1.5　地基处理对象与方法

1.5.1　地基处理对象

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、红黏土和冻土等地基。

地基处理的对象是软弱地基和特殊性岩土地基。

软土是近代沉积物，其地质年龄一般为10000～15000年。所有的软土都是在淡水或盐水中沉积的。由于沉积的地质环境（如海滩、三角洲、河口湾、泻湖、湖泊、沼泽等）不同，其空间范围和天然性状也因其沉积环境及其水动力条件的变化而异。

冻土是指0℃以下，并含有冰的各种岩石和土，可分为短时冻土、季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（数年至数万年以上）。

我国多年冻土主要集中分布在大、小兴安岭以及西藏高原；平面分布服从纬度地带性规律及海拔高的地方冻土面积越大厚度越厚的规律。

1.5.2　地基处理方法

（1）地基处理方法的选用原则

选用地基处理方法要力求做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境。我国地域辽阔，工程地质和水文地质条件千变万化，各地施工机械条件、技术水平、经验积累以及建筑材料品种与价格差异很大，在选用地基处理方法时一定要因地制宜，要充分发挥各地的优势，有效地利用地方资源。

（2）地基处理的核心

地基处理的核心是处理方法的正确选择与实施。而对于具体工程来讲，在选择处理方法时需要综合考虑各种影响因素，包括：建筑的体型、刚度，结构受力体系，建筑材料和使用要求，荷载大小、分布和种类，基础类型、布置和埋深，基底压力，天然地基承载力，稳定安全系数，变形容许值，地基土的类别、加固深度、上部结构要求、周围环境条件，材料来源，施工工期，施工队伍技术素质，施工技术条件，设备状况和经济指标等。

对地基条件复杂，需要应用多种处理方法的重大项目，还要详细调查施工区内地形及地质成因、地基成层状况、软弱土层厚度、不均匀性和分布范围、持力层位置及状况、地下水情况及地质土的影响、占地大小、工期及用料等。只有综合分析上述因素，才能获得最佳的处理效果。

（3）地基处理方案的确定步骤

①收集详细的工程地质、水文地质及地基基础的设计资料。

②对初步选定的各种地基处理方案，分别从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比，根据安全可靠、施工方便、经济合理等原则，因地制宜地选择最佳的处理方法。每一种处理方法都有其对应的适用范围和优缺点，有时也可选择两种或多种地基处理方法组成的综合方案。

③对已选定的地基处理方法，应按建筑的重要性和场地复杂程度，可在有代表性的场地上进行相应的现场试验和试验性施工，并进行必要的测试，以验算设计参数。

④根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑等因素，初步拟订几种可供选择的地基处理方案。在选择地基处理方案时，要考虑上部结构、基础和地基的共同作用；也可选用加强结构措施和处理地基相结合的方案。

（4）地基处理方法的划分依据

地基处理方法的分类可有多种，具体包括：

①按时间分为临时处理和永久处理；

②按处理深度可分为浅层处理和深层处理；

③按处理土性对象可分为砂性土处理和黏性土处理、饱和土处理和非饱和土处理；

④按照地基处理的作用机理可分为物理处理和化学处理；

⑤按机理划分，地基处理可分为置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和冷热等处理方法。

（5）常用的地基处理方法原理

①置换是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体，以形成双层地基或复合地基，达到提高地基承载力、减少沉降的目的。

②排水固结是指土体在一定荷载作用下排水固结，孔隙比减小，抗剪强度提高，以达到提高地基承载力，减少完工后沉降的目的。

属于排水固结的地基处理方法按在地基中设置竖向排水系统可分为：普通砂井法、袋装砂井法和塑料排水带法等。

③灌入固化物是指向土体中灌入或拌入水泥、石灰、其他化学固化浆材，在地基中形成增强体，以达到地基处理的目的。

灌入固化物的地基处理方法有：深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、挤密灌浆法等。

④振密、挤密是指采用振动或挤密的方法使地基土体密实以达到提高地基承载力和减少沉降的目的。

振密、挤密的地基处理方法有：表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密砂石桩法、爆破挤密法、土桩和灰土桩法、夯实水泥土桩法、柱锤冲扩桩法和孔内夯扩法等。

