建筑工程軟土地基加固施工技術(shù)研究

【摘要】軟土屬于黏性土質(zhì)類型，這類土質(zhì)介于軟塑狀態(tài)和流塑狀態(tài)之間，淤泥、淤泥質(zhì)土都屬于軟土。軟土是經(jīng)過水流沖擊產(chǎn)生的沉淀形成，軟土中含水量大于液限，天然孔隙比達(dá)到1.5以上。軟土地基構(gòu)成包括富含細(xì)微粒松軟土，即粉土和黏土，以及較大空隙的有機(jī)質(zhì)土等。確定軟土地基一方面要參考地基條件，另一方面要根據(jù)地基上方填方構(gòu)造導(dǎo)致地基沉降效果，或者填方不穩(wěn)定狀態(tài)，確定軟土地基應(yīng)對(duì)地基層構(gòu)造、規(guī)模開展深層次調(diào)研，結(jié)合多方面調(diào)研結(jié)果最終確定地基類型。文中對(duì)常見的房屋建筑工程軟土地基施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡釋，對(duì)于施工中常見問題產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，并提出了科學(xué)性建議。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；軟土地基；加固施工

【中圖分類號(hào)】TU471.8 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）05-0109-03

0 引言

房屋建筑工程施工建設(shè)中，軟土地基是地基工程施工建設(shè)時(shí)常遇到的土質(zhì)類型。軟土含水量較大，抗壓性能較差，伸縮性較大。軟土地基對(duì)房屋施工質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，甚至威脅到房屋的穩(wěn)定性和安全性。軟土地基施工需要十分謹(jǐn)慎對(duì)待。

1 軟土地基特點(diǎn)以及處理

1.1 軟土地基的本質(zhì)特點(diǎn)

建筑工程施工建設(shè)中，軟土地基問題是不可規(guī)避的問題。軟土地基具有較高的含水率，這個(gè)特點(diǎn)導(dǎo)致軟土地基的承載力低于其他地基類型。

（1） 觸變性較強(qiáng)。軟土地基的狀態(tài)受外界作用而發(fā)生變化。無外力作用下呈現(xiàn)固體狀態(tài)，外力作用將導(dǎo)致其出現(xiàn)流動(dòng)狀態(tài)。

（2） 較高的壓縮性。軟土地基內(nèi)部孔隙較多，直接導(dǎo)致較高的壓縮系數(shù)，極易造成變形。

（3） 透水性較低。軟土地基自身含水量較大，因此滲水性能較差，滲透率不高。

（4） 質(zhì)地不均勻。軟土地基的非均質(zhì)性特點(diǎn)較為明顯，軟土中流動(dòng)變化較為常見。施工期間，軟土地基的土質(zhì)決定了應(yīng)力，因此地基存在非均質(zhì)性狀態(tài)，施工不均勻現(xiàn)象正是由于該特點(diǎn)導(dǎo)致。

1.2 處理軟土地基的意義

房屋建設(shè)施工過程中要密切關(guān)注軟土地基狀態(tài)，否則，一旦發(fā)生沉陷或者地基變形將對(duì)房屋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。這與設(shè)計(jì)規(guī)范完全不符，也給后續(xù)工程施工留下安全隱患。所以，有必要對(duì)軟土地基進(jìn)行科學(xué)處理。施工前應(yīng)做好對(duì)地質(zhì)資料的分析和整理，收集各方面信息確定地基類型，根據(jù)地基特點(diǎn)確定加固手段，達(dá)到提升地基承載力的作用，防止地基沉降或者變形，保障建筑工程的整體安全性。加固措施是為后續(xù)施工奠定施工質(zhì)量基礎(chǔ)，也是為施工人員的施工安全提供保障，對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)安全也將產(chǎn)生積極作用[1]。

2 技術(shù)手段和技術(shù)要點(diǎn)

房屋建筑工程施工中針對(duì)軟土地基施工采取的技術(shù)手段和技術(shù)要點(diǎn)見表1。

2.1 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯施工技術(shù)操作和注意事項(xiàng)

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯施工技術(shù)在處理地基方面采取擠密、置換方式，對(duì)深層地基能夠達(dá)到較好的處理效果。操作包括鉆孔、沉管、掏孔等環(huán)節(jié)，對(duì)鉆孔部位進(jìn)行從上到下填料，采取分層填料夯實(shí)方式，確保軟土地基具備較強(qiáng)的承載力。利用密實(shí)性樁體或樁間土實(shí)現(xiàn)較高承載力，強(qiáng)行擠壓樁間土將導(dǎo)致四周承受更大的擠壓力。擠密后，樁間土水平方向?qū)a(chǎn)生強(qiáng)大的壓縮作用，綜合以上兩種作用，樁間土的地基承載力將不斷加強(qiáng)。

