地基處理新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

葉玉麟

（中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700）

建筑結(jié)構(gòu)地基處理的綜合性極強(qiáng)，涉及到眾多不同的學(xué)科和知識(shí)，且實(shí)踐要求較為嚴(yán)格，需要眾多方向的技術(shù)人員協(xié)同配合才能完成。我國國民經(jīng)濟(jì)收入逐年提升，建筑工程的整體水平也隨之變化，在發(fā)展進(jìn)程中廣泛學(xué)習(xí)各個(gè)國家的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，形成具有中國特色的建設(shè)方略?，F(xiàn)階段，需整合不同的處理工藝，明確其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，擇優(yōu)使用，實(shí)現(xiàn)我國工程建設(shè)地基處理良性成長(zhǎng)。

1 地基處理的分類及目的

地基處理方式的主要內(nèi)容是壓實(shí)土壤、排除水分、加筋、膠結(jié)以及熱學(xué)等方法對(duì)地基土進(jìn)行加工，改變地基建設(shè)區(qū)域的土質(zhì)特點(diǎn)，確保建設(shè)的安全性和穩(wěn)定性。

地基土的工程特性改良主要包括三個(gè)方面：降低地基的壓縮性；有效提高地基的抗剪切能力[1]；改良地基的透水性。

地基處理技術(shù)主要分為三種：第一種為地基加固技術(shù)，其主要代表施工是處理軟土地基，增強(qiáng)土質(zhì)的承載力，避免建筑施工壓力造成地基變形，避免地基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。第二種為樁基技術(shù)，指的是分離地基結(jié)構(gòu)中的承載力，避免單一樁基的荷載超重。第三種為連續(xù)墻技術(shù)，這類工藝的主要目的是為地基提供支護(hù)保障，增強(qiáng)地基的承載效果。

2 我國地基處理技術(shù)的現(xiàn)狀及最新發(fā)展

2.1 多種處理方式相融合的處理方式

2.1.1 強(qiáng)夯與碎石技術(shù)相結(jié)合

碎石技術(shù)指的是在地基填土層中鋪設(shè)碎石，能夠加固地基結(jié)構(gòu)中的承載力、密實(shí)度，碎石之間的縫隙還具有排水功能。而后將強(qiáng)夯點(diǎn)設(shè)置在地基結(jié)構(gòu)中，通過外界的作用力夯實(shí)地基結(jié)構(gòu)，將鋪設(shè)的碎石樁體打散，使得碎石能夠沿著地基的外徑擠到中間土壤中，與地基結(jié)構(gòu)中的土壤緊密結(jié)合，擴(kuò)徑后有著高置換率的碎石樁復(fù)合地基，進(jìn)而提升建筑結(jié)構(gòu)中地基的強(qiáng)度，滿足工程建設(shè)的穩(wěn)定性需求[2]。

但是，這種地基處理工藝在高飽和細(xì)粒土地地基處理工作中的作用并不明顯。兩種地基處理方式聯(lián)合使用時(shí)，可以利用強(qiáng)夯法加固，將碎石法當(dāng)做預(yù)計(jì)排水的設(shè)施，同時(shí)運(yùn)用起到了良好的隔震、減重以及聚能的效果[3]。

2.1.2 將CFG樁和碎石樁進(jìn)行聯(lián)合

這種處理方式主要是設(shè)置碎石樁，降低地基液化對(duì)建筑整體的影響。然而，在建筑結(jié)構(gòu)中單獨(dú)使用碎石樁，其承載力會(huì)受到工藝、碎石的限制，需要在碎石樁使用的基礎(chǔ)上引進(jìn)CFG樁，能夠大大提升地基承載力。換言之，CFG樁工藝的主要目的是為原地基增加一定的承載力，碎石樁則是為了消除荷載過大出現(xiàn)的地基液化現(xiàn)象。二者結(jié)合使用既能夠緩解液化造成的地基質(zhì)量影響，又能夠增強(qiáng)原地基的承載力，具有“一箭雙雕”的效果。

2.1.3 CFG樁與粉噴樁相結(jié)合

這一工藝的主要原理是將粉噴樁和CFG樁兩種工藝聯(lián)合使用，形成天然地基土壤，并且實(shí)現(xiàn)三元復(fù)合形態(tài)。處理之后的地基既能夠借助CFG樁，提升自身的承載力，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性需求，又能引進(jìn)粉噴樁的支護(hù)、約束作用，避免地基荷載過量造成的不良影響。

2.1.4 CS樁以及CFG樁的有效聯(lián)合

建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、強(qiáng)度的高低直接決定地震出現(xiàn)時(shí)建筑的破損程度。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過程中，需要降低建筑自身的重量，達(dá)到提升抗震能力、增強(qiáng)建筑安全性的作用。CS樁全程夯實(shí)水泥土樁，將其與CFG樁進(jìn)行有效的聯(lián)合可以使得樁間土形成一種組合型復(fù)合地基，其中CS樁屬于中等粘結(jié)強(qiáng)度樁，屬于半剛性樁，而CFG樁則是屬于那種高粘結(jié)性的樁體，它可以起到發(fā)揮側(cè)阻的作用[4]。將以上兩種施工方式聯(lián)合使用，既能夠展現(xiàn)出CFG工藝中提升地基結(jié)構(gòu)承載力的良好效果，又能夠?qū)崿F(xiàn)流暢的排水，使得地基結(jié)構(gòu)中的水泥樁柱發(fā)揮良好的側(cè)面約束、支護(hù)作用。與此同時(shí)，地基結(jié)構(gòu)中還增設(shè)了CS樁基，避免地基結(jié)構(gòu)處理后出現(xiàn)位移、沉降、偏樁等現(xiàn)象。在民用建筑設(shè)計(jì)中，需要盡量選擇天然地基、樁基地基的建設(shè)形式，能夠有效提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，降低地震對(duì)建筑整體的影響。與此同時(shí)，在建筑施工階段，需要按照國家規(guī)定的要求進(jìn)行地基夯實(shí)、凹槽填土，保證填土的完整性、緊密性，有效提升建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性[5]。

