基本介紹
- 中文名：地基
- 外文名：foundation soils
- 定義：起支承基礎的土體或岩體
- 常見地基：石屑墊層、砂墊層等
- 分類：天然地基，人工地基
- 學科：土木工程
概述,地基種類,地基設計,地基處理,改善的五個方面,改善方法,承載力,人工地基,
概述
地基（subsoil）指的是承受上部結構荷載影響的那一部分土體。基礎下面承受建築物全部荷載的土體或岩體稱為地基。地基不屬於建築的組成部分，但它對保證建築物的堅固耐久具有非常重要的作用，是地球的一部分。
要求：
強度——地基要具有足夠的承載力；
變形——地基的沉降量需控制在一定範圍內，其次不同部位的地基沉降差不能太大，否則建築物上部會產生開裂變形；
穩定——地基要有防止產生傾覆、失穩方面的能力。
壓力--- 適當的壓力。
地基種類
從現場施工的角度來講地基，地基可分為天然地基、人工地基。地基就是基礎下面承壓的岩土持力層。天然地基是自然狀態下即可滿足承擔基礎全部荷載要求，不需要人加固的天然土層，其節約工程造價，不需要人工處理的地基。天然地基為不需要對地基進行處理就可以直接放置基礎的天然土層。分為四大類：岩石、碎石土、砂土、粘性土。人工地基：經過人工處理或改良的地基。當土層的地質狀況較好，承載力較強時可以採用天然地基；而在地質狀況不佳的條件下，如坡地、沙地或淤泥地質，或雖然土層質地較好，但上部荷載過大時，為使地基具有足夠的承載能力，則要採用人工加固地基，即人工地基。
地基設計
支承由基礎傳遞的上部結構荷載的土體（或岩體）。為了使建築物安全、正常地使用而不遭到破壞，要求地基在荷載作用下不能產生破壞；組成地基的土層因膨脹收縮、壓縮、凍脹、濕陷等原因產生的變形不能過大。
在進行地基設計時，要考慮：
①基礎底面的單位面積壓力小於地基的容許承載力。
② 建築物的沉降值小於容許變形值 。
③ 地基無滑動的危險。
由於建築物的大小不同，對地基的強弱程度的要求也不同，地基設計必須從實際情況出發考慮三個方面的要求。有時只需考慮其中的一個方面，有時則需考慮其中的兩個或三個方面。若上述要求達不到時，就要對基礎設計方案作相應的修改或進行地基處理（對地基內的土層採取物理或化學的技術處理，如表面夯實、土樁擠密、振沖、預壓、化學加固和就地拌和樁等方法），以改善其結構性質，達到建築物對地基設計的要求。
地基處理
人工地基處理示意圖在建築學中地基的處理是十分重要的，上層建築是否牢固地基有無可替代的作用。建築物的地基不夠好，上層建築很可能倒塌，這樣說一點也不為過，而地基處理的主要目的是採用各種地基處理方法以改善地基條件。
改善的五個方面
對於地基的改善措施主要有以下五方面：
1. 改善剪下特性
2. 改善壓縮特性
地基的高壓縮性表現在建築物的沉降和差異沉降大，因此需要採取措施提高地基土的壓縮模量。
3. 改善透水特性
地基的透水性表現在堤壩、房屋等基礎產生的地基滲漏；基坑開挖過程中產生流沙和管涌。因此需要研究和採取使地基土變成不透水或減少其水壓力的措施。
4. 改善動力特性
地基的動力特性表現在地震時粉、砂土將會產生液化；由於交通荷載或打樁等原因，使鄰近地基產生振動下沉。因此需要研究和採取使地基土防止液化，並改善振動特性以提高地基抗震性能的措施。
5. 改善特殊土的不良地基的特性
