建筑工程中的地基處理及加固技術

【摘 要】隨著工程技術的不斷發展，人們對建筑工程中的地基施工技術也提出了越來越高的要求。本文介紹了建筑工程中的地基處理及加固技術，主要從地基處理中換土墊層法以及地基加固技術的強夯法、灌漿法、砂樁地基和水泥粉煤灰碎石樁地基等做出簡要的闡述。

【關鍵詞】基礎處理；地基加固技術；灌漿法

1、地基處理

隨著我國地基處理設計水平、施工工藝的提高，對各種不良地基，經過地基處理后，通常都能符合建造高層建筑的要求。地基處理為了加強地基的強度、穩定性，減少不均勻沉降，其方法可以分為很多種，下面主要是介紹換土墊層法。換土墊層法一般是用于當建筑物基礎下的持力層為軟弱土層或地面標高比基底設計標高低，并且不符合上部荷載對地基強度和變形的要求。其做法是先挖去基礎下一定范圍內承載力低的軟土層，再分層換填強度較大的砂或其他性能穩定、無侵蝕性的材料，最后將其夯至密實。換土墊層法適用于處理各類淺層軟弱地基和不均勻地基，其要求砂石墊層厚度一般要>0.5m且<3m，墊層寬度應沿基礎兩邊各放出200～300mm，必須滿足基礎底面應力擴散和不破壞側面土質的要求， 并且要根據墊層側面土的容許承載力來確定。

石墊層應使用顆粒級配良好、質地堅硬的中砂、粗砂、礫砂、碎（卵）石、石屑或其他工業廢料。在所用砂石料中，不能含有草根、垃圾等有機雜物，含泥量不應超過5%。如果是用于排水固結地基的砂石料，其含泥量不能大于3% ，碎石或卵石最大粒徑應不大于50mm。

在對墊層進行施工時，要按照不同的換填材料來選擇施工機械。施工前要先驗槽，先將基底表面浮土、淤泥等雜物清理干凈，必須維持邊坡的穩定， 以防止出現塌方的情況。槽底和兩側如果有孔洞、溝、井和墓穴等，必須在還沒做換土墊層前將其處理。砂和石墊層地面應該鋪設在同一標高上，如果深度不同，則應將基底土層挖成梯或斜坡搭接， 并按照先深后淺的順序進行施工，搭接處應夯實緊密。分層鋪筑時， 接槎應做成斜坡或階梯形搭接，每層錯開500～1000mm，并對其充分搗實。人工級配得砂、石材料，應按級配拌和均勻進行鋪填搗實，在用細沙作填料時，不適合使用平震法、插震法和水撼法。

2、地基加固處理技術

2.1 強夯法

強夯法也叫做動力固結法，是一種快速加固軟基的方法，它是將一般為100～400kN的錘從一般為6～40m的高處自由落下，通過沖擊荷載夯實軟弱土層，進而達到提高地基土強度、降低土層的壓縮性以及地基加固的目的。強夯對于以泥炭為主的軟土層有明顯的作用，還可以與較疏的砂并配合使用，盡量采用較大直徑的砂井井徑，這樣可以提高壓密排水效應。由于軟粘土采用強夯法，孔隙壓力消散需要的時間比較長，先后夯擊的間歇時間一般需要3～ 5個星期，所以在工期施工組織工作上，需要對時間做好安排。在軟土地基加固中，因為復合加固強夯法加固效果比較好，所以一般采用復合加固強夯法加固效果的比較多。復合加固強夯法主要有以下的幾種形式：（1）塑料排水板法，具有很好的加速飽和軟粘土的排水固結效果；（2） 強夯拌合法：在飽和軟粘土上鋪設0.5～2.0m的厚墊層，使上部墊層和下伏軟土進行機械混合，從而改變軟土性質，提高地基土的承載能力；（3） 強夯擠淤加固法：對一般厚度在3米內的淤泥層，采用拋填塊石然后再強夯，讓大塊石強迫落到淤泥底層硬土層上，擠出大部分淤泥，剩下的部分留在石縫中；（4） 點夯筑柱法：用強夯法筑柱，若是大面積點夯，柱體間距較小時，可按照復合地基考慮。

