建筑地基基礎(chǔ)工程施工技術(shù)分析及應(yīng)用

史素梅

（西安培華學(xué)院，陜西 西安 710125）

0 引言

地基基礎(chǔ)作為建筑工程的重要組成部分，其施工方案的合理選擇及應(yīng)用對(duì)建筑的穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。為保證建筑工程的施工質(zhì)量，地基基礎(chǔ)的施工一定要結(jié)合工程實(shí)際，充分考慮工程的地質(zhì)水文條件，分析周邊環(huán)境的影響，選擇先進(jìn)、合理的施工技術(shù)，其中要特別注意的施工要點(diǎn)包括基坑支護(hù)、排水降水、地基加固等。

1 建筑地基基礎(chǔ)工程的特點(diǎn)

1.1 復(fù)雜性

地基基礎(chǔ)工程施工條件比較復(fù)雜，受地區(qū)地形、水文、地質(zhì)、氣象、周邊環(huán)境的影響較大，不確定因素較多。因此在施工前必須進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查研究，認(rèn)真分析地質(zhì)報(bào)告，選取合理的施工方法，并做好安全防護(hù)措施，嚴(yán)禁盲目施工。

1.2 隱蔽性

地基基礎(chǔ)作為房屋建筑工程施工的第一道工序，其施工質(zhì)量的好壞直接影響后續(xù)工序。由于其具有隱蔽性，后期的維修維護(hù)難度較大，一旦造成無(wú)法修復(fù)的質(zhì)量缺陷，整棟建筑物只能推倒重做，這將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，并嚴(yán)重影響工期，所以在施工過(guò)程中，務(wù)必做好過(guò)程控制，以降低對(duì)后續(xù)工序施工的影響。

1.3 工序繁多、工程量大

地基基礎(chǔ)工程施工內(nèi)容包括地基加固、排水降水、基坑支護(hù)、土方開(kāi)挖、基礎(chǔ)施工等，具有工序繁雜、施工難度高、工程量大、施工周期長(zhǎng)、勞動(dòng)繁重等特點(diǎn)，對(duì)地基基礎(chǔ)工程的施工技術(shù)提出了更高的要求。

2 建筑地基基礎(chǔ)工程施工要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

由于地基基礎(chǔ)工程具有工序繁多、施工條件復(fù)雜等特點(diǎn)，因此在施工前必須進(jìn)行調(diào)查研究，詳細(xì)地分析影響因素，并做好施工準(zhǔn)備，具體工作包括以下7 個(gè)方面。

（1）踏勘現(xiàn)場(chǎng)：認(rèn)真研究施工場(chǎng)地內(nèi)的地質(zhì)水文資料、施工環(huán)境及氣候條件等。

（2）熟悉圖紙：施工前對(duì)圖紙進(jìn)行學(xué)習(xí)及審查，核對(duì)平面尺寸及基底標(biāo)高，了解基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，確定基坑開(kāi)挖深度，開(kāi)挖邊線。

（3）編制施工方案。

（4）清除現(xiàn)場(chǎng)障礙物，做好七通一平。

（5）搭設(shè)臨時(shí)設(shè)施。

（6）通過(guò)測(cè)設(shè)控制網(wǎng)、布置方格網(wǎng)、埋設(shè)控制樁進(jìn)行建筑物的定位。

（7）施工機(jī)具、用料準(zhǔn)備[1]。

2.2 基坑支護(hù)

在土方開(kāi)挖前，為防止土壁失穩(wěn)，開(kāi)槽必須先做支撐。在基坑開(kāi)挖時(shí)，如果土質(zhì)良好或周邊場(chǎng)地環(huán)境條件允許，采取放坡開(kāi)挖是最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的施工方法。但對(duì)于深基坑，或在建筑物密集區(qū)及周邊環(huán)境條件受場(chǎng)地的限制不允許放坡的情況下，為縮小施工面，減少土方，則可設(shè)置土壁支撐的施工方法來(lái)保證土方的穩(wěn)定性。合理的土壁支護(hù)方法既能保證基礎(chǔ)工程施工的安全，又能減少對(duì)周邊建筑物的影響。

