浅谈地基变形及处治方法
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【摘 要】通过对地基变形的分析和日常施工经验，系统地阐述了地基沉降计算方法、日常工程施工中限制侧向变形的方法及沉降控制技术。
前 言
地基基础设计中所关心的两个最主要的问题就是地基的变形和稳定。其中变形又主要指沉降，稳定性丧失也与过大沉降有关。因此设计中对基础沉降的控制，施工中对沉降的监测，就成了保障建筑物安全的重要措施，遇有软弱地基，要进行加固，也主要考虑如何降低沉降。其实地基变形还包括侧向变形，沉降与稳定都与侧向变形相联系，控制侧向变形能在一定程度上减小沉降，同时也增加了地基的稳定性。在地基加固措施中，有时可采用限制侧向变形的方法，有时又可以采用增加侧向变形，利用侧向变形的办法。
1 沉降分析
工程中计算地基沉降往往是按一维问题来考虑的，即假设地基土没有侧向变形，只有竖向压缩，计算沉降所用的压缩性指标由无侧向变形的压缩试验测定。而实际的建筑物地基很少是不发生侧向变形的，这会在一定程度上，有时甚至是十分显著地，影响着地基的沉降。
实际工程中地基侧向变形不可能完全限制，往往只是相对竖向压缩变形较小可忽略不计而已。但是对于软弱地基或饱和土而言，在荷载刚施加时，水来不及排出，体积尚未压缩，但地基沉降发生了，这种沉降就是侧向变形引起的，随着水的排出，土骨架压缩，才产生进一步的沉降，也就是平时所说的固结沉降或竖向沉降。因此，日常工程中的总沉降量应该有两部分组成，即土的固结变形和剪切变形，其中土的固结变形是与体积变形相联系，决定于水的排出和土骨架的收缩；而土的剪切变形是由于土体的形状改变，膨胀等侧向变形。
2 沉降计算方法
根据上述沉降分析，可以说明沉降计算时，必须将地基变形作为二维问题或三维问题来处理，通常用地基土的材料参数-泊松比来反映侧向变形影响的主要指标。当泊松比=0.5时，将无体积变形，竖向荷载作用下的地面沉降全部由侧向变形引起，比如饱和土。当泊松比=0时，则在竖向荷载作用下，不发生侧向膨胀，全部沉降都是压缩沉降，但这是不可能的。一般土体泊松比在0和0.5之间，故在竖向荷载作用下，沉降有两部分组成。
在实际计算中要反映侧向变形很难，因此，到目前为止，实际工程中沉降计算主要还是采用了无侧向变形的分层总和法算得的沉降乘以修正系数来解决，其中修正系数是一个经验值，工民建全国规范和许多地方规范都作了这样的规定。
3 日常工程中限制侧向变形的方法
对软弱地基日常工程中有许多的处理方法，或添加固化材料、或排水固结、或打桩处理，除此之外，限制侧向变形也是一种比较有效的方法，它可以单独使用，也可以同前面的方法结合使用。以下列举几种日常工程中常用的事例：
3.1 加筋路堤
此处所谓的加筋是指铺设土工布和土工格栅，一般用于软弱土的路堤或无市政管线的带有局部软土的台后填土区域，在路堤或填土内铺设一层或多层土工布和土工格栅，则路堤不仅稳定性加强了，而且地基沉降也减小了，许多实测观测资料表明了这一点。其实，在这些区域，地基并未在竖向作加固，那么，仅凭薄薄的水平向土工布6何以能减小沉降呢？就是因为作为拉筋的土工布通过与土接触面上的剪应力对地基施加了向内的剪应力，这种剪应力使土的侧向变形减小了。
3.2 护坡道
在主道路以外实施一定宽度和高度（与主道相比）的护坡道，来加强路堤的稳定性和减少地基的沉降量，也是利用了限制侧向变形，当护坡道的标高高于主道即形成路堑形式时，效果更好。
3.3 结构上的帽形基础
