建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工處理技術(shù)研究

郭飛翔 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院高級工程師

梁曉東 河南東方建設(shè)基礎(chǔ)工程有限公司工程師

崔 磊 中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司工程師

史 彥 天津市寶泉水利建筑工程有限公司高級工程師

地基是建筑結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，主要承受建筑物的全部荷載以及建筑物壓力的擴(kuò)散。在建筑物尤其是高層建筑物施工過程中，如果地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)處理不好，勢必會導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)沉降或傾斜的現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至可能會引起建筑物的坍塌，形成重大安全事故。因此，對于施工方面來說，地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)施工的重中之重。

建筑地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)施工一般分為人工和天然兩種，其中人工地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)需要投入足夠的人力、物力和財(cái)力，且施工周期較長，而天然地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)則主要利用了原有的土地，只是在施工期間不斷加固施工。

在當(dāng)前建筑施工穩(wěn)定性和安全性要求越來越高的情況下，施工方重點(diǎn)選擇的是人工地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工方式，當(dāng)然，在實(shí)際的地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工過程中，施工方要根據(jù)施工要求和環(huán)境靈活選擇相應(yīng)的施工處理技術(shù)和有經(jīng)驗(yàn)的勞務(wù)班組，以確保地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)的安全性和穩(wěn)定性，提高樁基礎(chǔ)施工的質(zhì)量合格率。

1 建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工的難點(diǎn)

建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工的難點(diǎn)主要在于施工的環(huán)境條件方面，即建筑施工區(qū)域及其周邊的自然環(huán)境會在較大程度上影響到施工方法的應(yīng)用和施工進(jìn)度的推進(jìn)。具體來說，建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工的難點(diǎn)主要在以下4 點(diǎn)。

1.1 施工區(qū)域土壤性質(zhì)多樣性

土壤性質(zhì)對建筑地基基礎(chǔ)及樁基施工的影響是普遍且長期的。首先，各地區(qū)土壤性質(zhì)的差異使得建筑地基基礎(chǔ)及樁基基礎(chǔ)施工時需要根據(jù)土壤的性質(zhì)確定相應(yīng)的處理方法，其中有無卵礫石層以及卵礫石的粒徑大小等都可能會成為地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)處理中需要重點(diǎn)考慮的因素[1]。其次，各地區(qū)土壤性質(zhì)的動態(tài)變化情況使得建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工面臨的不確定性因素較多。例如，施工時通過地基處理方法可保證地基的質(zhì)量，但隨著建筑物的交付和使用，地基的土壤性質(zhì)可能會發(fā)生變化，導(dǎo)致地基出現(xiàn)開裂、下沉等情況，影響建筑的穩(wěn)定性和安全性。因此需要預(yù)測和預(yù)防完工后地基可能出現(xiàn)的變化情況，這也增加了地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工的難度。

1.2 施工區(qū)域氣候變化明顯

我國的氣候情況存在明顯的多樣性，不同地區(qū)的氣候條件往往會造成建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工情況的顯著差異，進(jìn)而造成施工遇到難題。例如，我國北方地區(qū)氣候較為干燥寒冷，且冬季時間較長，地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工中會經(jīng)常遇到凍土等情況，造成施工難度加大，并且凍土?xí)驗(yàn)闅鉁氐幕厣饾u融合，使得地基土層松軟，致使地基土質(zhì)出現(xiàn)不均勻的情況。南方由于雨水天氣較多，地基很容易因?yàn)殚L期水泡或者侵蝕等導(dǎo)致不牢固[2]。

1.3 施工區(qū)域地下水分布復(fù)雜

建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)長期埋在地下，容易受地下水情況的影響，由于不同施工區(qū)域的地下水分布狀況存在明顯差異，使得建筑地基基礎(chǔ)及樁基基礎(chǔ)施工面臨較大的不確定性。在南方，地下水源和暗流比較多，雖然施工方可以通過施工前的勘探確定明顯的地下水分布狀況，但對于一些分布較為隱蔽的地下水情況則較難掌握，增加了地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工的難度。而在北方，由于地下水開發(fā)的不合理，地下水水層出現(xiàn)明顯下沉，容易導(dǎo)致土壤的土質(zhì)出現(xiàn)松軟，引起地基的沉降或下沉等情況，因此需要施工方對地下水的分布情況進(jìn)行必要的考慮[3]。

