關(guān)于建筑工程中地基處理施工技術(shù)的探析

胡亞華

（大理州設(shè)計院有限公司，云南 大理 671000）

0 引言

在施工中，自然地基與人造地基是兩類。天然地基是指在自然條件下能夠承受所有的荷載，無須人為處理的地基，即天然地基。人工地基是指其承載能力不能完全承載整個地基的承載能力，需要進(jìn)行人工加固。常用的人工地基有換填、預(yù)壓法、強夯法、振沖法、砂樁法、石灰樁法等。文章簡要介紹了目前我國建筑地基建設(shè)中的幾個問題，并就其常用的施工工藝、處理方案的選取等問題進(jìn)行了討論和分析，以期達(dá)到提高工程質(zhì)量、確保工程安全的目的。

1 建筑地基處理的注意事項

1.1 基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性

地基的承載力和穩(wěn)定性問題是指在各種荷載的作用下，由靜、動兩種荷載的組合而引起的穩(wěn)定問題。如果地基的承載力達(dá)不到設(shè)計要求，那么在施工筑物的荷載作用下，地基會發(fā)生局部或整體的剪切破壞，從而影響建筑物的安全與正常使用，甚至造成建筑物的破壞。自然地基的承載力與其抗剪強度、基礎(chǔ)形式、大小、深度等因素密切相關(guān)。邊坡穩(wěn)定性也是此類問題的一種類型。

1.2 沉降、水平位移和不均勻沉降

建筑物的荷載會引起基礎(chǔ)沉降、水平位移和不均勻沉降。如果基礎(chǔ)變形超出容許范圍，將會對建筑物的安全和正常使用產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)?dǎo)致建筑物的破壞。在這些因素中，不均勻沉降超出容許范圍所致的事故發(fā)生率最高，尤其是山區(qū)地基的治理。山地地形崎嶇不平，基巖表面起伏大，地質(zhì)成分復(fù)雜，基巖埋藏淺，部分裸露在地面，山腳下多為大石塊，溝壑多為淤泥軟土。這樣，同一建筑的地基就會部分落在基巖上，而其他的地方則會落到土層上。此外，因地面高度差異較大，在平整后，地基一部分落在填方區(qū)，一部分落在挖方區(qū)。這都可能造成地基的不均勻沉降。

1.3 滲入

滲水問題是由于地基中的水力比降超出了容許范圍，引起地基土的潛蝕和管涌，從而造成工程結(jié)構(gòu)的損壞。自然地基的滲流問題與基礎(chǔ)的水力比降及滲透率等因素密切相關(guān)。

1.4 嚴(yán)重性

在地基建設(shè)階段，如果房屋結(jié)構(gòu)發(fā)生問題，將會導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。前期地基工作做得好，進(jìn)行相應(yīng)的施工建設(shè)，對工程的質(zhì)量控制也會出現(xiàn)一些問題。并且，此類意外事件通常無法挽回，并且在之后會耗費大量的資金，造成建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益受損。由于前期對工程現(xiàn)場勘察、施工、設(shè)計等諸多問題，致使地基工程質(zhì)量達(dá)不到行業(yè)規(guī)范要求，對工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定造成了很大的影響。因此，在確定了上層建筑的受力狀況之后，就必須控制住以后可能出現(xiàn)的問題，以免對整個工程的整體造成影響，因為這種事故的危害是顯而易見的，一旦出現(xiàn)了質(zhì)量問題，就會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

1.5 復(fù)雜性

我國的國土緯度和經(jīng)度跨度很大，所以，我國各區(qū)域之間的地理分布也很大，包括松軟土地、凍土、鹽堿地。而且由于天氣、地質(zhì)災(zāi)害等自然因素的影響，房屋的地基處理也變得非常復(fù)雜。

