地基的案例
淺談地基基礎施工與塌陷地基加固技術
淺談地基基礎施工與塌陷地基加固技術
1.王勝堯 2.王水成
1,河南名門地產（平頂山）有限公司
2.中國平煤神馬能源化工集團天宏焦化公司 河南 平頂山 467000
摘要：本文通過對軟地基的危害進行闡述，對礦區地基軟臥層換土處理工藝以及造成塌陷后的注漿加固處理技術進行分析，以資參考。
關鍵詞：地基基礎；軟臥層；塌陷；注漿加固。
對于煤礦塌陷區而言，地基處理有著至關重要的基礎作用，而在地基處理中施工過程的控制及施工方法的好壞又起著關鍵的作用。目前，在對地基軟基處理的過程中有多種處理的措施，其中最主要的有基底開挖換土法、砂礫墊層法、拋石擠淤法以及水泥深層攪拌樁這幾種處理的方法。同時，如果有出現塌陷的區域，必須進行注漿加固。
一、地形、地貌
“怡購城”項目位于平煤七礦塌陷區地基范圍內，由于多年的淤泥沉積，雨水沖刷，大部分地基存在軟基，其土質為淤泥土，屬湖灘沉積類型，根據鉆探揭露結果，場地20.0m勘探深度內地層按其成因類型、巖性及工程地質特性將其劃分為5個工程地質單元層，現分述如下：第⑴雜填土：雜色,稍濕～濕,松散,以粉質粘土為主,含建筑垃圾、卵石及生活垃圾等。第⑵層粉質粘土；第⑶層粉質粘土；第⑷層質粘土；第⑸層粘土的地質條件施工范圍地層由上至下依次展開。由于完全為稠度穩定的泥炭在泥沼內的充滿物，屬第一類泥沼，其土質溫度在0℃以上，不論含水量多少，深為2m的試坑，能保持垂直邊坡5d不發生變形。
二、軟基處理的方法
根據上述對軟土性質及地貌、地形的描述，在施工中結合本標段的實際，采用以下4種方法處理軟基。
（一）、基底開挖換土法
此法是部分或全部挖去軟弱土，用良好土換掉淤泥、軟土的方法，在由于其表層為易于排水施工取材方便且無硬殼、淤泥土、層厚沒有超過3m，所以進行開挖后，保證減小沉降量與填土的穩定。
展開 淺談高層建筑地基沉降及控制措施 附GB55003-2021 建筑與市政地基基礎通用規范下載
3.高層建筑地基加固技術
建筑地基的主要作用是支撐建筑物，可以分散建筑物的載荷，將建筑物的載荷傳導到地基的各個部分，同時地基也是連接建筑物與地面的重要結構，將地基的載荷向下傳遞。在進行建筑物地基基礎施工時，必須防止出現破壞、失穩或者變形的缺陷，因此必須對地基基礎施工進行細節化處理，如果經過地基基礎施工后,建筑物仍然出現下沉或其他缺陷，則需要對建筑物基礎進行加固處理。
3.1強夯法
在應用強夯法時，首先需進行預壓，應用推土機對平整地基進行預壓，后在于試驗方式以及施工材料有效的集合,將其夯點的定位進行非常準確的測量。如果在其地基間的水量非常高，那么就可以應用沙石填充以及豎并排水等方式，而一般來說砂石的填 充就是在其表面將砂石以及粗砂進行墊層，在一定程度上避免出現設備以及地基的塌陷，對設備正常的運行造成一定的影響，而且還要消除在強夯當中所形成的孔隙水壓。除此之外，要想使進行強夯后所出現的平整場地能夠避免，那么在強夯時就需要以四周往中間的路線進行，而且當夯擊結束了以后，一定要以夯錘再次進行夯擊， 要保證這個地基的受力程度均勻，也在一定程度上使承載力有效的增強。
3.2基礎加深加固技術