2.2 新地基處理工藝方法

粉煤灰-石灰-硫酸鹽混凝土樁處理。這種處理方式是將粉煤灰、石灰、硫酸鹽與混凝土混合使用，由于混凝土是一種中度粘結(jié)的物質(zhì)，在與粉煤灰、石灰、硫酸鹽混合之后能夠大大提升其強(qiáng)度和剛度，其承載力增長(zhǎng)顯著。并且這種施工工藝十分便捷，在工程建設(shè)中資源消耗較少。

3 地基處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

組合型的地基處理方式在現(xiàn)階段應(yīng)用范疇較廣，且取得了十分顯著的建設(shè)成果，但是這種技術(shù)的加固處理方式仍舊局限在兩者互相作用機(jī)理的互相加持階段，對(duì)于其綜合應(yīng)用的研究成果不足，且中間剪應(yīng)力的計(jì)算方式也處于疊加狀態(tài)，在應(yīng)用方面的滯后性明顯。結(jié)合現(xiàn)階段地基處理計(jì)算方式而言，計(jì)算樁基承載力主要選擇簡(jiǎn)化法、彈性理論法、記憶實(shí)驗(yàn)方式等，這類計(jì)算方式需要整理多個(gè)參數(shù)，計(jì)算流程十分繁瑣，且選擇的參數(shù)不易確定，在實(shí)際工程建設(shè)中一些數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不足、測(cè)量難度較大。

復(fù)合地基變形計(jì)算主要選擇的計(jì)算方式是符合模衡量法、現(xiàn)場(chǎng)荷載實(shí)驗(yàn)等方式。前者是將建設(shè)的具體內(nèi)容通過模型展現(xiàn)出來，計(jì)算模型中的相關(guān)數(shù)據(jù)，類比到工程實(shí)際中。后者的計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確，但是整體需要消耗大量時(shí)間，且計(jì)算工作成本較高。在工程實(shí)際中需要引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，擴(kuò)大工程建設(shè)中自動(dòng)化、智能化技術(shù)使用。例如，使用BIM技術(shù)、三維數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)等。

與此同時(shí)，還需要關(guān)注地基處理之外的建筑結(jié)構(gòu)問題，單一化的剪力墻結(jié)構(gòu)建設(shè)是借助混凝土的承載力承擔(dān)墻體的縱向作用力、水平荷載力等，剪力墻在承擔(dān)上層壓力的同時(shí)自身也會(huì)出現(xiàn)不同程度的變形現(xiàn)象，需要剪力墻具有理想的側(cè)向剛度，避免在出現(xiàn)地震等突發(fā)自然災(zāi)害的同時(shí)影響建筑穩(wěn)定性。

隨著我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平不斷提升，在地基處理工作中取得了顯著成績(jī)，能夠結(jié)合工程具體情況，找到行之有效、性價(jià)比優(yōu)良的處理技術(shù)。首先，土工合成材料在地基建設(shè)中廣泛引用，這種處理方式借助高分子土工合成材料，將其應(yīng)用在質(zhì)地較為柔軟的土壤中，進(jìn)而形成高彈復(fù)合結(jié)構(gòu)，可提升軟土地基的承載力，處理之后的地基承載力為原承載力的3～4倍，有效避免承載力不足造成建筑沉降現(xiàn)象。

可見，在我國工程建設(shè)中正在不斷探索地基處理方式和工藝，將具有代表性的工藝類型聯(lián)合使用、交叉滲透，能夠形成嶄新的工藝類型。雖然不同處理方式之間存在差異，但是“萬變不離其宗”，不同處理方式的統(tǒng)一目標(biāo)都是為工程建設(shè)的安全性、穩(wěn)定性服務(wù)。利用更加科學(xué)、完善的處理工藝，既能夠幫助建設(shè)企業(yè)獲得良好的建筑效果，又能夠獲取更加豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，推進(jìn)我國工程建設(shè)領(lǐng)域全面升級(jí)。

與此同時(shí)，綠色建筑已經(jīng)成為工程建設(shè)中“流行”的趨勢(shì)之一。為了迎合環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約等理念，工程建筑領(lǐng)域需盡量減少化學(xué)材料、傳統(tǒng)材料的使用比例，引進(jìn)新型材料、輕質(zhì)材料、環(huán)保材料等，降低施工對(duì)自然環(huán)境的影響，避免不必要的成本、環(huán)境、資源浪費(fèi)，引導(dǎo)我國建設(shè)領(lǐng)域走健康、綠色、環(huán)保之路。

4 結(jié)語

我國地基處理已經(jīng)具有幾十年發(fā)展歷史，在工程建設(shè)中的探索之路從未停歇。在未來工程建設(shè)的發(fā)展進(jìn)程中，仍舊需要大量技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)階段的地基處理方式進(jìn)行調(diào)整和完善，總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)、整合工作不足、創(chuàng)新工作方式。結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的處理方式，比較本土工作局限和不足，力求能夠獲得更加科學(xué)、有效的地基處理方式，幫助我國工程建設(shè)取得更加理想的成績(jī)。