基礎(chǔ)工程基坑支護(hù)施工特別需要注意的是深基坑支護(hù)方案的選取，而常見(jiàn)的深基坑支護(hù)方案應(yīng)根據(jù)基坑周邊環(huán)境、地質(zhì)水文、開(kāi)挖深度、安全等級(jí)和工期要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果等因素綜合考慮。雖然深基坑支護(hù)在基礎(chǔ)工程施工時(shí)作為輔助的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，但其對(duì)基礎(chǔ)工程順利施工和保證鄰近既有建（構(gòu)）筑物的安全有著重要影響。深基抗支護(hù)常見(jiàn)的支護(hù)方式包括水泥土樁擋墻式支護(hù)、鉆孔灌注樁、鋼板樁、土釘墻支護(hù)和錨桿支護(hù)等。下面介紹5 種最常用的基坑支護(hù)方式。

2.2.1 深層攪拌水泥土樁擋墻

水泥攪拌樁是通過(guò)專用的攪拌機(jī)械，在地基土持力層及下方將軟土和水泥漿固化劑攪拌在一起，二者之間發(fā)生凝結(jié)硬化等一系列相關(guān)反應(yīng)，把原有軟土變成高強(qiáng)度的水泥加固土。這種柱墻是依靠自重和剛度進(jìn)行擋土和保護(hù)坑壁穩(wěn)定的，能防水防滲擋土。該支護(hù)方法適用于開(kāi)挖深度在6 m 左右的軟黏土地基，由于坑內(nèi)無(wú)支撐，具有便于機(jī)械快速開(kāi)挖、既擋土又防滲、比較經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是不宜用于深基坑，位移較大[2]。

為提高水泥土墻的剛性，通常在水泥土攪拌樁內(nèi)插入H 型鋼，使其成為既能受力又能抗?jié)B的支護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻，可用于8～10 m 的深基坑支護(hù)，這種樁稱為勁性水泥土攪拌樁。

2.2.2 排樁支護(hù)

排樁支護(hù)是在土方開(kāi)挖前沿著基坑周圍埋設(shè)混凝土灌注樁，樁的排列可間隔排列，也可雙排或連續(xù)排列。該支護(hù)方式具有抗彎強(qiáng)度較高、剛度較大、變形較小、施工方便、安全度高、費(fèi)用低、噪聲小、工作場(chǎng)地不大、振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，適用于基坑開(kāi)挖深度超過(guò)6 m，且周邊既有建筑物的下沉及位移量有限，同時(shí)又不具備放坡條件的大面積基坑。

2.2.3 土層錨桿支護(hù)

土層錨桿支護(hù)是在堅(jiān)硬的土壁上成孔至設(shè)計(jì)深度，孔內(nèi)埋入鋼筋，并通過(guò)注入水泥砂漿將鋼筋和土層形成抗拉錨桿，錨桿的兩端分別錨固在土壁和土層中，將立壁土體側(cè)壓力傳至穩(wěn)定土層。其施工工藝流程包括成孔、錨桿制作與安裝、灌漿、預(yù)應(yīng)力張拉及封錨。一般當(dāng)周邊存在既有建筑物，且土層較硬的基坑中為提高邊坡的穩(wěn)定性時(shí)用此支護(hù)方式[3]。

2.2.4 土釘墻支護(hù)

土釘墻支護(hù)施工工藝流程包括開(kāi)挖工作面、噴射第一層混凝土、土釘成孔、安裝土釘及注漿、掛鋼筋網(wǎng)及噴射第二層混凝土面。該土釘復(fù)合體可顯著提高邊坡穩(wěn)定性及承載力，具有施工方便、費(fèi)用低、噪聲小、工作面小、振動(dòng)小、變形小、對(duì)周邊建筑影響小等優(yōu)點(diǎn)，適用于開(kāi)挖深度不大、地下水位較大、周圍建筑物又對(duì)沉降及位移要求不高的淤泥、淤泥質(zhì)土、黏土、粉質(zhì)黏土地基中。

2.2.5 鋼板樁支護(hù)

鋼板樁有平板樁和波浪式板樁兩類。鋼板樁通過(guò)鎖扣互相連接，形成一道連續(xù)的擋墻。由于鎖扣的連接使鋼板樁之間連接牢固，形成整體。在深基坑中，當(dāng)?shù)叵滤惠^高且未按要求完成施工降水時(shí)，或者降水過(guò)程中發(fā)生流沙或避免出現(xiàn)流沙時(shí)，采用板樁進(jìn)行支護(hù)，不但可擋土，同時(shí)可防水。此外，波浪式板樁抗彎能力強(qiáng)，施工完畢后還可以拔出重復(fù)使用。

