天然地基满足建筑变形及稳定性要求

（一）一般地基

土层分布较均匀的地基称为均质地基。其地基土层可能是单一的，也可能由多层土组成，当由多层土组成时，各土层的坡度一般小于10%，其中软土层坡度一般小于5%，地基土也可能夹有薄层透镜体。

由于土层分布较均匀，设计时主要考虑地基土的力学性质以及建筑物的特性。在多数情况下，采用天然地基可满足一般建筑物对地基的变形及稳定性要求。由于勘察工作的精度有限，地层浅部存在的局部软土、洞穴、树根等情况有时待基坑开挖时才发现，甚至在使用过程中出现建筑物沉降不均时才引起注意。因此，基础施工前的基坑验槽工作必须慎重，应加强验槽时的钎探工作，排除地基土中的各种隐患。

当地基土层分布无规律，各土层坡度较大，特别是软弱土层厚度变化大时，应视为非均质地基，设计时应根据土层具体情况区别对待。

（二）特殊性土地基

对一般性土地基（如黏性土地基、砂土地基、碎石土地基及岩石地基等）而言，特殊性土地基主要指湿陷性黄土地基、膨胀土地基、软土地基、冻土地基、红黏土等。另外，填土、盐渍土、污染土等也属于特殊性土的一部分。

1.湿陷性黄土地基

黄土主要分布在中纬度干旱、半干旱地区，大陆内部、温带荒漠和荒漠地区边缘以及第四纪冰川边缘均有广泛发育，我国黄土高原属于典型的黄土区。山西、陕西、甘肃的大部分地区，以及河南西部、宁夏、青海、河北的部分地区，新疆、内蒙古、山东、辽宁及黑龙江的部分地区也有不连续的分布。原生黄土具有很好的结构性，天然含水量较低，一般低于塑限，孔隙比稍高，约为1.0左右。该类土在天然状态下强度较高，压缩性较低，而当浸水后，粒间连结力因可溶盐溶解而降低，在一定压力作用下土体将重新压缩，即产生湿陷。这种黄土称为湿陷性黄土。

以黄土湿陷性起始压力是否大于上覆土体饱和自重为标准，将湿陷性黄土划分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。通过类似测湿陷系数试验（试验时压力取上覆土体饱和自重）得到黄土的自重湿陷系数。当然，地基湿陷性测试与评价也可采用现场试验来完成。已知每一层土体湿陷系数、自重湿陷系数及代表土层厚度，可以计算出场地的湿陷量和自重湿陷量，以此可以对场地进行湿陷性等级评价。根据湿陷量和自重湿陷量，可以将场地地基类型划分为轻微（I）、中等（II）、严重（III）及很严重（IV）4个等级。以此并结合建筑物重要性、地基受水浸可能性及使用期间建筑沉降限制严格程度，来确定地基、基础及上部结构处理措施。

湿陷性黄土地区处理措施一般包括防止地基浸水、提高上部结构整体性及变形适应性、消除地基土的湿陷性等措施。

（1）防止水浸入地基。在建筑物的布置、场地及屋面排水、地面防水、散水、排水沟、管道敷设、管材及接口等方面采取防水措施；在防护范围内，对地下管道增设检漏管沟和检漏井；对防水地面、排水沟、检漏管沟、检漏井等设施提高设计标准。

（2）结构措施。选择适宜的结构和基础型式；加强结构的整体性及空间刚度；构件应有足够的支承长度；预留适应沉降的净空；建筑物体形力求简单，当体形复杂时应设沉降缝，将建筑物分成若干体形简单并具有较大空间刚度的独立单元。

（3）地基处理措施。地基处理是消除黄土地区部分或全部湿陷量最常用的方法。当基础以下湿陷性黄土厚度较小时，一般可采用土（或灰土）换填形成垫层的方法来置换，但湿陷性黄土厚度过大时，换填法不大适用，这时可以考虑采用挤密土（灰土）桩来消除桩周土的湿陷性；大面积湿陷性黄土区，也可采用重锤夯实，破坏黄土大孔隙结构而达到目的；对于自重湿陷性黄土，人工预浸水可以消除自重湿陷量。当然也可以采用桩基础穿过湿陷性黄土进入下覆的非湿陷坚硬土层来减少湿陷性黄土的负面影响。

