地基加固的方法

地基（jī）基础加固，就是因（yīn）为天然地基软弱无（wú）法满足地基强度、变形等要求，那么就需要事先对（duì）地基进行（háng）处理（lǐ），利用换填、夯实（shí）、挤密、排水、胶结（jié）、加筋和热（rè）学等方法改良地（dì）基（jī）土的工程特性，从而达到地（dì）基加固的目的。
地基处理的目的及（jí）意义主要有下面5点（diǎn）：
1.提高（gāo）地基土的抗剪切强度
　地基的剪切（qiē）破坏表现在：建筑物的地基承载力不（bú）够；由于偏心荷载及（jí）侧向土压力的作用使结构物（wù）失稳；由于填土或建（jiàn）筑物荷载，使邻近地基产生隆起；土方开挖时边坡失稳（wěn）；基坑（kēng）开挖时坑底隆起。地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪强度不足，因（yīn）此，为了防止剪切破坏（huài），就需要采取一（yī）定措施以增加地基土的抗剪强度。
2.降低地基土的压缩性
　地基（jī）土的压缩性表现（xiàn）在建筑物的沉降和差异沉（chén）降大；由于有填土或建（jiàn）筑物荷载，使地基产生固结沉降；作用于建筑物基础的负（fù）摩擦力引起建筑物的沉降；大范围地基的沉降和不均匀沉降；基坑开挖引起邻近地面沉降（jiàng）；由于降水地基（jī）产生固结沉降。地基的压缩性反映在地基土的压缩模量指标的大小。因此，需要采取措施以（yǐ）提高地基土的压缩模量，借以减少（shǎo）地基的沉（chén）降或（huò）不均匀沉降。
3.改善地基土的透水特性
　地（dì）基土（tǔ）的（de）透水性表现在堤坝（bà）等基础产生的地基渗漏；基坑开挖工程（chéng）中，因土层内夹薄层粉砂或粉土而产生流砂和管涌。以上都是在地下水的运动中所（suǒ）出现（xiàn）的问题。为此，必须采取措（cuò）施使地基土降低透水性或减少其水压力。
4.改善地基土的（de）动（dòng）力（lì）特性
　地基土的动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂(包括部分粉土)将产生液化；由于交通（tōng）荷载或打（dǎ）桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。为此（cǐ），需要采取措施防止地基液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。
5.改善特殊土的不良地基（jī）特性
主要是消除或减少黄土的湿陷性和膨胀（zhàng）土的胀缩性等。
地基处理一般有：1、换土垫层法 2、振密、挤密法 3、排（pái）水固结法 4、置换法 5、加筋法、6、胶结法 7、冷、热处理法，7种方法（fǎ）。
 1、换土垫层法
　基（jī）本原理：就是挖（wā）除浅层软弱土或不良土，分层（céng）碾（niǎn）压或夯实。
　分类：按回填的材料可分（fèn）为砂(或（huò）砂石)垫层、碎石垫层、粉煤（méi）灰垫层、干渣垫层（céng）、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为（wéi）分级干渣、混合（hé）干渣和原（yuán）状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。
　　作用：换土垫层法可提高（gāo）持力层的承载力，减少沉降量；消除或（huò）部分消除土的湿陷性和胀缩性（xìng）；防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用机械碾压、平板振动和（hé）重锤夯实进行施工。
　　适用范（fàn）围：常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的（de）回填（tián）土方工程，一般（bān）适用（yòng）于处（chù）理浅层（céng）软弱土层（céng）(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已（yǐ）完成自（zì）重固结的冲填土等)与（yǔ）低洼区（qū）域（yù）的填筑。一般处理深度为2～3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层（céng）、湿陷性黄土、膨（péng）胀（zhàng）土、季节性（xìng）冻土、素（sù）填土和杂填土。
　　注：垫层（céng）只解决承载力问题而无助于减少沉降。
 2、振密、挤密法
　　原（yuán）理（lǐ）：是采用一定的手段（duàn），通过振动、挤压使地基土（tǔ）体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。
