几种特殊土地基上的基础工程

几种特殊土地基上的基础工程摘要：本文主要介绍了几种特殊土地基，包括软土地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基和冻土地基的工程特性，分析了在这些特殊土地基上进行基础工程时所面临的问题，并阐述了相应的处理方法和技术措施，旨在为相关工程实践提供参考和指导，确保基础工程在特殊土地基上的稳定性和安全性。

一、引言在工程建设中，经常会遇到各种特殊土地基。这些特殊土地基由于其独特的工程性质，给基础工程的设计和施工带来了诸多挑战。如果对特殊土地基的特性认识不足或处理不当，可能会导致基础沉降过大、不均匀沉降、建筑物开裂甚至破坏等问题，严重影响工程的质量和安全。因此，深入了解几种特殊土地基的工程特性，并采取有效的处理措施，对于保障基础工程的顺利实施至关重要。

二、软土地基（一）软土地基的工程特性1.高压缩性：软土的压缩性较高，在荷载作用下会产生较大的沉降，且沉降稳定所需时间较长。2.低强度：软土的抗剪强度很低，地基承载力一般在50100kPa左右，难以承受较大的建筑物荷载。3.透水性差：软土的渗透系数很小，通常在10⁻⁷10⁻⁸cm/s以下，排水固结速度缓慢。4.灵敏度高：软土的结构受到扰动后，强度会显著降低，灵敏度一般在24之间。

（二）软土地基上基础工程面临的问题1.沉降问题：由于软土的高压缩性，基础沉降量可能过大，导致建筑物出现明显的下沉，影响其正常使用。2.不均匀沉降：软土地基在水平和垂直方向上的性质差异，容易引起建筑物的不均匀沉降，导致墙体开裂、结构倾斜等问题。

（三）软土地基的处理方法1.换填法：将软土层挖除，换填强度较高、压缩性较低的材料，如砂、碎石、灰土等。换填厚度根据软土的厚度和建筑物的荷载确定，一般为0.53m。2.排水固结法堆载预压法：在地基上堆载重物，使软土排水固结，提高地基强度和压缩模量。堆载重量和预压时间根据地基条件和设计要求确定。真空预压法：通过密封膜下抽真空，形成负压，使软土排水固结。该方法适用于渗透性较小的软土地基，可缩短预压时间。降水预压法：在地基中设置排水井点，降低地下水位，使软土在重力作用下排水固结。3.强夯法：采用强大的夯击能，对软土地基进行夯击，使土体颗粒重新排列，孔隙减小，提高地基强度和压缩模量。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。4.水泥搅拌法水泥土搅拌桩法：利用水泥作为固化剂，通过搅拌机械将其与软土强制搅拌，形成水泥土桩体，提高地基强度。粉体喷射搅拌法：以石灰、水泥等粉体材料作为固化剂，用压缩空气将粉体喷入软土中，与软土搅拌混合，形成加固桩体。5.高压喷射注浆法：通过高压喷射设备，将水泥浆液等注入软土地基中，与土体混合形成固结体，提高地基强度和防渗性能。高压喷射注浆法可分为旋喷、定喷和摆喷三种形式。

三、湿陷性黄土地基（一）湿陷性黄土地基的工程特性1.大孔隙结构：黄土具有大孔隙结构，孔隙比一般在1.01.2之间，在一定压力下受水浸湿后，结构迅速破坏，产生显著的附加下沉。2.湿陷性：湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。自重湿陷性黄土在土的自重压力下受水浸湿后会发生湿陷，非自重湿陷性黄土则需在附加压力与土的自重压力共同作用下受水浸湿才会发生湿陷。3.强度较高：在天然状态下，湿陷性黄土具有较高的强度，但受水浸湿后强度会急剧降低。

（二）湿陷性黄土地基上基础工程面临的问题1.湿陷问题：建筑物在使用过程中，一旦地基受水浸湿，会产生湿陷变形，导致建筑物开裂、倾斜甚至破坏。2.耐久性问题：湿陷性黄土中的可溶盐在水的作用下会溶解流失，使土体结构破坏，影响建筑物的耐久性。

（三）湿陷性黄土地基的处理方法1.垫层法：在基础底面下设置一定厚度的砂、碎石、灰土等垫层，将上部荷载扩散，减小地基的附加应力，从而减少湿陷变形。垫层厚度一般为13m。2.强夯法：通过强夯使湿陷性黄土的结构破坏，孔隙减小，提高地基的强度和抗湿陷能力。强夯的有效加固深度应根据黄土的性质、夯击能量等因素确定，一般为36m。3.挤密法土挤密桩法：通过沉管、冲击或爆扩等方法在地基中成孔，然后向孔内填入素土或灰土，分层夯实形成土挤密桩或灰土挤密桩，改善地基土的物理力学性质，消除湿陷性。灰土挤密桩法：灰土挤密桩的桩身强度和抗渗性优于土挤密桩，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。4.预浸水法：对于自重湿陷性黄土场地，可采用预浸水法。先在建筑场地内进行大面积浸水，使黄土在自重作用下充分湿陷，然后再进行基础施工。预浸水法可有效消除黄土的湿陷性，但需注意控制浸水量和浸水时间，防止对周围环境造成不良影响。5.防水措施：在基础工程设计和施工中，应采取有效的防水措施，如做好场地排水、设置防水层、对建筑物的给排水管道进行防渗处理等，避免地基受水浸湿。