基礎加深加固技術是指在原基礎底面下面增設墩式基礎，使基礎底面能夠坐落在更好的土層上面,從而滿足承載力和變形的要求，簡單地說，就是在需要加固的建筑物的基礎下面挖坑，然后在坑里澆筑混凝土墩來對基礎進行加固，又叫墩式托換,坑式托換。這種加固方法一般適用于地下水位較低、地基淺層有較好持力層等場地。澆筑的混凝土墩受坑下地基土的承載力大小和托換加固結構的荷載影響，可以是連續的或間斷的。當設置間斷式混凝土墩時,應當符合建筑物荷載對坑底土層的地基承載要求。如果間斷式混凝土墩無法給予建筑物足夠支撐的時候，此時就要采用連續混凝土墩。
展開 地基承載力之精髓
1、前言
綜合確定地基承載力特征值，是巖土工程師的基本功。當前進行巖土工程勘察，尤其是涉及地基基礎，對主要受力層內的每層土提供地基承載力特征值fak，是必須的工作內容。
確定地基承載力特征值fak，目前的方法有：載荷試驗法、其他原位測試法、理論計算法、經驗查表法和現場鑒別法。在具體工程上，巖土工程師在使用這幾種方法時，往往出現用各種方法確定的結果不同，甚至相去甚遠。如何分析這確實是剛入門，甚至是很資深的巖土工程師必須面對的問題。
本文本文對此進行了探討，供各位巖土工程師和專家參考，不妥之處，請指正。
2、地基承載力的本質
要不斷研究和感悟地基承載力的概念、內涵，這有助于對地基承載力的深刻理解和面對具體工程問題時的綜合確定。
（1）地基承載力研究簡史
不斷考察地基承載力基本理論的發展史，可以感悟不同時代、地區的工程技術發展需求，更多地注意其研究假定和適用范圍。詳見文獻[1]。
（2）中國使用過的幾個歷史階段的地基承載力概念
地基容許承載力[R]：確保地基不產生剪切破壞而失穩，同時又保證建筑物的沉降不超過允許值的最大荷載。
地基極限承載力R：使地基發生剪切破壞，失去整體穩定時的基礎底面最小壓力，即地基能承受的最大荷載強度。地基極限承載力和地基容許承載力是一對承載力概念。
地基承載力基本值f0：用某一方法確定的相應于標準基礎（載荷板）寬度和埋深時的地基容許承載力代表值。
地基承載力標準值fk：考慮了土性指標變異影響后的相應于標準基礎（載荷板）寬度和埋深時具有某一特定置信概率的地基容許承載力代表值。
地基承載力設計值f：是指地基承載力標準值fk經基礎寬度和埋深修正，或直接用地基抗剪強度指標標準值，考慮實際基礎寬度和埋深，采用承載力理論公式計算得到的地基容許承載力值。
展開 ANSYS中彈性地基的實現方法(一)
在實際項目中，常常遇到需要考慮彈性地基的問題，例如在箱涵結構設計的過程中，需要考慮彈性地基的作用。與常用設計軟件不同，在ANSYS中實現彈性地基較為麻煩，一般說來，分兩種方法：
一、采用可以考慮地基剛度的特殊單元，例如梁單元系列beam44、beam54;殼單元系列shell63;表面效應單元Surf153、Surf154等。
二、上述單元之所以可以考慮地基剛度，其原理在于當用戶定義彈性地基剛度后，ANSYS會自動在單元節點處產生彈簧單元，因而如果不采用上述單元而使用其他普通單元，用戶可以自己手動建立彈簧來模擬彈性地基。
為說明如何考慮彈性地基，本系列文章主要從四個方面并輔以簡單實例簡要闡述：
A、線單元彈性地基的實現；B、殼單元彈性地基的實現；C、實體單元彈性地基的實現；D、人工彈簧模擬方法
本篇以梁單元Beam44為例，闡述彈性地基的實現方法。
Beam44的實常數中可以輸入彈性地基剛度EFSZ和EFSY,用此參數可對彈性地基上的梁進行計算，其計算基于溫克爾假定，假定內容可具體參考有關土力學教材。
由于Beam44單元為線單元，因此其輸入的彈性地基剛度應為‘單元截面寬度x K’,從這兒可看出，此處地基剛度的量剛應該為力/長度^2，而不應該是力/長度^3。
