论建筑地基基础处理

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[摘要] 随着我国社会的不断发展与进步，我们越来越重视建筑地基基础的处理工作。本文主要探讨建筑地基基础的处理。

[关键词]建筑 地基 基础 处理 工程

引言

随着我国经济建设的迅猛发展，城市建设日益增多，对地基与基础施工的重要性，也日益受到各方的重视和关注，要求必须科学地进行施工，制订有效的保证质量和安全措施，按工程施工质量验收规范要求认真的进行施工，以确保优质、安全、高速、低耗、高效益地顺利完成工程施工任务。

1、地基和基础的概念

1.1基础指建筑底部与地基接触的承重构件，它的作用是把建筑上部的荷载传给地基。因此地基必须坚固、稳定而可靠。

1.2基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基。地基不属于建筑的组成部分，但它对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用。是地球的一部分。承受建筑物基础所传递的上部结构荷载的土层（或岩层）。地基就其受力情况而言，在建筑物基础荷载作用影响范围内的部分，称为持力层；在持力层以下的部分，称为下卧层。

1.3地基有天然地基和人工地基两类：天然地基。具有足够的承载能力，在荷载作用下的压缩变形不超过允许范围，可以支承建筑物基础的天然土（岩）层。凡能保证地基稳定的岩石、碎石土、砂土、粘性土等都可作为天然地基。设计时要充分掌握地基土（岩）层的压缩和沉降、抗剪和滑坡、土中含水量等因素，以保证地基安全可靠。人工地基。不具有充分承载能力的淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性的软弱土层经过人工加固处理而成的建筑物地基。设计时既要注意分析和合理利用基土的持力层，又要正确选择加固处理措施。

2、地基设计中的沉降计算

2.1有关计算参数的确定

在进行地基设计之前，先通过勘探和原位试验（如荷载试验，旁压试验）或室内压缩试验，测定有关计算沉降的土工参数。试样无侧向变形的压缩试验结果，可用压缩曲线或称e－p（e～logp）曲线表示，并得出反映土压缩性高低的两个指标（压缩系数av、压缩指数C），同时为了研究土的回胀特性，亦可进行减压试验，得出土的回弹、再压曲线。=

av＝（e1－e2）／（p2－p1）＝－Δe／ΔpCc＝（e1－e2）／（logp2－logp1）＝－Δe／log（p2／p1）=

压缩系数不是常量，它随压力增量的增大而减小。在我国《工业民用建筑地基基础设计规范》按a1－2值的大小（即P1＝100KPa，P2＝200KPa），划分土的压缩性。而压缩指数在较高的压力范围内基本为常量。通过两种图示曲线可以算出：

av＝0.435／p・Cc为所研究压力范围内的平均压力2.2不同固结条件下的沉降计算

如前所述目前工程中广泛采用的分层总和法，该法按照压缩曲线所取坐标的不同，又可分为e－p曲线法和e－logp曲线法。

在进行地基沉降计算时，先要确定地基的沉降深度（即压缩层的界定），对于天然沉积的土层，土体本身已在自重作用下压缩稳定，所以地基中的初始应力δZ随深度的分布即为土的自重应力分布。而地基土的压缩变形是由外界压力（沉降计算压力）在地基中引起的附加应力δS产生的，在理论上附加应力可深达无穷远。但目前在水利工程中通常按竖向附加应力δZ与自重应力δS之比确定地基沉降计算深度，对一般性粘土取δZ＝0.2δS，对软粘土取δZ＝0.1δS。

e-p曲线法

计算公式为第i分层的压缩量

Si＝（e1i－e2i）／（1＋e1i）・Hi（1－1）Hi--第i分层的厚度

地基的最终沉降量（1－2）

有时勘测单位提供的不是压缩曲线，而是其他压缩性指标，可换算为：

Si＝av／（1＋e1）・ΔP・Hi＝mv・ΔP・Hi＝1／Es・ΔP・Hi

ΔP--压力增量

mv--土的体积压缩系数

av--土的压缩系数

Es--土的压缩模量

在计算过程中应注意首先要根据建筑物基础的尺寸，判别在计算基底压力和地基中附加应力时是属于空间问题还是平面问题，再按荷载性质求出基底压力P的大小和分布。应当注意，当基础有埋置深度Df时，应当采用基底净压力Pn＝P－r・Df，然后求出计算点垂线上各分层的竖向附加应力δZ，并绘出它的分布曲线，按算术平均计算出各分层的平均自重应力δsi和平均附加应力δzi进行累加，在e－p曲线中查出相应的初始孔隙比e1i和压缩稳定后孔隙比e2i，从而计算出各分层压缩量（式1－1），并进行累加后得出地基的最终沉降量（式1－2），必须注意自重应力δS应从原地面高程算起，附加应力δZ应从基底高程算起，同时在三维变形状态下，斯肯普登--贝伦建议将沉降值S乘以一个系数Cp，即修正固结沉降S＝Cp・S，根据我国《工业民用建筑地基基础设计规范》规定，计算所得的沉降值S应乘以一个沉降计算经验系数Ms，这样才能较准确估算地基沉降量（MS＝1.3～0.2，其具体数值视土的压缩模具Es的不同范围参见规范说明），一般来讲软粘土地基的S计算值偏小，而硬粘土的S计算值又偏大较多。

e-logp曲线法

按e-logp曲线法来计算地基的沉降与e－p曲线一样，每一分层压缩量计算公式仍为S＝（e1－e2）／（1＋e1）・H，与前述利用e－p曲线或压缩系数av计算的方法步骤基本相同，所不同的只是选用压缩性指标和确定初始及最终孔隙比的手段不同，须由现场压缩曲线求得。经推导可得出用e-logp曲线或压缩指数Cv的沉降计算公式为：