四、膨胀土地基（一）膨胀土地基的工程特性1.胀缩性：膨胀土具有显著的胀缩性，其体积随含水量的增减而胀缩变形。膨胀土的胀缩变形量与土的天然含水量、胀缩等级、压实程度等因素有关。2.裂隙性：膨胀土中存在大量的裂隙，这些裂隙将土体切割成块状，降低了土体的强度和稳定性。裂隙的存在还会影响土体的透水性和胀缩性。3.强度较高：膨胀土在天然状态下强度较高，但遇水膨胀后强度会降低，失水收缩后强度又会有所恢复。

（二）膨胀土地基上基础工程面临的问题1.胀缩变形问题：建筑物地基土的胀缩变形会导致基础上升或下沉，引起建筑物墙体开裂、地面隆起或凹陷等现象，严重影响建筑物的正常使用。2.边坡失稳问题：膨胀土地区的边坡在胀缩作用下容易发生滑坡、坍塌等失稳现象，危及建筑物和人员的安全。

（三）膨胀土地基的处理方法1.换填法：将膨胀土挖除，换填非膨胀性土或弱膨胀性土，如砂、碎石、灰土等。换填厚度应根据膨胀土的厚度和建筑物的荷载确定，一般为0.82m。2.土性改良法石灰改良法：在膨胀土中掺入一定量的石灰，通过离子交换、团聚等作用，改善土的性质，降低胀缩性。石灰掺量一般为土重的6%10%。水泥改良法：水泥对膨胀土的改良效果较好，能提高土的强度和抗水性。水泥掺量一般为土重的4%8%。3.保湿法：通过覆盖、洒水等措施，保持膨胀土地基的含水量相对稳定，减少胀缩变形。保湿法适用于膨胀性较弱、气候条件较为稳定的地区。4.地基处理与上部结构相结合法设置变形缝：在建筑物的适当部位设置变形缝，将建筑物分成若干个独立的单元，使各单元能自由胀缩，减少因胀缩变形相互约束而产生的破坏。采用桩基础：对于荷载较大的建筑物，可采用桩基础穿越膨胀土层，将荷载传递到下部稳定土层上，避免地基土的胀缩变形对建筑物的影响。调整基础形式：采用筏板基础、箱形基础等整体性较好的基础形式，增强建筑物对地基不均匀变形的适应能力。

五、冻土地基（一）冻土地基的工程特性1.冻胀性：土在冻结过程中，水分向冻结锋面迁移并积聚，使土体体积增大，产生冻胀现象。冻胀性与土的颗粒组成、含水量、地下水位等因素有关。2.融沉性：冻土融化后，土体中的冰融化成水，土体孔隙增大，强度降低，产生融沉现象。融沉性与冻土的类型、融化速度等因素有关。3.强度特性：冻土的强度随温度降低而增大，随含水量增加而降低。在冻结状态下，冻土具有较高的抗压强度，但抗剪强度较低。

（二）冻土地基上基础工程面临的问题1.冻胀破坏问题：地基土的冻胀会使基础上抬，导致建筑物墙体开裂、门窗变形等；当冻胀不均匀时，还会引起建筑物倾斜。2.融沉破坏问题：冻土融化后的融沉会使基础下沉，造成建筑物不均匀沉降，影响其正常使用。

（三）冻土地基的处理方法1.保温法：在基础底部及侧面铺设保温材料，如聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫板等，减少地基土的热量传递，降低冻结深度，减轻冻胀影响。2.换填法：将冻土层挖除，换填非冻胀性土，如砂、碎石、炉渣等。换填厚度应根据冻深和建筑物的荷载确定，一般为0.51.5m。3.排水法：在地基中设置排水设施，如盲沟、排水管道等，及时排除地基中的水分，降低地下水位，减少冻胀的可能性。4.基础形式选择：采用桩基础、深基础等形式，将基础置于冻土层以下，避免地基土的冻胀和融沉对基础的影响。对于浅基础，可适当加大基础埋深，使基础底面位于冻结深度以下一定距离。5.建筑物结构措施设置伸缩缝：在建筑物的适当部位设置伸缩缝，将建筑物分成若干个独立的单元，以适应地基土的冻胀和融沉变形。加强结构整体性：增强建筑物的结构整体性，提高其对不均匀变形的抵抗能力。例如，增加圈梁、构造柱等结构构件，提高墙体的刚度和稳定性。

六、结论特殊土地基的工程特性给基础工程带来了诸多复杂问题，在进行基础工程设计和施工时，必须充分考虑这些特殊土地基的特性，采取合理有效的处理方法和技术措施。通过换填、排水固结、强夯、搅拌、注浆等方法对软土地基进行处理；采用垫层、强夯、挤密、预浸水等方法处理湿陷性黄土地