2 地基處理的作用

地基既承擔(dān)著地基的荷載，又承擔(dān)了上部結(jié)構(gòu)的荷載，其整體質(zhì)量與地基處理的好壞有很大關(guān)系。在施工過程中，地基的功能主要有：①能有效地減小地震波振幅和隔振，從而改善地基結(jié)構(gòu)的抗震性能；②可以改善地基的滲透性，提高滲透性，防止?jié)B流過大時發(fā)生滲流破壞；③改進(jìn)地基變形特性，防止沉降過大，沉降不均勻，側(cè)向變形；④可以消除黃土的濕陷性和膨脹性；⑤可以有效地改善地基的抗剪強度，增強地基的穩(wěn)定性，增強地基的承載能力。

3 地基施工技術(shù)的分類

根據(jù)房屋的地質(zhì)情況，采用換填、夯實、擠密或振密、排水固結(jié)、膠結(jié)、冷熱處理等工藝處理地基。再細(xì)分為地基加固技術(shù)、樁基技術(shù)和輔助地基技術(shù)。對地基進(jìn)行加固，目的是為了提高地面的承載力，從而避免地基的變形和沉陷。樁基技術(shù)的應(yīng)用主要是把上部的荷載傳遞到深層的地基，因此可以起到緩沖作用，從而減少沖擊。而地下連續(xù)墻的施工工藝，則是以樁為地基，以橫向支撐為主。在許多地基處理方法中，有些方法的作用就是通過對地基進(jìn)行改良，提高地基的抗剪強度，減少地基的可塑性，提高地基的滲透性。

4 地基處理的傳統(tǒng)施工技術(shù)

以往的地基處理方法有很多種，例如，法國的強夯技術(shù)，20世紀(jì)70年代日本的高壓噴氣技術(shù)，20世紀(jì)90年代國內(nèi)的樁基技術(shù)。目前，許多20世紀(jì)的地基處理技術(shù)仍在廣泛應(yīng)用。

4.1 換填法

換土法是在地基的下端部分，開挖承載力較低的軟弱土層，再用砂石、碎石、灰土等進(jìn)行充填，并分層夯密，作為地基的墊層。根據(jù)充填物料的不同，可以分為砂土地基、碎石地基、灰土地基等[1]。

4.1.1 砂土地基

砂土地基是指將基底以下的土壤全部開挖，再以中砂、粗砂、礫砂、碎石、石屑或其它工業(yè)廢料進(jìn)行回填，并分層壓實，形成地基持力層。這種地基施工工藝簡單，工期短，造價低，適合具有較高透水性的軟黏土地基，但不適合濕陷性黃土地基及不透水的粘性地基。材料的選擇應(yīng)選用中砂、粗砂、礫砂、碎石、石屑或其它工業(yè)廢料，顆粒級配好，質(zhì)地較硬。在缺少中、粗砂和礫砂的區(qū)域，可以選用細(xì)砂，但要在同一時間內(nèi)加入少量的碎石（卵石），并按不超過50%的地基材料加入。所用的砂石，不能含有草根、垃圾等有機雜質(zhì)。作為排水地基，其含泥量不得超過3%，而砂礫和卵石的最大直徑為50mm。

4.1.2 灰土地基

灰土地基是指將基坑底部某一區(qū)域的軟弱土層，以一定的體積配比與黏土混合，并在最佳含水量條件下進(jìn)行分層回填或壓實。石灰與土壤的體積比通常以3:7或2:8為宜，通?；彝恋膹姸入S石灰含量的增加而提高，但在一定比例以上時，其強度幾乎沒有提高。這種方法具有施工工藝簡便、材料易于獲取、造價低廉等優(yōu)點，適合1～4m的軟土處理。在物料方面，應(yīng)選用現(xiàn)場挖掘的黏土和可塑性系數(shù)大于4的粉土，但不能摻入有機雜質(zhì)或耕種土壤。使用前的土壤顆粒應(yīng)該被過濾，顆粒大小不能超過15mm?；彝林械氖冶仨毷且讶芙獾?，其大小不能超過5mm，且不能夾有未熟化的石灰塊，也不能含過量的水分?；彝恋鼗氖┕ひI(lǐng)：首先，在開挖之前，要先驗溝，清土，如果有軟土或空隙，要立即開挖，然后分層回填。其次，在進(jìn)行施工時，要使灰土的混合均勻、色澤一致，并對其水分進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?/p>