主要是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等地基處理的措施。
改善方法
上述是基本的改善措施，如果要有堅固的地基就必須根據實際情況來選擇合適的處理方法，以下幾種地基的處理方法是比較實用的。
二、預壓法：預壓法是一種有效的軟土地基處理方法。該方法的實質是，在建築物或構築物建造前，先在擬建場地上施加或分級施加與其相當的荷載，使土體中孔隙水排出，孔隙體積變小，土體密實，提高地基承載力和穩定性。堆載預壓法處理深度一般達10m左右，真空預壓法處理深度可達15m左右。
三、強夯法：強夯法是法國L·梅納（Menard）1969年首創的一種地基加固方法，即用幾十噸重錘從高處落下，反覆多次夯擊地面，對地基進行強力夯實。實踐證明，經夯擊後的地基承載力可提高2～5倍，壓縮性可降低200～500%，影響深度在10m以上。
四、振沖法：振沖法是振動水衝擊法的簡稱，按不同土類可分為振沖置換法和振沖密實法兩類。振沖法在粘性土中主要起振沖置換作用，置換後填料形成的樁體與土組成複合地基；在砂土中主要起振動擠密和振動液化作用。振沖法的處理深度可達10m左右。
五、深層攪拌法：深層攪拌法系利用水泥或其它固化劑通過特製的攪拌機械，在地基中將水泥和土體強制拌和，使軟弱土硬結成整體，形成具有水穩性和足夠強度的水泥土樁或地下連續牆，處理深度可達8～12m。 施工過程：定位—沉入到底部—噴漿攪拌（上升）—重複攪拌（下沉）—重複攪拌（上升）—完畢
六、砂石樁法：振動沉管砂石樁是振動沉管砂樁和振動沉管碎石樁的簡稱。振動沉管砂石樁就是在振動機的振動作用下，把套管打入規定的設計深度，夯管入土後，擠密了套管周圍土體，然後投入砂石，再排砂石於土中，振動密實成樁，多次循環後就成為砂石樁。也可採用錘擊沉管方法。樁與樁間土形成複合地基，從而提高地基的承載力和防止砂土振動液化，也可用於增大軟弱粘性土的整體穩定性。其處理深度達10m左右。
七、土或灰土擠密樁法：土樁及灰土樁是利用沉管、衝擊或爆擴等方法在地基中擠土成孔，然後向孔內夯填素土或灰土成樁。成孔時，樁孔部位的土被側向擠出，從而使樁周土得以加密。土樁及灰土樁擠密地基，是由土樁或灰土樁與樁間擠密土共同組成複合地基。土樁及灰土樁法的特點是：就地取材，以土治土，原位處理、深層加密和費用較低。
用這些方法可以使地基比較堅固，但並沒有什麼是完美的，同樣地基處理技術也在不斷的完善與改進中。近40年來，國外在地基處理技術方面發展十分迅速，老方法得到改進，新方法不斷湧現。在20世紀60年代中期，從如何提高土的抗拉強度這一思路中，發展了土的“加筋法”；從如何有利於土的排水和排水固結這一基本觀點出發，發展了土工合成材料、砂井預壓和塑膠排水帶；從如何進行深層密實處理的方法考慮，採用加大擊實功的措施，發展了“強夯法”和“振動水沖法”等。另外，現代工業的發展對地基工程提供了強大的生產手段，如能製造重達幾十噸的強夯起重機械；潛水電機的出現，帶來了振動水沖法中振沖器的施工機械；真空泵的問世，才能建立真空預壓法；生產了大於200個大氣壓的壓縮空氣機， 從而產生了“高壓噴射注漿法”。
承載力
