[科普中国]-山区地基处理

重要性

地基基础设计是整个建筑物设计的一个重要组成部分，它对建筑物的安全和正常使用有着密切的关系。一旦出现事故，处理就比较困难，而基坑的回填土下沉造成室内地坪空鼓、开裂，室外散水空鼓开裂、下沉，建筑物基础受水浸泡，甚至导致建筑物不均匀沉降，这正是建筑工程质量的通病，而山区尤为突出。

在山区常会遇到地基软硬不均的问题，这是由于山区地形高低不平、基岩表面起伏变化大、地质成分也比较复杂，在山顶基岩埋藏浅，有的露出在地表，在山麓常有大块孤石，在沟谷常遇到淤泥等软弱土层。因此，在同一建筑物的基础可能部分落在岩基上，而另一部分却落在土层上，另外由于地表高差悬殊，平整场地后常使基础部分落在填方区，另一部分落在挖方区，这些都会导致基础产生不均匀沉降。此外由于山区集水面积广，山洪爆发时表面水径流量大，往往容易造成滑坡和塌方等威胁。

地基设计和施工的主要内容1）强度及稳定—地基的抗剪强度不足，难以支撑上部结构，地基就会产生局部或整体破坏。

2）压缩及不均匀沉降—地基在上部结构的自重及外荷载作用下产生过大的变形，会影响结构的正常使用，特别是超过建筑物所能容许的不均匀沉降时，结构可能开裂破坏。沉降量大时，不均匀沉降将逐步增大。湿陷性黄土遇水而发生剧烈变形也属于这一类地基问题。

3）地基的渗漏或水力比降超过容许值时，会发生水量损失，或因潜蚀和管涌也将出现结构破坏。

4）地震、机器以及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土液化(特别是饱和无粘性土）。山区地基地质条件比较复杂，主要表现在地基的不均匀性和场地的稳定性两方面。山区基岩表面起伏大，且可能有大块孤石和淤泥腐殖土共存；而山地沟壑及洼地处地下水位过高时，冻涨应力也不可忽视；这些因素通常会导致建筑物基础产生不均匀沉降。在山区修建结构物时要重视地基的稳定性，同时避免过大的不均匀沉降，有必要对地基进行人工处理。1

地基处理方法的选用原则地基处理方法很多，各种处理方方法都有它的适用范围、局限性和缺点，没有一种方法是万能的。具体工程情况复杂，地质条件千变万化，各工程间地基条件差别很大，具体工程对地基的要求也不同；因此对每一具体工程都要进行具体分析，从地基条件，处理要求，工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑，以确定合适的地基处理方法。

山区岩土地基下卧基岩表面坡度较大(i>10%）、石芽密布并有出露、大块孤石与淤泥混合一体。这类地基在山区极为普遍，由于基岩表面倾斜，使基底下土层厚薄不均，设计时即要排除岩性和上覆土层厚度的变化，导致地基土的承载力和压缩性相差悬殊而引起建筑物不均匀沉降外；还要考虑地基的稳定性，即上覆土层是否可能沿倾斜的基岩表面产生滑动。

不均匀岩土地基的处理，在山区建设中占有重要的地位。应充分利用上覆土层，尽量采用浅基础，但基础深度必须超过冻层；尤其在上覆持力土层比下卧层较好的情况下，更应如此。充分考虑地基、基础和上部结构的共同作用，既保证地基的变形满足上部结构的要求，又使上部结构的构造尽量适应地基变形条件，即采取地基处理和结构措施相结合的方法来解决不均匀地基的变形问题。在同一建筑物下，遇到软、硬不均的岩土地基，可以对软弱部分地基采取加固处理，使之与坚硬部分地基相适应，也可以将硬岩凿去一部分，换填可压缩土，使之与软弱地基相协调。对软、硬不均的岩土地基，通常采用按变形设计地基。可调整建筑物的基底压力来控制差异沉降，如在强风化岩层中采用较高的基底压力，使较硬地基产生一定的变形；在较软地基上采用较低的基底压力，以减少较软地基的变形，从而达到减小差异沉降的目的。1

处理方法在山区工程规划时，为解决地基软硬不均匀而容易造成基础不均匀沉降问题，就必须搞好工程地质勘测，了解岩石性质、构造、不同类型的岩基和土建的工程性质，对建筑物的稳定性、安全性、技术性的可能性、经济上的合理性有着极为重要的作用。此外岩基和土建中都存在不同类型和规模的软弱岩层和土层，在工程建设中必须进行专门的研究和处理，才能保证建筑物的安全。