4.2 壓實工藝

壓實法是將軟土中的土壤微粒之間的氣體用重錘打?qū)嵒驂郝窓C擠壓出來，壓縮土壤中的孔隙，增強土壤的致密程度，以提高土壤的承載能力。該方法具有較好的經(jīng)濟(jì)性和實用性，特別適合地基承載力與設(shè)計要求基本一致的條件。按壓實機械或機械壓實方法，一般可分為夯實法、重錘夯實法、機械碾壓法。重錘夯是通過使用起重機將專用夯錘抬至某一高度，然后借助自由落體產(chǎn)生的沖擊能對地基進(jìn)行夯實，在地基上形成一種比較均勻的堅硬外殼，以達(dá)到加固的目的[2]。適用于土壤含水量為0.8m以下的黏性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土及分層填筑等。但是，如果夯擊振動對鄰近建筑物、設(shè)備、施工中的砌筑或澆注混凝土造成不利的影響，或者地下水位超過有效夯實深度和較軟粘性土層時，則不宜使用。

4.3 打樁法

打樁法是將樁體置于軟土中，將泥土壓實，或?qū)洞蛉雸杂驳牡貙?，從而增加土體的承載力。一般有振沖地基、灰土樁、砂樁等。現(xiàn)對振沖樁地基的構(gòu)造做簡單的介紹。振沖地基，也叫振沖樁復(fù)合地基，它是由吊車將振動器吊起來，由潛水機驅(qū)動偏心塊驅(qū)動，從而產(chǎn)生高頻率的振動，同時驅(qū)動水泵，用噴嘴將高壓水噴入鉆孔，再將砂石集料分成幾個小的樁身，以增加地基的承載力，降低地基的沉降差。本方法技術(shù)可靠，機械設(shè)備簡單，操作技術(shù)易于掌握，施工簡便，節(jié)省建材，加固速度快，地基承載力高[3]。

5 復(fù)合地基處理技術(shù)

由于對地基處理技術(shù)的要求越來越高，施工環(huán)境也越來越復(fù)雜，因此人們對新型地基處理技術(shù)的研究也越來越多。傳統(tǒng)的地基處理技術(shù)已不能滿足新時期的要求，所以對現(xiàn)代建筑來說，必須采用多種處理技術(shù)。

5.1 強夯法和碎石樁聯(lián)合應(yīng)用

這項技術(shù)的工作原理是，在工程建設(shè)的時候，要在填埋場內(nèi)對碎石樁進(jìn)行加固，從而達(dá)到壓實和排水加固的目的。然后是強夯點的選取。通過強烈的撞擊，可以將這些碎石壓入周圍的護(hù)土層中，從而在地基上形成一層堅硬的砂礫和泥土，滿足建筑的地基強度。在工程建設(shè)中，采用強夯法是非常必要的。其施工技術(shù)的難點是夯擊的次數(shù)、夯擊深度等，掌握不好，將嚴(yán)重影響夯擊的效果。理論上，以土層的厚度為地基，進(jìn)行夯擊加固。每一次的夯擊量都要綜合考慮土壤性質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)類型、載荷大小和要進(jìn)行的夯擊深度。至于夯擊的數(shù)量，取決于地基的土質(zhì)，不過一般情況下，可以用2～3次的夯擊，然后再進(jìn)行一個小型的夯擊。而在夯擊過程中，為了確保夯擊的效果，必須要有一段時間的間隔。