采用梁單元考慮彈性地基還需要注意的一個地方，若考慮了某個方向的彈性地基剛度，則該方向不再施加約束。可以簡單的這么認為：彈性地基剛度是自帶約束的彈簧，該彈簧負責其長度范圍內的剛度及約束問題。
為說明使用方法，以某箱涵結構的計算為例，使用beam44單元進行了建模計算。
展開 
巖土工程設計與施工---天然地基上的淺基礎和基礎下的應力分布[Shallow Foundation] (C5)
1 引言
這節課討論天然地基上淺基礎的設計和基礎下的應力分布計算。對于基礎設計，由于地質工程專業比土木工程專業的要求低，因此這節課側重理解最基本的概念和方法論，著重強調從巖土工程的角度來理解地基和基礎，更詳細的討論以及思考題目參看下面為土木工程專業的授課內容:
基礎工程---第一章: 導論 (1)
基礎工程---第一章: 導論 (2)
基礎工程---第二章: 天然地基上的淺基礎 (1)
基礎工程---第二章: 天然地基上的淺基礎 (2)
2 地基與基礎
任何建筑物都建造在一定的地層上，建筑物的全部荷載都由它下面的地層來承擔。一般而言，將承受建筑物各種作用的地層稱為地基，而將建筑物與地基接觸的最下部分，也就是將建筑物的各種作用傳遞至地基的結構物稱為基礎。可以認為受建筑物影響的那一部分地層稱為地基，建筑物與地基接觸的部分稱為基礎。對于巖土工程師來講，我們更關心的是地基。地基分為天然地基和人工地基，天然地基是未經過人為處理即可滿足設計要求的地基，人工地基是經過人工加固或處理后的地基。對于工業與民用建筑，地基和基礎比較容易區分，著重介紹一下橋梁工程的地基和基礎。橋梁上部結構為橋跨結構，下部結構包括橋墩、橋臺及其基礎，如下圖所示。
要求掌握下面的概念：
(1) 地基：承擔建筑物荷載的地層。
(2) 基礎：介于上部結構與地基之間的部分，即建筑物最底下的一部分。剛性基礎是不需配置受力鋼筋的基礎；柔性基礎是用鋼筋砼修建的基礎。
(3) 天然地基：自然狀態下即可滿足承擔基礎全部荷載要求，不需要人工處理的地基。
(4) 人工地基：天然地基的承載力不能承受基礎傳遞的全部荷載，需經人工處理后作為地基的土體稱為人工地基。
展開 如何理解什么是地基承載力？一文秒懂！
1地基承載力要點全覽
2地基承載力常見疑問
3地基承載力基本概念及術語發展
4地基承載力的應用
5地基承載力深度修正原理解釋
斜塔是地基長期發生了不均勻沉降造成的，“樓脆脆” 是堆土加降雨引發了基礎剪切破壞。
地基承載力的修正主要是從剪切破壞這個角度去考慮的，沒有考慮沉降，也就是說，沉降問題和基礎深度、寬度關系不大。
工程上采用的地基承載力、以及地基承載力的試驗，其實是既考慮了變形，又考慮了強度而得到的一種設計值，由于試驗影響深度僅為載荷板直徑的1-2倍，因此，載荷試驗不能反應實際工程的沉降，其不能反應深部土層的變形參數，載荷試驗的沉降完全不是工程的沉降，尤其是對下臥有壓縮性較大土層的地基。
《建筑地基處理技術規范》《建筑地基基礎設計規范》以及地基檢測規范，黃土規范；公路、鐵路等規范附錄，都有各種天然地基，人工地基的試驗方法。
其原理已經在上面的腦圖及土力學里，建議大家掌握核心，應用起來就不會教條主義和迷茫，土力學非常重要。
展開 【小干貨】ANSYS中彈性地基的實現方法(一)
【小干貨】ANSYS中彈性地基的實現方法(一)
在實際項目中，常常遇到需要考慮彈性地基的問題，例如在箱涵結構設計的過程中，需要考慮彈性地基的作用。與常用設計軟件不同，在ANSYS中實現彈性地基較為麻煩，一般說來，分兩種方法：
