分析巖土工程地基加固處理方法

候雅東 陳庚德 陳亮

0 引言

作為基于土木工程實踐總結建立的技術體制，巖土工程涵蓋基礎、邊坡等各部分結構施工內(nèi)容，面向地下和水中的巖石、土壤開展作業(yè)，要求達到較高地基處理質(zhì)量，確保工程整體安全性。在巖土工程施工實踐中，遭遇各種地質(zhì)條件和環(huán)境因素影響，需采用多種地基加固處理方法，做到有效提高地基承載力和穩(wěn)定性，在提高工程質(zhì)量的同時，保證施工安全，為工程的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

1 巖土工程地基加固技術要點

在巖土工程地基加固過程中，應結合施工區(qū)土質(zhì)特點選擇適合的加固方法，按照科學工序進行施工作業(yè)。為此，需要對地基穩(wěn)定性進行檢測，掌握工地地層結構、土壤性質(zhì)、地下水分布等相關信息，通過布置多個采集點獲得全面、完整的信息，對土層穩(wěn)定性進行驗算，根據(jù)填土層、沖積層等各層情況制定處理方案。根據(jù)勘察結果，應遵循地基壓縮性、抗剪性、抗震性和透水性提升原則選擇具體處理方法，有效提高地基土壓縮模量，規(guī)避土壤液化現(xiàn)象，有效規(guī)避不均勻沉降、剪切破壞等風險，確保地基結構不受地下水侵蝕。為此，需要做好土層結構夯實技術、排水固結等技術的運用，通過合理施加壓力保證地基結構穩(wěn)定性。

2 巖土工程地基加固處理方法

2.1 墊層置換法

在地基加固方面，墊層置換為常見方法，可以結合土層情況將軟土去除，通過填墊透水性佳、硬度大和穩(wěn)定性高的材料增強地基穩(wěn)固度。該方法目前主要用于含軟土層或較淺地基，施工時先以人工方式去除軟土層，直至露出堅硬土層后，可以填墊礫石、卵石等材料，提高地基承載力。在施工實踐中，可以選用的墊層材料較多，包括碎石、素土、粉煤灰等等，極限承載力接近，上層建筑沉降規(guī)律類似，可統(tǒng)一按照砂墊層處理，完成一定級配砂石置換，提高承載力的同時，增強地基疏水性，避免受地下水侵蝕。針對膨脹土、凍土等特殊土層，置換墊層要求消除膨脹性、凍脹性等特性，做好土層間隔設計。針對濕陷性黃土、淤泥質(zhì)土等地基，通常存在地下水位高的問題，應進行降水處理，避免使用素土等吸水性材料。如遇坑壁放坡占地大等情況，應加強基坑支護。綜合考慮各種因素及施工成本問題，通常換填深度在2～5m 之間。針對大體量、體型復雜的建筑結構，由于地基對差異沉降敏感，應進行深層換填。而地基受震動荷載影響較大，應避免使用砂墊層。在材料換填前，要求將基坑內(nèi)雜物清理干凈，發(fā)現(xiàn)積水應徹底排出。在填墊作業(yè)期間，應按規(guī)定均勻攪拌材料，逐層進行材料填墊和及時開展壓實作業(yè)，各層厚度一般為200～300mm。通過做好各層間隔處理，確保地基受力均勻，能夠有效預防不均勻沉降的發(fā)生。根據(jù)換填材料差異，應選擇適配的夯實機械，如粉土、素土等運用振動碾、平碾等設備，薄墊層可以選用蛙夯、平板夯等機械。墊層地面標高應保持一致，如厚度、高度不同，應將底面挖成斜坡、階梯等狀態(tài)，由深入淺鋪設，增加搭接位置夯實力度。

2.2 機械強夯法

采用機械強夯法能夠為施工作業(yè)提供便利，使用各種土質(zhì)地基，可以取得較好加固效果，同時具有作業(yè)效率高、成本低、節(jié)約材料等優(yōu)點。但強夯法需要依靠夯錘強大沖擊力對地面進行反復夯擊，如圖1 所示，期間產(chǎn)生的振動波、噪聲等較大，容易給周圍環(huán)境帶來影響。在現(xiàn)場40m 施工范圍內(nèi)，需挖設寬減振溝防止施工給周圍建筑帶來的損害，要求溝寬1m，深度達到建筑物地基深度。強夯機械較為笨重，如常用夯錘重在8～30t范圍內(nèi)，現(xiàn)場需要依靠起重機抬升6～30m，并利用大型拖車輔助轉(zhuǎn)運。在強大沖擊力作用下，土壤顆粒將重新排列，多余水分和空氣將被去除，使地基壓縮在1/2～1/10，承載力提高2～5 倍。應用該方法施工，應提前進行試夯，合理確定單點夯擊次數(shù)、夯擊能、各點距離等參數(shù)，確保地基經(jīng)夯實后能夠達到承載力要求。結合建筑結構布置點位，多布置為三角形或正方形，施工范圍在地基邊緣3m 以上，確保形成完整地面。針對含水量大的情況，應提前利用10～20cm 厚隨時鋪墊。夯擊期間，應加強夯擊次數(shù)把控，保證最后2 次夯沉量平均數(shù)達到設計要求，通常數(shù)值不超50mm?？偤怀亮繎刂圃谠囼灁?shù)值的9/10 以內(nèi)，并確認周圍不存在大隆起問題。

