地基處理

地基所面臨的問題主要有以下幾個方面：1）承載力及穩定性問題；2）壓縮及不均勻沉降問題；3）滲漏問題；4)液化問題；5）特殊土的特殊問題。當天然地基存在上述五類問題之一或其中幾個時，需採用地基處理措施以保證上部結構的安全與正常使用。通過地基處理，達到以下一種或幾種目的。

(1)提高地基土的承載力

地基剪切破壞的具體表現形式有建築物的地基承載力不夠，由於偏心荷載或側向土壓力的作用使結構失穩；由於填土或建築物荷載，使鄰近地基產生隆起；土方開挖時邊坡失穩基坑開挖時坑底隆起。地基土的剪切破壞主要因為地基土的抗剪強度不足，因此，為防止剪切破壞，就需要採取一定的措施提高地基土的抗剪強度。

(2)降低地基土的壓縮性

地基的壓縮性表現在建築物的沉降和差異沉降大，而土的壓縮性和土的壓縮模量有關。因此，必須採取措施提高地基土的壓縮模量，以減少地基的沉降和不均勻沉降。

(3)改善地基的透水特性

基坑開挖施工中，因土層內夾有薄層粉砂或粉土而產生管湧或流砂，這些都是因地下水在土中的運動而產生的問題，故必須採取措施使地基土降低透水性或減少其動水壓力。

(4)改善地基土的動力特性

飽和松散粉細砂(包括部分粉土)在地震的作用下會發生液化在承受交通荷載和打樁時，會使附近地基產生振動下降，這些是土的動力特性的表現。地基處理的目的就是要改善土的動力特性以提高土的抗振動性能。

(5)改善特殊土不良地基特性

對於濕陷性黃土和膨脹土，就是消除或減少黃土的濕陷性或膨脹土的脹縮性。 ^[1] 

地基處理主要分為：基礎工程措施、岩土加固措施。

有的工程，不改變地基的工程性質，而只採取基礎工程措施；有的工程還同時對地基的土和岩石加固,以改善其工程性質。選定適當的基礎形式,不需改變地基的工程性質就可滿足要求的地基稱為天然地基；反之，已進行加固後的地基稱為人工地基。地基處理工程的設計和施工質量直接關係到建築物的安全，如處理不當，往往發生工程質量事故，且事後補救大多比較困難。因此，對地基處理要求實行嚴格的質量控制和驗收制度，以確保工程質量。

常用的地基處理方法有：換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振衝法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和鹼液法等。

適用於淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結，防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。

適用於處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。強夯置換法適用於高飽和度的粉土，軟-流塑的粘性土等地基上對變形控制不嚴的工程，在設計前必須通過現場試驗確定其適用性和處理效果。強夯法和強夯置換法主要用來提高土的強度，減少壓縮性，改善土體抵抗振動液化能力和消除土的濕陷性。對飽和粘性土宜結合堆載預壓法和垂直排水法使用。

適用於擠密鬆散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基，提高地基的承載力和降低壓縮性，也可用於處理可液化地基。對飽和粘土地基上變形控制不嚴的工程也可採用砂石樁置換處理，使砂石樁與軟粘土構成複合地基，加速軟土的排水固結，提高地基承載力。

分加填料和不加填料兩種。加填料的通常稱為振衝碎石樁法。振衝法適用於處理砂土、粉土、粉質粘土、素填土和雜填土等地基。對於處理不排水抗剪強度不小於20kPa的粘性土和飽和黃土地基，應在施工前通過現場試驗確定其適用性。不加填料振衝加密適用於處理粘粒含量不大於10%的中、粗砂地基。振衝碎石樁主要用來提高地基承載力，減少地基沉降量，還可用來提高土坡的抗滑穩定性或提高土體的抗剪強度。

5、水泥土攪拌法

分為漿液深層攪拌法（簡稱濕法）和粉體噴攪法（簡稱幹法）。水泥土攪拌法適用於處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粘性土、粉土、飽和黃土、素填土以及無流動地下水的飽和鬆散砂土等地基。不宜用於處理泥炭土、塑性指數大於25的粘土、地下水具有腐蝕性以及有機質含量較高的地基。若需採用時必須通過試驗確定其適用性。當地基的天然含水量小於30%（黃土含水量小於25%）、大於70%或地下水的pH值小於4時不宜採用於法。連續搭接的水泥攪拌樁可作為基坑的止水帷幕，受其攪拌能力的限制，該法在地基承載力大於140kPa的粘性土和粉土地基中的應用有一定難度。

適用於處理淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。當地基中含有較多的大粒徑塊石、大量植物根莖或較高的有機質時，應根據現場試驗結果確定其適用性。對地下水流速度過大、噴射漿液無法在注漿套管周圍凝固等情況不宜採用。高壓旋噴樁的處理深度較大，除地基加固外，也可作為深基坑或大壩的止水帷幕，目前最大處理深度已超過30m.