2.3 排水降水

土中含水量的高低會(huì)直接影響其承載力及穩(wěn)定性。在基坑開(kāi)挖時(shí)，必須做好排水降水，并保證地下水在基地以下至少500 mm，同時(shí)要避免地下水和地表水流入基坑。常見(jiàn)的施工排水方法包括明排水法及人工降低地下水位法[4]。

明排法是在基坑四周設(shè)置縱橫排水溝、低洼位設(shè)置集水井等設(shè)施，通過(guò)排水溝攔截或疏導(dǎo)地表水，并引流到集水井中，然后利用抽水機(jī)進(jìn)行排水。但明排法不適用于地下水位以下豐水區(qū)施工，由于下方含水豐富，在開(kāi)挖土體時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)流沙、管涌等現(xiàn)象，這時(shí)可采用人工井點(diǎn)降水。井點(diǎn)降水包括用井點(diǎn)管和抽水設(shè)備抽出地下水的輕型井點(diǎn)降水法，及通過(guò)高壓水泵或空氣壓縮機(jī)形成的水氣射流抽出地下水的噴射井點(diǎn)降水法，還有鋼筋和井點(diǎn)管形成的正負(fù)極通電排水的電滲井點(diǎn)法[5]。其中最常用的為輕型井點(diǎn)降水法，降水深度根據(jù)布置的井點(diǎn)管數(shù)量及深度而定，最深可達(dá)12 m。

2.4 地基加固處理

在基礎(chǔ)工程施工過(guò)程中，如果地基中存在過(guò)軟或過(guò)硬的土質(zhì)，或天然地基與設(shè)計(jì)要求不符時(shí)，需對(duì)地基進(jìn)行人工處理。處理后的地基應(yīng)保證建筑物各部位沉降量趨于一致，以減少地基的不均勻下沉，提高承載力、增強(qiáng)穩(wěn)定性。人工地基常用的處理方法有換土地基、夯實(shí)、排水固結(jié)等。

2.4.1 換土地基

當(dāng)軟弱土地基的承載力或變形滿足不了建筑地基的要求，而軟弱土層的厚度不大時(shí)，最經(jīng)濟(jì)的方法是挖去軟土層將基礎(chǔ)置于承載力大的基巖或堅(jiān)硬的土層中。軟土層較厚時(shí)，將基礎(chǔ)下面一定范圍內(nèi)的軟土挖去，代之以人工填筑的墊層作持力層。

2.4.2 夯實(shí)法

利用打夯機(jī)具夯擊土壤，排出土壤中的水分，加速土壤的固結(jié)，提高土壤的密實(shí)度和承載力。強(qiáng)夯法是用起重機(jī)械將不小于8 t 的夯錘起吊到不小于6 m的高處后，自由落下，對(duì)土體進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。強(qiáng)夯可提高地基土的強(qiáng)度，降低土的壓縮性，改善土的抗液化條件。該法適用于黏性土、濕陷性黃土及人工填土地基的加固，但強(qiáng)夯產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)已建成或在建的建筑物有影響時(shí)，則不得采用。

2.4.3 排水固結(jié)

排水固結(jié)是利用壓實(shí)機(jī)械碾壓地基土壤，使地基壓實(shí)排水固結(jié)?；虿捎妙A(yù)壓固結(jié)法，即先在地基范圍的地面上，堆置重物預(yù)壓一段時(shí)間使地基壓密，以提高承載力，減少沉降量。

2.5 地基基礎(chǔ)工程施工安全技術(shù)

（1）施工前，應(yīng)對(duì)施工區(qū)域內(nèi)存在影響施工的建筑物、管線、墳?zāi)沟日系K物進(jìn)行排查，并在施工前妥善處理，確保施工安全。

（2）對(duì)于大型土方和開(kāi)挖較深的基坑工程，在施工前要認(rèn)真研究施工場(chǎng)地內(nèi)的工程地質(zhì)和水文資料、鄰近建筑物或構(gòu)筑物的分布狀況、挖土和棄土要求、施工環(huán)境及氣候條件等，編制專項(xiàng)施工組織方案，制定有針對(duì)性的安全技術(shù)措施。

（3）對(duì)于山區(qū)施工，應(yīng)事先了解當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛病⒌刭|(zhì)構(gòu)造等，如果因土方施工可能產(chǎn)生滑坡，則應(yīng)采取可靠的安全技術(shù)措施。