圖1 機械強夯施工

2.3 水泥土樁法

在地基加固施工中，運用水泥土樁法需要在地基上打孔，分層填入混凝土，形成質(zhì)地均勻的水泥土樁。而樁、樁間土和褥墊可以共同構成復合地基，提高地基承載力和穩(wěn)定性。該方法適用于淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土等地基，也能用于地下水位地基加固。用于處理地下水位以上土層，深度不超10m。對地下水位以下土層進行加固，應確認黏性土滲透系數(shù)不超5～10cm/s范圍，僅樁端0.5～1.0cm 以上位置有水。針對地基深處，可以通過高壓裝置進行灌漿成樁施工，期間應注意防止孔底出現(xiàn)沉渣問題，以免給周邊土層穩(wěn)定性帶來影響。樁本身可以達到中等強度，硬度較大，成樁時能夠提高樁間土強度。在水泥土樁施工階段，可以通過人工或機械打孔，選用的成樁機械種類多樣，如洛陽鏟、螺旋鉆孔機、夯擴機等等，搭配使用人工夯錘、夾板式夯實機等多種機械作業(yè)。選用的成樁材料主要為土和水泥，水泥用量為土的1/8～1/4，無需添加鋼筋、砂等材料，可以通過就地取材降低成本。成樁期間不會產(chǎn)生大量廢物和噪聲污染，同時形成的土樁擁有較強的抗凍性，可以適用于不同地區(qū)，常用于加固公路工程、民用建筑等地基?，F(xiàn)場進行混凝土拌和，能夠保證施工質(zhì)量，減小地基變形量。

2.4 CFG 樁法

采用CFG 樁法同樣操作簡單，能夠減少水泥用量，降低工程施工成本。該方法主要適用于軟土地基，可以有效提高地基承載力，如表1 所示為常用的成樁技術指標。結合以往施工經(jīng)驗來看，通常樁徑不超400mm，樁長在8～15m 范圍內(nèi)，施工工藝與沉管碎石樁接近，要求加強混合料配比控制。根據(jù)設計坍落度確定水量，應按照固定比例在沉管內(nèi)添加水泥、粉煤灰、石屑，最后注水攪拌均勻，充分發(fā)揮材料膠凝作用，使樁身強度達標。實際采用沉管灌注方法，可以將坍落度控制在4cm左右，結束時應嚴控拔管速度，確保達到1.2m/min。此外，可以采用長螺旋鉆孔方式，可以進行混合料灌注，坍落度通常在20cm。根據(jù)地基深度合理設計鉆孔道，并加強鉆進速度、時間等參數(shù)控制，要求提鉆速度與送料速度保持一致，有效保證灌注質(zhì)量。成樁后進行養(yǎng)護，確認強度達到設計值70%時進行抽檢，確認樁頂標高達到設計要求，高出至少0.5cm，抗壓強度等參數(shù)符合規(guī)定。在基坑開挖階段，應保留人工開挖厚度。使用機械開挖，破樁頭時一旦出現(xiàn)斷樁情況，要求標高比設計值高。針對局部斷樁不符合要求的情況，應進行接樁處理，選用強度等級高于樁身的混凝土進行施工，成樁直徑比原直徑大200mm，保證地基承載性能良好。

表1 CFG 樁技術指標

2.5 噴射注漿法

高壓噴射注漿作為先進的地基加固手段，需要提前制定加固計劃，做好鉆機設備準備。完成打孔作業(yè)后，應確認鉆孔質(zhì)量合格，洞內(nèi)不存在堆積碎土，然后進行注漿管道處理，確保管道輸漿壓力達到設計要求。運用該方法，能夠?qū)τ倌噘|(zhì)土層進行加固處理，通常治理層位于中砂層下部。在規(guī)定地基位置布置注漿管，使用高壓裝置注漿，要求加強噴漿壓力把控，至少達到2MPa，確保漿料能夠達到對應位置，做到均勻覆蓋地層，發(fā)揮水泥固結作用。通過使土層較好融合，能夠有效提高固結體穩(wěn)定性。在工程對地基穩(wěn)固度提出較高要求的情況下，也可以提前對淤泥土層進行加筋處理，進一步提升土體穩(wěn)定性。具體來講，就是將塑料、化纖等材料合成處理，以聚合物形式埋入到淤泥層中。此外，也可以直接在土層中打入鋼筋，使土釘與周圍土體接觸，在接觸面上產(chǎn)生摩擦力，促進土層和周圍土體深入融合，構成復合土體結構。受注漿、插筋的共同作用，能夠完成土層的斜向加固和水平加固，使淤泥土層的穩(wěn)定性得到明顯提升，避免地基發(fā)生側(cè)向位移、沉降等問題。

3 結論

綜上所述，巖土工程地基加固應結合地質(zhì)條件、地下水分布等情況選用適當處理方法，落實提高地基穩(wěn)定性的根本原則。在應用墊層置換法、機械強夯法等不同方法施工時，應把握不同方法關鍵環(huán)節(jié)，制定切實有效的技術方案，有效提高地基處理水平，確保巖土工程建設取得理想效果。