建筑工程軟土地基處理技術(shù)探討

陳安宇

貴州建工集團(tuán)第六建筑工程有限責(zé)任公司 貴州 貴陽(yáng) 550006

在我國(guó)建筑事業(yè)持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，建筑工程的數(shù)量越來(lái)越多，在建筑工程施工中難免會(huì)遇到軟土地基，無(wú)法滿足建筑工程對(duì)地基強(qiáng)度、承載力的需求。需要采取一系列行之有效的方法和對(duì)策進(jìn)行處理，才能為建筑工程施工建設(shè)提供穩(wěn)定的地基支撐。常用的軟土地基處理技術(shù)種類比較多，每種處理技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍，需要結(jié)合當(dāng)?shù)剀浲恋鼗奶攸c(diǎn)和建筑工程的結(jié)構(gòu)，采取有針對(duì)性的處理技術(shù)，才能降低軟土地基對(duì)建筑工程造成的不良影響，提升施工質(zhì)量和安全性?；诖耍_(kāi)展建筑工程軟土地基處理技術(shù)的分析研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

某建筑工程，總建筑面積為12.65萬(wàn)m2，為多功能建筑結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有居住、商業(yè)、娛樂(lè)等功能。在施工前，對(duì)地質(zhì)水文條件進(jìn)行了全面勘察?？辈旖Y(jié)果顯示，本工程施工范圍內(nèi)，地質(zhì)層從上到下依次是淤泥、填土、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土、沙礫等，從地質(zhì)水文勘察的結(jié)果來(lái)看，本工程地基屬于軟土地基，需要進(jìn)行有效的加固處理，以保證地基的強(qiáng)度、承載力等數(shù)值都能滿足設(shè)計(jì)要求。

2 軟土地基的相關(guān)概述

軟土地基是一種由淤泥、淤泥質(zhì)土、充填土、雜填土等其中一種或者多種地層組成的地基形式，其物理性質(zhì)可以概括為：含有很多細(xì)顆粒和大量有機(jī)腐殖質(zhì)，天然含水量在40%～70%之間（有時(shí)大于70%），孔隙比超過(guò)1.0，天然容量在15kN/m3～18kN/m3。力學(xué)性質(zhì)可以概括為強(qiáng)敵比較低、壓縮性大、透水性差。承受荷載之后容易變形，且變速速率比較大，穩(wěn)定時(shí)間比較長(zhǎng)。

軟土地基處理長(zhǎng)期以來(lái)都是建筑工程施工的重難點(diǎn)，其含水量大，凝固速度慢，極易變形。如果處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)建筑工程的總體質(zhì)量和使用的安全性造成嚴(yán)重影響。軟土地基處理也是建筑工程施工的基礎(chǔ)條件，由于軟土地基自身具有不穩(wěn)定性的，若技術(shù)人員和施工人員處理不合理，容易引起沉降問(wèn)題，埋下安全隱患。在處理軟土地基時(shí)，需要結(jié)合建筑工程施工的實(shí)際情況，不斷提升壓實(shí)度和承載力。

3 常用的軟土地基處理技術(shù)

3.1 粉噴樁施工技術(shù)

按照建筑工程的初始設(shè)計(jì)，通過(guò)測(cè)量放線確定好每根粉噴樁的具體位置，通過(guò)石灰樁攪拌設(shè)備，在下鉆時(shí)，向需要加固的涂層中先噴射壓縮空氣，以促使噴嘴附近的部分站進(jìn)行原位攪拌。當(dāng)石灰樁下鉆到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，旋轉(zhuǎn)方向按照兩個(gè)方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)打松粘土層，鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)之后再提升，而另一個(gè)輸送石灰的石灰樁下入到攪拌層上，實(shí)時(shí)輸送石灰，或者是和噴射壓縮空氣的鉆頭一體化的水鉆頭，順著鉆頭攪拌葉片旋轉(zhuǎn)形成的孔隙位置噴入被攪拌的粘土層中。最后利用大功率攪拌機(jī)，將土體和石灰進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，促使二者形成一個(gè)穩(wěn)定的整體。軟土中的礦物質(zhì)能夠和石灰發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，最終形成一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不溶于水的硅酸鈣凝膠，此種物質(zhì)能夠包裹和聯(lián)結(jié)粘土及石灰，形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提升土體之間聯(lián)系的緊固性，從而達(dá)到改善軟土力學(xué)性能的作用。

