浅谈地基处理技术

浅谈地基处理技术

魏溢

大冶有色设计研究院有限公司435005

摘要：概述了地基处理技术的概念、分类及方法,重点综述了我国地基处理技术的发展历程与现状,提出了地基处理技术的最新动向，并对其前景进行了展望。

关键词：地基处理发展与现状前景展望

1概述

当前由于地基建规模的日益扩大，建筑用地资源日趋紧张，为了充分、有效、科学、合理地利用这一资源,使天然软弱的地基得到补强加固,以提高地基强度，保证地基的稳定性;降低地基的压缩性,减少地基的沉降和不均匀沉陷;为消除地基土的振动液化潜势及消除湿陷性土的湿陷性、膨胀性土的膨胀性等各种土质的不良特性,以改善地基条件,达到满足地基强度、变形及其稳定性要求。这就是地基处理技术在理论和实践中研究与解决的课题。为此，由于土质软弱,不能满足建筑物强度或变形要求,或者由于动力荷载作用而可能产生液化、失稳和震害等危害,或由于吸水产生沉陷及由于吸水而引起膨胀失水且下陷的场地必须进行人工加固处理。这种对不良场地进行补强加固的过程称为地基处理。

2地基处理技术的发展与现状

地基处理在我国有着悠久的历史,早在3000年前就有采用竹子、木头以及麦秸等材料加固地基的史料记载。新中国成立后,特别在近20年来得到了迅猛发展。回顾近50年来我国地基处理技术的发展历程大体经历了两个阶段。

第一阶段:20世纪50年代～60年代为起步应用阶段,这一时期大量地基处理技术从前苏联引进国门,最为广泛使用的是垫层等浅层处理法。主要为砂石垫层、砂桩挤密、石灰桩、灰土桩、化学灌浆、重锤夯实、预浸水法及井点降水等地基处理技术应用于工业民用建筑。由于是起步阶段,既有成功之经验,又有盲目照搬之教训。

第二阶段:20世纪70年代至今,为应用、发展、创新阶段。大批国外先进技术被引进、开发,并结合我国自身特点,初步形成了第二阶段:20世纪70年代至今,为应用、发展、创新阶段。大批国外先进技术被引进、开发,并结合中国自身特点,初步形成了具有中国特色的地基处理技术及其支护体系,许多领域达到了国际领先水平。

(1)大直径灌注桩得到了前所未有的发展。20世纪70年代中后期,大直径灌注桩陆续在广洲、深圳、北京、上海、厦门等大城市应用于高层和重型构筑物地基处理,80年代～90年代初已普及到全国数以百计的大中城市及新兴开发区,广泛应用于软土、黄土、膨胀土、特殊土地基。据估计,近年我国应用大直径灌注桩数量之多堪称世界各国之最,可谓起步虽晚而发展迅猛。

(2)石灰桩、碎石桩、高喷注浆、深层搅拌、真空预压、动力固结、塑料排水板法等得到了广泛的研究和应用。同时,水工织物在建筑中得到重视和使用,利用工业废渣、废料及其城市建筑垃圾处理地基的研究取得了可喜的进步,譬如采用粉煤灰、生石灰开发成二灰复合地基,又如利用废钢渣开发成了钢渣桩复合地基,利用城市建筑垃圾开发成了渣土桩复合地基等等。这些项目的开发利用,不仅能节约大量资源、降低建设费用,同时为改善环境、减少城市污染开辟了新的途径。

(3)托换技术在手段和工艺上有了显著进展。托换技术分加固和纠偏托换两类。前者常采用的有微型钢筋混凝土灌注桩、锚杆静压桩、一般灌注桩及旋喷等措施。后者是一种将已影响建筑物正常使用的不均匀沉降或倾斜纠正过来的特殊的地基处理手段。近十几年来由于掏土纠偏技术的应用发展,不仅大量条形以及筏式基础的倾斜建筑物得到了纠正,而且使倾斜的桩基础建筑物得到了奇迹般的纠偏,在地基处理中特别是在已建工程中有着广阔的应用前景。

(4)大刚度柔性桩复合地基的出现,极大地拓宽了地基处理的应用领域。其主要途径是通过提高桩体材料的强度或刚度来实现提高复合地基的承载力。在这一领域,1990年～1994年先后有中国建科院、浙江建科院、浙江大学研究开发了碎石、水泥、粉煤灰以及水泥、赤泥、碎石和水泥、粉煤灰、生石灰、砂石桩等复合地基、使得工业废料得到综合利用,有效地降低了成本费用。