一、采用可以考慮地基剛度的特殊單元，例如梁單元系列beam44、beam54;殼單元系列shell63;表面效應單元Surf153、Surf154等。
二、上述單元之所以可以考慮地基剛度，其原理在于當用戶定義彈性地基剛度后，ANSYS會自動在單元節點處產生彈簧單元，因而如果不采用上述單元而使用其他普通單元，用戶可以自己手動建立彈簧來模擬彈性地基。
為說明如何考慮彈性地基，本系列文章主要從四個方面并輔以簡單實例簡要闡述：
A、線單元彈性地基的實現；B、殼單元彈性地基的實現；C、實體單元彈性地基的實現；D、人工彈簧模擬方法
本篇以梁單元Beam44為例，闡述彈性地基的實現方法。
Beam44的實常數中可以輸入彈性地基剛度EFSZ和EFSY,用此參數可對彈性地基上的梁進行計算，其計算基于溫克爾假定，假定內容可具體參考有關土力學教材。
由于Beam44單元為線單元，因此其輸入的彈性地基剛度應為‘單元截面寬度x K’,從這兒可看出，此處地基剛度的量剛應該為力/長度^2，而不應該是力/長度^3。
采用梁單元考慮彈性地基還需要注意的一個地方，若考慮了某個方向的彈性地基剛度，則該方向不再施加約束。可以簡單的這么認為：彈性地基剛度是自帶約束的彈簧，該彈簧負責其長度范圍內的剛度及約束問題。
為說明使用方法，以某箱涵結構的計算為例，使用beam44單元進行了建模計算。
展開 CFG樁復合地基變形計算中需注意問題
CFG樁復合地基設計計算時，必須同時滿足地基強度和變形計算，變形計算尤為重要。本文簡要介紹了CFG樁復合地基變形計算時，如何正確選取計算參數、靜載荷試驗最大加載量、如何確定計算深度及傾斜計算等需要注意的問題。
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CFG樁復合地基變形計算標準
《建筑地基處理技術規范》JGJ 79-2012
7.1.7 復合地基變形計算應符合現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》GB 50007的有關規定，地基變形計算深度應大于復合土層的深度。復合土層的分層與天然地基相同，各復合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的ξ倍，ξ值可按下式確定：
式中：
fak—基礎底面下天然地基承載力特征值(kPa)。
7.1.8 復合地基的沉降計算經驗系數ψs可根據地區沉降觀測資料統計值確定，無經驗取值時，可采用表7.1.8的數值。
展開 閆明禮 ：載體樁復合地基設計施工若干問題
三、復合地基承載力表達式
三、復合地基承載力表達式
復合地基承載力可用如下表達式表示：
式中，
－復合地基承載力特征值；
－單樁承載力特征值；
－樁的斷面面積；
－加固后樁間土承載力特征值；
－一根樁承擔的面積；
－樁間土面積；
－面積置換率；
－分別為單樁承載力、樁間土承載力發揮系數，并有：
－分別為復合地基達到承載力時樁受的集中力和樁間土受的應力。
由（4）式可知，復合地基承載力由樁承載力和樁間土承載力組成。它的大小取決于樁和樁間土承載力的發揮。在荷載作用下，復合地基達到承載力時，樁、樁間土同時達到各自的承載力是最理想的。此時λ1＝λ2＝1。問題是什么條件下才能保證樁、樁間土同時達到各自的承載力，單樁承載力發揮系數λ1及樁間土承載力發揮系數λ2與哪些因素有關？
