谈岩土工程地基处理技术
摘要：本文中，笔者结合自身数年工作经验，分析总结了常用岩土工程地基处理技术，以供同行参考。
关键字：岩土工程，地基，地基处理技术
随着城市经济和建筑业的发展，各种形式的建筑物层出不穷，基建规模日益扩大。而要想保证岩土工程的质量，延长建筑物的使用寿命，就必须不断加强与提高岩土工程地基处理技术的水平，加大地基处理的科技投入，采取有效的处理措施是非常有必要的。
一、常用的地基处理方法
1、换土垫层处理
换土垫层处理，又称换填层处理，是将基础底面下一定范围内的软土层挖去，然后分层换填以强度较大的砂、碎石等其他稳定性材料，并将其夯实至规定密度，以形成良好性能的持力层。
换土垫层的作用，一是提高提高持力层的强度，将建筑物基底压力扩散，使软地基的强度满足要求。二是减少地基变形量，加速软土层的排水固结过程.由于该方法可以调整软弱地基的不均匀变形，消减其湿陷量、膨胀量和冻胀量、融沉量。故适用于湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土。
根据所用土料的不同，垫层主要有苏土垫层，砂垫层，碎石垫层（粒径<5mm），灰土垫层（灰土比2：8或者3：7）等类型。
2、真空联合堆载预压法
理超软弱地基时因过大的地基压缩量而使塑料排水板弯曲，导致其纵向通水量减少，进而影响深层土体的加固效果。为降低这种影响，提出二次插板方案，即先对浅层土体进行处理，待其达到一定强度后，再插设较长的塑料排水板对软基进行整体加固。
实践表明真空预压法用以加固具有高含水量、低渗透性及高压缩性等特点的淤泥是行之有效的。同时，采用真空联合堆载预压相对堆积预压来说，提高了效率，缩短了工期，减少了沉降。
3、高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是先利用钻机进行钻孔，然后将高压喷射装置的注浆嘴插入到土层的预定位置，浆液形成20MPa以上的快速高压射流冲击破坏土体，当它连续和集中地作用在土体上，压应力和冲蚀等多种因素便在很小的区域内产生效
应，对细粒土和含有颗粒大的卵石碎石土，均有巨大的冲击和搅动作用。注入的浆液和土拌合凝固为新的固结体。
本法对淤泥、淤泥质土、流塑或软塑黏性土粉、土砂土、黄土、杂填土和碎石土等地基都有良好的处理效果。但对于硬黏性土，含有较多的块石或大量植物根茎的地基，因喷射流可能受到阻挡或削弱，冲击破碎力急剧下降 ，切削范围小，效果不明显。对于湿陷性黄土地基和有机质过多的土层，应预先进行现场试验，再判断是否适用本法。
4、灌浆法
灌浆法就是让水泥或其它浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中土体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌入一定水灰比的浆液，一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离浆体较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。另一方面，土体裂缝的发展和浆液的渗透，浆液在地层中形 成方向各异厚薄不一的片状条状团块状浆体，纵横交错的浆脉随其凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接触，使灌浆管形成不规则的，直径粗细相同的桩柱体。
常用灌浆方式有固结灌浆和帷幕灌浆。固结灌浆分为高压固结灌浆以及常态固结灌浆。帷幕灌浆施工方法主要有钻孔灌浆和测斜灌浆。帷幕灌浆主要用于铁路、公路、水工隧道以及其他地下工程的富水断层带和软弱围岩的施工。
5、托换法
5.1 基础托换
所谓基础托换，就是采用新增加基础工程的方法，对既有建筑物某一部位的基础结构进行部分或者完全替换，并与原有基础共同承担上部荷载，以取得预期的沉降和沉降差控制效果。基础托换方法大致可分为以下几种: 浅基础加宽法、筏板基础托换法、桩筏板基础托换法、拱形结构托换法、桩基托换法。其中桩基托换控制变形能力好，能将沉降控制在数毫米以内，是一种最常用的基础托换方法。
5.2桩式托换
桩式托换法是利用沉桩的方式,藉以形成桩—土耦合作用的机制来承担既有构筑物基础负荷,将基础及及其之上的动荷载和静荷载全部转移到桩和桩间土层上,进而对地基承载力不足和地基变形不协调既有构筑物地基进行加固处理。桩式托换技术是一种广泛使用的地基处理技术,其处理方式因构筑物的结构功能及其展布受力和变形机制而形态各异。