1） 由于地壳运动的结果，使原始水平岩层的位置发生倾斜、褶皱及断裂，当建筑物位于单斜构造，且沿岩层走向分布，倾角较大，即基岩表面坡度较大，而上覆土层厚薄不均，容易引起建筑物的倾斜或土层沿着岩面而产生滑动而丧失稳定。当下卧基岩是单向倾斜，为防止建筑物倾斜或沿坡面滑动，可调整基础深度、宽度，或采用桩基和深基础等处理措施，例如，沿岩基倾斜方向，土层深的采用桩基，土层浅的直接支承在风化岩上，既可减少不均匀沉降也减少挖土方工程量和不必要的挡土墙工程。

当建筑物位于沟谷位置时岩基形成褶皱后未经风化剥蚀时，为向斜形态也可能由于背斜遭受强烈风化剥蚀而夷为谷地，当为向斜时，基面呈V 型倾斜，如岩面坡度较为平缓，而上覆土层强度较高时对中小型建筑物只需要适当加强上部结构刚度而不必做地基处理，当为背斜时基面呈八字型倾斜，即中间土层薄，两边土层厚，这种地基变形条件对建筑物最为不利，在两侧倾斜面的交界处往往容易出现裂缝，处理的简单方法是将建筑物在该处用沉降缝分开，而在山脊建造房屋时也要分清基岩褶皱构造是背斜或向斜再做相应的处理。

2） 建筑物位于褶皱和断裂使岩层产生弯曲、破裂和错动，石芽密布的地基时，石芽间覆土较薄时，可挖去覆土，用碎石或土夹石等压缩性较小的材料，重新分层回填夯实，当设计允许时，也可调整柱距，利用石芽作支墩或基础，若石芽间为硬塑或坚硬状态的红粘土，建筑物独立柱在15 t 以下可不做地基处理，若石芽间为软弱积土，且建筑物独立柱在15 t 以上时，可采用桩基础或箱型基础。

3） 遇到大块孤石或个别石芽外露的复杂地基时，对建筑物最为不利，在地基处理时应使局部部位的变形，与周围土的变形条件相适应，否则极易在软硬交界处产生不均匀沉降而造成建筑物开裂。对于大块孤石或石芽周围排架结构或一、二层砖石承重结构时，应在基础与岩石接触的部位将大块孤石或石芽等部削低，分层回填可压缩性材料并分层夯实，使它与其他基础的压缩性相适应，垫层厚度视所需要调整沉降量而定，一般采用30 cm～50 cm ，另外垫层下的岩基应凿成斜面，且基槽要稍大于基础尺寸。当建筑物为多层框架，独立柱基础承重较大时应采用人工挖孔桩或采用箱型基础。

4） 遇到地下水时，也往往对工程建设带来一定的困难和危害，地下水在渗流压力作用下，有可能带走松散岩层、断裂破碎带和其他软弱结构面中的细小颗粒，使岩体被掏空，引起地基破坏，在开挖基坑及地下洞室工程时，有时会发生大量地下水突然涌入，给施工带来很多困难，当发现有地下水时，根据不同地下水特点采用不同的方法，包括垂直截渗的截水墙和灌浆帷幕，排水减压有水平排水和减压井两种形式，共同将地下水流导出，减小渗透力，还有对地下水流进水口或通道的咽喉部位加以堵塞的堵塞法。

5） 不良地基上，既要研究适合的地基处理方案，同时也不能忽视在建筑物结构设计及施工中采用相应的措施，以减少不均匀沉降对建筑物的危害。例如，建造平面不能过于复杂，高差不能过大，控制好长高比及合理布置纵横墙，在突变和转折处设置沉降缝，相邻建筑物不能太接近，尽量减少建筑基底压力及调整其基底附加应力，加强结构的刚度和强度等措施，在施工中应先施工高层及重的部分，后建轻低部分，如果高低建筑物有连接时，连接体最后建，安排好施工顺序，可减少高低层部分的沉降差异。

最后是山区地形的滑坡和塌方问题，由于山区起伏不平，和风化作用或地表水渗入坡体，使粘性土软化、液化，使土体抗剪强度降低，土体可能产生滑动而丧失稳定而造成滑坡或塌方，对建筑物和人身造成危害，为防止滑坡、塌方常使用的方法是砌挡土墙和护坡墙或在保护坡上种植草皮，在斜坡地段还应在坡顶设置截水沟和排水沟，疏导地面水及地下水，避免渗入坡体内。2