房屋建筑地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)分析

楊曉爽

(中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司, 河北 唐山 064000）

0 引言

地基工程是整個(gè)房屋建筑項(xiàng)目的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在房屋建筑項(xiàng)目正式開(kāi)始施工之前，需要先根據(jù)項(xiàng)目所在地的實(shí)際地質(zhì)狀況設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)工程，保障地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)符合房屋建筑各項(xiàng)指標(biāo)。地基基礎(chǔ)工程需選擇恰當(dāng)施工方法，借助灌漿、強(qiáng)夯等技術(shù)強(qiáng)化地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保障地基結(jié)構(gòu)安全性和抗震性提升。

1 房屋建筑地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

作為房屋建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，地基基礎(chǔ)工程在設(shè)計(jì)時(shí)需嚴(yán)格遵從房屋建筑所在地的地質(zhì)條件，保障設(shè)計(jì)結(jié)果符合工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際條件。地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)：

1.1 復(fù)雜性

我國(guó)地域廣闊，不同地區(qū)呈現(xiàn)出的地質(zhì)特征存在差別。受到地理環(huán)境影響，地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)面臨諸多困難。以我國(guó)地質(zhì)條件比較明顯的區(qū)域來(lái)講，西南地區(qū)因與喜馬拉雅山地接近，房屋多處于地震帶周邊，受到地震災(zāi)害影響比較明顯[1]。當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)主要為熔巖土質(zhì)，勘查地形開(kāi)展地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)均面臨諸多難題。西藏地區(qū)雖處于盆地周邊，但地質(zhì)多以凍土為主，地基基礎(chǔ)工程施工面臨凍土問(wèn)題，施工進(jìn)度和施工質(zhì)量均受到不同程度干擾。此時(shí)按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》需對(duì)凍土地基的凍結(jié)深度進(jìn)行計(jì)算。如下列公式：

1.2 多發(fā)性

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多企業(yè)進(jìn)入到建筑領(lǐng)域，建筑施工技術(shù)隨之增多，且因?yàn)椴煌ㄖこ添?xiàng)目所處的地質(zhì)環(huán)境不同，施工技術(shù)也開(kāi)始適應(yīng)地質(zhì)條件而發(fā)生改變[2]。但是，建筑學(xué)者在基礎(chǔ)施工方面的研究相對(duì)較少，導(dǎo)致很多建筑施工企業(yè)并不重視基礎(chǔ)施工技術(shù)，開(kāi)展基礎(chǔ)施工方案設(shè)計(jì)時(shí)都呈現(xiàn)出方案不完善的狀態(tài)。盡管地基工程是基礎(chǔ)工程中的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工程方案依然存在漏洞，不少房屋建筑在建筑完工以后卻受到地基施工質(zhì)量影響在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)裂縫和倒塌問(wèn)題，不僅建筑公司和住戶承擔(dān)重大經(jīng)濟(jì)損失，也導(dǎo)致建筑施工資源浪費(fèi)[3]。

1.3 嚴(yán)重性

在對(duì)地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)期間，需要考慮到地基施工會(huì)受到的復(fù)雜因素干擾，一旦地基施工的某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，整個(gè)工程都將承受重大經(jīng)濟(jì)損失。地基工程是房屋建筑的基礎(chǔ)，從設(shè)計(jì)到施工，一旦出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，即使施工人員非常專業(yè)，也無(wú)法對(duì)整個(gè)房屋建筑做出補(bǔ)救。

1.4 潛在性

地基本身就是承載整個(gè)房屋建筑的結(jié)構(gòu)，需要具備較強(qiáng)的承載能力。如果房屋建筑上層荷載變化明顯，地基承重也會(huì)隨之受到影響。此時(shí)地基無(wú)法承載房屋建筑的重量，建筑物失去穩(wěn)定性，可能會(huì)出現(xiàn)墻體開(kāi)裂甚至是坍塌問(wèn)題[4]。當(dāng)然，上述變化并不會(huì)在事先產(chǎn)生明顯癥狀，上層重量變化屬于突發(fā)性狀況，很難在設(shè)計(jì)時(shí)察覺(jué)，因此造成的經(jīng)濟(jì)損失更加嚴(yán)重，對(duì)于房屋建筑的危害性也更大。