3.2 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是軟土地基處理中常用的技術(shù)，軟土地基處理通常在松動(dòng)或者是下沉的軟土上進(jìn)行加固，因此，強(qiáng)夯法多應(yīng)用在土層密實(shí)度不夠的區(qū)域，利用重錘夯實(shí)的方法進(jìn)行直接加固處理。通過(guò)大型機(jī)械設(shè)備，將重達(dá)數(shù)十噸，直徑在1m左右的重錘提升到一定的高度，讓重錘自由下落，通過(guò)多次反復(fù)夯實(shí)，就能達(dá)到提升軟土地基密實(shí)和強(qiáng)度的效果。強(qiáng)夯法比較適用于厚度大、比較潮濕是松散土層加固處理。但在應(yīng)用強(qiáng)夯法時(shí)，需要做好地基滲水處理工作，否則會(huì)影響最終的處理效果。

3.3 擠密法

如果軟土地基為砂土，且濕度比較大，含水量大于液限，孔隙比較大，壓縮系數(shù)超過(guò)0.5MPa時(shí)，可采取擠密法。擠密法最大的優(yōu)勢(shì)是在軟土地基處理中對(duì)周期既有建筑造成的影響比較小，常用的方法有兩種，一種是砂土擠密法，另一種是木樁擠密法。其中前者的應(yīng)用機(jī)理是在軟土地基中打入帶有的活動(dòng)靴的鋼管，灌入砂土，促使地基土向四周擠壓變密，再拔出鋼管之后，就能形成樁基礎(chǔ)，提升軟土地基的強(qiáng)度和承載力[1]。后者加固已有地基土層效果比較好，多應(yīng)用在缺少砂的地區(qū)，比前者更加經(jīng)濟(jì)適用。主要做法為向軟土地基中打入一定數(shù)量直徑在10cm以上的木樁，以減少地基上的孔隙率，提升地基土的密實(shí)度和承載力。

3.4 換填法

換填法也是軟土地基處理中常用的技術(shù)這一，主要機(jī)理是將軟土地基挖除之后，回填上密實(shí)度、含水量比較好的填土，再進(jìn)行分層亞視，可促使地基更加穩(wěn)定，開(kāi)展軟土地基變形量。此種軟土地基處理技術(shù)，可減少機(jī)械設(shè)備的投入數(shù)量，但需要對(duì)土層有精確的勘測(cè)，而且每層回填厚度需要嚴(yán)格控制，且每層回填后的壓實(shí)度需要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 粉噴樁施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

綜合對(duì)比，上述四種軟土地基處理技術(shù)，再結(jié)合案例工程所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件和工程特點(diǎn)，粉噴樁施工技術(shù)是最佳選擇，可有效滿足本工程對(duì)基礎(chǔ)強(qiáng)度、穩(wěn)定性、承載力的需求。具體的應(yīng)用要點(diǎn)如下：

4.1 做好施工前的準(zhǔn)備工作

粉噴樁施工對(duì)施工的連續(xù)性有很高的要求，為保證后續(xù)施工工序能夠高效開(kāi)展，在正式施工前，需要切實(shí)做好施工前的準(zhǔn)備工作，主要包括以下幾點(diǎn)：

第一，組織現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)規(guī)范等進(jìn)行學(xué)習(xí)，并結(jié)合工程進(jìn)度計(jì)劃、地質(zhì)條件，制定科學(xué)有序的施工方案，落實(shí)好崗位責(zé)任制。