　　1）表层压实法 采（cǎi）用人工或机械夯实、机械碾压或（huò）振动对填（tián）土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软（ruǎn）弱（ruò）或（huò）原来比较疏（shū）松表层土进行压实。也可采用分层回（huí）填压实加固。
　　适用（yòng）范围：适用（yòng）于含水量接近于最佳含水量的浅层疏松粘（zhān）性土；松散砂（shā）性土；湿陷性黄（huáng）土及杂填土等。
　　2）重锤夯实法 利用（yòng）重锤自由下落时（shí）的冲击能来夯击浅层土，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层。
　　适用范围：适用于（yú）无粘性土、杂填土（tǔ）、非饱（bǎo）和粘（zhān）性土及（jí）湿陷性黄土（tǔ）。
　　3) 强夯法 利用强大的夯击（jī）能，迫使深层土液（yè）化和动力固结，使土体密（mì）实（shí），用以提（tí）高地基土的强度并降低其压缩性、消（xiāo）除土的湿陷性、胀缩性（xìng）和液化性。
　　适用范围：适用于碎石土、砂土、素填土、杂填土、低饱和度的粉土与粘性土及湿陷性黄土。
　　4)振冲挤密法 振冲（chōng）挤密法（fǎ）一方面依靠振冲器的强力振动（dòng）使饱和砂层发（fā）生液化，颗粒重新排列，孔隙比减少；另一方面依靠振冲器的水平振动力，形成垂直孔洞（dòng），在（zài）其中加入回填料，使砂层挤压密实。
　　适用范围：适用于砂性土和小于0.005mm的粘粒含量低于10%的粘性土。
　　5)土(或灰土、粉煤（méi）灰加（jiā）石灰)桩法 是利用打（dǎ）入钢套管(或振动沉管、炸药爆破)在地基中成孔，通过”挤”压作用，使地基土得到“加密（mì）”，然后（hòu）在孔中分层填入素土(或灰土、粉煤灰加石灰)后夯实而成土桩(或灰土桩、二灰桩)。
　　适用范（fàn）围：适用于处理地下水（shuǐ）位以上湿陷性黄土、新近（jìn）堆积（jī）黄土、素填土和杂填土。
　　6)砂桩 在松散砂土或人工填（tián）土中设置砂桩，能对周围土（tǔ）体或产生挤密作用，或同时产生振密作用。可以显著提高（gāo）地（dì）基强度，改善地基的整体稳定性，并减少地基沉降量。
　　适用（yòng）范（fàn）围：适用于处理松砂地（dì）基和（hé）杂填土（tǔ）地基。
　　7)夯实水泥（ní）土桩 利用（yòng）沉（chén）管、冲击（jī）、人工洛阳铲、螺旋钻等方法成孔，回（huí）填水泥（ní）和（hé）土的拌和料，分层夯实形成坚（jiān）硬的水泥土柱体，并挤密桩间土，通过褥垫层（céng）与原地基土形成复合地（dì）基。
　　适用范围：适用于处理地下（xià）水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土和（hé）淤泥质土等地基。
　　8)爆破法 这个用的不（bú）多（duō），原理是利用爆破产生振动使土（tǔ）体产生液化和变形，从（cóng）而获得较大密实度，用以提高地基承载力和减小沉降。
　　适用范围：适用于饱和净砂，非饱和但（dàn）经灌水饱和的砂、粉土和湿陷（xiàn）性（xìng）黄土。
 
　　3、排水固结法
　　基本原理：就是软土地基在附（fù）加荷载（zǎi）的作用下，逐（zhú）渐排（pái）出（chū）孔隙水，使孔隙（xì）比减（jiǎn）小，产生固（gù）结变（biàn）形。在这个过程中，随着土体超静（jìng）孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增（zēng）加，并使沉降（jiàng）提前完（wán）成或提高沉降（jiàng）速率。
　　排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是软土地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加（jiā）固软弱的粘土，在一定条件（jiàn）下，采用电渗排水井点也（yě）是合（hé）理而有效的。
　　(1)堆载预压法 在建造建筑物以前，通（tōng）过（guò）临时堆填土石等方法（fǎ）对地基（jī）加载预压，达到预先完成部分或大部分地基沉降（jiàng），并通过地基土固结提高（gāo）地基承载力，然后撤除荷（hé）载，再建造建筑物。
　　一般临时的预压堆载（zǎi）等于建筑物的荷载，但为了减少由（yóu）于次固结而产生的沉降，预压（yā）荷载也可大于建筑（zhù）物荷载，称为超载预压。
　　为了加速堆（duī）载预压地基固（gù）结速度，常可与砂井法或塑料排（pái）水带法等同时应用。如粘土层较薄，透水性较好（hǎo），也可单（dān）独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。