（4）基坑開(kāi)挖工程應(yīng)驗(yàn)算邊坡或基坑的穩(wěn)定性，在驗(yàn)算時(shí)應(yīng)考慮地面堆載、地表積水和鄰近建筑物的影響等不利因素，決定是否需要支護(hù)，選擇合理的支護(hù)形式，并在基坑開(kāi)挖期間加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

3 建筑地基基礎(chǔ)工程技術(shù)應(yīng)用

3.1 工程概況

某小學(xué)建設(shè)項(xiàng)目?jī)?nèi)含教學(xué)樓、綜合樓、食堂、報(bào)告廳、消防水池及泵房，層數(shù)均為四層，框架結(jié)構(gòu)，獨(dú)立基礎(chǔ)。擬建工程重要性等級(jí)是二級(jí)，場(chǎng)地等級(jí)是二級(jí)，地基等級(jí)是二級(jí)，巖土工程勘察等級(jí)綜合劃分是乙級(jí)。

3.2 工程地基基礎(chǔ)施工技術(shù)要點(diǎn)分析

3.2.1 地基均勻性評(píng)價(jià)

擬建教學(xué)樓、食堂及報(bào)告廳基底持力層主要雜填土、素填土和黃土狀土組成，地基土分布不連續(xù)，層位不穩(wěn)定，為不均勻地基。

3.2.2 地形、地貌

本場(chǎng)地地貌單元屬長(zhǎng)澗河右岸一級(jí)階地?？辈炱陂g食堂及報(bào)告廳西側(cè)場(chǎng)地堆積有大量雜填土，且局部為前期人工取砂坑。場(chǎng)地總體開(kāi)闊，呈南高北低。

3.2.3 地下水位

本場(chǎng)地地下穩(wěn)定水位埋深為1.30～6.20 m，地下水屬第四紀(jì)松散巖類孔隙潛水，水位年變幅在2.0 m左右，多年變幅在3.0 m 左右。

3.3 工程地基基礎(chǔ)施工方案

3.3.1 教學(xué)樓、綜合樓、食堂及報(bào)告廳地基處理方案

根據(jù)擬建建筑物的規(guī)模及場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，結(jié)合同類建筑物的地基處理經(jīng)驗(yàn)，從經(jīng)濟(jì)、安全方面考慮，擬建教學(xué)樓、綜合樓、食堂及報(bào)告廳可采用換填墊層法處理地基。教學(xué)樓、食堂及報(bào)告廳基礎(chǔ)持力層主要為雜填土、素填土或黃土。為了防止建筑物發(fā)生不均勻沉降，基坑開(kāi)挖時(shí)應(yīng)挖除全部的雜填土和素填土后，基礎(chǔ)下整片墊層處理厚度不小于1.50 m，墊層的回填材料可選用級(jí)配碎石。墊層施工前應(yīng)認(rèn)真排好底夯，每層鋪填厚度0.20 m 左右，每層碾壓6～8 遍。墊層施工結(jié)束后，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行地基承載力質(zhì)量檢測(cè)。

3.3.2 基坑開(kāi)挖與支護(hù)方案

因擬建建筑場(chǎng)地較開(kāi)闊，教學(xué)樓、綜合樓、食堂及報(bào)告廳基坑開(kāi)挖時(shí)可優(yōu)先考慮放坡，坡比可按1:0.75～1:1.00，并應(yīng)保證基坑外2 m 范圍內(nèi)不得堆放重物。擬建消防水池及泵房基坑開(kāi)挖深度約8.0 m，根據(jù)《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》的有關(guān)要求，該基坑需采取支護(hù)措施，支護(hù)可采用錨桿支護(hù)。

3.3.3 基坑降水方案

因擬建消防水池及泵房為水池類構(gòu)筑物，基礎(chǔ)埋深為-7.0 m，勘察期間為豐水期，該區(qū)域地下穩(wěn)定水位埋深為4.00～4.90 m，基坑開(kāi)挖需挖除全部填土，因部分填土位于水位以下，必要時(shí)可采取降水措施，降水可采用輕型井點(diǎn)降水法。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，一個(gè)切實(shí)可行的地基基礎(chǔ)工程施工方案必須結(jié)合工程前期勘察資料，充分考慮工程特點(diǎn)，詳細(xì)分析地基基礎(chǔ)工程施工技術(shù)要點(diǎn)，重視基坑支護(hù)、排水降水、地基加固等施工環(huán)節(jié)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的管理與控制，進(jìn)而保障房屋建筑的整體穩(wěn)定性和施工質(zhì)量。