第二，機(jī)械設(shè)備在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)之前，需要通過(guò)測(cè)量放線的方法，確定好每根粉噴樁施工的具體位置，測(cè)量結(jié)果由測(cè)量單位自檢后，呈遞給監(jiān)理部門審核，審核通過(guò)后再進(jìn)行組織機(jī)械進(jìn)場(chǎng)[2]。

第三，全面清除地下障礙物，如人防工程、建筑垃圾、地下管線、電纜等，會(huì)對(duì)空洞回填整平，碾壓地表。

第四，結(jié)合工程特點(diǎn)，制定施工工藝流程，以保證后續(xù)工作能夠安全、有序開(kāi)展。本工程粉噴樁施工工藝流程如圖1所示。

圖1 粉噴樁施工工藝流程圖

4.2 試樁

為準(zhǔn)確把控粉噴樁施工的工藝，提升施工質(zhì)量，在正式施工前，還需要進(jìn)行試樁操作，以取得各種準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)，包括：鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、噴氣壓力、單位時(shí)間噴入水泥量等。同時(shí)通過(guò)試樁還能確定粉噴樁攪拌的均勻性，全面掌握下鉆和提升阻力情況，以便選擇出最佳的技術(shù)措施和參數(shù)指標(biāo)。在正式試驗(yàn)中，鉆機(jī)速度要控制在1.2m/min～1.5m/min之間，提升速度控制在0.8m/min～1.2m/min之間，攪拌速度控制在50r/min之間，氣體流量可控制在20L/S左右，空氣壓力則要控制在0.5MPa～0.4MPa之間，灰罐壓力控制在0.4MPa左右。

案例工程在試樁中是計(jì)劃打設(shè)7根試驗(yàn)樁，以精確獲得粉噴樁施工的具體參數(shù)，包括灰漿稠度、工作壓力、鉆進(jìn)速度、提升速度等，再按照試驗(yàn)得到的參數(shù)，制定施工方案、質(zhì)量控制措施。試樁需要達(dá)到以下要求并取得相關(guān)技術(shù)參數(shù)，主要包括：檢驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)的水泥土配合比，是否適用于施工現(xiàn)場(chǎng)[3]；滿足設(shè)計(jì)水泥用量的各種技術(shù)參數(shù)；檢驗(yàn)樁身的五側(cè)限抗壓強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，本工程粉噴樁設(shè)計(jì)強(qiáng)度為1.2MPa，28d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不能低于0.75MPa，粉噴樁下部最低強(qiáng)度不能低于0.45MPa；檢驗(yàn)允許承載力需要達(dá)到300KPa以上；檢驗(yàn)加固劑分布的均勻性、有效長(zhǎng)度等是否滿足設(shè)計(jì)要求。試樁成樁七天之后，進(jìn)行開(kāi)挖檢測(cè)，去除樁頭0.3～0.5m的表層水泥土，進(jìn)行外觀檢測(cè)，具體的實(shí)測(cè)項(xiàng)目表如表1所示：

表1 粉噴樁施工實(shí)測(cè)項(xiàng)目表

4.3 測(cè)量放線和鉆機(jī)就位

利用全站儀為主，水準(zhǔn)儀為輔的測(cè)量方法，精確測(cè)放施工范圍線，測(cè)量結(jié)果上報(bào)給監(jiān)理工程師進(jìn)行復(fù)核。按照測(cè)量結(jié)果，利用鋼尺精確定位每根粉噴樁的具體位置，確定好的樁體位置，插上竹簽，控制每根粉噴樁最大誤差不超過(guò)5cm，同時(shí)還要進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，在此后的施工中需要定期檢查樁位情況，以保證粉噴樁布設(shè)的準(zhǔn)確性。測(cè)量放線結(jié)束后，及時(shí)移動(dòng)鉆機(jī)，到指定的樁位之上，并保證攪拌頭能夠都對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)樁位，也就是經(jīng)過(guò)復(fù)核之后的竹簽，并調(diào)整鉆進(jìn)的水平度和攪拌軸的垂直度，保證達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行正式施工。