2.膨胀土地基

因膨胀土的黏粒成分主要由亲水矿物（如蒙脱石、水云母等）组成，吸水膨胀、失水收缩或反复胀缩是膨胀土地基的变形特点。由于地基土的密度、天然含水量不同，加上气候、覆盖条件的差异，其变形可能是上升型变形，也可能是下降型变形，或者二者皆有。

地基土含水量的改变是引起地基变形的主要原因，含水量的改变及变化程度主要取决于降雨量及蒸发量、地温的变化程度及地基的覆盖情况，如房屋、地坪、草木的覆盖情况等。因此，在较长时间的降水或大旱后，往往引起建筑地基变形，使三层以下的建筑物产生破坏，如墙体开裂、独立砖柱断裂并伴随水平位移及转动、室内地坪隆起等。地基变形引起的房屋变形以反向挠曲变形居多，在某一时期某一具体条件下，也常表现为正向弯曲变形，坡地上的房屋还常出现局部倾斜并伴有水平变形。在膨胀土地基上的房屋，其损坏率较高，且损坏后的房屋不易修复。

根据以上基本特征，膨胀土地基的设计工作应按以下原则进行：

（1）根据拟建地区的气候、地形地貌条件、地基的膨胀性质等，判定地基在10年或更长时间可能发生的最大变形量及其变形特征。

（2）采取相应措施，使可能发生的变形量减少到房屋允许变形值范围之内。如：增加基底压力以限制其膨胀变形；为减小气候变化所产生的不利影响，对基础采用适当的埋深；采用覆盖设施，使蒸发所引起的干缩变形减至最小限度；改善地面排水及地下管道排水设施，防止向土中渗漏等。

（3）对处于坡地的房屋，设置挡墙维护边坡，以减少地基土中水分的侧向蒸发，防止地基因水平方向变形而危害建筑物。

对膨胀土地基的变形特征判定，直接关系到膨胀土地基的设计是否正确，以及将采取的防治措施是否得当。例如，对膨胀变形为主的地基，采用增加基底压力、防止水渗入地基的措施最可靠，而对含水量较高的膨胀土地基，增加基底压力的方法不能采用，应以减少蒸发、防止地基土收缩下沉为出发点才是正确的。

3.软土地基

由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基属软土地基。因为在这类地基土上建造房屋会产生较大沉降，若将中、低压缩性土地基的一般设计方法直接用到软土地基的设计中，可能不满足建筑物的安全使用要求，所以，除按一般地基设计原则进行设计外，在某些方面还应采取特殊措施。天然软土一般属于还原环境条件下全新世晚期湖相饱和堆积物，一般以孔隙比e的大小分为淤泥质土（1.5＞e≥1.0）和淤泥（e≥1.5）两大类。(www.xing528.com)

软土地基设计中必须慎重考虑地基土的变形，甚至当荷载未超过地基土的承载力特征值时，若未采取特殊措施，也会产生过大沉降及不均匀沉降，使房屋严重破坏。例如，建在中、低压缩性地基上的三层砖石结构，其沉降量一般不超过10～20mm，若建在软土地基上，沉降量可达100～500mm。又由于软土的渗透性弱，建筑物的沉降稳定时间少则几年，多则十几年，可见对软土地基进行设计时，考虑采用相应的措施很有必要。其设计原则和措施主要有：

（1）提高建筑物的刚度，以减小相对弯曲变形，使建筑物得以均匀下沉。

（2）利用补偿性基础设计方法，或采用筏板基础，以减小地基中的附加应力，使沉降量减小。

（3）使建筑物的体形及平面布置简单、荷载均匀，必要时按平面形状及高度差异，在适当部位设置沉降缝，以减少局部地基的不均匀变形，防止建筑物开裂和破坏。

（4）控制相邻建筑物的间距，以免因相互影响而产生附加不均匀沉降，防止相对倾斜。

（5）控制加荷速率，利用土的固结原理，使地基在压缩变形过程中相应提高地基承载力。

（6）利用地基处理的方法，如堆载预压、换土垫层等方法，以提高地基承载力。

（7）控制施工现场大面积堆载的范围及堆载量，以防邻近建筑物被破坏或者使基础产生不均匀下沉。

（8）当在软土地基上建造高重型建筑物时，一般采用深基础，如采用桩基础穿过软土层进入承载力较高的地基土中，甚至可进入深部基岩，使建筑物的沉降量不超过允许值，且稳定性得到保证。但采用桩基础会使工程造价提高，需进行技术经济的比较后才能决定是否采用。

