人工地基

在修築建築基礎時，常會遇到淺層地基土為軟弱土和不良土，其地基承載力不足或沉降量大於容許沉降量，而從結構型式和技術經濟比較來看，以修建淺基礎為宜，此時，應採取人工加固處理措施，提高地基土的承載力和密實度，減小沉降量，這種加固後的地基稱為人工地基。

基本介紹

• 中文名：人工地基
• 定義：人工加固處理後的地基
• 作用：提高地基土的承載力和密實度
• 適用條件：地基承載力不足或沉降量過大
• 常用方法：換土墊層法、夯實法等
• 所屬學科：工程技術

軟弱地基的工程特性

荷載引起的地基應力隨深度增大而減小，直至趨近於零，故地基上部一定深度內的土層為其主要受力層。一般情況下，地基的變形和穩定性主要取決於該深度內土的性質。持力層主要由軟弱土組成的地基稱為軟弱地基。軟弱土一般指土質疏鬆、壓縮性高、抗剪強度低的軟土（如軟黏土）、鬆散砂土和未經處理的填土。軟土是含水量和飽和度高、孔隙比大、透水性低且靈敏度高的黏性土和粉土。包括淤泥、淤泥質土、有機質沉積物（泥炭土和沼澤土）和其他高壓縮性的黏性土和粉土。

人工填土包括素填土、沖填土和雜填土。素填土成分比較單一，多是山丘高地挖方後在低洼處原土回填而形成的，回填未做加密處理時，常較疏鬆且不均勻，在水浸潤下易產生濕陷。沖填土（吹填土）是在整治和疏通江河時，用挖泥船或泥漿泵把江河或港灣底部的泥砂用水力沖填（吹填）形成的沉積土。沖填土的物質成分比較複雜，如以粉土、黏性土為主，則屬於欠固結的軟弱土，若由中砂粒以上的粗顆粒所組成的，則不屬於軟弱土。雜填土是覆蓋在城市地表的人工雜物，包含瓦片磚塊等建築垃圾、工業廢料和生活垃圾等。

軟弱地基處理的常用方法

由於土層強度低，壓縮性高，透水性差，土質不均，如作為地基，往往不能滿足建築物對強度和變形的要求，需進行加固處理。地基處理的目的是：提高地基土的抗剪強度，降低軟弱土的壓縮性，減少地基的沉降量，防止不均勻沉降。在高烈度地震區進行地基處理，還可以改善土的滲透性能和動力特性，防止地震液化的發生。

在長期的工程實踐中，人們針對所遇到的各種軟弱和不良地基以及由於地基問題處理不當引起的各種事故或現象，研究和推廣採用了多種多樣的地基處理方法，這些方法不僅適用於軟弱地基，其中有的方法也適用於某些特殊土。地基處理的方法有換土墊層、擠密或振沖、碾壓與夯實、預壓、膠結加固和加筋等六類。選用地基處理方法時，應從當地地基條件、目的、要求、工程費用、施工進度、材料來源、可能達到的效果以及環境影響等方面綜合考慮，並通過試驗和比較來確定。必要時還應在建築物設計與施工中採取相應的措施。

換土墊層法

換土墊層法又稱開挖置換法，是將基礎底面以下一定深度的軟弱土全部或部分挖除，然後回填強度較高、壓縮性較低、沒有侵蝕性的砂、碎石或卵石、素土、灰土、石屑、礦渣等材料，經過分層夯實至要求的密實度，作為地基持力層。換土墊層法適用於淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等淺層處理。換土墊層法回填所用的材料雖有多種，但其作用和計算原理基本相同，是一種較簡易的淺層地基處理方法，並已得到廣泛的套用，處理地基時，宜優先考慮此法。換土可用於單獨的基坑、基槽，也可用以滿堂式置換。

換土墊層法所用的回填材料都是鬆散的，壓密是保證墊層質量的施工關鍵。壓密方法有加水夯實法、水撼法和振動壓密法（機械碾壓法、重錘夯實法、平板振動法）等。換土墊層的作用主要有以下幾個方面：提高地基的承載力；減少地基的沉降量；加速地基的排水固結。此外，砂、碎石或卵石墊層可以防止凍脹和消除膨脹土地基的脹縮作用。必須指出的是，砂墊層不宜用於處理濕陷性黃土地基，因為砂墊層的良好透水性反而容易引起黃土產生濕陷。

