建筑工程施工中的軟土地基處理技術(shù)

文／成桂華 北京萬(wàn)興建筑集團(tuán)有限公司 北京 102600

1、引言

在施工開始前，應(yīng)該對(duì)建筑土地的土壤土質(zhì)和施工環(huán)境進(jìn)行勘驗(yàn)和分析，根據(jù)分析結(jié)果出具相關(guān)的土質(zhì)報(bào)告。軟土地基需要在建筑施工前被設(shè)計(jì)單位進(jìn)行特殊處理來解決軟土地基易變性的缺點(diǎn)。建筑施工過程中遇到軟土地基，需要合格的施工技術(shù)人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工，地基的質(zhì)量對(duì)整個(gè)建筑來說是起關(guān)鍵性作用的，因此相關(guān)的監(jiān)管部門應(yīng)該對(duì)地基在施工中進(jìn)行嚴(yán)格，合理的管控，一方面對(duì)軟土地基進(jìn)行勘測(cè)，一方面進(jìn)行處理，確保施工質(zhì)量保證人身安全。

2、軟土地基的定義與工程特點(diǎn)

軟土地基一般指天然含水率高、可壓縮性高、承載能力較低的軟塑性流動(dòng)塑性粘土，如：淤泥、淤泥質(zhì)土以及其他高壓縮飽和黏性土、粉土等，軟土是淤泥和淤泥質(zhì)土的總稱。軟土地基是指強(qiáng)度低、壓縮性高的軟土層，其中大多含有一定的有機(jī)物。

軟土地基工程特點(diǎn)：第一，高含水性和高壓縮性。天然含水量高是軟土最基本的特征，天然含水量大于液限。軟土高含水性的基本特性決定了軟土具有高壓縮性、低強(qiáng)度的性能，因此軟土的空隙率較大，易被壓縮且不穩(wěn)定。第二，低透水性。軟土的滲透性低，軟土的液限沒有可以區(qū)分性的特征，使得建筑物沉降時(shí)間長(zhǎng)且初期的空隙水壓力較大，影響建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。第三，固結(jié)速度緩慢。固結(jié)是指土體受到荷載作用，起初外力全部由孔隙水壓力承受，當(dāng)水分逐漸排出，土骨架逐漸承受荷載而產(chǎn)生有效應(yīng)力，這種孔隙的壓力減小有效應(yīng)力增大的過程稱為土的固結(jié)。在荷載的長(zhǎng)期發(fā)展作用下，土體的體積會(huì)隨時(shí)間開始發(fā)生變化，體系的水壓力逐漸減小，土體逐漸被壓縮，因?yàn)檐浲镣杆缘?、排水較緩慢、空隙水壓力的消散緩慢，因此土體固結(jié)速度緩慢。第四，觸變性。觸變性是指原狀土在未受到破壞時(shí)，總是具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但一旦受到擾動(dòng)造成結(jié)構(gòu)破壞，土體強(qiáng)度就會(huì)迅速下降，土體很快就會(huì)進(jìn)入稀釋狀態(tài)。因此，軟土地基容易受到振動(dòng)荷載的影響，造成側(cè)滑、沉降、兩側(cè)擠出等問題。第五，不均勻性。因?yàn)檐浲林泻懈迟|(zhì)，微生物以及粉細(xì)砂等，所以土體在垂直和水平方向都不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致沉降也不均勻。

3、建筑施工中對(duì)軟土地基進(jìn)行處理的重要性

施工完成度和施工質(zhì)量是建筑是否完成的關(guān)鍵。在軟土地基工程施工中的完成度和質(zhì)量都是一個(gè)大的挑戰(zhàn)。軟土地基結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性使它不能直接成為建筑工程的施工對(duì)象，它的不可預(yù)測(cè)性、含水量大等特點(diǎn)很可能對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響，因此，必須對(duì)其進(jìn)行換填，保證建筑結(jié)構(gòu)符合施工特點(diǎn)，促進(jìn)施工順利開展。施工前施工單位應(yīng)指派專業(yè)技術(shù)人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和土質(zhì)土壤進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)軟土地基時(shí)應(yīng)該采取新技術(shù)、新設(shè)備對(duì)其進(jìn)行處理，從而為后續(xù)的工程建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，監(jiān)管部門也要充分發(fā)揮其監(jiān)督管理職能，確保軟土地基處理的有效性。解決軟土地基施工出現(xiàn)的問題會(huì)使工程施工有一大的突破。