利用這種技術(shù)施工需要注意，成孔機(jī)要始終以垂直角度作業(yè)，垂直度要達(dá)到孔深2.5%之內(nèi)。成孔中心部位偏差率要求較高，限定在樁徑25%范圍內(nèi)。施工樁頂部距離預(yù)留500～1 000 mm，高于設(shè)計(jì)標(biāo)高標(biāo)準(zhǔn)。分層填料種類、填料數(shù)量和填料錘擊具體數(shù)量要根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求確定。

2.2 深層攪拌樁技術(shù)操作和注意事項(xiàng)

深層攪拌樁施工所需原材料包括水泥、石灰、粉煤灰、添加劑等。這是一種就地成樁的加固軟土地基方法，能夠讓高含水量軟土轉(zhuǎn)變?yōu)樗嗤?，提升軟土硬度，?qiáng)化固定效果。這種方法在城市工程施工中十分常見，施工操作期間不需要鉆孔樁泥漿護(hù)壁，不需要水下灌注混凝土，也沒有對(duì)樁距離、樁徑、排列方式的限制，且施工過程中不會(huì)產(chǎn)生過大噪聲。對(duì)所使用材料沒有更高限制，是一種環(huán)保技術(shù)。

需要注意送漿地保持連續(xù)和均勻，樁間噴灰量要足夠，否則將對(duì)成樁質(zhì)量造成影響。樁頂1.5 m內(nèi)采取重復(fù)攪拌、重復(fù)噴漿操作，以達(dá)到壓實(shí)效果。此外，鉆頭需要注意在接近樁底施工時(shí)應(yīng)原位旋轉(zhuǎn)2 min。

2.3 擠密碎石樁技術(shù)操作方法和注意事項(xiàng)

擠密碎石樁施工要提前做好樁位布置工作，然后在樁位上完成取土和成孔工作，再將填料填入孔內(nèi)、夯實(shí)填料位置。成樁后，要做好墊層鋪設(shè)工作，然后擠密碎石樁，進(jìn)行下一個(gè)樁位施工操作。為了保證成樁參數(shù)更加精準(zhǔn)，大面積施工開始之前需要開展成樁試驗(yàn)。樁機(jī)就位要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)垂直度，垂直度偏差以不超過1.5%為宜，防止后續(xù)出現(xiàn)斷樁。碎石量要準(zhǔn)備充足且純凈，防止殘留植物垃圾等雜質(zhì)。沉樁操作過程中發(fā)現(xiàn)單獨(dú)大體積石頭，必須移除。

應(yīng)用碎石擠密樁方式對(duì)軟土地基加固能夠起到較好的擠密效果。樁間土逐漸得到密實(shí)，地基承載力超出未擠密前五倍，地基固結(jié)沉降時(shí)間大幅縮短。碎石擠密樁技術(shù)對(duì)施工場(chǎng)地有一定要求，工期時(shí)間較短、施工成本較低，軟土地基承載力明顯提升，這些是該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)[2]。

2.4 換土墊層技術(shù)操作方法

換土墊層技術(shù)旨在提升軟土地基承載力，以達(dá)到建筑施工要求。換土墊層技術(shù)是為去除地基中原有的不適合土層，替換為質(zhì)地堅(jiān)硬的材料，包括中砂、粗砂、砂礫、碎石、石屑、工業(yè)廢料等具有較高的硬度。這些材料填充能夠讓軟弱地基增加承載力，使原有地基承載力得到有效改善，達(dá)到建筑施工對(duì)于地基承載力要求。該技術(shù)應(yīng)用材料需要具備較高的穩(wěn)定性，且不容易被侵蝕。例如土墊層、砂墊層、碎石墊層、灰土墊層、礦渣墊層、砂卵石墊層等。該技術(shù)能夠提升淺層地基承載力，確保沉降量不斷降低，有利于軟弱土層快速排水、快速固結(jié)。軟土地基施工過程中應(yīng)用換土墊層技術(shù)較為普遍，技術(shù)人員結(jié)合施工條件確定墊層種類，完成換土墊層技術(shù)施工。

2.5 粒料樁加固法操作方法

粒料樁加固法通過振動(dòng)或者沖擊完成具體施工操作，在處理軟土地基方面卓有成效。先在軟土地基上打孔，將碎石材料或者其他提前準(zhǔn)備的硬質(zhì)材料壓入孔內(nèi)，材料在孔內(nèi)形成粒料樁體，提升軟土強(qiáng)度。在地基松散的房屋建筑工程中應(yīng)用頻率較高。黏土中含有較多顆粒物，粒料樁加固法對(duì)壓實(shí)十分有利，顆粒物和粒料樁形成雙重承重力。