　　(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等) 在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上（shàng）铺设砂垫（diàn）层或砂沟，人（rén）为（wéi）地增加土层固结排水通（tōng）道，缩短排水距（jù）离（lí），从而加（jiā）速固结，并加速强度增（zēng）长。砂井法通常辅以堆载预（yù）压，称为砂井堆（duī）载预压（yā）法。
　　适用范围：适用于透水性低的（de）软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。
　　(3)真空预压法 在粘土（tǔ）层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层（céng），用真空泵对砂垫（diàn）层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气（qì）压力作用下加速地基固结。
　　适（shì）用范（fàn）围：适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。
　　(4)真空-堆载联（lián）合预压（yā）法 当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使（shǐ）用（yòng），其堆载预压荷载和真空预（yù）压荷载可（kě）叠加计算。
　　适（shì）用范围：适用于软（ruǎn）粘土地基。
　　(5)降低地下水位法 通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小，从而增大有效应力，促进地基固结。
　　适用范（fàn）围：适用于地下水位接近地（dì）面（miàn）而开挖深度不大的工程，特别适用于饱和（hé）粉、细砂地基。
　　(6)电渗排（pái）水法 在土中插入金属电极并通以直（zhí）流电，由于直流电场作用，土中的水从阳（yáng）极流向阴极（jí），然后将水从（cóng）阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电（diàn）渗作用可逐渐排除土（tǔ）中水。在（zài）工程上常（cháng）利用它降低（dī）粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳（wěn）定性（xìng）。
　　适用范围（wéi）：适用于饱和软粘土地基。
 
　　4、置换法
　　原理：其原理是以（yǐ）砂、碎石（shí）等材料（liào）置换软土，与未加固部分形成复合地基（jī），达到提高地基强度的目的。
　　置换法又分为：
　　(1)振冲置换法(或称碎石桩法) 碎石桩法是利用一种单向或双向振动的冲头，边喷高压水流边下沉成孔，然后边填入碎（suì）石边振（zhèn）实，形成碎石桩。桩体和原来的（de）粘性土构成复合地基，以（yǐ）提高地基承载力和减小（xiǎo）沉降。
　　适（shì）用范围：适用于地基土的不排水抗剪强度大于20kPa的淤泥、淤泥质土、砂土、粉（fěn）土、粘性土和人（rén）工（gōng）填土等地基。对不排水抗剪强度小于20kPa的软土地基，采用碎石桩时（shí）须慎重（chóng）。
　　(2)石灰桩（zhuāng）法 在软弱地基中用机械成（chéng）孔，填入作为固化剂的生石灰并压实形成桩体，利用生石灰的吸水、膨胀、放热（rè）作用以及土与石灰的物理化学作（zuò）用，改（gǎi）善桩体周（zhōu）围土体的物理力学性质，同时桩与土形成复合地基，达到地基（jī）加固的目（mù）的。
　　适用范围：适用于软弱粘性土地基。
　　(3)强夯置（zhì）换法 对厚（hòu）度小于6m的软弱土层，边夯（bèn）边填碎石，形成深度3～6m、直径为2m左右的碎石柱体，与周围土体形成复合地基。
　　适用（yòng）范围：适用于软粘土。
　　(4)水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩) 是在碎（suì）石桩基础上加进（jìn）一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的一种具有一定粘结强度的桩。桩和桩（zhuāng）间土（tǔ）通过褥垫层形成复（fù）合地基。
　　适用范围（wéi）：适（shì）用于填土、饱和及非饱和粘性土、砂土、粉土等地基。
　　(5)柱锤冲扩法 柱锤冲扩法是利用直径（jìng）为200～600mm、长度为2～6m、质量为1～6t的柱状锤冲扩成孔，填入碎砖三合土等材料，夯实成桩，桩和桩（zhuāng）间土通过（guò）褥垫层（céng）形成复（fù）合（hé）地基。
　　适用（yòng）范围：适用于处理杂填土、粉土、粘性土、粘性素填土、黄土等地（dì）基。