4、建筑工程施工中的軟土地基處理技術(shù)

4.1 粉噴樁加固法

粉噴樁是地基加固的重要技術(shù)手段，相較于其他的加固技術(shù)，具有工藝復(fù)雜、加固效果好、適用范圍廣等方面的特征。在技術(shù)應(yīng)用的準(zhǔn)備階段，需要對(duì)地質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告、材料配比方案等進(jìn)行綜合分析，對(duì)施工方案進(jìn)行有效評(píng)估后，確定粉噴樁的施工位置、尺寸等數(shù)據(jù)。在施工前期，需要事先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行清理，確保作業(yè)面平整、土壤表層處理到位、軟土置換質(zhì)量檢驗(yàn)合格，然后根據(jù)技術(shù)方案對(duì)粉噴設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)試，在材料使用前進(jìn)行性能檢測(cè)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后允許使用。該項(xiàng)技術(shù)可以改善地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為惡劣的地基，對(duì)于施工材料的配比與設(shè)備應(yīng)用有著較為嚴(yán)格的要求，在實(shí)際施工階段，需要強(qiáng)化設(shè)備、材料與人員的管理，保證技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范性與可靠性。

4.2 膠結(jié)材料處理技術(shù)

在對(duì)軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，由于其具有含水量高的特點(diǎn)，可以采用膠結(jié)處理技術(shù)，將其與膠結(jié)材料攪拌混合。在正常的建筑施工中碰到軟土地基時(shí)，通常會(huì)給其中混入水泥砂漿，但施工人員需要注意水泥砂漿的配合比，要有效保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提升建筑工程的安全質(zhì)量。除此之外，有的建筑工程在應(yīng)對(duì)軟土地基時(shí)也會(huì)在其中融入石灰、粉煤灰等無(wú)機(jī)膠凝材料，它是通過改變地基化學(xué)性能的方式，使其由本身的軟土地基轉(zhuǎn)化為復(fù)合型地基，從而使其不被腐蝕，進(jìn)一步提升地基的穩(wěn)定性，使其具有良好的承載能力，這對(duì)建筑本身的安全性將起到很大的積極作用。膠結(jié)材料技術(shù)在軟土地基施工中是一種比較普遍的技術(shù)，常見的膠結(jié)技術(shù)有灌漿法，高壓注漿法等。高壓注漿法一般對(duì)技術(shù)的要求比較高，它主要是運(yùn)用高壓設(shè)備將漿液噴出，進(jìn)而沖散軟土，使其完美融合，之后等到凝結(jié)硬化時(shí)也就提升了軟土地基的強(qiáng)度，穩(wěn)定了建筑安全。

4.3 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法主要適用于飽和度的粉土、黏性土及填土地基，較深層濕陷性黃土地基，具有施工速度快、處理深度大、質(zhì)量易控制、造價(jià)成本低、處理效果好等優(yōu)勢(shì)，適合進(jìn)行局部或大面積場(chǎng)地施工。其具體施工步驟如下：做好前期調(diào)研工作，確保工作場(chǎng)地范圍內(nèi)無(wú)地下構(gòu)筑物，測(cè)量、標(biāo)出場(chǎng)地中第一遍夯點(diǎn)位置，誤差控制在20cm以內(nèi)；準(zhǔn)備好起重機(jī)，夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置，當(dāng)夯錘達(dá)到預(yù)期高度時(shí)，使其自由脫鉤，并測(cè)量錘頂高程；確保每個(gè)夯點(diǎn)夯夠6擊，直至完成第一遍夯擊后，用推土機(jī)將夯坑填平測(cè)量場(chǎng)地高程；按照規(guī)定間隔時(shí)間，完成余下三次夯擊；完成夯擊后在基底地面鋪設(shè)一層厚度為0.20m的灰土，并在灰土上鋪設(shè)一層防滲復(fù)合土工模；做好邊坡加固工程。值得注意的是，在使用強(qiáng)夯法進(jìn)行施工時(shí)，要依據(jù)施工進(jìn)度科學(xué)劃分施工區(qū)域，確保各區(qū)域之間不留縫隙，且搭接寬度保持在1m以上，避免出現(xiàn)漏錘的情況；施工時(shí)噪音巨大，要避免在鬧市區(qū)施工；冬季施工時(shí)，提前做好凍土層清理工作；倘若遇到雨季，做好排水工程，挖好排水溝，避免雨水進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)；當(dāng)原地面含水量較大時(shí)，要提前鋪設(shè)10～20cm厚的碎石。