施工前，技術(shù)人員要對(duì)墊層狀態(tài)有所了解，防止土層被破壞，關(guān)注豎向排水環(huán)節(jié)是否順暢，保證軟土地基中多余水分被全部排除。

軟土地基的種類和自身狀態(tài)決定了處理方式的差異性，通常在處理地基工作完成之后，需要檢查施工技術(shù)效果，為整體工程質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的地基基礎(chǔ)。

2.6 置換技術(shù)操作方法

置換技術(shù)是通過對(duì)軟土置換，利用復(fù)合材料填充地基，以提升強(qiáng)度和固化效果。

置換方法根據(jù)選擇材料不同命名。①石灰樁置換法。石灰樁具有較強(qiáng)的加固效果，被用在軟土地基置換中主要依據(jù)較高的塑性指標(biāo)。石灰樁在加固效果方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水泥。施工過程中，利用機(jī)械和人工方式在軟土地基上成孔，將石灰填入樁體內(nèi)。樁體自身具備吸水功能和膨脹效果，使樁基周邊松軟的土質(zhì)進(jìn)一步加固。②碎石置換法。利用振動(dòng)振沖器或者沖擊荷載向土層內(nèi)推進(jìn)樁管，地基中立即形成孔洞，向孔洞內(nèi)填充碎石。同時(shí)，利用振動(dòng)振沖器振實(shí)，加大碎石樁密實(shí)性。樁體和周邊土體聯(lián)合形成復(fù)合材質(zhì)地基，碎石樁置換了原有的軟土，確保地基承載力逐步提升，并有效防止地基沉降，加固地基穩(wěn)定性。

2.7 排水固結(jié)技術(shù)操作方法

排水固結(jié)技術(shù)在控制地基沉降方面效果明顯。在地基荷載作用下，通過合理布置豎向排水井，將軟土地基內(nèi)孔隙中的水分順利排出，縮小孔隙，強(qiáng)化地基穩(wěn)定性，確保地基更加穩(wěn)固。該技術(shù)還有助于提高軟土地基的承載力，加強(qiáng)其抗剪強(qiáng)度，對(duì)地基沉降起到明顯的控制作用，降低沉降速度。常用到的有三種方法。①電滲法。這種方法需要將金屬電極插入軟土中，利用電流排出軟土內(nèi)富含的水分，進(jìn)而使軟土含水量降低，軟土地基更加密實(shí)、緊致，穩(wěn)定性也同步提升。②堆載預(yù)壓法。運(yùn)用該方法需要準(zhǔn)備大型土石構(gòu)件等材料，確保材料結(jié)構(gòu)大于建筑物或者與建筑物相等。將材料在房屋建筑施工前堆在軟土地基上，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓，加大地基承載力。③砂井法。砂井可以用于提升排水速度，將砂井設(shè)置在黏土地基中，同時(shí)將墊層鋪設(shè)在砂井上。軟土地基排水只需要向砂井排放即可，有效縮短排水長(zhǎng)度，使軟土地基更加穩(wěn)固、堅(jiān)實(shí)[3]。

3 房建工程軟土地基施工常見問題

3.1 軟土下沉導(dǎo)致地基變形

軟土的性質(zhì)決定其抗壓能力很差。土質(zhì)松散不易塑形。建筑工程施工時(shí)軟土容易出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，引發(fā)地基同步變形。大幅度地基下沉將導(dǎo)致地表裂縫增大，甚至引發(fā)建筑物倒塌。

3.2 地質(zhì)強(qiáng)度低造成建筑物穩(wěn)定性降低

軟土地基中水分含量較高，軟土內(nèi)存在多個(gè)孔隙，土粒間缺乏連接，松散的土粒很難形成較高的抗壓強(qiáng)度。施工過程中，施工方忽視軟土地基中軟土特點(diǎn)，沒有對(duì)軟土層進(jìn)行預(yù)先處理，后續(xù)建筑物穩(wěn)定性極易受到影響，給建筑物留下較大安全隱患。

3.3 忽視勘測(cè)軟土地基工作

地基勘測(cè)環(huán)節(jié)是了解軟土地基特點(diǎn)的重要施工程序。施工單位為了降低施工成本，忽視勘測(cè)軟土地基工作。這對(duì)地基施工極為不利，無法發(fā)現(xiàn)軟土地基中存在的問題，并及時(shí)作出補(bǔ)救措施。忽視了勘測(cè)軟土地基施工程序，將導(dǎo)致后續(xù)施工設(shè)計(jì)不全面，為后續(xù)施工留下安全隱患，甚至影響施工進(jìn)度。

4 軟土地基的處理措施

4.1 安全培訓(xùn)和施工技術(shù)培訓(xùn)