試驗表明，對剛性樁復合地基，λ1、λ2與復合地基設計參數樁長、樁徑、樁距、褥墊厚度、樁間土性狀和基礎剛度有關。其中，褥墊厚度與樁徑之比（簡稱厚徑比）和基礎剛度最為顯著。其它條件不變時，基礎剛度越小λ1越小，厚徑比越小λ1越大。
表1、表2給出了夯實水泥土樁、CFG樁復合地基，荷載達到復合地基承載力時樁、土承載力發揮系數。
展開 土木工程設計中結構與地基如何加固？
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土木工程設計中
地基加固技術應用分析
在土木工程設計中地基加固技術應用的有效設計同樣重要。對此，設計師在進行土木工程地基加固技術應用設計中，需要結合結合以往土木工程實踐，優化設計地基加固的各個方面，尤其是以下幾方面。
01 地基加固方法的科學選用
目前用于土木工程地基加固的方法有多種，如排水加固、膠結加固、擠壓加固等。但不同地基加固方法具有不同的優缺點、且針對性不同。為了提高土木工程建設質量，需要在工程地基加固設計中，結合工程實際情況及相關技術標準，選用適合的、有效的地基加固方法。
02 地基加固方式的正確應用
目前土木工程地基加固的方式有兩種，即換土墊層和置換。其中，地基下部的持力層出現軟化情況，應選用換土墊層方式來加固地基;而地基土層比較松軟，則采用置換土層的方式加固地基。
展開 軟土地基的工程特性及處理方法
工程特性
軟土地基的工程特性
（1）含水量較高，孔隙比大。一般含水量為 35%～80%，孔隙比為1～2；
（2）抗剪強度很低。根據土工試驗的結果，我國軟土的天然不排水抗剪強度一般小于 20kPa，其變化范圍在 5～25kPa；有效內摩擦角約為 20°～35°；固結不排水剪內摩擦角12°～17°。正常固結的軟土層的不排水抗剪強度往往是隨距地表深度的增加而增大，每米的增長率約為 1～2kPa。加速軟土層的固結速率是改善軟土強度特性的一項有效途徑；
（3）壓縮性較高。一般正常固結的軟土的壓縮系數約為α1-2=0.5～1.5MPa-1，最大可達α1-2=4.5MPa-1；壓縮指數約為 Cc=0.35～0.75；
（4）滲透性很小。軟土的滲透系數一般約為 1×10-6～1×10-8cm/s ；
（5）具有明顯的結構性。軟土一般為絮狀結構，尤以海相粘土更為明顯。這種土一旦受到擾動，土的強度顯著降低，甚至呈流動狀態。我國沿海軟土的靈敏度一般為 4～10，屬于高靈敏度土。因此，在軟土層中進行地基處理和基坑開挖，若不注意避免擾動土的結構，就會加劇土體變形，降低地基土的強度，影響地基處理效果；
（6）具有明顯的流變性。在荷載作用下，軟土承受剪應力的作用產生緩慢的剪切變形，并可能導致抗剪強度的衰減，在主固結沉降完畢之后還可能繼續產生可觀的次固結沉降。
處理方法
軟土地基的處理方法
軟土地基處理的目的就要采取有效方法，對軟土地基進行加固，提高軟土地基的承載力。
展開 
土木工程設計中結構與地基如何加固？
土木工程設計中
地基加固技術應用分析
在土木工程設計中地基加固技術應用的有效設計同樣重要。對此，設計師在進行土木工程地基加固技術應用設計中，需要結合結合以往土木工程實踐，優化設計地基加固的各個方面，尤其是以下幾方面。
01 地基加固方法的科學選用
目前用于土木工程地基加固的方法有多種，如排水加固、膠結加固、擠壓加固等。但不同地基加固方法具有不同的優缺點、且針對性不同。為了提高土木工程建設質量，需要在工程地基加固設計中，結合工程實際情況及相關技術標準，選用適合的、有效的地基加固方法。
