浅谈地基处理和基础设计
摘要:地基基础设计包括处理地基和基础设计两部分，二者是一个密不可分的整体。地基基础设计中，基础选型必须综合土体的承载力、上部结构的荷载和工程造价等各方面的情况来确定。地基处理的如何直接关系到基础的选型和造价，因而是至关重要的。本文就地基的处理和基础设计进行的讨论。
关键词:地基处理；基础设计
一、概述
基础是联系建筑物和地基的纽带，基础把建筑物整体从竖向体系上部传来的荷载传给地基。地基作为最终支承机构，提供的是一种分散的承载能力，而竖向结构体系将荷载集中于点，或分布成线形。地基承载能力与分散程度成反比。如果地基有足够承载力的话，则分布方式可以与竖向布置相同。但有时因为土壤或受到较大荷载，地基承载力不足，此时基础需要采用满铺的形式，采用筏板式的基础，以扩大基础接触面，但其工程成本会比独立基础高出很多，因此只在不得已时使用。
在前面两种情况下，基础都是通过基础形式将集中荷载扩散到地基，使扩散后荷载不超过地基的承载力极限。当建筑物层数不是太多时，采用独立基础加条形基础就可以满足建筑物的荷载要求，但应在独立基础之间加设拉梁，提高建筑的抗震性能，并满足地基承载力的要求。在地基持力层不够均匀而荷载过小时或建筑物较高而整体荷载较大时，建议使用筏板基础的基础方式，这样既能满足地基的承载力要求，又能提高建筑的抗震性。此外，加设拱式基础连接构件措施也可以使独立基础的荷载分布更加均匀、更接近于筏板基础的性能。
二、常用的地基处理方法
常用的有换填垫层法、强夯法、砂石桩法、高压喷射注浆法、水泥粉煤灰碎石桩法等几种，不同的方法有各自的适用条件。
1.换填垫层法：适用于处理浅层软弱地基及不均匀地基，原理主要是通过减少沉降量，加速软弱土层固结，防止冻胀、消除胀缩，提高地基承载力。
2.强夯法适用于处理砂土、碎石土、低饱和度的粉土与粘性土、杂填土和素填土等地质型的地基此法主要用来提高土的强度，减少压缩性；强夯置换法是强夯法的一种，适用于高饱和度的粉土，软-流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不太严格的工程，强夯置换法设计前必须经过现场试验确定其适用度及处理效果。强夯法和强夯置换法可以改善土体抵抗振动液化能力，消除土的湿陷性。饱和粘性土宜与堆载预压法和垂直排水法结合使用。
3.砂石桩法：砂石桩法是通过提高地基的承载力和降低压缩性，加速软土的排水固结，提高地基承载力。适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂
填土等地基，也可用于处理可液化地基。饱和粘土地基上变形控制不太严的工程也可采用砂石桩与软粘土构成复合地基。
4.高压喷射注浆法
利用浆液形成的高速冲击流破坏土层，土在强烈的力作用下碎成小颗粒，在各种力的作用下与浆液混合，有规律的重排，浆液凝固后形成一个硬解体。此法适用范围广、使用简便，可用于淤泥、淤泥质土、流塑或可塑性粘土、砂土、黄土等地质地基，能使地基更加牢固。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有机质较多时，应根据现场试验结果确定其适用性。高压旋喷桩目前最大处理深度已超过30m，除用作加固地基外，还可作为深基坑或大坝的止水帷幕。任何方法都有其局限性，当地下水流速度过大时高压喷射注浆法无法在注浆套管周围凝固，这种情况下就不宜采用此法了。
5.水泥粉煤灰碎石桩（又称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。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层，形成复合地基，保证桩、土共同承担荷载。适用于条基、独立基础、箱基、筏基，可减少变形、提高地基承载力。可液化地基可以采用水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，消除地基土的液化。