1.4 施工中的不確定性因素偏多

雖然在施工前和施工中，施工方會采取相應(yīng)的措施防范施工風(fēng)險的出現(xiàn)，但仍存在由于未預(yù)料或者防范措施不完善而出現(xiàn)的不確定性隱患因素，導(dǎo)致施工出現(xiàn)突發(fā)性狀況。在這些狀況中，塌方、地基保護(hù)不力、施工行為不規(guī)范是發(fā)生率偏高的幾種情況。其中，塌方問題出現(xiàn)的原因可能是施工前和施工中的施工現(xiàn)場地質(zhì)情況與結(jié)構(gòu)情況調(diào)查不全面，一些塌方隱患未被及時發(fā)現(xiàn)和處理。塌方問題不僅會對整個地基的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，還會對周圍建筑物的安全性和穩(wěn)固性造成連帶影響。地基保護(hù)不力是施工方在施工中沒有對地基采取有效的保護(hù)措施，造成地基中的積水過多，降低了地基整體的承載力，影響了地基的穩(wěn)定性。施工行為不規(guī)范是現(xiàn)場施工人員沒有按照提前確定的施工方案嚴(yán)格規(guī)范施工，造成地基施工的精確性和均衡性不夠，影響到地基的承載力。

2 建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工處理的技術(shù)要點(diǎn)

在建筑施工中，地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工是不同類型的內(nèi)容，其施工的技術(shù)要點(diǎn)也存在一定的差異。雖然施工方在長期的建筑工程施工中積累了較為豐富的地基基礎(chǔ)及樁基基礎(chǔ)施工經(jīng)驗(yàn)，但在實(shí)際施工過程中仍然需要根據(jù)實(shí)際情況把握施工的技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)施工。下面分別從地基基礎(chǔ)施工和樁基礎(chǔ)施工兩個方面對相關(guān)的施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 建筑地基基礎(chǔ)施工處理的技術(shù)要點(diǎn)

在實(shí)際的建筑地基基礎(chǔ)施工處理中，考慮到諸多可能影響地基質(zhì)量因素的存在，施工方會重點(diǎn)使用基坑降水、填土換填、碾壓等相關(guān)技術(shù)手段，提高地基基礎(chǔ)的牢固性和穩(wěn)定性。

2.1.1 基坑降水技術(shù)

基坑降水技術(shù)是對于那些地下水位高于開挖底面，存在地下水向基坑內(nèi)滲入的情況，在基坑周圍或者基坑內(nèi)設(shè)置排水井，以降低地下水對基坑的影響。目前，使用較多的基坑降水方法有明溝加集水井、輕型井點(diǎn)降水、噴射井點(diǎn)降水、電滲井點(diǎn)降水等。在實(shí)際的建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工過程中，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活的選擇和使用。例如，對于南方多雨的地區(qū)，可以使用輕型井點(diǎn)降水方法，在實(shí)際的基坑降水時，要考慮基坑內(nèi)外部壓力平衡問題，以避免降水過快引起的基坑側(cè)傾、坍塌、沉降等災(zāi)害現(xiàn)象[4]。

2.1.2 土層填充技術(shù)

建筑的地基施工區(qū)域可能會出現(xiàn)軟土層的情況。為保證地基的穩(wěn)定性，施工方會在地基所在的軟土層中加入高強(qiáng)度的材料，改變土壤的性質(zhì)，使土層整體的硬度達(dá)到相應(yīng)的地基標(biāo)準(zhǔn)，保證地基的承載力。同時，部分施工方在施工中會通過使用砂石、碎石等填充物來增加土層的密度，來防治地基后期的沉降等情況。土層填充技術(shù)可以有效解決軟土層土質(zhì)疏松的問題，提高地基的整體承載力，施工方根據(jù)施工區(qū)域土質(zhì)的狀況選擇相應(yīng)的填充物，以確保土層填充的效果。

2.1.3 碾壓夯土技術(shù)

