巖土工程勘察與地基施工處理技術(shù)分析

盧恩來(lái)

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一一二地質(zhì)大隊(duì)，貴州安順561000）

巖土工程勘察通常由三個(gè)環(huán)節(jié)組成，即選址勘察（可行性分析勘察）環(huán)節(jié)、初步勘察環(huán)節(jié)和具體勘察環(huán)節(jié)，巖土工程勘察必須要逐步展開(kāi)，分段實(shí)現(xiàn)，特別是選址勘察必須和場(chǎng)地方案既定的標(biāo)準(zhǔn)相吻合。具體勘察過(guò)程同樣必須設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)相吻合；初步勘察過(guò)程則必須和初步設(shè)計(jì)或擴(kuò)大初步標(biāo)準(zhǔn)吻合。運(yùn)用勘察手段如鉆探、工程物探、工程地質(zhì)測(cè)繪等方法對(duì)場(chǎng)地地質(zhì)條件進(jìn)行勘察研究，從而提出反映場(chǎng)地真實(shí)情況的地質(zhì)數(shù)據(jù)供設(shè)計(jì)使用，研究地基、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)共同工作時(shí)，提出保證地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及使其不變形的措施，這是巖土工程勘察的目的。地基問(wèn)題通常包括液化問(wèn)題；滲漏問(wèn)題；壓縮性與不均勻沉降問(wèn)題；承載力特征值與穩(wěn)定性問(wèn)題；特殊土問(wèn)題?；诘鼗幚砑夹g(shù)處理地基問(wèn)題過(guò)程中應(yīng)確保不會(huì)影響到上部結(jié)構(gòu)的正常使用和安全穩(wěn)定性。

1 地基施工處理意圖

1.1 提高地基土的承載力

建筑物的地基承載力不夠是地基剪切破壞的具體表現(xiàn)形式，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象多會(huì)因偏心荷載或側(cè)向土壓力影響而出現(xiàn)，毗鄰地基通常會(huì)因建筑物或填土荷載而發(fā)生隆起情況。地基土缺乏抗剪強(qiáng)度通常會(huì)導(dǎo)致地基土發(fā)生剪切破壞。所以必需選擇相應(yīng)的方案來(lái)強(qiáng)化地基土抗剪能力，提升其抗剪強(qiáng)度，才能對(duì)剪切破壞進(jìn)行有效防范。

1.2 地基土壓縮性降低

建筑物沉降是地基土壓縮性的基本表現(xiàn)，而且通常表現(xiàn)為明顯的不均勻沉降，土的壓縮模量與土的壓縮性之間存在關(guān)聯(lián)性。因此想要實(shí)現(xiàn)地基沉降最小化甚至消除目標(biāo)，基于適當(dāng)方法進(jìn)行地基土壓縮模量提升必不可見(jiàn)。

1.3 地基透水特性改善

開(kāi)挖基坑時(shí)，由于地下水在土中的運(yùn)動(dòng)及靜水壓力可使土中的粘土及砂土產(chǎn)生流砂或管涌現(xiàn)象，因此應(yīng)通過(guò)特定的辦法讓地基土的動(dòng)水壓力或透水性下降。

1.4 地基土動(dòng)力特性改善

在地震的作用下，飽和松散粉細(xì)砂(含一些粉土)會(huì)發(fā)生液化，在承受交通荷載和打樁時(shí)，會(huì)使附近地基產(chǎn)生振動(dòng)下降，這是土的動(dòng)力特性的基本表現(xiàn)。地基處理的目的就是要改善土的動(dòng)力特性以提高土的抗振動(dòng)性能。

1.5 特殊土不良地基特性改善

實(shí)踐表明，減少或消除膨脹土的脹縮性、黃土的濕陷性等是濕陷性膨脹土和黃土地基處理的基本措施。

2 地基施工處理技術(shù)分類(lèi)

巖土加固措施與基礎(chǔ)工程措施是兩種主要地基處理方案?；诠こ绦再|(zhì)改善需要，部分工程極有必要加固地基的巖石、土；而某些工程只采取基礎(chǔ)工程措施，地基的工程性質(zhì)卻無(wú)需改變。建筑物安全性直接取決于地基處理工程的具體設(shè)計(jì)及其施工質(zhì)量，處理技術(shù)不合理時(shí)很有可能導(dǎo)致工程質(zhì)量不合格，或埋下質(zhì)量隱患，影響建設(shè)長(zhǎng)期使用。所以從工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)角度來(lái)看，地基處理過(guò)程中，驗(yàn)收制度與質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)必需要嚴(yán)格。