2 房屋建筑地基基礎(chǔ)工程施工技術(shù)分析

2.1 灌漿法

灌漿主要指借助混凝土澆灌方式來(lái)提升地基承載力，比較適合軟土地基項(xiàng)目。地基灌漿的基本操作方法如下：（1）根據(jù)施工區(qū)域地質(zhì)條件進(jìn)行基礎(chǔ)鉆孔。正式鉆孔之前，需先完成基地勘探工作，了解施工區(qū)域的水文條件、土層狀態(tài)，確定是否需要根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求增加更多支撐點(diǎn)。在房屋建筑整體設(shè)計(jì)中，減少房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)間隙，強(qiáng)化房屋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增加房屋結(jié)構(gòu)中墻體的承載能力。在增加支撐點(diǎn)過(guò)程中，可在房屋地基設(shè)計(jì)中增加平板或網(wǎng)格，在屋頂部位設(shè)置橫梁，經(jīng)過(guò)上述設(shè)計(jì)，使整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)支撐效果達(dá)到最佳。（2）設(shè)計(jì)彈性支撐點(diǎn)。彈性支撐的設(shè)計(jì)主要以內(nèi)部強(qiáng)度增加為目的，建筑工程項(xiàng)目中，建筑結(jié)構(gòu)的整體支撐元件需要通過(guò)軸向壓縮的方式來(lái)讓建筑物的穩(wěn)定性增加。此時(shí)和剛性支撐設(shè)計(jì)相比，彈性支撐可以考慮到后續(xù)房屋施工技術(shù)調(diào)整的各項(xiàng)因素對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的支撐影響，避免房屋重量過(guò)高而對(duì)房屋地基的荷載效果產(chǎn)生破壞。在勘探工作完成以后，選擇恰當(dāng)鉆孔位置，規(guī)范鉆孔的具體數(shù)量，可以彈性支撐點(diǎn)的方式改善建筑物結(jié)構(gòu)荷載問(wèn)題[5]。（3）調(diào)配混凝土比例。灌漿法需要重視混凝土調(diào)配，用于灌漿的混凝土主要由沙子、水泥以及其他建筑材料構(gòu)成，按照地基承載力要求，控制混凝土調(diào)配比例，在特定的混凝土攪拌溫度情況下完成攪拌。為了保障混凝土的質(zhì)量，需要控制混凝土的混合速度以及混合時(shí)間。將混凝土澆灌到地基中之前，需要了解混凝土漿的構(gòu)造細(xì)節(jié)，控制好灌注的壓力，避免因?yàn)楣叹畨毫^(guò)高或過(guò)低而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，保障混凝土澆灌的平整性，增強(qiáng)混凝土承載效果。除此之外，灌漿期間，需要規(guī)避懸浮液泄漏問(wèn)題，在混凝土固結(jié)之后，快速清理管道，避免管道硬化問(wèn)題。

2.2 夯實(shí)法

夯實(shí)法是建筑工程施工中的主要施工方法之一，也是地基施工中常用的施工方法。以夯實(shí)法方式施工的地基主要是借助重力擠壓方式強(qiáng)化地基的密實(shí)程度，使地基得到強(qiáng)化和加固，規(guī)避地基出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)沉降問(wèn)題或者是地基沉降不均勻問(wèn)題。從施工原理來(lái)看，夯實(shí)法以動(dòng)態(tài)壓實(shí)的方式將地基建筑材料當(dāng)中的混合水和游離水排除，并將一些吸水性較強(qiáng)的建筑材料填充到地基當(dāng)中，此時(shí)地基的整體強(qiáng)度提升。在此過(guò)程中，作為填充材料的吸水材料需要保持厚度為0.5m 左右，完成填充后保持材料處于對(duì)其狀態(tài)，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)狀態(tài)以及房屋建筑需要的承載力數(shù)值完成動(dòng)態(tài)壓實(shí)處理。整個(gè)夯實(shí)施工期間，需記錄地基支撐點(diǎn)的埋藏位置，了解各項(xiàng)施工設(shè)備所處的位置，避免動(dòng)態(tài)壓實(shí)操作對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響或造成支撐點(diǎn)破壞。大面積開(kāi)展地基工程施工時(shí)還需要采用分段施工方式控制施工質(zhì)量。所謂分段施工，主要指從地基工程的邊緣位置到中心位置按照順序進(jìn)行動(dòng)態(tài)分段壓實(shí)處理，保障動(dòng)態(tài)壓實(shí)的作用力均勻作用到地基結(jié)構(gòu)當(dāng)中。除上述要點(diǎn)以外，夯實(shí)法施工期間需要對(duì)地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，按照深層和淺層的順序，先處理深層地基結(jié)構(gòu)，然后處理淺層地基結(jié)構(gòu)，確保每層地基的夯實(shí)狀態(tài)都符合建筑施工需求。在地基夯實(shí)期間，如果發(fā)現(xiàn)水分過(guò)大，可先對(duì)地基進(jìn)行排水處理，并在壓實(shí)期間根據(jù)地基壓實(shí)狀態(tài)進(jìn)行填充材料數(shù)量調(diào)整，保障填充材料符合地基壓實(shí)需求。

2.3 更換枕頭法

更換枕頭法不同于上述兩種地基處理方法的適用性比較廣，其比較適合對(duì)承載力較弱的淺層基板進(jìn)行處理，在淺層基板本身不平坦情況下，可借助填充材料將淺層基板中的淤泥替換出來(lái)，此時(shí)淺層基板狀態(tài)發(fā)生改變，更適合建筑地基修建。更換枕頭法主要是軟土地質(zhì)條件區(qū)域的建筑地基施工處理方法，可采取逐層處理土層方式，將黃土區(qū)域當(dāng)中的污泥都處理干凈。此時(shí)可充分利用黃土開(kāi)裂的特征以及土壤溶脹的特性，在建筑填充材料輔助下地基厚度得以改變，地基沉降速度也隨之降低。更換枕頭法從原理上來(lái)講是以黏土、碎石、沙子或者是鈣質(zhì)等材料替代地基淺層土壤，陜西南部地區(qū)的很多建筑都采用該種施工方法，經(jīng)過(guò)土壤置換，設(shè)備施工效率更高，地基施工的質(zhì)量也顯著提升。當(dāng)然，在選擇更換枕頭法施工技術(shù)以后，需嚴(yán)格測(cè)量地基所在區(qū)域的土層厚度情況，并計(jì)算出地基壓實(shí)的具體系數(shù)，詳細(xì)列出各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)后，嚴(yán)格遵從指標(biāo)要求選擇替換的建筑填充材料，此時(shí)地基結(jié)構(gòu)所具備的承載力提升，房屋建筑整體穩(wěn)定性增強(qiáng)。

