建筑工程地基加固處理技術(shù)探討

侯世浩

摘 要：地基的處理是按照上部結(jié)構(gòu)對地基的要求，對地基進(jìn)行必要的加固或改良，提高地基土的承載力，保證地基穩(wěn)定，減少建筑物的沉降或不均勻沉降。任何建筑物都必須有可靠的地基和基礎(chǔ)，這是因為建筑物承受的各種作用（包括各種荷載，各種外加變形或約束變形等）最終將通過基礎(chǔ)傳給地基，因此，對某些地基的加固處理就成為基礎(chǔ)工程施工中的一項重要內(nèi)容。本文在對地基承載能力驗算的基礎(chǔ)上，闡述了強(qiáng)夯處理、預(yù)壓處理、土工聚合物處理以及沙石墊層處理地基的方法，以期為未來類似工程提供可資借鑒的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：地基穩(wěn)定；加固穩(wěn)定驗算；加固方法

引言

建筑工程地基施工具有工程量大、耗費時間長、施工難度大的特點，成為土木工程施工中比較棘手的問題之一。鑒于建筑對于地基承載能力有較高的要求，對于軟弱地基不滿足承載能力時需要進(jìn)行必要的加固處理。不同地區(qū)的地質(zhì)情況不同，甚至同一地區(qū)的地質(zhì)情況也不盡相同，對于不同的地質(zhì)條件的處理需要采取不同的方法。因此，在一些特殊地質(zhì)條件的地方進(jìn)行工程建設(shè)，首先做的第一件事就是勘測其地質(zhì)條件，通過科學(xué)的勘測和計算分析，通過數(shù)據(jù)分析對地基穩(wěn)定性進(jìn)行評價，最后運(yùn)用相應(yīng)的地基加固處理技術(shù)，保證地基滿足工程建設(shè)需要。

1.建筑地基巖土性質(zhì)分析與評價

對工程所在地的巖土分析主要從以下幾個方面進(jìn)行：工程所在地的巖土的地層狀況、地下水分布狀況以及如果在巖溶地區(qū)的巖溶發(fā)育狀況等。

在對不同地方的地質(zhì)狀況進(jìn)行勘測時，通過大量的科學(xué)勘測得出一個結(jié)論：在一個有限的勘測深度范圍內(nèi)，一般的工程所在地的地層都有多層次的不同土體成分構(gòu)成。從下到上大體分布狀況為基巖層、殘積層、沖積層（其中包括：質(zhì)粘土，中粗砂、淤泥質(zhì)粉砂、粉質(zhì)粘土等）、人工填土層。同的土層具有不同的土質(zhì)特點，可以從土體的顏色、質(zhì)地以及構(gòu)成成分、形成過程等方面進(jìn)行科學(xué)的分析。要對工程所在地的地下水分布狀況與特征進(jìn)行分析，分析其水位的分布特征，水體所在的位置等。

要對工程所在地的地下構(gòu)造特征進(jìn)行分析。分析其是否處于地震帶，所設(shè)置的抗震設(shè)防烈度是否已經(jīng)包括工程所在地點，要根據(jù)科學(xué)的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對剪切地震波速數(shù)值進(jìn)行科學(xué)的測量與分析，在對每一個層次的波速值獲取以后，要根據(jù)具體的施工地點的土層厚度計算出等效剪切波速值，再根據(jù)施.I：現(xiàn)場的地鍵烈度進(jìn)行科學(xué)地規(guī)劃，做好抗庚冊工作。

2.地基穩(wěn)定性驗算方法

鑒于地基工程的重要性，在工程建設(shè)的初期，建設(shè)方就需要對地基進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。相較于均勻地基，非均勻地基除了需要按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，進(jìn)行建筑物的傾斜、差異沉降等性能進(jìn)行分析，對于一些重要的建筑物還需要進(jìn)行地基的穩(wěn)定性驗算，然而國內(nèi)外對于這一問題涉及的較少。目前對于地基整體性破壞為破壞特征，通過進(jìn)行平衡理論的分析以及和塑性開展區(qū)的假設(shè)，以以上兩個假設(shè)為依據(jù)進(jìn)行地基承載能力分析，雖然上述計算是基于兩個假設(shè)，但是分析結(jié)果具有一定的精確度，對于地基整體穩(wěn)定性的分析工作具有較為重要的意義。通過關(guān)于地基承載能力的國內(nèi)規(guī)范要求方面，則以《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》為代表，認(rèn)為通過圓弧法進(jìn)行驗算復(fù)合目前對于數(shù)值計算要求的精度，即危險滑動面上的力，對于要滑動的塊體的中心所產(chǎn)生的抗滑力矩MR與滑動力矩MS滿足下述關(guān)系式：

MR/MS>1.2

根據(jù)以往的工程經(jīng)驗和實際的穩(wěn)定性破壞分析，根據(jù)塑性理論的研究，認(rèn)為在基礎(chǔ)外交點底面下，在一定基礎(chǔ)寬度范圍內(nèi)，這一點與底面的連線夾角在合理的范圍內(nèi)，這一要求能夠滿足建筑物對于地基承載力的基本要求。