4.4 正轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和反轉(zhuǎn)提鉆

鉆機(jī)就位之后，及時(shí)啟動(dòng)鉆機(jī)，保證鉆機(jī)能夠垂直正轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，在案例工程施工中，為保持鉆桿中間通道的干燥性，避免發(fā)生泥土堵塞噴射口的問(wèn)題，促使鉆進(jìn)工作順利完成。在正式鉆進(jìn)操作中，要開(kāi)啟空氣壓縮機(jī)，向鉆桿中不斷送風(fēng)，鉆頭需要邊旋轉(zhuǎn)、邊鉆進(jìn)，土地在 原位上被攪動(dòng)，鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度之后，需要理解停止鉆進(jìn)，但不停機(jī)，而在原地繼續(xù)攪拌1～2min[4]。

在反轉(zhuǎn)提鉆中，開(kāi)始粉體噴射機(jī)，將提前準(zhǔn)備好的水泥，噴入到被攪拌的土體中，然后鉆頭邊反向旋轉(zhuǎn)，邊進(jìn)行提升操作。以促使土體和分體能夠?qū)崿F(xiàn)充分混合和充分?jǐn)嚢?。?dāng)鉆頭被提升到原地面以下約50cm，噴射機(jī)停止噴射水泥粉體，但空氣壓縮機(jī)需要保持連續(xù)送風(fēng)，鉆頭需要在原位置繼續(xù)轉(zhuǎn)1～2min，以提升樁頭的密實(shí)度。

4.5 重復(fù)攪拌和鉆機(jī)移位

當(dāng)鉆機(jī)提升到設(shè)計(jì)高程之后，立即停止送灰，關(guān)閉送灰機(jī)，并及時(shí)進(jìn)行鉆機(jī)換檔操作，進(jìn)行多次重復(fù)攪拌，直到電流表達(dá)到100A以上才能停止攪拌。復(fù)攪全部結(jié)束之后，及時(shí)關(guān)閉掉空氣壓縮機(jī)，消散所有的管道壓力，促使鉆機(jī)主電機(jī)停止工作，啟動(dòng)液壓步履，將鉆機(jī)移動(dòng)到下一根粉噴樁上重復(fù)上述步驟。

4.6 注意事項(xiàng)

雖然粉噴樁處理技術(shù)在處理軟土地基中具有很多優(yōu)勢(shì)，如處理速度快、處理質(zhì)量好、綠色環(huán)保等，但在具體應(yīng)用中，為最大限度上發(fā)揮出粉噴樁施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，更好的保證施工質(zhì)量，需要嚴(yán)格把控以下幾點(diǎn)：

第一，在應(yīng)用粉噴樁施工技術(shù)之前，需要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行全面平整處理，嚴(yán)禁施工現(xiàn)場(chǎng)存在積水。并在施工段面兩側(cè)設(shè)置有效的排水設(shè)施，在平面上布設(shè)粉噴樁時(shí)，每根粉噴樁的位置需要做到清晰可靠，樁位要準(zhǔn)確。

第二，在粉噴機(jī)上需要粘貼顯著、醒目的反光標(biāo)記，且標(biāo)記的刻度需要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師的認(rèn)可。如果能夠滿足施工要求，盡量避免在夜間施工。如果必須在夜間施工，需要由足夠的照明系統(tǒng)，保證鉆架上的標(biāo)記科迪清晰可見(jiàn)。

第三，每位負(fù)責(zé)操控粉噴樁施工的人員，必須能夠牢牢掌握操作要點(diǎn)，經(jīng)驗(yàn)豐富。以保證噴粉的均勻性和一致性，水泥劑量和復(fù)攪的深度，需要嚴(yán)格按照試樁確定的數(shù)值嚴(yán)格控制。在粉噴操作中，必須一次性噴足粉量。