雖然人工夯壓地基的方法能夠保證地基的均勻性，但對于大規(guī)模的建筑地基施工而言，這種方法顯得非常低效。因此，在實(shí)際的地基處理中，施工方主要是通過大型機(jī)械設(shè)備對地基進(jìn)行碾壓夯實(shí)。施工中，施工方會使用推土機(jī)、壓路機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備碾壓地表，夯實(shí)松散的泥土，增加土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和牢固性。在碾壓夯實(shí)過程中，施工人員會根據(jù)施工現(xiàn)場土層的情況靈活確定振動夯實(shí)的時間，以保證夯實(shí)的效果。例如，對于雜質(zhì)較多的地表，往往會設(shè)定較長的夯實(shí)作業(yè)時間。從整體上看，碾壓夯土技術(shù)雖然可以提高地表土層結(jié)構(gòu)的牢固程度，但需要有大型機(jī)械設(shè)備作為支撐，并且需要施工人員進(jìn)行耐心、持續(xù)的作業(yè)，以確保土層碾壓夯實(shí)的效果[5]。

2.1.4 排水技術(shù)

正如上文分析中提到的，土壤中的水分會對地基產(chǎn)生間接但重要的影響。為保證后期建筑交付使用不會因?yàn)榈叵滤纫鸬鼗两?、開裂等情況，在地基施工時，施工人員會在地表土質(zhì)相對疏松的區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的排水設(shè)施，促進(jìn)土壤水分的匯聚和導(dǎo)流，保證地基的干燥性和牢固性。例如，施工人員會在地基周圍設(shè)置相應(yīng)的砂井，在塑料排芯板上鉆孔，排除土壤中的水分。由于排水技術(shù)不僅操作簡單便捷，能夠有效排除土質(zhì)中多余的水分，而且投入的資金也相對比較少，因此成為建筑地基基礎(chǔ)處理中普遍使用的技術(shù)手段。

2.1.5 化學(xué)加固技術(shù)

化學(xué)加固技術(shù)是通過在地基的土壤中加入一些化學(xué)物質(zhì)，來提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。目前，使用比較多的化學(xué)加固技術(shù)主要有灌漿法、噴漿法，其中灌漿法是將丙烯酸、水玻璃等化學(xué)物質(zhì)與混凝土水泥漿同時經(jīng)過雙液注漿泵灌注到土層內(nèi)部，用最短的時間快速凝固，使這些物質(zhì)與土壤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，排除地基土壤中多余的水分。噴漿法是將水泥和水?dāng)嚢韬笮纬傻木哂幸欢舛鹊臐{體，使用噴劑機(jī)械注入地基中，并施以高壓噴漿和攪拌，使土體密實(shí)，并與水泥漿體凝結(jié)起來，提高地基的承載力和牢固性。在地基基礎(chǔ)施工處理中，化學(xué)加固技術(shù)應(yīng)用的效果雖然比較好，但施工對材料的使用量較大，需要投入的施工成本也比較高。同時，此方案對土壤有一定的破壞，后期恢復(fù)難度大。

2.2 建筑樁基礎(chǔ)施工處理的技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 振動沉樁技術(shù)

振動沉樁技術(shù)是借助樁身的自重以及振動的特征進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工。在施工中，施工人員需要將振動器安裝在樁頂位置，以保證樁身自重和振動的結(jié)合效果，使預(yù)制樁能夠深入到土層的結(jié)構(gòu)中，提高預(yù)制樁的安裝效果。在樁基礎(chǔ)施工處理方面，振動沉樁技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在施工活動占用的土地面積較小，技術(shù)應(yīng)用的安全性和簡便性較高，能夠在較大程度上保證樁基礎(chǔ)施工的效果。由于振動沉樁技術(shù)主要借助振動器的振動來實(shí)現(xiàn)沉樁的目的，因此在實(shí)際作業(yè)過程中會產(chǎn)生較大的噪音，容易影響到施工人員的作業(yè)效果[6]。

2.2.2 靜力壓樁技術(shù)