適用於處理淤泥、淤泥質土、衝填土等飽和粘性土地基。按預壓方法分為堆載預壓法及真空預壓法。堆載預壓分塑料排水帶或砂井地基堆載預壓和天然地基堆載預壓。當軟土層厚度小於4m時，可採用天然地基堆載預壓法處理，當軟土層厚度超過4m時，應採用塑料排水帶、砂井等豎向排水預壓法處理。對真空預壓工程，必須在地基內設置排水豎井。預壓法主要用來解決地基的沉降及穩定問題。

適用於處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。該法施工週期短、造價低、施工文明、造價容易控制，在北京、河北等地的舊城區危改小區工程中得到不少成功的應用。

適用於處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結的素填土等地基。對淤泥質土應根據地區經驗或現場試驗確定其適用性。基礎和樁頂之間需設置一定厚度的褥墊層，保證樁、土共同承擔荷載形成複合地基。該法適用於條基、獨立基礎、箱基、筏基，可用來提高地基承載力和減少變形。對可液化地基，可採用碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁多樁型複合地基，達到消除地基土的液化和提高承載力的目的。

適用於處理飽和粘性土、淤泥、淤泥質土、雜填土和素填土等地基。用於地下水位以上的土層時，可採取減少生石灰用量和增加摻合料含水量的辦法提高樁身強度。該法不適用於地下水下的砂類土。

適用於處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理的深度為5～15m.當用來消除地基土的濕陷性時，宜採用土擠密樁法；當用來提高地基土的承載力或增強其水穩定性時，宜採用灰土擠密樁法；當地基土的含水量大於24%、飽和度大於65%時，不宜採用這種方法。灰土擠密樁法和土擠密樁法在消除土的濕陷性和減少滲透性方面效果基本相同，土擠密樁法地基的承載力和水穩定性不及灰土擠密樁法。

適用於處理雜填土、粉土、粘性土、素填土和黃土等地基，對地下水位以下的飽和鬆軟土層，應通過現場試驗確定其適用性。地基處理深度不宜超過6m.

適用於處理地下水位以上滲透係數為0.1～2m/d的濕陷性黃土等地基。在自重濕陷性黃土場地，對Ⅱ級濕陷性地基，應通過試驗確定鹼液法的適用性。

14、綜合比較法

在確定地基處理方案時，宜選取不同的多種方法進行比選。對複合地基而言，方案選擇是針對不同土性、設計要求的承載力提高幅質、選取適宜的成樁工藝和增強體材料。

地基基礎其他處理辦法還有：磚砌連續牆基礎法、混凝土連續牆基礎法、單層或多層條石連續牆基礎法、漿砌片石連續牆(擋牆)基礎法等。

以上地基處理方法與工程檢測、工程監測、樁基動測、靜載實驗、土工試驗、基坑監測等相關技術整合在一起，稱之為地基處理的綜合技術。

1.蒐集詳細的工程質量、水文地質及地基基礎的設計材料。

2.根據結構類型、荷載大小及使用要求，結合地形地貌、土層結構、土質條件、地下水特徵、周圍環境和相鄰建築物等因素，初步選定幾種可供考慮的地基處理方案。另外，在選擇地基處理方案時，應同時考慮上部結構、基礎和地基的共同作用；也可選用加強結構措施（如設置圈樑和沉降縫等）和處理地基相結合的方案。

3.對初步選定的各種地基處理方案，分別從處理效果、材料來源及消耗、機具條件、施工進度、環境影響等方面進行認真的技術經濟分析和對比，根據安全可靠、施工方便、即經濟合理等原則，從而因地制宜地循着最佳的處理方法。值得注意的是，每一種處理方法都有一定的適用範圍、侷限性和優缺點。沒有一種處理方案是萬能的。必要時也可選擇兩種或多重地基處理方法組成的綜合方案。

4.對已選定的地基處理方法，應按建築物重要性和場地複雜程度，可在有代表性的場地上進行相應的現場試驗和試驗性施工，並進行必要的測試以驗算設計參數和檢驗處理效果。如達不到設計要求時，應查找原因、採取措施或修改設計以達到滿足設計的要求為目的。

5.地基土層的變化是複雜多變的，因此，確定地基處理方案，一定要有經驗的工程技術人員參加，對重大工程的設計一定要請專家們參加。當前有一些重大的工程，由於設計部門的缺乏經驗和過分保守，往往使很多方案確定的不合理，浪費也是很嚴重的，必須引起有關領導的重視。