4.冻土地基

在寒冷地区，土中液态水因温度低于0℃而结冰，因冰胶结土粒形成冻土。冻土的强度较高，压缩性很低，当温度升至0℃以上，土体因冰融化使强度大幅度降低，压缩性增强。冻土分为季节性冻土（冬季冻结，春季融化）和多年性冻土（在年平均气温低于0℃的地区，仅表层土因气温升高而融化，其下部土层终年处于冻结状态）。

在我国的高纬度高海拔地区进行铁道建设、油气管道、电站及特殊项目的施工中常遇到冻土地基，在这类地基上施工需解决的主要问题是如何防止冻土解冻，以及如何避免因地下水向地表上升而产生的冻锥对工程的危害。

地温升高将引起地基土解冻，如气温升高、建筑物覆盖地基、采暖等都会使地基土解冻。由于冻土中冰的体积大于融化后水的体积，使解冻后的地基产生塌陷现象，又因土体强度急剧降低，会使基础产生过量的或不均匀下沉。

为防止冻融对建筑物的危害，可将基础埋置于不解冻土层中（如采用钻孔灌注桩工艺），并设置地板架空层（对表层土隔热），可减小解冻的可能性。工程选址时，应避开可能产生冰锥的地区，并做好场地排水工作。冻土地基的相关设计详见第二章。

（三）人工地基

除了被动地利用已有的天然地基外，可以对天然地基进行处理形成人工地基，该类地基类型种类较多，下面仅进行简单介绍。

当基础下存在不良地基土时，如果地基土厚度不大，在工程量可以接受的情况下，可以考虑将不良地基土人工挖除后换填满足要求的土体。这种方法常用在局部的坑、穴处理，换填土常用人工夯实的三七或二八灰土、承载力更高的砂石料等。当然人工换填也可用于变形调节，如在处理高层主体与裙房差异变形过程中，可以采取将裙房下地基置换为具有一定变形缓冲能力的土体，以保证变形的协调。换填土的指标主要控制压实系数。

当将土体挖除置换不现实时，可以考虑采用保留原土，但要提高天然地基土体的密实度来改善其工程性质。根据土质条件，常用的方法有强夯加密、挤土桩及振冲桩加密、真空或堆填压实等方法，以降低土体的孔隙率，改善其工程性质。最简单的加密方法——夯实，是采用重锤提升一定高度后释放，然后对土体进行夯击，导致土体加密的一种办法。夯击属于瞬时的能量冲击，速度很快，被加固的土体一般为能被夯击密实的碎石土、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，饱和的细粒土一般不采用夯实提高密实度。夯实是一种由地表向下的加密过程，加固效果随深度增加而降低。挤土桩则属于通过对桩周土体挤压而实现加密的工艺，加固深度受桩长控制。挤土桩在处理排水不畅的细粒饱和土时也不适用。当遇到饱和的松散砂性土时，为改善土体的工程性质，提高抗液化能力，常用振冲工艺导致局部砂土液化来提高土体的密实度。对于淤泥质土，采用夯实、挤土桩及振冲桩并不能提高土体本身的密实度，反而可能导致土体工程性质降低。要想提高这类低强度、低渗透性的饱和土体的密实度，工程上常用真空或堆载压实的方法。堆载预压比较简单，一般分层堆填荷载于松软土体之上，增加土体总应力（超孔隙水压力为主），待孔隙水压力消散，土体沉降并加密，性质改善。而真空预压主要是对地表密封覆盖后通过抽真空而导致土体固结压密的过程，受系统密封性能控制，处理后的地基承载力一般不会超过80kPa。

另外，也有通过灌入水泥及化学浆液，对土体进行直接改性的方法来处理地基。

对强度难以满足要求的地基土部分用更高强度材料予以置换，形成地基土与置换材料的复合地基，也是工程上经常使用的方法，如水泥土搅拌桩复合地基、旋喷桩复合地基、夯实水泥土桩复合地基等。当桩体在形成的过程中，对周边土体有挤压加密效果时，属于置换与加密的共同作用。当然在部分软土地基中形成的砂桩，一般只是用于降低土体排水路径，不考虑置换效应。

人工地基形式种类极其多样，必须在充分认识地质条件、岩土体性质基础上，因地制宜，灵活使用。