施工技術(shù)人員要充分掌握軟土地基施工技術(shù)要點(diǎn)以及相關(guān)注意事項(xiàng)。施工前，施工部門要做好安全培訓(xùn)。施工技術(shù)人員要學(xué)習(xí)軟土地基施工標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容，科學(xué)評(píng)估施工風(fēng)險(xiǎn)，掌握軟土地基的特點(diǎn)，施工前明確技術(shù)規(guī)范，開展地質(zhì)調(diào)查工作，了解施工現(xiàn)場(chǎng)軟土地基特點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)狀況，根據(jù)調(diào)查結(jié)果確定施工方案。

4.2 土工纖維鋪墊法增強(qiáng)承載力

軟土地基施工過程中，必須使用土工纖維材料鋪墊在軟土地基表面，以確保整體工程質(zhì)量。土工纖維材料可以避免軟土地基出現(xiàn)塌陷或者其他不安全因素，提升軟土地基的穩(wěn)定性。鋪設(shè)土工纖維，僅有增強(qiáng)軟土地基承載功能，不會(huì)對(duì)軟土地基內(nèi)水分下降排出產(chǎn)生任何影響，也不會(huì)加重積水現(xiàn)象。

4.3 砂樁擠密法增強(qiáng)穩(wěn)定性

針對(duì)軟土的不穩(wěn)定性采取砂樁擠密法，既便捷又安全，并且在穩(wěn)定性方面效果顯著。砂樁擠密法施工操作耗時(shí)較長(zhǎng)，需要預(yù)留充足時(shí)間。如果計(jì)劃工期較長(zhǎng)，建議選擇這種方法。首先在軟土地基內(nèi)預(yù)定深度進(jìn)行插入套管，并將砂料灌入其中。待砂料逐漸夯實(shí)之后，孔隙水順利排出，軟土地基自然下降，再開始后續(xù)的填筑工作。

4.4 標(biāo)準(zhǔn)的施工力度和施工強(qiáng)度保障施工效果

施工單位在進(jìn)行軟土地基施工操作時(shí)，應(yīng)對(duì)施工力度和施工強(qiáng)度做出合理預(yù)期。擠密砂樁技術(shù)操作時(shí)，確保砂石材料達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，再將材料注入地基。機(jī)械振動(dòng)強(qiáng)度和沖擊次數(shù)、力度同樣要符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

施工期間，一旦存在不符合施工標(biāo)準(zhǔn)的操作將無法保證地基質(zhì)量，建筑工程整體質(zhì)量更無從談起。軟土地基存在質(zhì)量問題最明顯的就是地基沉降，一旦出現(xiàn)地基沉降直接引發(fā)地基工程變形。施工期間技術(shù)人員需要精通技術(shù)操作，遇到問題謹(jǐn)慎對(duì)待，尋求更加科學(xué)的解決辦法，保證工程施工有序推進(jìn)，不給后續(xù)施工程序留下任何安全隱患。例如，軟土地基施工遇到濕陷性黃土土層，濕陷厚度僅為2 m，但不排除有局部濕陷性黃土土層達(dá)到4.8 m。處理這部分軟土地基需要強(qiáng)夯處理。設(shè)定6 m強(qiáng)夯寬度，運(yùn)用25 kJ三角形沖擊壓路機(jī)，強(qiáng)夯次數(shù)控制在6次以上。嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)夯次數(shù)、機(jī)械型號(hào)以及強(qiáng)夯寬度，使土層更加密實(shí)，達(dá)到較好的施工效果。

5 結(jié)語

房屋建筑工程施工過程中，地基施工顯然是其他施工程序的前提和基礎(chǔ)，地基穩(wěn)固性需要得到十分重視。地基和建筑工程上部結(jié)構(gòu)存在必然的關(guān)聯(lián)性，軟土地基的情況尤其特殊，軟土地基根據(jù)土層特點(diǎn)、施工現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)呈現(xiàn)出多種復(fù)雜問題。施工技術(shù)人員必須深入分析這些問題，提前做好對(duì)軟土地基的勘測(cè)工作，了解土層結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，確定具體的地基處理手段，運(yùn)用合理的技術(shù)、機(jī)械、材料完成軟土地基加固處理工作，確保提升軟土地基穩(wěn)定性、堅(jiān)固性，為房屋建筑工程打下堅(jiān)實(shí)的地基基礎(chǔ)。

房屋建筑工程施工遇到軟土地基十分常見，應(yīng)通過實(shí)踐中總結(jié)、積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)手法，針對(duì)各種問題提出相應(yīng)的解決辦法。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐘錦權(quán).換填法地基加固施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2023，21（12）：161-164.

[2] 鮑嬌.換填法地基加固施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用[J].磚瓦，2023（1）：133-135.

[3] 劉紅健.建筑工程施工中軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2022（1）：41-43.

[作者簡(jiǎn)介]劉曉穎（1980—），男，河北秦皇島人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：建筑施工。