3 地基施工處理措施

3.1 換填墊層法

建筑物基礎(chǔ)持力層軟弱、難以有效承載上部結(jié)構(gòu)重量現(xiàn)象并不少見(jiàn)，為解決這方面的問(wèn)題，需要采取相應(yīng)的措施，比如換填土墊層技術(shù)應(yīng)用即比較普遍，其意在于促進(jìn)軟弱地基改善，增強(qiáng)其承載力，滿足上部結(jié)構(gòu)載荷需求。此法的具體操作程序如下：先挖去基礎(chǔ)下特定區(qū)域土層，隨之用有較強(qiáng)強(qiáng)度的灰土、砂石或砂等回填挖空層，并以設(shè)計(jì)密實(shí)度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分層夯實(shí)，以此建立地基新持力層。淺層地基處理適宜采用此法，處理深度一般在2～3m之間。之所以采用砂墊層替代飽和軟土，是因?yàn)樯皦|層有助于地基沉降量減少和承載力提升，對(duì)凍脹加以防范，提升軟土排水固結(jié)功能。

3.2 強(qiáng)夯法

基于軟弱地基承載力提升需要，從特定高度讓重錘落下，對(duì)土層進(jìn)行夯擊，以此快速固結(jié)地基技術(shù)。處理素填土、雜填土、濕陷性黃土、粉土與粘性土（低飽和度）、砂土、碎石土等地基一般需要采用此法。如果是高飽和度粘性土和粉土等地基，如果選擇夯坑碎石、塊石等粗顆粒材料回填這種強(qiáng)夯置換方案，那么必需利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)適用性。

地基加固時(shí)，地基附近設(shè)備、建筑物如果有明確杜絕振動(dòng)等要求，則不能采用強(qiáng)夯法，如果必需采用強(qiáng)夯技術(shù)，隔振和防振方案必需到位。

3.3 砂石樁法

將樁管（底部裝配活瓣式樁靴）通過(guò)沖擊荷載或振動(dòng)方式向地層中擠入，軟弱地基成孔條件下，自樁管投料口重新把碎石向樁管中投入，隨后邊擊實(shí)、樁管邊上拔，以此構(gòu)建密實(shí)碎石樁，且和樁周土體形成復(fù)合地基的技術(shù)，就是砂石樁法。擠密松散的雜填土、素填土、粉土和砂土地基適合采用碎石樁法。各類(lèi)樁體（復(fù)合地基）中的砂樁與碎石樁均為散體材料樁，因此具有相近的加固機(jī)理。而且加固機(jī)理會(huì)因加固土質(zhì)差異而有一定區(qū)別，如果是填土、粘性土，主要為置換作用，也有一些擠密等功能；如果是碎石土、粉土和砂土，有擠密與置換功能。濕陷性黃土濕陷性消除、可液化砂土液化性消除、加固堤壩邊坡和軟弱地基等通常需要用到砂石樁。

3.4 振沖法

振沖法也可以叫做振動(dòng)水沖法，實(shí)質(zhì)上就是利用加水振動(dòng)砂土地基，讓其密實(shí)，振沖置換碎石樁（粘性土層）即源于此法。振沖法是為改善不良地基，以滿足建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)要求的地基加固處理方法。

3.5 水泥土攪拌法

飽和軟粘土地基加固通常采用此法。此法中的固化劑是水泥，在地基深處利用攪拌設(shè)備（特制）強(qiáng)制攪拌固化劑和軟土，使二者發(fā)生各種理化反應(yīng)，以便軟土硬結(jié)，就此構(gòu)建具備特定強(qiáng)度、水穩(wěn)定性及整體性的地基。一般來(lái)說(shuō)，加固深度大于5m，濕法加固深度通?？刂圃?0m內(nèi)，干法加固深度通?？刂圃?5m以內(nèi)。見(jiàn)圖1。

圖1 水泥土攪拌法施工現(xiàn)場(chǎng)圖

3.6 高壓噴射注漿法

將帶噴嘴注漿管通過(guò)鉆機(jī)鉆孔向土層內(nèi)的目標(biāo)部位插入，把漿液通過(guò)高壓裝置轉(zhuǎn)換成高壓射流（最小20MPa），自噴嘴噴出，以此對(duì)土體形成沖擊破壞，即高壓噴射注漿。與漿液一起從水面冒出的還有一些細(xì)小土料，在噴射流的重力、離心力和沖擊力等作用下，漿液和其余土粒攪拌混合，基于特定的漿土比例重排（規(guī)律性）。漿液凝固過(guò)程完成，固結(jié)體形成，隨之和樁間土共同組成復(fù)合地基，地基承載力就此有明顯提升，地基變形顯著弱化，加固地基意圖至此即可實(shí)現(xiàn)。工程修復(fù)、新建工程均可采用此法，建筑物上部結(jié)構(gòu)、建筑物運(yùn)行均不會(huì)受到任何影響。