6. 预压法：预压法分为堆载预压法和真空预压法，预压法主要用来解决地基沉降问题，适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。两种预压法用途不同，堆载预压法用途更加广泛，堆载预压又分为砂井、塑料排水带、地基堆载预压和天然地基堆载预压几种。当软土层超过一定厚度（一般是4m)时，应采用竖向排水预压法(塑料排水带、砂井等)处理;厚度小于4m时，可采用天然地基堆载预压法。需要注意的是，真空预压工程必须在地基内设置排水竖井。
7.夯实水泥土桩法：适用于地基位于处理地下水位以上，土质为粉土、杂填土、素填土、粘性土的地基。有施工周期短、造价低、容易控制的特点。
8.石灰桩法：适用于处理土质为饱和粘性土、淤泥质土、杂填土和素填土等型的地基，该法不适用于地下水下的砂类土。用于地下水位以上的土层时，可通过减少生石灰用量、增大掺合料湿度的方式提高桩身强度。
9.土挤密桩法和灰土挤密桩法：适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理深度为5-15m。若要提高地基土的承载力或增强其水稳定性，宜采用灰土挤密桩法;当地基土的含水量过大时，则不宜采用灰土挤密桩法。若要消除地基土的湿陷性，宜采用土挤密桩法。这两种方法在消除土的湿陷性和减少渗透性上效果相近，不同之处在于灰土挤密桩法的承载力和水稳定性大于土挤密桩法地基。
三、基础设计
房屋基础设计应综合考虑工程场地的地质情况，如地下稳定水位等，以及建
筑物规模、建筑体型、使用功能、荷载大小及分布形式、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供等建筑自身情况以及此区域的抗震设防标准等，来选择经济合理的基础类型。
地基基础形式主要包括浅基础(天然地基、复合地基)和深基础二种。天然地基一般不需要进行处理就可以直接放置基础，有的天然土层就能直接用来筑地基。当天然场地不能满足要求时，需要做适当处理，形成复合地基。当复合地基仍不能满足上部结构物的荷载及对变形和地基承载力的要求，或采用复合地基从经济上不合理时，需要将浅基础变为深基础，以保证结构物的安全与正常使用。
一般的地基以复合地基多见，不同的地基采取不同的设计形式。
1.地基较好、荷载较小的建筑可采用单独柱基设计，抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》相关条目设柱基拉梁。
2.地基较好、荷载较均匀的，可以选用单独柱基，墙下条基，抗震设防地区柱基下设拉梁并与墙下条基连结在一起。地基较好、荷载较均匀、有地下室的建筑，无特别防水要求时，可采用独立柱基。地基较差、荷载较大又无地下室的地基，可采用十字交叉梁条形基础，能够减少不均匀沉降。上部结构对不均匀沉降要求高、防水要求高、有地下室、柱网不均匀、框架结构型的可采用筏板基础；柱网较均匀的可采用箱形基础。在抗震设防区采用钢筋混凝土交叉条形基础或加柱基拉梁。
3.基础上柱荷载不大、柱网分布均匀的，可采用板式筏形基础。当柱荷载不同、柱网不均匀时，宜采用梁板式筏基。但无论采用何种基础，都要处理好基础底板与地下室外墙连结节点。无地下室、地基较好、无防水要求，宜选用交叉条形基础；无地下室，地基较差，荷载较大，可选用交叉条形基础并与墙下条基连结在一起，以加强整体性，如果还无法满足地基承载力要求，可采用筏板基础剪力墙结构。如地下室设置有均匀的钢筋混凝土隔墙时，采用箱形基础。当有防水要求时，可选用筏板基础或箱形基础。
四、总结
在确定地基处理方案时，宜在多种不同的方法间比选。地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取加强上部结构的刚度和强度等措施，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应性。已选定地基处理方法的，宜按建筑物地基基础设计等级进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数是否合理、加固效果是否符合要求，同时为施工质量检验提供依据。经处理后的地基，应按地基承载力确定基础底面积及埋深，并修正地基承载力特征值;仍存在软弱下卧层时，应验算其的地基承载力。受水平荷载较大或建造在斜坡上的建筑物，地基处理后应进行稳定性验算。
参考文献
