北京地区常见的地基处理方法

王树坡

摘要：地基处理方法是指按照上部结构对地基的要求，对地基进行加固或改良，提高地基土的承载力，保证地基稳定，减少上部结构的沉降或不均匀沉降，消除湿陷性黄土的湿陷性及提高抗液化能力的方法。

北京作为首都，是国家政治、经济、文化中心，其基础设施建设，就显得尤为重要和关键。笔者在勘察工作中遇到过多种地基处理问题，从建筑物使用安全性和经济社会效益最大化出发，根据多年在北京地区的工作经验，总结出该区不同地基的常见处理方法，主要对换填垫层法、强夯法、砂石桩法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法等进行了分析和研究，对该区勘察建设有一定实际指导意义。

关键词：地基处理；适用条件；处理效果

一、地基处理的目的

地基所面临的问题主要有以下几个方面：1)承载力及稳定性问题；2)压缩及不均匀沉降问题；3)渗漏问题；4)液化问题；5)特殊土的问题。当天然地基存在上述五类问题之一或其中几个时，需采用地基处理措施以保证上部结构的安全与正常使用。通过地基处理，达到以下一种或几种目的。

1、提高地基土的承载力

2、降低地基土的压缩性

3、改善地基的透水特性

4、改善地基土的动力特性

5、改善特殊土不良地基特性

二、常见地基处理方法的分析

1、换填垫层法

适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。一般做法是将天然软弱土层挖去或部分挖去，分层回填强度较高、压缩性较低且无腐蚀性的料，压实或夯实后作为地基持力层，也叫开挖置换法。换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、素填土、杂填土、季节性冻土以及暗沟、暗塘等浅层地基的处理。

垫层设计除选定材料外（多用砂、砾石、碎石、矿渣、灰土，不宜用粉土或细砂），主要是确定垫层厚度及宽度，厚度由下卧土层的承载力决定，宽度应满足基础底面应力扩散要求和防止垫层向两侧移动。

①垫层厚度的确定

图2-1垫层计算简图

faz——垫层底面处软弱土层经深度修正后的承载力特征值；

σcz——垫层底面处土的自重应力；

σz——垫层底面处土的附加应力。

地基承载力修正：

垫层底面处的附加应力σz：

条形基础

矩形基础

式中p——基础底面平均压力（kPa)；

σc——基础底面标高处的自重应力（kPa)；

l、b——基础底面的长度和宽度（m)；

z——垫层的厚度（m)；

θ——垫层的应力扩散角。

②垫层宽度的确定

垫层顶面宽度：底宽确定后，可从垫层底面两侧向上，按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡确定，垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。

2、强夯法

强夯法是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。又称动力固结法，它利用起吊设备，将10~40吨的重锤提升至10~40米高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对非饱和的粘性土地基，一般采用连续夯击或分遍间歇夯击的方法；并根据工程需要通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度。对高饱和度的粉土与黏性土等地基，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其适用性。

强夯法的优点在于：施工工艺、操作简单；适用土质范围广；加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高2~5倍；变形沉降量小，压缩性可降低2~10倍，加固影响深度可达6~10米；工效高，施工速度快，较换土回填和桩基缩短工期一半等等。

强夯法的不足之处在于：强夯噪音较大，不得用于不允许对工程周围建筑物及设备有一定振动影响的地基加固，必需时，应采取防振、隔振措施。

3、砂石桩法

砂石桩法是指采用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将砂或碎石挤压入已成的孔中，形成大直径的砂石所构成的密实桩体，包括碎石桩、砂桩和砂石桩，总称为砂石桩。砂石桩与土共同组成基础下的复合土层，作为持力层，从而提高地基承载力和减小变形。

适用土层：砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的承载力和降低压缩性，也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理。

桩体材料：砂石桩桩体材料可就地取材，一般可用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑等硬质材料，含泥量不得大于5%。最大粒径不宜大于50mm。

4、夯实水泥土桩法

夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一

定配比，在孔外充分拌和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，制成均匀的水泥土桩。桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。夯实水泥土桩作为中等粘结强度桩，不仅适用于地下水位以上淤泥质土、素填土、粉土、粉质粘土等地基加固，对地下水位以下情况，在进行降水处理后，采取夯实水泥土桩进行地基加固，也是行之有效的一种方法。夯实水泥土桩通过两方面作用使地基强度提高，一是成桩夯实过程中挤密桩间土，使桩周土强度有一定程度提高，二是水泥土本身夯实成桩，且水泥与土混合后可产生离子交换等一系列物理化学反应，使桩体本身有较高强度，具水硬性。处理后的复合地基强度和抗变形能力有明显提高。

此法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制，在在北京老小区改造工程中应用较多。

5、水泥粉煤灰碎石桩法

水泥粉煤灰碎石桩（英文：CementFly-ashGravelPile，简称CFG桩)是在碎石桩的基础上发展起来的，以一定配合比率的石屑、粉煤灰和少量的水泥加水拌和后制成的一种具有一定胶结强度的桩体。它是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型，水粉煤灰碎石桩和桩间土一起，通过褥垫层形成水粉煤灰碎石桩复合地基共同工作。水粉煤灰碎石桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基，可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基，可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。

结论

笔者结合该区一些相关工程实例，分析归纳了处理常见地基问题的几种有效方法：1.换填垫层法2.强夯法3.砂石桩法4.夯实水泥土桩法5.CFG桩复合地基法。在不同的情况下，必须根据工程特点和场地特征因地制宜地确定地基基础处理方案，从建筑要求、工期、施工条件和经济效益等各方面综合考虑采取最优措施，在保证建筑物安全可靠和正常使用的前提下，有效提高地基处理后的质量，减少处理范围，降低造价，缩短工期。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范GB50021-2001》（2016年版）

[2]中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

[3]行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）