靜力壓樁技術(shù)是借助靜力的作用來對重型機(jī)械以及樁自重進(jìn)行合理配置，并利用反作用使預(yù)制樁能夠深入到土體內(nèi)部，達(dá)到樁基礎(chǔ)施工的目的。從樁基礎(chǔ)施工處理的效果來看，靜力壓樁技術(shù)具有較強(qiáng)的承載力，技術(shù)性能較為穩(wěn)定，能夠在很大程度上提高樁基礎(chǔ)施工的質(zhì)量水平，降低不必要的損害。當(dāng)然，這種處理技術(shù)也存在一定的缺陷，主要適用于土質(zhì)比較松軟的建筑項(xiàng)目，對于土質(zhì)較硬的施工區(qū)域，則可能會因?yàn)榧夹g(shù)的使用而破壞土層結(jié)構(gòu)，對土體的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。

3 建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工處理中需要注意的問題

建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工是一項(xiàng)綜合性的施工內(nèi)容，施工環(huán)境的復(fù)雜性和施工質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求，使得施工處理技術(shù)的應(yīng)用面臨較大的挑戰(zhàn)[7]。在實(shí)際的施工過程中，施工方和施工人員除了按照經(jīng)驗(yàn)選擇與使用相應(yīng)的施工技術(shù)以外，還要結(jié)合施工環(huán)境和施工要求，對技術(shù)應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行防控，以確保地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工處理的效果。綜合來看，在建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工處理中，施工方應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)注意以下幾方面的問題。

3.1 做好施工區(qū)域環(huán)境調(diào)查

為確保選擇和使用的施工技術(shù)能夠保證建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工的質(zhì)量，在施工前和施工過程中，施工方與施工人員要對施工區(qū)域的土壤性質(zhì)、地下水分布等情況進(jìn)行全面且詳細(xì)的調(diào)查，通過各項(xiàng)數(shù)據(jù)確定施工區(qū)域的整體環(huán)境狀況，提取出施工的難點(diǎn)、目標(biāo)及任務(wù)，并據(jù)此選擇相應(yīng)的施工技術(shù)，確保施工技術(shù)與施工要求和環(huán)境的真正匹配。

例如，在樁基礎(chǔ)施工中，施工方要根據(jù)施工區(qū)域環(huán)境調(diào)查報(bào)告中的相關(guān)參數(shù)確定合理的樁型和樁長，并對多種可行性方案進(jìn)行對比，最終選擇最佳的施工方案。同時，在實(shí)際的施工中，為確保選擇的技術(shù)能夠真正解決地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工中遇到的問題，施工方要在正式施工前先對選擇的技術(shù)進(jìn)行局部性試驗(yàn)，使技術(shù)與施工要求的真正匹配。

3.2 加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用管理

對于建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工處理技術(shù)的應(yīng)用來說，選擇最佳的施工技術(shù)方案只是技術(shù)應(yīng)用中的一部分，并不是全部。實(shí)際上，對技術(shù)應(yīng)用效果影響最大的是選擇技術(shù)的應(yīng)用方式，只有嚴(yán)格、規(guī)范地按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，才能確保建筑地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)施工處理的質(zhì)量結(jié)果達(dá)到預(yù)期的處理效果。

因此，施工方一方面要安排專門的人員負(fù)責(zé)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用管理工作，使技術(shù)得到正確應(yīng)用，另一方面要對技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和流程進(jìn)行精準(zhǔn)的把控和嚴(yán)格的管理，動態(tài)、全面且深入掌握技術(shù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，并及時采取相應(yīng)的技術(shù)或者管理方法加以解決，以確保技術(shù)應(yīng)用的整體效果。

4 結(jié)語

地基基礎(chǔ)以及樁基礎(chǔ)施工處理，是建筑工程施工中的重要內(nèi)容。在實(shí)際的地基基礎(chǔ)以及樁基礎(chǔ)施工中，普遍存在施工區(qū)域土壤性質(zhì)多樣、氣候變化明顯、地下水分布復(fù)雜、施工中的不確定性因素偏多等可能影響施工質(zhì)量和效果的問題。鑒于此，施工方需要借助基坑降水技術(shù)、土層填充技術(shù)、碾壓夯土技術(shù)、排水技術(shù)、化學(xué)加固技術(shù)等地基基礎(chǔ)處理技術(shù)以及振動沉樁技術(shù)、靜力壓樁技術(shù)等樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，此外，在實(shí)際的施工過程中，施工方還需要做好施工區(qū)域環(huán)境調(diào)查，加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用管理，真正保證施工處理技術(shù)應(yīng)用的實(shí)施效果。