第四，嚴(yán)格按照試樁確定的施工參數(shù)和工藝進(jìn)行施工，嚴(yán)格控制好鉆孔下鉆的深度，粉噴高程、停粉標(biāo)高等都需要嚴(yán)格控制，并保證噴粉的連續(xù)性，盡量避免中途停噴?？刂坪脟姺鄣臅r(shí)間、停粉時(shí)間、噴入量等。整個(gè)粉噴樁施工全過(guò)程，必須由操作熟練的技術(shù)人員來(lái)把控，并加強(qiáng)施工全過(guò)程控制，防止樁體上下噴粉不均勻，影響最終的施工質(zhì)量[5]。

第五，攪拌機(jī)每次下沉和提升的時(shí)間需要詳細(xì)計(jì)量，并保證記錄時(shí)間的誤差不超過(guò)5s。在提升之前，需要等送粉達(dá)樁底之后才能進(jìn)行提升操作。防止出現(xiàn)提升卻未噴粉的情況，具體的時(shí)間可由試樁的結(jié)果來(lái)確定，所選擇的施工設(shè)備，需要配套自動(dòng)記錄計(jì)量系列。

4.7 常見(jiàn)的問(wèn)題及處理方法

在案例工程軟土地基處理中，采取了粉噴樁施工技術(shù)，雖然取得了良好的施工效果，但在具體施工中也遇到了一些問(wèn)題，包括：卡鉆、粉噴不暢、樁體疏松三種。

卡鉆的主要成因是通過(guò)含水量過(guò)低，或者是板結(jié)堅(jiān)硬的土層，或者是遇到障礙物。處理方法：立即停止鉆進(jìn)，及時(shí)查明卡鉆的原因，并采取以下措施進(jìn)行處理：1）降低鉆進(jìn)的速度；2）拔出鉆頭，改進(jìn)鉆頭；3）如果發(fā)生卡鉆的位置比較淺，可采取其他輸送土層的方法處理后，再進(jìn)行鉆進(jìn)操作。

粉噴不暢的主要原因是輸氣管道連接位置密封效果比較差，漏氣嚴(yán)重，致使氣壓降低?；蛘呤撬辔苯Y(jié)塊。處理方法：檢測(cè)空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行情況，及時(shí)調(diào)整氣源氣壓，針對(duì)密封不嚴(yán)的位置進(jìn)行處理，以免出現(xiàn)漏氣問(wèn)題。改用性能達(dá)標(biāo)的水泥，提出鉆頭，清理噴嘴后重新進(jìn)行粉噴操作。

樁體松動(dòng)的主要原因是土層含水量偏低，固化劑和原狀土的固結(jié)程度比較差，也可能是遇到了松散的雜填土層，致使粉體流失嚴(yán)重，導(dǎo)致樁體沒(méi)有達(dá)到原有的含灰量。處理方法：針對(duì)局部含水量過(guò)低的問(wèn)題，需要在確保施工質(zhì)量滿足要求的前提下，向土層中加入適量的水[6]。針對(duì)大面積干燥的土層，可改用漿液攪拌法進(jìn)行成樁操作。也可以進(jìn)行二次鉆進(jìn)，復(fù)噴一次，以保證最終的施工質(zhì)量符合要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合工程實(shí)例，探討了建筑工程軟土地基處理技術(shù)，探討結(jié)果表面，軟土地基對(duì)建筑工程造成的危害比較大，在軟土地基區(qū)域建造建筑工程時(shí)，需要采取一系列行之有效的方法和措施，對(duì)軟土地基進(jìn)行全面處理。和其他處理技術(shù)相比，粉噴樁處理技術(shù)在施工效率、成本、質(zhì)量、綠色環(huán)保等方面有較大優(yōu)勢(shì)，能夠滿足建筑工程對(duì)軟土地基處理的要求，值得大量推廣和應(yīng)用。