建筑与发展 ・１２。 ＪｉａｎＺｈｕＹｕ ＦａＺｈａｎ 评论・规划・鉴赏 Ｐｉｎｇｌｕｎ ｇｕｉｈｕａ ｉｉａｎｓｈａｎｇ 浅析地基变形及处治方法 李刚洪建军 峡江３３１４００ 吉安市公路局峡江分局 江西【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ｑ－限制侧向变形的方法及沉降控制技术。 地基变形原因分析处治方法 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 【关键词】公路工程前言 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 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。这种方法公路上用的较多。在很多路上的台后填土和老路基加宽 部分使用过，目的是减少土路基的不均匀沉降。其主要特点是：在 限制沉降量满足工后容许沉降量的前提下，施工方便且价格便宜。 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。在一定条件下利 用和限制侧向变形是十分有效的，有必要作深入研究。 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。 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。 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 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。 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。 ３．４现有结构物的纠偏处理 处理方法有两类，一是使沉降较多的一侧抬起来，以扶正结构 物，这往往代价较大；另一是使沉降较少的一侧多沉一些。掏土法 属于后一类。在沉降较小的那一侧的外边，打一排钻孔，其深度和 间距视情况而定。逐步从孔中掏土，孔周土体因应力释放而向孔的方 向移动，对结构物基础来说，就是向外的侧向位移，它会引起基础 的沉降，将沉降调整到与结构物另一边基础的沉降相同，从而使结构 物扶正。 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一泊松比来反映 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Ｆ，沉降有两部分组成。 ３．５对建筑物加固 通过切断沉降源对现有建筑物进行加固。分析建筑物沉降的原 因，假如周边有沉降源时，呵通过桩排式的地下连续墙，切断沉降 源，限制现有建筑物地基的侧向变形，从而限制了沉降的进一步发 展。 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。如上海地基规范中规定修正系数随 荷载而增大。这是因为荷载较大时，泊松比较大，侧向变形显著， 因而无侧向变形的分层总和法算得的沉降就有更大误差，需要有较大 值的修正系数。 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３ ０ｍ路堤，工后 ３年之内容许沉降为１ ０ ｃｍ。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ｌ ０ ｃ ｎｌ，一般路段取过 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 渡段为５０ｍ时，为３Ｏｃｍ，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 软基沉降是随时问而发展的，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＜ ５ｍｍ／月，铺筑路面的条件为基层的沉降速率连续２个月＜３ｒａｍ／月， 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 评论・规划・鉴赏 建筑与发展 Ｐｉｎｇｌｕｎ ｇｕｉｈｕａ ｉｉａｎｓｈａｎｇ ＪｉａｎＺｈｕＹｕ Ｆａ Ｚｈａｎ ・１３・ 路堤为分层填土施工，每层土的填筑速度及相邻填筑时间，也是根据 于修建新路导致老路附加沉降影响。常用的具体方法如下： 沉降速度或路基两侧土隆起情况进行控制，施工中随时检测。 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 ６软基沉降控制技术 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 ６．１轻质路堤技术 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 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 向排水系统目前我国主要采用塑料排水板（一般间距１．５ｍ一２．Ｏｍ）和 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 砂井（最大间距４ Ｉｌ１）２种形式。加压系统采用路堤填土本身重进行 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、 堆载预压的方法。根据具体要求分为等载预压和超载预压。对一般路 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 段采用等载预压，对桥头部位及重点地段可采用超载预压。 