5.2 碎石樁與CFG樁組合使用

樁基技術(shù)的主要目的在于將沖擊力由上向下傳遞至深層，以增加樁基的承載力，但單根碎石樁的承載力有限，因此可以采用CFG樁來代替碎石樁，以提高其承載力。因此，用碎石樁來解決上層土壤的液化問題。在地基處理中，充分利用兩者的優(yōu)點，能極大地減小地基的沉陷速率，并能保證較好的穩(wěn)定。

5.3 CFG樁和粉噴樁組合使用

CFG樁與粉噴樁的組合，是將兩者的黏結(jié)性能與自然地基土混合而成的復(fù)合地基。這種方法不僅可以充分利用CFG樁的高承載能力，而且由于CFG樁嵌人的存在，提高了粉噴樁的極限約束能力。此外，粉噴樁可以有效地改善上部地基的變形，從而可以有效地提高其抗剪強度，防止其埋設(shè)在原來已加固的土壤中。在進(jìn)行樁體混凝土澆筑時，應(yīng)先排除水的影響?？椎追e水可以通過抽水或干摻混或在孔底部填充干水泥。對于孔壁滲水，可以采取在灌注樁之前，將漏水部分封住。其主要目標(biāo)是確?；炷恋馁|(zhì)量和增強樁的強度。此外，樁體內(nèi)混凝土的致密程度對其強度的影響也很大。在施工過程中，通常采取串流式下料和分層振搗，要求在最短時間內(nèi)灌注樁，使其比混凝土本身的重量更能抑制水流的滲透[4]。

6 淺談新型地基處理技術(shù)

6.1 DDC擠壓成型工藝技術(shù)

DDC灰土擠密法是一種以鉆孔為地基的深基強夯施工技術(shù)。采用螺旋鉆機將灰泥分層灌注到鉆孔內(nèi)，然后分層壓實。同時，通過多次錘擊，使樁徑逐漸增大，最后與樁間土體形成復(fù)合地基。復(fù)合地基的設(shè)計目標(biāo)是通過改變其鉆孔結(jié)構(gòu)，消除其濕陷性，從而改善其承載能力，降低其變形。結(jié)果表明：采用DDC壓實后，復(fù)合地基的承載力可提高2～7倍。與單樁相比，它有很大的改善，并能使地基深度增加5～40m，是一種值得推廣的方法。DDC壓實法是一種適合黃土濕陷性土壤的方法。在非黃土區(qū)，這種方法的作用并不明顯。

6.2 強制固結(jié)IFCO

采用IFCO的強制固結(jié)法，其優(yōu)點是可以大幅度地提高固結(jié)率。IFCO的強制固結(jié)法包括排水和壓力控制。排水系統(tǒng)采用縱橫交錯的沙壁，以拓寬排水渠道，加速凝固速度；而增壓系統(tǒng)則是采用了真空壓強，可以大幅度地減少堆料時間，同時，實際表面在沙壁的底部。水分的滲透方向與受力方向相同，因而加速了固結(jié)率。兩套體系既能保證施工速度平穩(wěn)，又能保證施工進(jìn)度，又能保證施工質(zhì)量[5]。

6.3 粉煤灰吹填工藝技術(shù)

由于粉煤灰具有良好的透水性，如果在吹填土地基上應(yīng)用，可以加快其同結(jié)，減少加同處理成本，縮短施工周期。其具體方法是在工程中，用粉煤灰和泥沙按照一定的比例進(jìn)行攪拌，以保證其均勻度，逐步提高土壤的同結(jié)性。該技術(shù)在青島北部荒廢多年的鹽田、灘涂上得到了應(yīng)用，并得到了大量的可利用土地。

7 結(jié)語

由于建筑地基工程的施工質(zhì)量與建筑物的安全與穩(wěn)定有著密切的聯(lián)系，所以要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，以確保其安全。同時，隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，城市建設(shè)項目的不斷增加，對其進(jìn)行地基處理顯得尤為重要。所以，在建設(shè)過程中，要認(rèn)真研究和分析施工工藝，保證工程質(zhì)量。