⑤加筋是在地基中设置强度高、模量大的筋材，以达到提高地基承载力、减少沉降的目的。加筋地基处理方法有：加筋土垫层法、加筋土挡墙法和土钉墙法等。

加筋法适用于人工填土的路堤和挡墙结构。

⑥冷热处理是通过冻结地基土体或焙烧、加热地基土体以改变土体物理力学性质达到地基处理的目的。

加固原理主要属于冷热处理的地基处理方法有：冻结法和烧结法。冻结法适用于饱和砂土或软黏土，作为施工临时措施。

⑦托换是指对原有结构物地基和基础需要进行处理、加固或改建，在原有结构物基础下需要修建地下工程以及邻近建造新工程而影响到原有结构物的安全等问题的技术总称。

托换技术有：基础加宽技术、桩式托换技术、地基加固技术以及综合加固技术等。

⑧纠倾是指对由于沉降不均匀造成倾斜的建筑物进行矫正。迁移是将已有建筑物从原来的位置移到新的位置。

纠倾技术有：加载纠倾技术、陶土纠倾技术、顶升纠倾技术和综合纠倾技术等。

（6）常用地基处理方法

①机械碾压法的适用条件和特点

a.常用于基坑面积大、开挖土方量大的回填土方工程；

b.适用于处理浅层软弱地基（厚度不大于3m）、湿陷性黄土地基（厚度不大于5m）、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基；

c.对地下水位较高的重要工程，需降低地下水位施工。

②平板振动法的适用条件和特点

a.适用于处理非饱和无黏性土地基或黏粒含量少和透水性好的杂填土地基；

b.仅限于浅层处理，一般不大于3m，对于湿陷性黄土地基不大于5m。

③强夯法是利用强大的夯击能迫使深层土体液化和动力固结，使土体密实，用以提高地基承载力、减少沉降，消除土的湿陷性、胀缩性和液化性。强夯置换是指对厚度小于7m的软弱土层边夯边填碎石等粗颗粒材料，形成深度为3～7m、直径为2m左右的碎石柱体，与周围土体形成复合地基。

强夯法的使用条件和特点有：

a.强夯法适用于碎石土、素填土、杂填土、低饱和度的粉土与黏性土以及湿陷性黄土；

b.强夯置换法通用于高饱和度的粉土和软塑-流塑的黏性土等地基上对控制变形要求不严的工程，对淤泥、泥炭等黏性软弱土层，置换墩应穿透软弱土层；

c.施工速度快、施工质量容易保证，经处理后土性较为均匀，造价经济，适用于处理大面积场地；

d.因施工产生很大振动和噪声，不宜在闹市区施工。

④挤密桩法是利用挤密或振动使深层土体密实，并在振动或挤密过程中，回填碎石、砾石、砂、石灰、土、灰土等材料，形成碎石桩、砂桩、砂石桩、石灰桩、土桩、灰土桩等，与桩间土一起形成复合地基，从而提高地基承载力，减少沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和液化性。

挤密桩法的使用条件和特点有：

a.砂桩挤密法一般适用于杂填土和松散砂土，对软土地基经试验证明加固有效时也可使用；

b.石灰桩适用于软弱黏性土和杂填土，土桩、灰土桩挤密法一般适用于地下水位以上深度为5～15m的湿陷性黄土和人工填土。

⑤水泥粉煤灰碎石桩法是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基，从而大幅度提高地基承载力，减少变形的地基处理方法。

水泥粉煤灰碎石桩法的适用条件和特点有：

a.适用于处理黏性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基；

b.对淤泥质土应通过现场试验确定其适用性。

⑥注浆法是指通过注入水泥浆液或化学浆液使土层中的土粒胶结，来提高地基承载力，减少沉降、增加稳定性、防止渗漏的地基处理方法。

注浆法适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质黏土、粉质黏土、黏土和一般人工填土、也可用于加固工程。

⑦高真空击密法是指高真空排水和强夯击密这两道工序相结合，对软土地基进行交替、多遍处理的一种方法，适用于荷载不大、作用范围比较小的工程。

⑧水下真空预压法是真空预压在水中的应用，通常水下真空预压与堆载预压结合在一起，利用真空产生的负超静水压力，加上水荷载为主和堆载预压为辅联合加固土体，加快土体加固进度和强度，缩短工期，节省原材料，节约投资成本。

⑨刚-柔性桩组合法是一种由刚性桩和柔性桩结合起来的长短桩所形成的新型复合地基，这种复合地基最大限度地利用了两种桩的特点，提高了桩间土的参与作用，有效地提高了地基强度，减少了沉降，加快了施工速度，并降低了造价。

⑩长板短桩法采用水泥搅拌桩和塑料排水板联合处理的组合型复合地基，其特点是将高速公路填土施工和预压的过程作为路基处理的过程，充分利用填土荷载加速路基沉降，以达到减小工后沉降的目的。