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 ６．２．２深层搅拌桩（粉体或浆喷两种）能减少总沉降量２０％一４９ 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 ％；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 筑与土质填筑相比，稳定安全系数提高约１Ｏ％，总沉降量可减少１５％一 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、 ２ ０％；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 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 地表水或地下水浸入路堤。 的；Ｃ、能适应快速加荷的施工条件而不应引起急剧沉降。但当软土含 目前公路上使用二灰土（即石灰、粉煤灰土）较为普遍，特别 水量＞６５％后其效果尚待进一步论证。 是在当地土质塑性指数不能满足石灰土用土时，即为砂性土或粉砂土 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 时，采用二灰土得到了比较好的效果 一般配比为：１ ０：２０：７０。具 较多的还是水泥深层搅拌桩。 体根据试验定。 结束语 ６．２地基加固技术 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 地基加固是一项系统工程，需考虑土的特性、变形机理、加固 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 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 的角度去限制和利用地基变形。 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（＞４ ０ ｃＩｌ１）采用深层处理，沉降量较大者（３ ０ ＣＩｌｌ一 参考文献 ４０ｃｍ）采用浅层处理，沉降量小者（＜３０ｃｍ）则不作处理，而采用路堤 预压，自然沉降法。根据经验，对于施工周期较长的公路而言，从最经 ［１］钱家欢主编．土力学［Ｍ］．南京：河海大学出版社，１ ９ ８８． ４．Ｐ．７７． 济和技术可行的角度出发，土基处理的思路是一般路段采用预压排水法 或结合砂井排水板的预压法处理，桥头和构造物过渡地段采用加固土桩 ［２］叶书麟．地基处理［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１ ９８８． ８．Ｐ．２４０． （目前主要为水泥深层搅拌桩）或碎石料桩处理。对软基地区等级较 高的新老路拼接地段的地基处理方法，一般采用高压喷射注浆法，形成 ［３］陈静曦，任奋芝，姜生高．复合地基中桩土应力比分析 １ ７Ｃｍ－２０Ｃｌｌｌ厚的沉降隔墙，进行分离式拼接段地基处理，以避免了由 ［Ｊ］．土工基础，１ ９ ９ ５，６（２）：３ ６—４ ０ ｔ （上接第１４页） 型，才能保证建筑防火性能设计的客观、科学，才能脱离人为主观 达国家了。 因素的影响。 推行建筑防火性能化设计是适应社会发展的需要。随着我国社会 参考文献： 主义市场经济的快速发展，建筑业也得到了空前的发展，超高层建 筑、大型商场、地下建筑、大型娱乐游艺场所等大量涌现，火灾形 ［１］ＧＢ ５ ０ ０ ４ ５—９ ５（２ ０ ０ ５年版），《高层民用建筑设计防火规 势越来越严峻，群死群伤重、特大恶性火灾事故时有发生，现行消 范》 防技术规范不能涵盖上述建筑的所有消防安全要满足这些性能要求， ［２］Ｇ ＪＧ ４ ８—８ ８，《商店建筑设计规范》 从而摆脱了规范条条框框的禁锢，更能充分施展设计才能，大胆进行 ［３］《建筑设计防火规范》（ＧＢ ５ ０ ０１ ６—２０ ０ ６） 创新，设计出更有人情味、更富理性的优秀建筑艺术作品。 ［４］廖曙江等．对某大型商场服装层活动火灾荷载的调查和研究． 推行建筑防火性能化设计是消除一些火灾隐患的一种行之有效的方 消防理论研究Ｖｏ１．２２ Ｎｏ．１ ２００３ 法。 ［５］刘增青．试论发展建筑防火性能化设计和需要注意的几个相关 建筑防火性能化设计是建筑设计方法发展的必然趋势。以火灾性 问题．首届亚太消防论坛论文集．２００２； 能为基础的性能化设计方法已成为世界各国建筑界与消防界的共识， ［６］霍然，袁宏永。性能化建筑防火分析与设计。合肥：安 目前，已有不少国家实行了防火性能化设计规范。如澳大利亚于１９９６ 徽科学技术出版社 年颁布了性能化建筑防火设计规范《Ｂｕｉ１ ｄｉｎｇ Ｃｏｄｅ ｏｆ Ａｕｓｔｒａｌｉａ》 ［７］霍然，胡源，李元洲，建筑火灾安全工程导论。合肥： （ＢＣＡ一９６），该规范于１ ９９ ７年７月１日起在该国各洲推行。美国于 中国科学技术大学出版社，１ ９ ９９， ２ ０ ０ １年发布了《国际建筑性能规范》和《国际防火性能规范》。目 ［８］方正，程彩霞等，性能化消防设计方法的发展及其实施建 前，英 国、法国、日本、加拿大、新西兰、瑞典、荷兰、西班 议，自然灾害学报，２ ０ ０ ３，１，６ ３—６ ８． 牙、国际标准组织（Ｉ ｓ０）、国际建筑研究与文献研究委员会（ＣＩ Ｂ） ［９］田玉敏．论 眭能化”防火设计中的“设计火灾场景”． 等多个国家和国际组织采用了性能化规范或性能化设计方法。我国也 火灾科学，第１ ２卷第１期 于１ ９９６年开始了相关研究，但发展较慢，目前已远远落后于部分发