié)調(diào)來共同承擔(dān)上部荷載，并且褥墊層的厚度決定了樁、土荷載分擔(dān)比。研究表明，當(dāng)褥墊層厚度=0(類似于樁基)時(shí)，由于樁體模量與土體模量相差較大，樁、土應(yīng)力比很大，=1520，此時(shí)，樁承擔(dān)大部分荷載，樁間土承載能力不能充分發(fā)揮。當(dāng)褥墊層厚度=1030時(shí)，樁、土應(yīng)力比=48，此時(shí)樁、土共同作用，復(fù)合地基中樁與土的承載潛能得到充分的發(fā)揮，復(fù)合地基沉降變形也得到較好控制。 夯實(shí)水泥土的物理力學(xué)性質(zhì)及影響因素 夯實(shí)水泥土的物理性質(zhì) 組分夯實(shí)水泥土是水泥和土體在孔外拌和孔內(nèi)夯實(shí)而成，水泥土拌合料中的土體既可以就地取材也可以使用人工制備的土樣，不受場地地基土的影響，因此在工程實(shí)踐中，為保證夯實(shí)水泥土有較高的強(qiáng)度，土料一般采用較純的粉細(xì)砂、粉土或粉質(zhì)黏土。水泥土拌合料的水泥品種對(duì)夯實(shí)水泥土強(qiáng)度亦有影響，其強(qiáng)度較高。 夯實(shí)水泥土的力學(xué)性質(zhì) 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(1)對(duì)同一類型拌合土料，隨著水泥摻合比的增加，夯實(shí)水泥土的強(qiáng)度也隨之增大，塑性逐漸減弱，脆性隨之增強(qiáng)。 三軸不排水剪切強(qiáng)度夯實(shí)水泥土的破壞特性不僅與水泥摻合比、拌和土性有關(guān)，而且與作用在夯實(shí)水泥土樣上的圍壓大小有關(guān)，隨著圍壓增加，其峰值強(qiáng)度也增加，破壞的應(yīng)變也增加，破壞后的殘余強(qiáng)度較大，表現(xiàn)出明顯的塑性變形特點(diǎn)。影響夯實(shí)水泥土的力學(xué)性質(zhì)因素有很多，不僅與水泥的摻合量、水泥的強(qiáng)度等級(jí)及種類有關(guān)，還與土質(zhì)條件(土體干密度)、水泥土養(yǎng)護(hù)期、土中含水量、夯擊能量等因素有關(guān)。由夯實(shí)水泥土樁形成的復(fù)合地基承載力較高，可以滿足小高層房尾的使用要求。 水泥的強(qiáng)度等級(jí)及種類夯實(shí)水泥土的強(qiáng)度隨著水泥強(qiáng)度等級(jí)的提高而增加，增加的幅度與拌合土料、水泥摻合比有關(guān)，水泥強(qiáng)度等級(jí)每提高一檔，夯實(shí)水泥土的強(qiáng)度約增加30%60%(砂土拌料)、20%45%(粉土拌料)、20%40%(黏土拌料)。 土料性質(zhì)作為夯實(shí)水泥土的主要拌合料，對(duì)土料的選擇是有一定范圍的，通常選用砂性土、粉土、黏性土、素填土，雜填土也可謹(jǐn)慎使用。在摻量配比相同的情況下，幾種典型土類的夯實(shí)水泥土強(qiáng)度大致呈如下規(guī)律：雜填土素填土黏性土粉土砂性土。對(duì)同一類型土料，不同成型干密度也影響夯實(shí)水泥土的強(qiáng)度發(fā)揮。因此在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇合適的水泥摻合比及含水量使拌合料盡量達(dá)到最大干密度來提高夯實(shí)水泥土的強(qiáng)度。在土料具有最優(yōu)含水量時(shí)，夯實(shí)水泥土的強(qiáng)度較高。工程上取90d齡期時(shí)的強(qiáng)度作為夯實(shí)水泥土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。在相同條件下，選用重錘、大落距、小孔徑夯實(shí)效果較好；單位體積夯擊能越大夯實(shí)效果越好；土體含水量接近最優(yōu)含水量夯實(shí)效果較好。第2層：==，=。(3)設(shè)計(jì)要求地基承載力特征值() =180 夯實(shí)水泥土樁單樁參數(shù)設(shè)計(jì)(1)樁徑()夯實(shí)水泥土樁可只在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布置。現(xiàn)取樁徑=。最長不宜超過10。(3)單樁豎向承載力特征值()單樁承載力特征值的確定，可以通過單樁載荷試驗(yàn)或理論估算來進(jìn)行：①當(dāng)采用單樁載荷試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將單樁極限承載力除以安全系數(shù)，即： (43)式中,——單樁承載力特征值()； ——單樁極限承載力()，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》G