3.7 預(yù)壓法

又稱預(yù)壓加固法。將足夠的重物（堆土或堆石等）先期碼放在建筑物的軟土地基上，以此固結(jié)密實(shí)土壤，預(yù)壓實(shí)地基，完成地基加固的工程措施。是軟基處理的一種。預(yù)壓標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，重物撤離，進(jìn)行地基開(kāi)挖和工程施工，即可將建筑沉陷現(xiàn)象明顯弱化，有效增強(qiáng)地基的承載能力，提高建筑物的穩(wěn)定性。軟土地基預(yù)壓堆土高度標(biāo)準(zhǔn)：重物荷載必需等于或小于地基承載力且比建筑物荷載大。堆土應(yīng)間歇、分層實(shí)施，地基固結(jié)、沉陷、穩(wěn)定條件下，下一層才能接著碼放，通常約需180d 才能完成施工。如果是粘土（含水量大），宜將砂井設(shè)在地基礎(chǔ)中以便將水排出，提高粘土固結(jié)速度，這樣可以將預(yù)壓施工時(shí)間縮短。

3.8 CFG樁法

在混合料（粉煤灰、石屑、碎石組成）中摻入適量水，攪拌，基于相應(yīng)成樁設(shè)備建立的樁體，即CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）法。樁體強(qiáng)度通常為C5～C20，基于水泥配比、用量調(diào)節(jié)，即可進(jìn)行樁體強(qiáng)度等級(jí)調(diào)節(jié)，C25是最高級(jí)強(qiáng)度，強(qiáng)度和剛性樁接近。從土性方面來(lái)看，粘土、粉土砂土等地基均可采用CFG 樁。從基礎(chǔ)型式方面來(lái)看，筏基和箱形基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)和獨(dú)立基礎(chǔ)均可采用CFG樁。

3.9 石灰樁法

在地基上利用人工或機(jī)械成孔，生石灰灌入孔內(nèi)，也可以基于特定比例將摻合料（爐渣和粉煤灰等）、少量外加劑同步灌入孔內(nèi)，隨即夯實(shí)或振密建立而成的密實(shí)樁體即石灰樁，屬?gòu)?fù)合地基中柔性樁（低粘結(jié)強(qiáng)度）。為提高樁身強(qiáng)度，還可摻加石膏、水泥等外加劑。上部建筑物載荷由石灰樁、樁周土（經(jīng)過(guò)改良）分擔(dān)。見(jiàn)圖2。

4 處理步驟

以下為確定地基處理方案的基本程序：

（1）地基基礎(chǔ)、水文地質(zhì)及工程質(zhì)量數(shù)據(jù)資料收集；

（2）基于操作標(biāo)準(zhǔn)、荷載、結(jié)構(gòu)類(lèi)型，周?chē)h(huán)境、土質(zhì)條件、土層結(jié)構(gòu)、地形地貌、地下水特征和相鄰建筑物等，將幾種地基處理方案初步篩選出來(lái)；

圖2 石灰樁法施工現(xiàn)場(chǎng)圖

（3）以環(huán)境影響、施工進(jìn)度、機(jī)具條件、材料來(lái)源及消耗、處理效果等為切入點(diǎn)分析對(duì)比初步選定方案的可行性與經(jīng)濟(jì)性，基于經(jīng)濟(jì)合理、施工方便、因地制宜、安全可靠等原則，確定最佳方案；

（4）基于場(chǎng)地復(fù)雜程度和建筑物重要程度，在標(biāo)志性場(chǎng)地展開(kāi)實(shí)驗(yàn)性施工或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行處理效果檢驗(yàn)和設(shè)計(jì)參數(shù)驗(yàn)算。

5 結(jié)束語(yǔ)

建筑施工需要用到各種復(fù)雜的技術(shù)和設(shè)備。得益于經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和科技發(fā)展進(jìn)程加快，我國(guó)建筑施工技術(shù)同樣進(jìn)入持續(xù)升級(jí)階段，各種新型建筑施工設(shè)備陸續(xù)問(wèn)世，就此顯著提高了我國(guó)建筑施工領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)水平，加快了我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐。地基施工難度大，地下復(fù)雜任務(wù)繁重，因此在進(jìn)行準(zhǔn)確勘察的同時(shí)必需做好地基的處理工作，以更好地保證施工順利進(jìn)行。