2.2 灌漿法

灌漿法就是利用氣壓、液壓或電的化學原理，將某些能固化的漿液注入各種介質的裂縫或孔隙，從而達到改善地基的物理力學性質的目的。通過在土中鉆孔灌入極濃的槳液，然后在注漿點將土體壓密而形成漿泡。當漿泡的直徑較小時，灌漿壓力一般都是沿鉆孔徑向擴展。隨著漿泡尺寸的增大，就會出現較大的上抬力使得地面拾動，適當地使用灌漿壓力而形成的上抬力，可以使下沉的建筑物回升到原來的范圍。壓密灌漿可以在較軟弱的土體中取得較好的效果，也可以在有適宜的排水條件的粘土地基中使用。當由于排水不暢而在土體中出現高孔隙水壓力時，一定要采用較低的注漿速率。高壓噴射注漿是灌漿法中最常用于加固軟土地基的一種方法，高壓噴射注漿主要適用于如殘積層、淤泥和人工填土等松散、軟弱土層，在N<15 的砂類土、N<10 的粘性土、粉土和黃土中使用可以達到較好的效果。高壓噴射注漿是指通過鉆機將帶有噴嘴的注漿管鉆進到土層的預定位置后，用高壓設備使漿液或水變成20MPa 左右的高壓流從噴嘴中噴射出來，從而沖擊破壞土體。當噴射流的動壓大于土體結構強度的時候，土粒就會從土體脫落，一些較小的土粒會隨著漿液而冒出水面，其他一些土粒在噴射流的沖擊力、離心力以及重力等作用下，和漿液攪拌混合，按照一定的漿土比例和質量大小進行重新排列組合。等到漿液凝固后，在土中形成一個固結體，如果噴射流移動方向是旋噴形式時，噴嘴一邊噴射一邊旋轉和提升，最終形成固結體呈圓柱狀，可加固工程地基，提高地基的抗剪強度，使其在承受上部結構荷載的作用下，避免出現過大的變形。

2.3 砂樁地基法

砂樁地基是采用類似沉管灌注樁的機械和方法， 使用沖擊和振動在軟弱地基中成孔，然后再把砂擠壓進入土中形成大直徑的密實砂樁加固地基。砂土地基容易操作、比較經濟實用，一般適用于擠密松散沙土、素填土和雜填土等地基。而對于飽和軟填土地基難以起到擠密加固作用。砂樁地基通過采用振動或沖擊的擠密作用，使地基達到密實的狀態，進而加大地基的承載力，降低孔隙比，提高了地基抵抗震動液化的能力。這種方法用來處理軟黏土地基， 可以達到置換和排水砂井的效果，從而使土的固結時間縮短，提高了地基的承載力和地基的整體穩定性。

2.4 水泥粉煤灰碎石樁地基

水泥粉煤灰碎石樁地基，又稱為CFG樁，是最近新發展起來處理軟弱低級方法，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂石水拌和形成的高粘結強度樁。CFG樁具有承載力高、沉降量小、變形穩定以及易控制施工質量等優勢，使用CFG樁可以節約大量水泥、鋼材等材料， 相對于預制鋼筋混凝土樁加固，節省了30%～40%的投資，降低了工程費用。工程中一般采用水泥粉煤灰碎石樁、樁間土和褥墊層構成復合地基，褥墊層的設置為CFG樁復合地基在其受荷后提供了樁頂的刺入條件，從而確保了樁間土始終參與工作。CFG樁適用于如黏性土、粉土、砂土、松散填土、淤泥質黏土等多層和高層建筑地基的處理。

2.5 水泥攪拌樁地基

水泥攪拌樁地基就是把水泥、石灰當作固化劑，通過深層攪拌機械，在地基深處就地強制攪拌軟土和固化劑，利用固化劑和軟土之間發生的物理化學反應，來達到原狀土的結構和性質的目的，使之硬結成具有整體性、水穩性的水泥土或石灰土。這種方法在地基加固過程中，具有無振動、無噪音、無側向擠壓、對臨近建筑物影響很小以及施工期短等特點。特別適用于加固較深厚的淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力不超過120kPa的黏性土地基，一般用于墻下條形基礎、大面積堆料廠房地基。

3、結語

建筑基礎工程地基處理和加固的技術方法很多，每種都有其適用范圍和優缺點。所以對于具體工程應從多個方面進行綜合的考慮，選擇出合適的地基處理方法，以提高施工效率，確保工程施工質量。

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