　　(6)EPS超轻质料填（tián）土法 发（fā）泡聚苯乙烯(EPS)的重度（dù）只有土的1/50～1/100，并具有较好的强（qiáng）度和（hé）压缩性能， 用（yòng）于填土料，可有效（xiào）减少作用在（zài）地基上的荷载，需要时也可置换部分地基土，以达到更好的效（xiào）果。
　　适用范围：适用于软弱地基上的填方工程（chéng）。
 5、加（jiā）筋法
　　原理： 就是通过在土层中埋（mái）设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆（gǎn）件等提高地基承载（zǎi）力、减小沉降、或（huò）维（wéi）持建筑物稳（wěn）定。
　　(1)土工合成材（cái）料 利用土工合成材料的高强度、韧性等力学性能，扩散土中应力，增大土体的抗拉强度，改善土体（tǐ）或构成加筋土以及各种复合土工结构。
　　适用范围：适用于砂土、粘性土和软土，或用作反滤、排水和隔离材料。
　　(2)加筋土 把抗拉能力很强的拉（lā）筋埋置在土层中，通过土颗粒和拉筋之间的摩擦力形成一个整体，用以提高（gāo）土体的稳（wěn）定性。
　　适用范围：适用于人工填土的路堤和（hé）挡墙结构。
　　(3)土层锚杆 土层锚杆是依赖于土层与锚固（gù）体之间的粘结（jié）强（qiáng）度来提供承（chéng）载力的，它使用在一切（qiē）需要将（jiāng）拉应力传递到稳（wěn）定土体（tǐ）中去的工程结构，如边坡稳定（dìng）、基坑围护结构的支护、地下结构（gòu）抗浮、高耸结构抗倾覆等。
　　适用范围（wéi）：适用（yòng）于一切需要将拉应力传递到稳定（dìng）土体中去的工程。
　　(4)土（tǔ）钉 土钉技术是（shì）在土体（tǐ）内放置一定长度和分布密（mì）度（dù）的土钉体，与土（tǔ）共同作用，用以弥补土体自身强度的不足。不仅提高了土体整体（tǐ）刚度，又弥补了土体的抗拉和抗剪强度低的弱点，显著提高了整体稳定性。
　　适用范围：适用于开挖支护和天然边坡的加固。
　　(5)树根桩法（fǎ） 在地基中沿不同方向，设置直径为（wéi）75～250mm的细桩，可以是竖直桩，也可以是斜桩，形成如树根状的群桩，以支撑结构物，或用（yòng）以挡土，稳定边坡。
　　适用范围： 适用于软弱（ruò）粘性（xìng）土和杂填土地基。
 6、胶结法
　　原理：就是在软弱地基中部分土体内（nèi）掺入水泥、水泥砂浆以及石灰等（děng）物，形成加固体，与未加固部分形成复（fù）合地（dì）基，以提高地基承载力和减小沉（chén）降。
　　(1)注浆法 其原（yuán）理（lǐ）是用压力泵把水泥（ní）或其它化学（xué）浆液注入土体，以达到提高地基承载力、减小沉（chén）降、防（fáng）渗、堵漏等目的。
　　适（shì）用范围：适用于处（chù）理岩（yán）基、砂（shā）土、粉土、淤泥质粘土（tǔ）、粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可加固暗浜（bāng）和使用在托换工程中。
　　(2)高压喷（pēn）射注浆法 将带有特殊喷嘴的注浆管，通（tōng）过钻孔置入要处理（lǐ）土层的预定深度（dù），然后将水泥（ní）浆液以高压冲切土体，在喷射浆液的同时，以一定速度旋转、提升，形成水泥土圆柱体；若喷嘴提升（shēng）而不（bú）旋转，则形成墙状固结体。可以提（tí）高地基承载力、减少（shǎo）沉降、防止砂土液化、管涌和基坑隆起。
　　适用范围：适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土（tǔ）、砂土、人（rén）工填土等（děng）地基。对（duì）既有建筑物可进行托换加固。
　　(3)水泥土搅拌法 利用水泥、石灰或其它材料（liào）作（zuò）为固化剂的主剂，通（tōng）过特别的深层搅拌机械，在地基深（shēn）处就地将软土和（hé）固化剂(水泥或石灰的浆液或粉（fěn）体)强制搅拌，形成坚硬的拌和拄体，与（yǔ）原地层共同形成复合地基。
　　适用（yòng）范围：适用于淤（yū）泥、淤泥质（zhì）土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土地基。
7、冷、热处理法 主要有冻结法（fǎ）、烧结法（fǎ）2种
　　(1)冻结法（fǎ） 通过人（rén）工冷却，使地基温度低到孔隙水的冰点以下，使之冷却，从而具有理想的截水性能和较高的承载力。
　　适（shì）用范围：适用于饱和的砂土或软粘土（tǔ）地层中的临时措（cuò）施。
　　(2)烧（shāo）结法 通（tōng）过渗入压缩的热空气和燃烧物，并依靠热传导，而将细（xì）颗粒土加热（rè）到100℃以上，从而增加土的（de）强度，减小变形。
　　适用范围：适用于非饱和粘性土、粉土和（hé）湿陷性黄土。