工业建筑常用地基处理方法探讨

管玉强

摘要：随着建筑行业的发展，建筑物有时不得不在地质条件不好的地段进行建设，经常需要对天然的不良地基进行处理或加固等。对于工业建筑而言，地基加固的目的主要有提高软弱地基的强度，保证地基的强度，保证地基的稳定性，减少基础的沉降；提高土质的抗剪强度。相应而言，也有各种地基的处理方法，而本文则针对几种常用的工业建筑地基处理方法进行分析和探讨，希望对相关人士有所帮助。

关键词：工业建筑、地基处理、常用方法

一、前言

基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。因此地基必须有足够的承载力，且沉降量必须在规定的范围内（尤其是不均匀沉降），才能保证上部结构的稳定性。而随着建筑行业的发展，当天然地基不能满足建（构）筑物对地基的要求时，就要对天然地基进行地基处理，形成人工地基，以满足建（构）筑物对地基的要求，保证其安全与正常使用。

二、地基处理技术方法选择

由于我国的国土面积比较广，因此会有不同的地质构造，地基在不同的地质中会发生不同变化，建筑工地的地基施工会有复杂性与多变性的特点，因此针对不同的地质要采取不同的地基处理方法。而对于地基处理方法的选择，首先根据建（构）筑物对地基的各种要求和天然地基条件确定地基是否需要加固。若天然地基能够满足要求，尽量采用天然地基。在确定是否需要进行地基处理时，应将上部结构、基础和地基统一考虑。若天然地基不能满足建（构）筑物对地基要求，首先需要确定进行地基处理的天然地层的范围以及地基处理要求，然后根据天然地层条件、地基处理方法的原理、过去应用的经验和机具设备、材料条件，进行地基处理方案的可行性研究，提出多种可行方案，最后，对提出的多种方案进行技术、经济、进度等方面的比较分析，考虑环境保护要求，确定采用一种或几种地基处理方法。

三、工业建筑常用的地基处理方法

在工业厂房建设过程中，如天然地基不能满足建（构）筑物对地基稳定、变形以及渗透方面的要求时，需要对天然地基进行处理，以满足建（构）筑物对地基的要求。通常而言，工业建筑的地基处理方法，主要有换填夯实法、强夯法、碎石桩挤密法、水泥土搅拌桩、CFG桩复合地基，下面将对以上各种方法进行详细介绍。

1、换填夯实法

当建（构）筑物的地基土为软弱土或湿陷性土、膨胀土、冻土等不能满足上部结构对地基强度和变形的要求，而软土层的厚度又不很大时（如不大于3m），常采用换填夯实法进行处理。

该法是将基础下的软弱土、湿陷性土、膨胀土、冻土等的一部分或全部挖去，然后换填密度大、强度高、水稳性好的砂土、碎（卵）石土、灰土、素土、矿渣以及其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并分层（振、压）实至要求的密度。具有取材容易，施工简便，无需特殊设备，施工进度快，费用低等优点。

换土垫层与原土相比，具有承载力高，刚度大，变形小的优点。砂石垫层还可以提高地基排水固结速度，防止季节性冻土的冻胀，消除膨胀土地基的胀缩性及湿陷性土层的湿陷性，还可用于暗滨和暗沟的建筑场地。另外，灰土垫层还具有促使其下土层含水量的均衡转移的功能，从而减小土层的差異。

2、强夯法

强夯法一般是以8～40t重锤（最重为200t）起吊到一定高度（一般为8～30 m），令锤自由落下，对土体进行强力夯实，以提高其强度、降低其压缩性的一种地基加固方法。

强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。具有设备简单、原理直观、施工速度快、不添加特殊材料、造价低、适用范围广泛等优点。

强夯法的主要原理为采用冲击型动力荷载，在土中形成很大的冲击波（主要是纵波和横波），土体因受到很大的冲击力，此力远远超过了土体的强度。在此冲击力的作用下，土体被破坏，土颗粒相互靠拢，排出孔隙中的气体、颗粒重新排列，土在动荷载作用下被挤密压实，强度提高，压缩性降低。

3、碎石桩挤密法

碎石桩法是指用振动、冲击等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石挤压入土孔中，形成大直径的碎石所构成的密实桩体。

碎石桩适用于饱和松散粉细砂、中粗砂和砾砂、饱和黄土、杂填土、人工填土、粉土和含水量较低的粘性土和软土。可用于提高松散砂土地基的承载力和防止砂土振动液化，也可用于增大软弱粘土地基的整体稳定性。

碎石桩对松散砂土加固机理主要有挤密作用，排水减压作用和砂土地基预震作用；而对于软弱粘性土而言，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土体的排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学力性能。

4、 水泥土搅拌桩

水泥土搅拌桩是一种用于加固饱和粘土地基的常用软基处理技术，他将水泥作为固化剂与软土在地基深处强制搅拌，由固化剂和软土产生一系列物理化学反应，使软土硬结成一定强度的水泥加固体，从而提高地基土承载力和增大变形模量。

水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用。

水泥土的强度机理主要有两个方面的作用：首先是水泥的骨架作用，水泥与饱和软粘土搅拌后，发生水泥的水解和水化反应，生成水泥水化物，形成凝胶体-氢氧化钙，将土颗粒或小土团凝结在一起，形成一种稳定的结构整体。其次是离子交换作用，水泥在水化过程中，生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子（或钾离子）进行离子交换，生成稳定的钙离子，从而提高土体的强度。

5、CFG桩复合地基

CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）是指由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的具有一定强度的可变强度桩。

CFG桩复合地基适用于条形基础、独立基础、也适用于筏基、箱型基础。就土性而言，适用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土地质。既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。但是对强度低的饱和软粘土，要慎重对待。最好能使用前现场做试桩，进行试验，来确定其适用性。

CFG桩加固软弱地基主要有三种作用：桩体作用和挤密作用。

（一）CFG桩的承载作用

桩落在好土层上具有明显的端承力，桩承受的荷载通过桩周的摩阻力和桩端阻力传到深层地基中，其复合地基承载力可大幅提高。

（二）桩体的排水作用

CFG桩将是一个良好的排水通道，特别是在较好透水层上面还有透水性差的土层覆盖时，这种排水作用更加明显，孔隙水沿着刚完工的桩体向上排出，直至CFG桩体结硬为止。

（三）、震动挤密作用

CFG桩施工利用震动沉管法施工，由于其震动作用，将会对桩间土产生扰动和挤密。

四、结束语

工业建筑的地基处理方法还有很多，比如挤淤置换法、石灰桩法、真空预压法、爆破挤密法等。随着建筑行业的发展，将会有更多的新方法用于实际的工程中，比如粉煤灰-石灰-硫酸盐混凝土桩处理法、高真空击密法，粉煤灰吹填法。当然，也可能在同一个项目中，几个地基处理方法联合采用，比如碎石桩与强夯结合处理、CFG桩与粉喷桩联合处理，使地基处理达到一个经济合理的平衡点。

参考文献

[1]张剑彪.地基处理的方法浅析[J].中国新技术新产品，2011（19）.

[2]买文刚.小议岩土工程的地基处理[J].科技风，2012（15）

[3]周学兵.岩土工程中的地基处理方法总结[J].中华民居（下旬刊），2014（24）