通常把埋置深度不大，只需經過挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起來的基礎稱為淺基礎。它可擴大建築物與地基的接觸面積，使上部荷載擴散。淺基礎主要有：①獨立基礎(如大部分柱基)；②條形基礎（如牆基）；③筏形基礎（如水閘底板）。當淺層土質不良，需把基礎埋置於深處的較好地層時，就要建造各種類型的深基礎，如樁基礎、墩基礎、沉井或沉箱基礎、地下連續牆等。它將上部荷載傳遞到周圍地層或下面較堅硬地層上。

一種古老的地基處理方式。中國隋朝的鄭州超化寺塔和五代的杭州灣海堤工程都採用樁基。按施工方法不同，樁可分為預製樁和灌注樁。預製樁是將事先在工廠或施工現場製成的樁，用不同沉樁方法沉入地基；灌注樁是直接在設計樁位開孔，然後在孔內澆灌混凝土而成。

沉井又稱開口沉箱。它是將上下開敞的井筒沉入地基,作為建築物基礎(圖1)。沉井有較大的剛度，抗震性能好，既可作為承重基礎，又可作為防滲結構。1945年美國蒙哥馬利閘採用沉井作為承重防滲基礎。沉箱又稱氣壓沉箱，其形狀、結構、用途與沉井類似，只是在井筒下端設有密閉的工作室，下沉時,把壓縮空氣壓入工作室內,防止水和土從底部流入，工人可直接在工作室內乾燥狀態下施工（圖2）。如1937年中國錢塘江鐵路橋的橋墩採用沉箱基礎；1963年日本楊川閘用沉箱作為閘的承重防滲基礎。

利用專門機具在地基中造孔、泥漿固壁、灌注混凝土等材料而建成的承重或防滲結構物。它可作成水工建築物的混凝土防滲牆；也可作一般土木建築的擋土牆、地下工程的側牆等。牆厚一般40～130cm。世界上最深的混凝土防滲牆達131m（加拿大馬尼克三級壩）。

採取專門措施改善土基的工程性質。土基加固方法很多，如置換法、碾壓法、強夯法、爆炸壓密、砂井、排水法、振衝法、灌漿、高壓噴射灌漿、等。

置換法是將建築物基礎地面以下一定範圍內的軟弱土層挖除，置換以良好的無侵蝕性急低壓縮性的散粒材料（土、砂、碎石）或與建築物相同的材料，然後壓實或夯實。一般用基用砂或碎石置換，稱砂墊層或碎石墊層。

用幾十噸重的夯錘，從幾十米高處自由落下,進行強力夯實的地基處理方法。夯錘一般重10～40t，落距6～40m,處理深度可達10～20m。採用強夯法要注意可能發生的副作用及其對鄰近建築物的影響。

排水法是採取相應措施如砂墊層、排水井、塑料多孔排水板等，使軟基表層或內部形成水平或垂直排水通道，然後在土壤自重或外界荷載作用下，加速土壤中水分的排出，使土壤固結的方法。

如排水井法：在地基內按一定的間距打孔，孔內灌注透水性良好的砂，縮短排水路徑，並在上部施加預壓荷載的處理方法。它可加速地基固結和強度增長，提高地基穩定性，並使基礎沉降提前完成。砂井直徑一般25～50cm，間距2～3m。砂井一般用射水法造孔,也可採用袋砂井、排水紙板等，還可採用真空預壓法，即用抽真空的辦法加壓，可取得相應於80kPa的等效荷載。

用振衝器加固地基的方法，即在砂土中加水振動使砂土密實。用振衝法造成的砂石樁或碎石樁，都稱振衝樁（見樁工）。

藉助於壓力，通過鑽孔或其他設施將漿液壓送到地基孔隙或縫隙中，改善地基強度或防滲性能的工程措施。主要有固結灌漿、帷幕灌漿、接觸灌漿、化學灌漿以及高壓噴射灌漿。

是通過面狀布孔灌漿，以改善基岩的力學性能，減少基礎的變形和不均勻沉降；改善工作條件，減少基礎開挖深度的一種方法。特點是：灌漿面積較大、深度較淺、壓力較小。

是在基礎內，平行於建築物的軸線，鑽一排或幾排孔，用壓力灌漿法將漿液灌入到岩石的縫隙中去，形成一道防滲帷幕，截斷基礎滲流，降低基礎揚壓力的一種方法。特點是：深度較深、壓力較大。

是在建築物和岩石接觸面之間進行灌漿，以加強二者之間的結合程度和基礎的整體性，提高抗滑穩定，同時也增進岩石固結與防滲性能的一種方法。

是以一種高分子有機化合物為主題材料的灌漿方法。這種漿材成溶液狀態，能灌入0.10mm以下的細微管縫，漿液經過一定時間起化學作用，可將裂縫粘合起來形成凝膠，起到堵水防滲以及補強的作用。