地基基礎允許承載力是指在保證地基穩定的條件下，房屋和構築物的沉降量不超過容許值的地基承載力。中國制定的“工業與民用建築地基基礎設計規範”（TJ7-74）中規定，在基礎寬度小於3米， 埋深0.5—1.0米的條件下，粘性土主要根據孔隙比（e）、天然含水量（Wo）、相對含水量（Wb）考慮。砂根據飽和度（Sr）和緊密度（D）決定，也可按標準貫入試驗及鑽探試驗錘擊數確定地基承載力。當基礎寬度大於3米，埋深大於1米時，必須按下式校正：P=[σ]+ k1r0（b-3）+k2r（h-1）。式中P為計算承載力（噸/平方米），[σ]為按表查得的承載力（噸/平方米），r0及r為地基土持力層的天然容重（地下水位以下取水下容重，噸/立方米），k1及k2為安全係數，取2—3。
人工地基
人工地基的處理方法有密實法、換土法和加固法三類：
密實法
用密實法處理地基又可分為：①碾壓夯實法：對含水量在一定範圍內的土層進行碾壓或夯實。此法影響深度約為200毫米,僅適於平整基槽或填土分層夯實。②重錘夯實法：利用起重機械提起重錘，反覆夯打(圖a)，其有效加固深度可達1.2米。此法適用於處理粘性土、砂土、雜填土、濕陷性黃土地基和對大面積填土的壓實以及雜填土地基的處理。③機械碾壓法：用平碾、羊足碾、壓路機、推土機及其他壓實機械壓實鬆散土層(圖b)。碾壓效果取決於被壓土層的含水量和壓實機械的能量。對於雜填土地基常用 8～12噸的平碾或13～16噸的羊足碾，逐層填土，逐層碾壓。④振動壓實法：在地基表面施加振動力,以振實淺層鬆散土（圖c）。振動壓實效果取決於振動力、被振的成分和振動時間等因素。用此法處理以砂土、爐渣、碎石等無粘性土為主的填土地基，效果良好。⑤強夯法：利用重量為8～40噸的重錘從6～40米的高處自由落下，對地基進行強力夯實的處理方法。經過強夯的地基承載能力可提高3～4倍,以至6倍，壓縮性可降低200～1000%,影響深度在10米以上。此法適用於處理砂土、粉砂、黃土、雜填土和含粉砂的粘性土等。施工時噪聲與振動較大。⑥堆載預壓法：在堆積荷載作用下，使飽和軟土層排水固結，提高抗剪能力，增加地基的穩定性。⑦砂井堆載預壓法（圖d）:在軟土層中按一定距離打入管井,井中灌入透水性良好的砂,形成排水“砂井”，在堆載預壓下，加速地基排水固結，提高地基承載能力。此外，還有擠密砂樁法和振動水沖樁法等。
換土法
當地基持力層軟弱，密集法不能滿足建築物荷載要求時，可採用換土墊層的辦法處理土層。此法是先將基礎底下一定深度的軟弱土層挖出，回填砂、碎石、素土或灰土等，逐層夯實，便成為承載能力較高的墊層（圖e）。
加固法
用加固法處理地基可分為：①化學加固法：通過壓力灌注或攪拌混合等措施，使化學溶液或膠結劑進入土層，使土粒膠結。所用漿液主要有：高標號矽酸鹽水泥和速凝劑配製成的水泥漿液；以水玻璃為主加氯化鈣配製成的水玻璃漿液；以丙烯酸氨為主的漿液；以重鉻酸鹽木質素漿等紙漿液為主的漿液。套用較多的是水泥漿液；紙漿液雖加固效果較好，但有毒，會污染地下水。②高壓旋噴法：利用噴射化學漿液與土粒混合攪拌處理地基（圖f）。多使用水泥漿液。為防止漿液流失，常加入三乙醇胺和氯化鈣等速凝劑。此法還可用於建築物地基的補強。③矽化加固法：此法是在滲透性較強的土層，利用一定的壓力，把漿液通過下端帶孔的管子注入土中，使土粒膠結起來。其加固效果同所用的化學溶液濃度、土壤滲透性和注液壓力有關。對於滲透係數每分鐘小於 10-6米的粘性土，壓力注入的矽酸鈉溶液要依靠電滲作用，才能進入土層空隙，這種方法稱為電矽化法。此法加固作用快，工期短，還可用來制止流砂、堵塞泉眼，也可用於加固已建工程。