(5)近年来引人注目的发展还有大桩距的较短钢筋混凝土疏桩复合地基的开发与应用。它是一种介于传统概念上的桩基与复合地基之间的新型地基基础形式。采用桩基疏布,使得桩间土的承载作用得到充分发挥,使桩与土共同承受上部结构荷载,从而有效地将建筑物沉降控制在允许范围内。尽管疏桩基础设计理论有待完善,但它必将会推动这一新型基础形式的广泛应用。

(6)近年来令人关注的还有:我国武汉、成都等地研制开发了将人工挖孔桩设计成空心桩,这在国外是没有的。其特点与实心桩相比,可节省混凝土50%以上,仍可满足强度要求,同时能减少废土外运。施工便捷、工艺安全、结构合理,具有应用前景。

(7)我国近年有一项发明专利,称为“钻孔压浆成桩法”。基本原理是用螺旋钻杆钻至预定深度后,从钻具内管底端以高压喷射出水泥浆,边喷边提钻杆,直至浆液达到无坍孔预定深度,再提钻具,投置钢筋笼、骨料。然后通过附着于钢筋笼的通水管,由孔底下而上以高压补浆而成桩,该法适应于杂填土、淤泥、流砂、卵石等各种地基,尽管是一种方法,但它是地基处理技术中发展起来的一朵奇葩,具有较好、较广的实用价值,不受地下水位影响，不需泥浆护壁,具有推广价值和应用前景。

(8)深基坑工程及其支护体系得到迅猛发展,深基坑工程是近十几年来我国在城市建设迅猛发展中伴随着大量高层、超高层建筑、地铁、地下车库、地下商城等大型市政地下设施的兴建而发展起来的地基处理技术。据有关资料,我国大中城市仅十几年间10层以上的建筑物已逾1亿m2,其中高度超100m的已近200座。已跻身于世界百座超级巨厦之列的有上海金茂大厦(高420m)、深圳地王大厦(高325m)、广州中天大厦(高322m),分别排名第三、第十和第十三。真可谓后来者居上,举世瞩目。

资料表明,我国已建和在建的高楼、超高楼其基坑深度已由6m,8m发展到10m,20m以上,自20世纪80年代以来已开发利用地下空间约5000万m3,大体相当于深基坑工程规模。

深基坑的发展伴随着支护结构的发展,经过实践筛选,又形成了我国自己的支护体系。基坑深度在6m以内乃至10m以内的支护结构类型为水泥搅拌桩和土钉墙。6m～10m的基坑除采用前述方法外,常采用钻孔桩、沉管桩或钢筋混凝土预制桩等，并根据边界条件如防渗止水时,则辅以水泥土搅拌桩、化学灌浆或高压喷射注浆而成水帷幕,有时亦用钢板桩或H型钢桩。当基坑深度大于10m,一般考虑采用地下连续墙或SMW工法连续墙等等。在深基坑研究领域,1994年北方交通大学唐业清教授将其所编的近50万字的讲义命名为《深基坑工程学》,1997年由30多位专家学者合作编著的我国第一部《基坑工程手册》问世出版,该书绪论中也提出了“基坑工程学”，由此可见,从地基处理分支出来的一门新的学科已初露端倪。

3结语

我国地基处理技术的发展主流成绩骄人,经验是通过吸收国外开发的先进技术及其原理和方法,从而开发研制了我国独有的技术工法,诸多方面拥有了与国外媲美的先进技术,达到国际领先水平。但同时看到由于受我国仪表工业、机械制造业水平限制,在机械设备和处理能力与国外先进水平仍有相当差距。展望前景地基处理技术必将迎来更加辉煌灿烂的明天,诸多领域有待岩石工程界开发创新,研究探索。在不久的将来，我国地基处理必将在设计理论、计算方法、施工工艺、质量检测、信息反馈、临界报警、应变措施、设备创新等一系列理论与技术有新的突破,向更高的目标迈进。

参考文献:

[1]JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范[S].

[2]王蝉北.填土地基的处理[J].山西建筑,2003(10):24-26.

[3]华南理工大学.基础工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.15-39.