将基础设计成帽子形，即在基础边缘设向下的围墙，似帽边，这种埋于土中的围墙有两方面的作用：（1）它限制了地基内土体的侧向变形，使侧向变形引起的沉降大为减小；（2）将上部荷载传向深部，起了加大基础埋置深度的作用，实际上也是限制了侧向变形，而且埋置深度越大，侧向变形越小。这种方式目前海洋平台基础用的较多。主要特点是价格比较便宜，技术上也比较有效。
4 沉降控制标准
主要是控制工后沉降，对高速公路土基土的一般长路堤的工后沉降不作规定，但对与桥梁、构造物相连接的两端各30m路堤，工后3年之内容许沉降为lOcm。一般路段，实际上工后沉降的控制，本质上是使道路纵坡和横坡不致因沉降差而造成路面结构的损坏，从路面功能性和结构性要求上分析，一般工后不均匀沉降指标为4‰。由此得出了工后沉降指标（容许值）即：桥台为lOcm，一般路段取过渡段为50m时，为30cm，并认为应以纵向的工后沉降值作为设计控制指标。这将是设计考虑过渡段长度的理论依据。
5 软基路段施工周期控制
软基沉降是随时间而发展的，根据沉降速率来控制路堤和路面填筑的时间，这一方面可预防路基失稳，另一方面可控制工后沉降。
经验证明填筑底基层的条件为路床顶面的沉降速率连续2个月
6 软基沉降控制技术
6.1 轻质路堤技术
粉煤灰是一种质轻具有一定水稳性的无粘性材料，其路用性能满足道路路堤的技术要求；在粉煤灰中加入约6%的消石灰可改善其强度和稳定性；粉煤灰具有重量轻、压缩性小、渗透性好、摩擦系数大、强度高等优点；在静载作用下，粉煤灰路堤内的应力与位移之间基本是线性关系，只有在荷载较大时出现非线性关系；弯沉和回弹摸量测试表明，粉煤灰路堤整体强度较高；在同一路堤高度下，粉煤灰填筑与土质填筑相比，稳定安全系数提高约10%，总沉降量可减少15%-20%；但是粉煤灰路堤的边坡防护及隔离层设置应格外重视，应防止地表水或地下水浸入路堤。
6.2 地基加固技术
地基加固是一项系统工程，需考虑土的特性、变形机理、加固方案的成熟性、施工技术的可靠性和质检的难易程度。在不考虑市政管线的情况下，一般先是根据总沉降量大小进行初步确定处理总方案即：沉降量大者（>40cm）采用深层处理，沉降量较大者（30cm-40cm）采用浅层处理，沉降量小者（
6.2.1 予压排水法 此法主要是形成排水系统和加压系统。其中排水系统分为水平排水和竖向排水系统，通常的水平排水系统是指路堤下设置的砂、碎石垫层或砂沟或复合土工布形成地表水平排水系统。竖向排水系统目前我国主要采用塑料排水板（一般间距1.5m-2.0m）和砂井（最大间距4m）2种形式。
6.2.2 深层搅拌桩（粉体或浆喷两种） 能减少总沉降量20%-49%；这主要与桩长、面积置换率等有关。它主要通过以下几方面来控制沉降：a、桩身范围内的沉降减少。一般情况下，最好打穿软土层；b、处理后的路基能抵抗侧向变形，这对于减小桥台桩的侧向压力是有利的；
6.2.3 其它形式的土桩复合地基的效果类似于深层搅拌桩 目前用的较多的还是水泥深层搅拌桩。
7 结 语
地基变形分析是一门比较复杂的研究课题，在日常的工程处理中，主要是从施工周期、技术可行、投资经济以及施工、检测方便的角度去限制和利用地基变形。
参考文献
[1]公路工程地质勘察规范（JTG C20-2011）
[2]公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000 ）
[3]1]钱家欢主编.土力学[M].南京：河海大学出版社，1988.4.P.77.
[4]叶书麟.地基处理[M].北京：中国建筑工业出版社，1988.8.P.240.