试论建筑工程地基处理及加固的方法研究

郭强

【摘要】随着我国地基基础研究的进步，建筑规模和建筑荷载越来越大，对地基基础的要求也越来越高。因此地基处理的范围也在不断扩大，同样的地质条件，同样的地基上作为一般建筑物的地基可能满足设计要求，但作为高层建筑或有特殊要求的建筑物的地基就不一定能满足要求，可能会存在各种问题，需要进行地基处理。因此，不能脱离建筑物的具体要求来抽象地谈论地基处理问题。据有关资料统计，世界各国各种土木、水利、交通等工程的事故中，地基问题常常是主要原因。地基处理方案选择的是否合理亦即处理是否恰当，不仅影响建筑物的安全和使用，而且对建设速度、工程造价等都有很大影响，在有些时候甚至成为工程建设的关键。因此，地基处理的重要性已越来越多地被人们所认识和重视，推广和发展各种地基处理技术，提高地基处理水平对加快基本建设速度，节约基本建设投资，保证建筑安全具有极其重要的意义。

【关键词】地基处理；加固方法；研究

一、 对建筑工程进行地基处理的目的与意义

1. 对建筑工程进行地基处理的目的

对建筑工程进行地基处理的最重要的目的，就是以人工置换、排水、挤密夯实以及加筋等多种方法。通过科学手段，对建筑工程本身的地质情况进行改善，具体包括以下几点。

（1）对建筑工程地基的剪切特性进行改善在建筑工程中，地基所具备的抗剪强度，能够对地基整体的稳定性与剪切破坏产生直接影响。所以，为了尽可能降低地基土所受到的压力、避免地基剪切受到破坏，应通过有效的措施，使地基土整体抗剪能力得到提升。

（2）对建筑工程地基的压缩特性进行改善通过采取一系列有效措施使地基土自身的压缩模量得到提升，有效的降低建筑工程容易出现的地基土沉降情况。同时，还需要采取有效措施，避免因塑性流动情况而导致的剪切变形。

（3）对建筑工程地基的透水特性进行改善众所周知，地下水对建筑工程实际的地质情况形成直接影响。所以，需要降低来自于地下水方面的压力，并把地基土转变为更有优势的不透水层。

（4）对建筑工程地基的动力特性进行改善

地震会导致建筑工程地基中具备松散与饱和特点的粉细沙发生液化，所以，我们需要通过一系列有效措施，避免建筑工程中所使用的地基土发生液化现象。并在这个基础上改善地基土的振动特性，使地基土自身的抗震能力得到提升。

2. 对建筑工程进行地基处理的意义

通过一系列有效措施，对建筑工程当中相对较为软弱的地基进行处理。需要在施工过程中，建造起符合要求的深基础，并设置好桩基。通过这种措施，可以有效避免地基出现下沉、倾斜甚至倒塌等各种安全事故的发生，可以有效提升建筑工程所的安全性以及耐久度，有非常高的技术价值和经济价值。

二、 对建筑工程进行地基处理的基本原理

建筑工程所具备的荷载，在最后都要向地基进行传递，因为建筑工程地上部分所使用的材料有很高的强度。然而建筑工程所使用的地基土自身所具备的地基土没有很高的强度，并且有着较大的压缩性。因此，在这种条件下很容易导致建筑本身出现严重的地基变形。所以，为了使建筑本身的安全性以及使用耐久性得到切实地保证，有必要采取加固技术进行地基处理。对地基进行处理，从大的方面，主要包括基础工程措施和对岩土加固两种。在进行施工时，存在部分工程无法对地基所具备的工程性质进行改变。在这种情况下，只能选择基础工程手段。存在部分工程要求对地基土与岩石措施在同一时间进行加固，采取这种措施的最主要目的是改善建筑工程本身的性质。如果不用改变建筑工程的地基性质，就可以使建筑工程施工的地质要求得到满足的地基，我们称之为天然地基。与之相反的，如果对建筑工程的地基进行了加固处理，那就属于人工地基的范畴。对建筑工程的施工形成制约的因素有很多，其中最重要的一点就是建筑规模不断增大。现在对建筑工程的地基进行处理属于土木工程领域内的一个重点问题，因此，选择一种不但可以使建筑工程施工的需要得到满足，还能够有效降低建筑工程的投资成本的对地基进行处理的方法与技术，对于建筑工程相关技术人员有非常重要的现实意义。

三、建筑工程中的地基处理方法

1.排水固结法

当建筑工程处于软粘土地基上时，可以采用排水固结法来进行地基的处理，利用这种方法可以有效的排除土壤中空隙里的水分，从而使土壤逐渐固结，使得土壤的沉降量大大降低，荷载能力大大提升。通常来讲排水固结法主要是利用排水和加压两个系统来进行的，一般可以分为堆载预压法、沙井堆载预压法、真空预压法等等。所谓堆载预压法就是说在进行施工前，在需要处理的地基上，利用一些荷载或堆土的方法来对地基进行荷载预压，通过这种方法来使地基的承载力增强，并减少日后的建筑物沉降现象。此外，为了使地基承载能力进一步加强，和减少预压过程的时间，在施工过程中，常常会在地基中打入沙井，然后在进行相应的堆载预压操作，这种预压方法也就是我们常说额沙井堆载预压法。