02 地基加固方式的正確應用
目前土木工程地基加固的方式有兩種，即換土墊層和置換。其中，地基下部的持力層出現軟化情況，應選用換土墊層方式來加固地基;而地基土層比較松軟，則采用置換土層的方式加固地基。
展開 換填墊層法地基處理要點分析
結果:
換填法進行地基處理,該方法施工簡便,易于操作和檢測,可就地取材,施工中使用范圍廣泛,施工和技術人員應了解其工藝特點/性質以及使用換填法進行地基處理的施工要點。
四個方式，讓地基塌陷再無后顧之憂
當地下水位變化較多時，極易引發地基塌陷等問題，對我們的生活與工作造成不良影響。今天對地基塌陷的原因與處理措施進行了總結，一起來看吧。
01造成地基塌陷的原因有哪些？
（1）勘察原因：勘察是設計的基礎，如若工程未進行勘察就進行施工，或勘察數據錯誤，后期都會對房屋造成嚴重的沉降破損，上面的案例就是最好的例子。
（2）設計原因：房屋進行設計時，未進行沉降的精確計算，或未按照房屋結構實際情況，設計合理的基礎形式和設置沉降縫等，都會導致地基基礎出現下沉。
（3）施工原因：地基基礎屬隱蔽工程，當施工單位對工程質量不夠重視，施工時偷工減料，不按施工圖紙和施工規范進行施工，會導致地基基礎出現下沉。
（4）環境影響原因：房屋周邊存在工程施工的現象已是非常普遍，工程振動、擠土樁施工、基坑開挖、隧道盾構、市政管道開挖以及周邊新建建筑物施工等都有可能對造成鄰近房屋出現沉降影響。
展開 有限元模擬臨坡地基，abaqus 從外部導入初始應力場（三）
有限元模擬臨坡地基
模型概況
基礎形式：條形基礎
基底摩擦條件：完全粗糙
作用在基礎上的荷載：豎向荷載
模擬的目標
1、臨坡地基初始應力狀態
2、條形基礎持力層在極限狀態的位移場
3、地基極限承載力
模型的注意事項
1、基礎簡化為剛性基礎。其位移方向不確定，需要在模型中包含基礎
2、 該問題簡化為平面應變問題，采用 CPE4 四節點平面應變單元
3、 基底“完全粗糙”，在模型中采用簡化的方式實現：基底與地基共節點
4、 地基土體在彈性階段采用線彈性本構模型，塑性階段采用莫爾-庫倫本構模型
5、 為確保基礎持力層達到極限狀態，在基礎頂面中點施加足夠大的豎向集中荷載
有限元模型
在加載分析步中，在基礎頂面施加集中荷載 2000kN（等效為每延米2000kN）（見下圖），以此確保地基達到破壞狀態。
臨坡基礎持力層極限狀態下的位移場、PEMAG云圖
分析步時間與基底豎向位移的關系曲線
曲線在分析步時間為 0.74 時，發生明顯轉折，可以判斷基礎持力層達到極限破壞的狀態。
對應的地基極限承載力為 0.74 × 2000 = 1480 kN/m。
臨坡地基初始應力場設置
本例中，由于地基邊坡的地表不是水平的，所以初始應力場不能采用“有限元模擬條形基礎持力層，abaqus 地基初始應力場設置（二）”中的方法設置。
需要采用從外部導入的方法設置初始應力場（設置過程復雜，后面將會制作視頻進行介紹）。以下只做簡單介紹（如急需知道詳細操作請留下郵箱，我會發送詳細教程）。
1、在建模的最初階段，把所有材料都按地基土設置，先不添加塑性部分的本構模型。計算臨坡地基在自重作用下的應力分布，如下圖所示。并將計算結果數據庫文件做好備份，后面用于導入。
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