砂樁

砂樁與生石灰樁是擠密加固地基的一種方法。擠密加固法，就是在軟弱地基中先用振動、衝擊或打入套管等方法在地基中成孔（孔徑一般為30~60cm），然後向孔中填入砂、土、石灰等材料，分層搗實成樁，然後將鋼管拔出。在鋼管打入土中時，孔位部分的土體擠入周圍土中，使土層擠密。

砂樁的作用：

1、樁管打入地基時，對土有橫向擠密作用和振動衝擊作用，使土顆粒相互靠緊擠密，孔隙比減小。處理後，土的壓縮性減小，抗剪強度提高，從而提高了地基容許承載力。

2、軟弱土被擠密後與樁體共同作用，組成複合地基，共同承受和傳遞建築物的荷載。

3、由於基底應力向砂樁集中，減少了沉降量。

4、黏性土地基設定砂樁後，同砂井一樣，也具有排水固結作用。

通過振動和衝擊的擠密作用，增加砂類土的相對密度，砂樁能有效地防止地基的振動液化。

砂樁的適用條件：

砂樁的套用範圍較為廣泛。從土類來說，可用於處理鬆散砂土、雜填土和黏粒含量不高的軟弱黏性土。但對於飽和軟黏土，因其抗剪強度低、靈敏度高、滲透性又差，往往難以形成密實的砂樁，而土的天然結構卻可能在砂樁施工中受到破壞，使其抗剪強度降低。從加固的目的來看，可提高上述一般鬆軟地基土的強度，減少地基變形量，還可以防止地震時飽和鬆散砂土的液化，減少列車振動對地基土的影響，加速地基土的固結。所以此法可用於各類建築物的地基加固。

砂井和塑膠板排水固結法

為了加速軟土地基的排水固結，工程實踐中常採用在擬定處理的地基中按一定間距和排列方式設定若干個豎向砂井（袋裝砂井或塑膠排水板）作為排水體，並在地面鋪設砂墊層或砂溝，連通各個砂井構成排水系統。然後進行預壓，使孔隙水經由排水系統排出。這種處理地基的方法稱為砂井預壓排水固結法，或砂井預壓法。在土中設定砂井以後，土層中增加了許多透水性良好的排水通道，排水距離大大縮短，根據太沙基的固結理論，土層固結所需的時間與排水距離的平方成正比，因此地基固結的時間也大大縮短。

攪拌樁法與灌漿膠結法

此類方法是在軟土地基土中注入水泥、石灰等，用噴射、攪拌等方法使之與土體充分混合固化；或把一些能固化的化學漿液（水泥漿、水玻璃、氯化鈣溶液等）注入地基土孔隙，以改善地基土的物理力學性質，達到加固目的，因此又統稱為化學加固法。所用化學加固材料可分為粉體類（水泥、石灰粉末）和漿液類（水泥漿液及其他化學漿液）。加固的類型有攪拌樁法（粉體噴射攪拌樁、水泥漿攪拌樁、高壓旋噴樁，統稱深層攪拌樁）及膠結法（矽化法、水泥灌注法）兩類。

夯實法

夯實法對砂土地基及含水量在一定範圍內的軟弱黏性土可提高其密實度和強度，減少沉降。此法也適用於加固雜填土和黃土等。夯實方法除常用的機械碾壓、振動壓實和分層錘擊法外，還有重錘夯實法和強夯法（也稱動力固結法）。

土工織物法

土工織物（即土工聚合物）是土工用合成纖維材料的總稱，它包括各種土工纖維、土工膜、土工格柵和土工墊等。土工織物是以煤、石油、天然氣等作為原料，經過化學加工而成為高分子合成物（聚合物），再經過機械加工製成纖維或條帶、格線、薄膜等的產品。它具有質地柔軟、重量輕、整體連續性好（在長度上可製成數百米到上千米）、施工方便、抗拉強度較高、耐腐蝕和抗微生物侵蝕良好等性能。缺點是抗紫外線能力低，如暴露在外受到紫外線（日光）直接照射則容易老化。土工聚合物由於它一系列優良的特性，使其在鐵路、水利、城建、公路、林業、國防等領域得到了迅速的發展和廣泛的套用。