3.地基加固處理方法

3.1強(qiáng)夯處理法

強(qiáng)夯處理地基的方法就是通過重力作用土體，達(dá)到壓實夯牢的目的。在通常工況下，采用重錘的質(zhì)量為8～10T，重錘落下的高度控制在20m左右。根據(jù)能量守恒定律，下落過程中重錘的勢能轉(zhuǎn)化為動能，在碰撞接觸過程中，動能轉(zhuǎn)化為地基土體的動能和勢能，另一部分在碰撞中轉(zhuǎn)化為其他能量，強(qiáng)大的沖擊力在土體中進(jìn)行傳播，使得土體中的空隙得到較大程度的壓縮，大大增強(qiáng)的土體的強(qiáng)度，相應(yīng)提高了地基承載能力。強(qiáng)夯處理法較為簡單方便，且處理效果較好，對于土體適用范圍較為廣泛；然而由于強(qiáng)夯處理需要重錘從高處落下，在此過程中產(chǎn)生較為劇烈的震動，對周圍建筑物有一定程度的影響，同時對于周圍管線等也有不同程度的影響，因此一般在鬧市區(qū)，尤其是建筑物密集的場所，強(qiáng)夯處理方法一般是不推薦使用的。

3.2預(yù)壓處理法

對于一些軟弱地基，同時地理位置環(huán)境又不適合于使用強(qiáng)夯處理時，通常采用預(yù)壓法進(jìn)行處理，相關(guān)施工工藝為：在擬建位置地基上施加靜荷載，如覆蓋土層，砂層等重物，在地基壓實之后，然后進(jìn)行荷載，由于重力的作用軟弱地基得到了一定程度的壓實，具有較高的強(qiáng)度和承載能力。這種方法的處理，相當(dāng)于在建筑構(gòu)筑物之前，提前進(jìn)行地基承載能力的試驗，把地基變形控制在建筑物施加荷載之前，等建筑物荷載作用于軟弱地基時，由于之前的預(yù)壓使得地基具有較高的承載能力，不會發(fā)生較大程度的沉降。預(yù)壓法操作較為簡單方便，取材方便使得造價較低，然而此種處理方法對于軟弱地基需要有一個較為詳細(xì)的了解，然后根據(jù)之前的數(shù)據(jù)分析采用相對應(yīng)的荷載進(jìn)行預(yù)壓處理。

3.3土工聚合物處理法

作為一種化纖合成材料，土工聚合物在工廠給你地基的處理中發(fā)揮了較大的作用。由于質(zhì)量較輕，連續(xù)性好，抗拉能力和耐候性較好的特點，利用土工聚合物處理地基在目前得到了較大程度的推廣。鑒于土工聚合物的抗腐蝕和防侵蝕的特點，邊坡工程中土工聚合物方法得到了較為廣泛的推廣，在邊坡的排水、隔離和加固補(bǔ)強(qiáng)中，充分發(fā)揮了土工布纖維的強(qiáng)度和韌性，避免了水土的流失，且耐久性較強(qiáng)，增強(qiáng)了地基承載了，保障了邊坡安全。土工布纖維的處理方法，避免了傳統(tǒng)砂石料的施工困難和防護(hù)效果不佳，對于格賓石籠也具有一定的替代作用。通過土工布纖維在地基尤其是邊坡工程中的應(yīng)用，不僅對于工期和成本有一個較大的好處，同時由于其耐候性和耐久性較好，對于邊坡的防護(hù)耐久性較好。

3.4砂石墊層處理法

對于地基承載能力要求較高，同時地基部位又是具有一定厚度的軟弱層的部位，需要對于軟弱部位進(jìn)行清除處理，然后進(jìn)行夯實處理作業(yè)，最后填入具有較高強(qiáng)度的沙石材料，并保證沙石材料具有一定程度的級配，這樣才能較好的承載上部傳來的荷載，并較好的傳遞給下部地基。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，地基沉降中沉淀中淺層地基的沉降是最為主要的沉降要素，在沉降事故中占據(jù)較大的比例，通過置換處理的方法，再加上置換后的地基承載力擴(kuò)散范圍較為廣泛，可以有效提高地基軟弱層的承載能力，減少淺層地基的沉降，進(jìn)而消弱整體沉降水平。然而由于此種地基處理方法施工方法和工藝要求較為嚴(yán)格，因此造價較高，多數(shù)在高層或超高層地基處理中應(yīng)用。

目前對于地基處理方法較多，類似的還有水泥粉煤灰碎石樁處理方法，高壓噴射注槳處理法，在此不做一一介紹。

4.結(jié)語

地基的加固和處理是建筑工程環(huán)節(jié)中比較重要的一個施工項目，對于工程質(zhì)量的保證是最為基礎(chǔ)的一項，同時也是施工費用中占據(jù)較大的部分，因此對于地基工程應(yīng)該進(jìn)行更為深入的研究，針對不同的地基情況和承載能力要求，選擇相適應(yīng)的地基處理方法，達(dá)到經(jīng)濟(jì)和安全的最優(yōu)化。

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（作者單位：上海松添建設(shè)工程有限公司）