5.3 锚杆静压桩
锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工工艺。它的基本原理是:通过在基础上埋设锚杆固定压桩架,并利用构筑物所能发挥的自重荷载作为压桩反力,运用千斤顶将桩段从压桩孔内逐段压入土中,再将桩与基础用微膨胀混凝土浇筑在一起并经一定时间的养护,桩即可受力以此达到提高地基承载力和控制沉降的目的。锚杆静压桩压入土层的过程中,桩需克服土体对桩的侧压力和端阻力并在桩周围一定范围内出现重塑区,从而导致土的粘聚力被破坏、土中超空隙水压力增大、土的抗剪强度降低以及侧阻力明显减小。随着时间推移,超空隙水压力将逐渐消失,土的结构强度得到恢复,桩侧阻力和端承力随之发挥效用,最终达到提高地基承载力和控制沉降的目的。
5.4 树根桩
树根桩实际上是一种小直径的就地灌注混凝土桩, 承载力可达250～700kN。树根桩的基本原理是:在地基中设置直径约为100～300mm的小直径就地钻孔灌注桩,其根据工程的需要呈现出垂直、倾斜、单根、成排以及网状等形态,并通常使用于事后加固的托换工程中。树根桩一般为摩擦桩,由桩与地基土体共同承担荷载,故可视为刚性桩复合地基。另外,树根桩的承载力发挥程度受制于建筑物容许承受的最大沉降值,容许最大沉降值愈大,树根桩承载力发挥度愈高,反之亦然。值得注意的是承担同样的荷载,当树根桩承载力发挥度越低则要求设置较多的树根桩。树根桩技术具有机具简单、施工场地小、施工时振动和噪音小等优点,所以广泛应用于碎石土、砂土、粉土、黏性土、湿陷性黄土和岩石地基等各类加固处理。
5.5灌浆加固托换[13]
灌浆加固托换法是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管将各种无机化学浆液均匀注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式排除土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气并占据其位置,使岩体的孔隙率降低,使原来松散的土颗粒或裂隙被浆液胶结为一体,形成一种结构新颖、强度较大、防水防渗性高和化学稳定良好的人造石。灌浆加固托换有防渗堵漏、消除湿陷性、使地基土固化和提高地基土强度等功能。灌浆加固托换适用于下列实际工程:(1)提高地基的防渗性能,防止管涌、流砂、流土、钢板桩渗水等并改善地下工程的开挖条件;(2)防止桥墩和边坡护岸的冲刷;(3)整治坍方滑坡,处理路基病害;(4)提高地基土的承载力,制约地基不协调沉降等;(5)对古建筑的地基进行加固。
6、强夯法
强夯置换法它是采用强夯施工工艺在建筑场地上形成一定深度的夯坑.并在夯坑内回填高强度、压缩性的置换材料,利用夯能打入软土层,在地基中形成结构密实有较高承载力的置换体.再通过满夯桩间土，使之充分排水固结从而形成复合地基改善软土地基的物理力学性能提高地基承载力。消除黄土湿陷性提高其地基承载力和压缩模量均有较好的效果。适用于淤泥质土、粉质土、沼 泽地、湿陷性黄土等软土地基的处理。强夯法具有设备简单施工速度快加固效果好、造价
适合处理的土质类别多等优点。
CFG桩加固
CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石和细砂加水搅拌形成的高粘度的桩、土及褥垫层等形成复合地基。具体工艺包括：桩位测量放样 →放置桩尖 →桩机就位 →振动沉管 →成孔检验 →灌注搅拌桩 →振动拔管 →成桩检验→铺设褥垫层。
DDC工法
孔内深层强夯法(即DDC工法),通过对孔内填料进行强夯,迫使填料侧向挤出,使桩周一定范围内的土体受到挤压、扰动和重塑，同时夯击产生的巨大振动能量所带来的波和动应力反复作用，迫使土骨架产生塑性 变 形，从而提高土的密实度和抗剪强度，改善土的形特性在湿陷性黄土地区，采用DDC工法在改善地基土体物理性状的同时能够有效消除湿陷性黄土场 地 的湿陷性。
二、总结
我国幅员广阔，地基情况错综复杂，有软土地基、冻土、湿陷性黄土、盐渍等地基情况。还有地震区地基、断裂去地基、溶洞地基等各种区域性地基区。了解一些常见的地基处理方法，掌握常见的地质类型，是每一位从事岩土工程工作的技术人员必备的技术。
参考文献：
[1] 曾凡新.我国常用地基处理技术综述.化工矿产地质. 2004年12月第4期