4.4 換填地基處理技術(shù)

采用換填地基處理技術(shù)對(duì)軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)該確保換填材料的性能能夠達(dá)到建筑施工的標(biāo)準(zhǔn)。它主要是依靠改變土質(zhì)從而提升地基的強(qiáng)度和承載力，從而有效保障建筑工程的整體性能。作為一種基礎(chǔ)的地基處理技術(shù)，換填地基在軟土地基處理中的應(yīng)用尤為廣泛。在制定地基換填方案之前，設(shè)計(jì)組應(yīng)該實(shí)地考察，對(duì)施工地的土壤、土質(zhì)等進(jìn)行綜合分析和評(píng)估，并根據(jù)得出的報(bào)告選擇符合施工場(chǎng)地要求的選填方案。在正式進(jìn)行選填工作時(shí)，一定要確保選填材料具有良好的性能，并且在選填現(xiàn)場(chǎng)對(duì)選填材料進(jìn)行取樣，并送往相關(guān)單位進(jìn)行檢驗(yàn)，確保選填材料具有符合施工要求的力學(xué)性能，保證建筑整體的質(zhì)量。在具體的施工過程中，首先要將那些不符合施工要求的土質(zhì)挖出，然后將換填的材料填充進(jìn)去，通常使用沙石或者碎石等力學(xué)性能穩(wěn)定的物質(zhì)，最后要對(duì)填充進(jìn)去的土質(zhì)材料進(jìn)行壓實(shí)，接著運(yùn)用灌沙法對(duì)它的壓實(shí)度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確保換填的材料土質(zhì)層符合建筑施工要求?？梢哉f換填地基從根源上改變并降低了軟土地基對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的不良影響，但它的成本較高，因此施工單位在進(jìn)行換填技術(shù)時(shí)，一定要選擇綜合分析各種材料和價(jià)格，選擇性價(jià)比高的換填材料，這樣既控制了施工的成本，而且也提升了建筑的整體質(zhì)量。

4.5 擠密樁法

擠密樁法，也稱碎石樁法、灰土樁法等，主要利用成孔過程中的橫向擠壓作用，達(dá)到密實(shí)樁間土的效果，隨后在樁孔內(nèi)的分層填入素土并進(jìn)行夯實(shí)，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。一般適用于軟弱黏性土和雜填土地基、地下水位深度為5～10m的濕陷性黃土等，施工難度較大，造成成本也比較高，不適用于大面積場(chǎng)地處理。擠密樁法工作原理包含以下幾點(diǎn)：一是排水減壓，采用碎石樁加固后的地基，形成了一個(gè)良好排水通道，有效緩解了超靜孔隙中水壓力，防止土體液化，加快土體固結(jié)速度；擠密振密，將樁管沉入后，會(huì)將等同于樁管體積的土顆粒擠向周圍土體，對(duì)其造成巨大橫向擠壓作用，使得土顆?？障稖p少，密度增大，有效提升土體密實(shí)度，從而達(dá)到消除地基濕陷性的效果；減振抗震，碎石樁樁體強(qiáng)度高于樁間土，這導(dǎo)致在相同荷載力作用下，應(yīng)力會(huì)向樁體集中，使得樁間土剪切力減小，從而達(dá)到減震目標(biāo)；加強(qiáng)樁體，灰土硬化后形成的樁體占原有土樁面積的8～23%，樁間土面積的77～92%，顯著提升了樁體強(qiáng)度，間接提高了復(fù)合地基承載力，從而消除了地基濕陷性變形可能性。