3 房屋建筑地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)管理措施

在了解房屋建筑地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)特征和施工技術(shù)要求之后，需強(qiáng)化施工技術(shù)管理，制定各項(xiàng)管理措施，提升地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量。

3.1 積極落實(shí)勘查工作

建筑工程施工一直都對(duì)施工技術(shù)有較高要求，為確保施工技術(shù)選擇恰當(dāng)，需在開(kāi)始施工之前對(duì)工程項(xiàng)目所在區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘查。地基基礎(chǔ)工程施工主要勘查的重點(diǎn)是工程所在地的氣候條件、水文條件，全面了解當(dāng)?shù)氐貙訝顟B(tài)。經(jīng)過(guò)實(shí)地勘查以后，形成細(xì)致勘查報(bào)告，作為地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)的主要參考依據(jù)。當(dāng)然，勘查報(bào)告本身將成為施工技術(shù)選擇以及施工流程制定的前提條件，需要嚴(yán)格管理勘查報(bào)告的內(nèi)容，保證勘查報(bào)告具備較高準(zhǔn)確性。具體來(lái)講，在開(kāi)始勘查工作之前，先了解當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)狀態(tài)，判斷建筑項(xiàng)目所在區(qū)域的土質(zhì)承載力，確定地基施工時(shí)鉆孔的適合深度，確保地基施工滿足房屋建筑施工要求。將各類(lèi)勘查結(jié)果均納入到勘查報(bào)告當(dāng)中，避免因勘查結(jié)果而影響工程施工準(zhǔn)備工作，降低工程事故發(fā)生的概率。

3.2 合理設(shè)計(jì)施工方案

地基基礎(chǔ)工程方案設(shè)計(jì)之前要求設(shè)計(jì)人員現(xiàn)熟悉勘查報(bào)告的主要內(nèi)容，了解勘查報(bào)告提出的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)勘查報(bào)告中提到的地質(zhì)巖層狀態(tài)，計(jì)算地基承載力，從而保障地基的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合房屋建設(shè)要求。要根據(jù)勘查報(bào)告中的參考系數(shù)計(jì)算不同房屋建筑區(qū)域的土質(zhì)承受情況，在正式開(kāi)始施工之前，進(jìn)行仿真模擬工作，判斷地基基礎(chǔ)工程施工可行性以后，才能確定施工方案并開(kāi)展具體施工工作。

3.3 明確規(guī)范施工流程

相關(guān)施工人員在實(shí)際施工之前應(yīng)當(dāng)制定合理的施工流程方案，明確各施工人員的分工從而確保整個(gè)施工流程有序進(jìn)行。如果地基基礎(chǔ)屬于非人工地基，施工單位應(yīng)當(dāng)對(duì)其荷載力進(jìn)行重新計(jì)算和核對(duì)。一旦工程施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)立即停止施工并組織相關(guān)人員研究分析，制定出合理的施工方案，重新施工。

3.4 選擇恰當(dāng)施工技術(shù)

地基基礎(chǔ)類(lèi)型有多種較為常用的有樁基礎(chǔ)，獨(dú)立基礎(chǔ)，筏形基礎(chǔ)等，這些地基基礎(chǔ)需要按照實(shí)際情況進(jìn)合理運(yùn)用。在地基所承受的壓力和承載力沿地基豎向傳遞時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取獨(dú)立的基礎(chǔ)進(jìn)行承重；當(dāng)建筑施工區(qū)域土質(zhì)較軟時(shí)，而地基所承受的上部荷載過(guò)大時(shí)應(yīng)當(dāng)采用筏形基礎(chǔ)進(jìn)行承重；當(dāng)建筑施工區(qū)域的土質(zhì)較好，沒(méi)有什么外部荷載時(shí)應(yīng)當(dāng)采用樁基礎(chǔ)進(jìn)行承重。

4 結(jié)束語(yǔ)

總體來(lái)講，現(xiàn)代建筑工程施工理念發(fā)生變化，對(duì)施工質(zhì)量要求越來(lái)越高，需注重地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)，選擇恰當(dāng)施工技術(shù)，夯實(shí)地基基礎(chǔ)。地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格遵從房屋工程所在地的實(shí)際地質(zhì)情況，在設(shè)計(jì)地基結(jié)構(gòu)之前進(jìn)行全面勘查，完善地基基礎(chǔ)施工方案，規(guī)范施工流程，最終達(dá)到提升地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量的目的。