通過鑽入土層中的灌漿管，用高壓壓入某種流體和水泥漿液，並從鑽桿下端的特殊噴嘴以高速噴射出去的地基處理方法（圖3 ）。在噴射的同時，鑽桿以一定速度旋轉，並逐漸提升；高壓射流使四周一定範圍內的土體結構遭受破壞，並被強制與漿液混合，凝固成具有特殊結構的圓柱體，也稱旋噴樁。如採用定向噴射，可形成一段牆體，一般每個鑽孔定噴後的成牆長度為 3～6m。用定噴在地下建成的防滲牆稱為定噴防滲牆。噴射工藝有三種類型：①單管法，只噴射水泥漿液；②二重管法，由管底同軸雙重噴嘴同時噴射水泥漿液及空氣；③三重管法，用三重管分別噴射水、壓縮空氣和水泥漿液。

水泥土攪拌樁地基系利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機在地基深部，就地將軟土和固化劑（漿體或粉體）強制拌合，利用固化劑和軟土發生一系列物理、化學反應，使凝結成具有整體性、水穩性好和較高強度的水泥加固體，與天然地基形成複合地基。 ^[2] 

少裂隙、新鮮、堅硬的岩石，強度高、滲透性低，一般可以不加處理作為天然地基。但風化巖、軟巖、節理裂隙等構造發育的岩石，須採取專門措施進行加固。岩基加固的方法，有開挖置換、設置斷層混凝土塞、錨固、灌漿等。

類似土基加固的換土法，將設計規定的建築物建基高程以上的風化巖全部開挖，用混凝土置換。

將斷層內斷層角礫岩、斷層泥挖除至一定深度，回填混凝土，形成混凝土塞。

在岩石內埋設錨索，用以抵抗側向力或向上的力；通常錨索為被水泥漿或其他固定劑所包裹的高強度鋼件（鋼筋、鋼絲或鋼束）。錨固法也可以加固土基。

主要有帷幕灌漿和固結灌漿。

利用軟弱土層作為持力層時，可按下列規定執行：1）淤泥和淤泥質土，宜利用其上覆較好土層作為持力層，當上覆土層較薄，應採取避免施工時對淤泥和淤泥質土擾動的措施；2）衝填土、建築垃圾和性能穩定的工業廢料，當均勻性和密實度較好時，均可利用作為持力層；3）對於有機質含量較多的生活垃圾和對基礎有侵蝕性的工業廢料等雜填土，未經處理不宜作為持力層。局部軟弱土層以及暗塘、暗溝等，可採用基礎梁、換土、樁基或其他方法處理。在選擇地基處理方法時，應綜合考慮場地工程地質和水文地質條件、建築物對地基要求、建築結構類型和基礎型式、周圍環境條件、材料供應情況、施工條件等因素，經過技術經濟指標比較分析後擇優採用。

地基處理設計時，應考慮上部結構，基礎和地基的共同作用，必要時應採取有效措施，加強上部結構的剛度和強度，以增加建築物對地基不均勻變形的適應能力。對已選定的地基處理方法，宜按建築物地基基礎設計等級，選擇代表性場地進行相應的現場試驗，並進行必要的測試，以檢驗設計參數和加固效果，同時為施工質量檢驗提供相關依據。

經處理後的地基，當按地基承載力確定基礎底面積及埋深而需要對地基承載力特徵值進行修正時，基礎寬度的地基承載力修正係數取零，基礎埋深的地基承載力修正係數取1.0；在受力範圍內仍存在軟弱下卧層時，應驗算軟弱下卧層的地基承載力。對受較大水平荷載或建造在斜坡上的建築物或構築物，以及鋼油罐、堆料場等，地基處理後應進行地基穩定性計算。結構工程師需根據有關規範分別提供用於地基承載力驗算和地基變形驗算的荷載值；根據建築物荷載差異大小、建築物之間的聯繫方法、施工順序等，按有關規範和地區經驗對地基變形允許值合理提出設計要求。地基處理後，建築物的地基變形應滿足現行有關規範的要求，並在施工期間進行沉降觀測，必要時尚應在使用期間繼續觀測，用以評價地基加固效果和作為使用維護依據。複合地基設計應滿足建築物承載力和變形要求。地基土為欠固結土、膨脹土、濕陷性黃土、可液化土等特殊土時，設計要綜合考慮土體的特殊性質，選用適當的增強體和施工工藝。複合地基承載力特徵值應通過現場複合地基載荷試驗確定，或採用增強體的載荷試驗結果和其周邊土的承載力特徵值結合經驗確定。