4.6 堆載預(yù)壓法

在實(shí)施施工項(xiàng)目的過程中，施工技術(shù)人員最習(xí)慣應(yīng)用的軟土地基處理技術(shù)為堆載預(yù)壓法。在施工過程中，施工技術(shù)人員需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取合理的控制措施。在針對(duì)房屋進(jìn)行建造的過程中，考慮蠕變性等性質(zhì)都會(huì)對(duì)軟土地基的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定程度的影響，由此會(huì)對(duì)建筑物自身質(zhì)量產(chǎn)生影響，甚至還會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)對(duì)這類情況，采用堆載預(yù)壓法不僅可針對(duì)地基展開預(yù)壓處理，同時(shí)也可在一定程度上增加沉降的空間，以此大幅提高土壤的緊密度，確保其緊密度符合實(shí)際的施工要求。此外，應(yīng)用該施工技術(shù)可確保橫向和縱向的排水管道工程順利進(jìn)行施工。在具體的施工過程中，常用的施工工程為豎向管道施工，其可有效避免土體產(chǎn)生過度壓縮，同時(shí)也要保障土質(zhì)具有飽和性和均勻性。在具體的施工過程中，可應(yīng)用真空堆載預(yù)壓法針對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，同時(shí)，還要針對(duì)松軟地基進(jìn)行加固，需應(yīng)用袋裝砂井和塑料排水板，同時(shí)也要在砂結(jié)構(gòu)中放置相應(yīng)的防滲膜，這樣不僅可保障土壤間間隙良好，同時(shí)也可確保軟土地基加固質(zhì)量。但需注意的是，采用這樣的方式處理軟土地基流程，相對(duì)復(fù)雜且成本較高。但該處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)也非常明顯，如可延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。

4.7 預(yù)應(yīng)力管樁處理法

在軟土地基的處理中，預(yù)應(yīng)力管樁處理法主要是通過埋設(shè)預(yù)應(yīng)力管樁從而改變軟土地基。在施工前期設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察，對(duì)于軟土的力學(xué)性能和受力情況確定管樁的埋填位置，從而改善軟土的承載能力。施工中對(duì)施工人員的選擇也應(yīng)該具有明確要求，對(duì)于需要使用復(fù)雜技術(shù)的人員選擇首先應(yīng)該看其是否具備從事該技術(shù)的資質(zhì)和條件，是否具有相應(yīng)的證書和相關(guān)處理經(jīng)驗(yàn)，從而確保施工的有效性。解決軟土地基問題的最基本最有效的方法就是從根本上找出原因，專業(yè)的工作人員在施工前去現(xiàn)場(chǎng)記錄數(shù)據(jù)和分析具體產(chǎn)生軟土地基的問題是什么。找出問題更容易對(duì)癥下藥，預(yù)應(yīng)管樁處理也能夠合理發(fā)揮作用。而且在正式的施工中，也要做好安全防護(hù)，確保施工人員的安全。

4.8 土工合成材料法

土工合成材料是一種人工合成的聚化物，將這種聚化物添加到軟土地基的土層中，對(duì)其進(jìn)行處理，可達(dá)到對(duì)軟土地基進(jìn)行過濾、排水和防護(hù)的作用。最重要的是能很好地使軟土層地基含水量減少。與換填地基法類似，這種方法在使用時(shí)也需要將地基結(jié)構(gòu)中的軟土層挖出，然后在挖出軟土的地基結(jié)構(gòu)中鋪設(shè)鋼筋墊層，檢查土層與鋼筋墊層間的摩擦力，最后通過加固措施使地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到增大變強(qiáng)。除了降低地基土層的含水量，土工合成材料法的合理運(yùn)用能很好地優(yōu)化土壤的性質(zhì)，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到改進(jìn)，進(jìn)而可以使地基的載荷力得到增強(qiáng)。

4.9 注漿地基法

注漿地基法在所述案例中得到了應(yīng)用，加強(qiáng)了邊坡的穩(wěn)定性。是一種施工起來比較容易的加固軟土地基的方法，其原理是將水泥漿料和軟土地基通過一種壓力作用很好地融合起來，提升地基結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。注漿地基法在使用過程中需說明的是在注漿前，要對(duì)水泥漿料的配比進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)控制，而且要對(duì)注漿的壓力進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，只有這樣才能達(dá)到最好的融合力度，使軟土層中的水分得到有效排除，從而使地基的穩(wěn)固性得到增強(qiáng)，進(jìn)而可使最終建筑物的質(zhì)量得到保證。

5、軟土地基處理技術(shù)注意事項(xiàng)

5.1 明確軟土地基施工要點(diǎn)