S＝H・CC／（1＋E0）・log（p0＋Δp）／p0（2－1）

由于土的应力历史对土的压缩性能有较大影响，应先推估土的受荷历史和计算未来在建筑物荷载作用下，土可能产生的新的压缩变形。必须确定先期固结应力Pc，根据卡萨格兰德提出的依据室内压缩曲线特征的经验图解法，可在e－logp曲线上图解得出先期固结压力Pc，根据反映土体固结程度的超固结比OCR＝pc／p0（P0为现有有效应力），当OCR＝1时，为正常固结土，OCR＞1时，为超固结土；由于土在钻探、取样、运输、制备土样和试验过程中或多或少地会受到扰动，扰动愈大，曲线的位置就愈低，所以室内压缩试验成果不能反映现场条件下土的压缩性能，还须对室内压缩试验所得e－logp曲线加以修正为现场压缩曲线。 确定了土的固结性质，并分别确定正常固结土和超固结土的现场压缩曲线，这里仅示出推求结果。经过大量研究者的证实，无论土受何等程度的扰动，在室内进行压缩试验时，所得的多条e－logp曲线在0.42e0处附近都趋于一点，由此推算土的现场压缩曲线势必也通过该点。同时假定试样的孔隙比还能保持现场原位条件下的数值e0。另外在超固结土中由室内的回弹再压曲线可知在曲线中存在一个滞后环，其斜率应为超固结土的超固结段压缩量的膨胀指数Cs，超固结土在压缩应力ΔP作用下的压缩量就由超固结段的压缩量S1和正常固结段的压缩量S2两部分总和而成。其计算公式为：

Si＝S1＋S2＝Hi／（1＋e0）・（Cs・logpc／p0＋Cc・log（p0＋Δp）／pc）（2－2）

当Δp较小，p0＋Δp＜pc（先期固结压力）时，则土始终处于超固结状态，此时土层的压缩量计算公式简化为

SI＝Hi／（1＋e0）・（Cs・log（p0＋Δp）／pc）（2－3）

关于初始沉降（瞬间沉降）及次固结沉降的计算

对于普通粘性土，固结沉降是其基础沉降的一个主要部分，它对基础宽大、而压缩土层较薄，排水条件又较符合假定时较为适用。但是实际地基的地质条件往往较为复杂，有时可压缩的软土层分布较厚或土层分布不均，基底面又不是排水面，对较软的粘性（亚粘性）土来说，次固结沉降在总沉降中占有一定比例，这时初始沉降就不可忽视；又如砂性较重的地基，由于固结排水速率很快，初始沉降与固结沉降这两部分已融合一起难以区分，这些都必须计算初始沉降或次固结沉降。下面给出有关计算公式：

①初始沉降

Sd＝P・B・（1－u2）／EI＝3／4・P・B・I／E（3－1）

P--基底压力

B--基础宽度

e0--初始孔隙比

u--土的泊松比

对饱和粘土u＝0.5

I--影响系数，取决于基础形状和所研究点的位置。E--土的不排水变形模量（弹性模量，可用三轴或单轴不排水试验求得）或采用旁压仪在现场测得。

②次固结沉降

St＝H／（1＋e0）・Ca・log（t2／t1）（3－2）t1--次固结的起始时间

t2--建筑物使用年限

Ca--次固结系数，可用主固结和次固结引起的孔隙比与时间半对数关系曲线（e－lgt）求得。

当Ca＜0.03时，粘性土的次固结沉降可以忽略。

此外除了上述两种计算方法外，还有通过室内试验模拟现场应力路径，再量取土样的垂直变形的应力路径法等。

当然在工程设计中，有时我们不但需要预估建筑物基础可能产生的最终沉降量或沉降差，而且还常常需要预估基础达到最终沉降量所需的时间或者预估建筑物完工以后经过某一段时间可能产生的沉降量，即基础的沉降量与时间关系的问题，目前多以饱和土体单向固结理论（一维固结理论）为基础进行求解（当然还有二维、三维固结理论，分别用于解决土坝和砂井、塑管排水法加固地基问题），这里就不再一一叙述。

3、地基处理的目的及意义

建筑物的地基所面临的问题有以下四方面：a强度及稳定性问题．b压缩及不均匀沉降问题；c渗漏问题；d液化问题。当建筑物的天然地基存在上述四类问题之一或几个时，即须采用地基处理措施以保证建筑物的安全与正常使用。我国地域辽阔，从沿海到内地，由山区到平原，分布着多种多样的地基土，其抗剪强度、压缩性以及透水睦等因土的种类不同而可能有很大的差别，地基条件区域眭较强。因而崩龌叁基础这门学雠特别复杂。随着我国国民经济的发展，不仅事先要选择在地质条件良好的场地上从事建设，而有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建；另外，随着科学技术的日新月异，结构物的荷载目益增大，对变形的要求也越来越严，因而原来―般可评价为良好的地基，也可能在一定条件下，非进行地基处理不可。所以不仅要针对不同的地质条件、不同的结构物选定合适的基础形式、尺寸和布置方案，而且要善于选取最恰当的地基处理方法。利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。

结束语

随着社会不断的发展，地基基础工程建设也越来越受到重视。没有地基就不可能有高楼大厦。地基基础工程作为建设工程的核心组成部分，是整个建筑工程的基础，它的质量好坏直接影响到整个工程的大局，其内涵是满足国家现行的有关地基基础的技术标准，设计文件及工程合同中对安全、使用等综合要求的能力,安全可靠、稳定地承担全部建设工程在施工期限间和全寿命使用期限内正常使用的荷载。

参考文献

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[5] 陈希哲．地基事故与预防――国内外工程实例[M]．北京．清华大学出版社，1994