2.换填法

所谓换填法就是指，将地基下需要处理部分的软土层或全部土层挖出，接下来利用高强度的砂、碎石、素土、灰土等材料来逐层的进行换填操作，换填完毕后，对换填的层面进行碾压操作，并利用夯实工具进行夯实，最后达到相关的密度和强度要求。这种方法通常被用在淤泥、湿陷性黄土、紊填土、杂堆土等地基的处理中。如果地基所处位置的上层软土层比较薄弱，那么可以采取全部换填的方法进行处理。当地基所处位置只是局部存在古井、暗塘、建筑旧址等可以采取局部换填的方法来进行地基处理。一般换填法地基处理的使用深度在3米以内，所以采用这种方法的花费较低，比较适合于一些轻型建筑、堆料场等建筑工程的地基处理。

3.加筋法

所谓加筋法就是指在土壤中的软弱土层中设置树根桩、砂桩或者人工填土的路堤，也可以是在挡墙的内部设置土工聚合物来进行加筋，从而在地基土壤中形成一种人为的复合土体层，进而使地基能够承受更大的拉力、压力以及剪切力，实现地基土体的工程性质得到根本的改变。这里所说的土工聚合物主要说的是各种人工合成的纤维材料，比方说丙纶、尼纶、维纶等等材料，利用这些纤维材料制造的全新的建筑材料或構件。当前主要的土工聚合物主要有土工织物、土工膜等。这种地基处理方法可以在堤坝软土地基处理时制作挡土墙等多种情况。

4.深层搅拌法

这种地基处理方法的主要原理就是采用水泥浆、石材等材料作为固化剂，然后利用建筑工程中特殊的深层搅拌机器，将地基深处的软土层与配置的固化剂进行充分、完全的搅拌，搅拌过后，固化剂会与软土之间产生一系列的化学物理反应，进而使得原本的软弱土固结为一个坚硬的整体结构。通过这样的方法可以使地基的承载力大大提高。通常这种方法可以在淤泥、粉土、饱和黄土、素填土等地基的处理中进行使用，如果在进行泥炭土或地下水具有腐蚀性的地基处理时，需要进行相关的实验来确定其是否适用于该地基。此外，人们往往称深层搅拌法为湿法。

5.粉体喷射法

粉体喷射法的主要施工原理是，采用生石灰或水泥等粉状的建筑材料作为固化剂，并利用特定的深层搅拌机械对地基深层的软土与固化剂进行充分的搅拌，固化剂和软土之间进行一系列的物理化学反应，最终得到一种较为坚硬的搅拌土体，实现了地基的加固和处理目的。这种方法與深层搅拌法有着很大的相似性，适用范围也较为相近，但是这种方法在一些水分含量较低的粘性土体中的使用效果不是很好。与深层搅拌法相比也存在着明显的不同，这种方法可以吸收地基土体中的水分，而且吸水效果较为明显，通常被应用在一些低层的建筑中，高层建筑需要使用前，应该通过相关的实验验证后才能够使用。粉体喷射法是一种常见的水泥土搅拌法，人们往往称之为干法。

6.浆液灌注加固法

所谓浆液灌注加固法主要是指利用气压、液压或电化学原理，将那些可以起到固化作用的浆液灌注到土体的孔隙中去，从而使地基土体变得更加牢固和拥有较高的承载能力。这种方法所使用的浆液主要有水泥浆液和化学浆液两种，其中水泥浆液所使用的水泥应该为标号4以上的水泥，这种浆液中往往含有水泥颗粒，所以很难进入到那些孔隙较小的土体中，它主要被应用在一些碎石或延时裂缝的加固上。而化学浆液通常以水玻璃作为主要浆液，然后配合使用水泥浆液或氯化钙，也可以单纯使用水玻璃这一种浆液，这种形式称之为单液法，而添加其他溶液的则称之为双液法。通常来讲双液法大多被用在中砂、粗砂、碎石等土体的加固上，它主要是利用两种浆液在土体中进行化学反应，从而生成硅酸胶凝体，使土体形成一种坚实的胶结结构，这种方法的凝固速度非常快，而且形成后的胶状结构非常坚固，能够有效的提升土体的抗压能力。利用浆液灌注的方法来处理软土地基，从技术角度来讲是可以实现的，可以有效的提升工程的施工质量和地基承载力。这种方法还可以对采取的灌浆方法和浆液种类进行调整，从而可以适应多种地基处理环境。

7.强夯法

强夯法是通过840t的霞锤从8～20m高处（最高可达40m）自由落下，对地基施加冲击能，在地基中形成冲击波和动应力，使地基土压密和振密，以加固地基土，达到提高粗粒土强度、减小软土压缩性、改善砂土抗液化条件、消除湿陷性黄土湿陷性的目的。强夯法在实践中被证实是较好的地基加固方法之一。但由于其本身的复杂性和缺乏系统的强夯现场试验以及必要的室内精确实验，有关强夯理论还不完善，还没有一套成熟的理论和设计计算方法，强夯设计还在经验设计阶段。

四、 结语

当前，我国建筑行业在经济发展与科学技术进步的推动下，得到了突飞猛进的发展。由于我国的国土面积辽阔，各种地形、地质状况复杂，所以不同地域内，各建筑工程所面临的地质环境存在着很大的差异。而且受地质情况影响，我国存在着非常广的软弱地基。针对这种情况，就要求相关的建筑工程技术人员根据实际的地基情况进行适当的处理。近些年来，随着土木工程得到不断的发展，很多新型的方法与技术不断的出现。本文对建筑工程进行地基处理的基本原理进行了分析，介绍了几种地基处理的技术和方法，如强夯法、换填垫层法、挤密桩法以及砂石桩法，希望对大家有所帮助。

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