在正式開展施工前需要做好施工準(zhǔn)備工作，特別是現(xiàn)場(chǎng)檢查，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土壤特性加以準(zhǔn)確掌握，借助有關(guān)設(shè)備收集有效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，按照收集的信息科學(xué)制定施工計(jì)劃。若出現(xiàn)計(jì)劃方案和實(shí)際情況存在出入情況，需要第一時(shí)間對(duì)不恰當(dāng)部分進(jìn)行調(diào)整和糾正，優(yōu)化計(jì)劃方案。實(shí)際施工中應(yīng)當(dāng)遵守有關(guān)要求與標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)單位應(yīng)當(dāng)開展有效的監(jiān)測(cè)工作，對(duì)施工工作加以規(guī)范。研究人員需要對(duì)地質(zhì)勘查結(jié)果進(jìn)行跟蹤，根據(jù)數(shù)據(jù)明確軟土處理措施。另外，相比于常規(guī)的地基，軟土地基具備特殊性質(zhì)，對(duì)于軟土地基的處理需要選擇更加先進(jìn)的方式。因此，在實(shí)際施工中應(yīng)當(dāng)按照項(xiàng)目要求，制定科學(xué)合理的施工方案，并按照項(xiàng)目具體情況對(duì)施工計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

5.2 改善軟土地基土的濕陷性及膨脹性

地基土的濕陷性是指土體受到水分浸潤(rùn)后在一定壓力下土體結(jié)構(gòu)改變，造成地基土下沉的能力。一般黃土地基會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象，因?yàn)辄S土中存在的可溶鹽的膠結(jié)物遇水可以溶化，溶化后的土體內(nèi)部骨架強(qiáng)度降低，土體孔隙變大，部分土顆粒進(jìn)入孔隙中，使得地基塌陷。因此，如果在施工過程中沒有處理好地基土的濕陷性，會(huì)大大提高建筑工程的施工難度，在后期使用過程中也會(huì)有巨大的安全問題，影響用戶的人身安全。地基土的膨脹性是指土體內(nèi)的蒙脫石或伊力土等膨脹土在土體內(nèi)部含水量增加時(shí)土體液化，導(dǎo)致地基不穩(wěn)，影響建筑工程的穩(wěn)定性。因?yàn)榕蛎浲良染哂信蛎浶杂志哂惺湛s性，所以無(wú)論這類土體在地基中是處于較干的狀態(tài)還是潮濕的狀態(tài)都會(huì)對(duì)地基造成一定影響。如果土體較干，在出現(xiàn)下雨天氣時(shí)，其可以吸收很多水分，破壞地基土的基本結(jié)構(gòu)。如果土體已經(jīng)比較潮濕，雖然其不會(huì)再繼續(xù)膨脹，但是在土體內(nèi)部水位下降時(shí)，有可能會(huì)變干，從而影響地基的穩(wěn)定性。因此，施工團(tuán)隊(duì)需要在施工之前對(duì)土體進(jìn)行勘測(cè)，確定土體內(nèi)部膨脹土的特性及變化條件，預(yù)估其可能發(fā)生的變形，并采用相應(yīng)軟土地基處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理。

5.3 明確軟土地基處理原則

按照自然沉降原則，使地基自然沉降，保證地基穩(wěn)定性。對(duì)于軟土地基的處理，雖然自然沉降方式能夠減少軟土地基處理成本投入，但因?yàn)槭苷鞯嘏c支付等因素影響，難以得到長(zhǎng)期的推廣應(yīng)用。另外，軟土地基處理主要應(yīng)用在大型工程項(xiàng)目中，處理軟土地基的工程技術(shù)可以在一定的施工時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，然后，可以使用相關(guān)措施對(duì)其進(jìn)行處理，以確保實(shí)際的施工質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)：

總之，在建筑工程施工中，應(yīng)該特別注意對(duì)軟土地基的處理，確保其穩(wěn)定性和承載能力符合建筑施工標(biāo)準(zhǔn)，從而保證施工安全。在選用軟土施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)該實(shí)地考察施工現(xiàn)場(chǎng)的情況，選擇適宜的處理方案，施工單位在進(jìn)行軟土地基改造時(shí)應(yīng)該提供處理軟土地基的專業(yè)人才，讓其在施工中能夠起到指揮和引導(dǎo)作用，從而確保施工的有效性和安全性。施工單位在軟土地基處理過程中應(yīng)該發(fā)揮監(jiān)管作用，并且根據(jù)具體情況制定詳細(xì)且完整的監(jiān)管方案，將責(zé)任具體落實(shí)到個(gè)人，提高施工人員的責(zé)任意識(shí)，從而有效降低施工中容易產(chǎn)生的安全隱患。