建筑地基基礎施工和加固技術探析

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1 地基基礎概述

地基是指建筑物下面支承基礎的土體或巖體。作為建筑地基的土層分為巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基兩類。天然地基是不需要人加固的天然土層。人工地基需要進行加固處理，常見的有石屑墊層、砂墊層、混合灰土回填再夯實等。簡單來說，地基就是保證建筑物在一定荷載作用下不變形的部分地層；基礎則是將建筑荷載作用傳遞給地基的下部結構。優質的建筑地基基礎必須能支承住建筑荷載，能防止外界強度破壞，避免建筑物出現失穩現象。

在滿足建筑物荷載要求的前提下，將基礎的沉降控制在一定范圍內，盡量采用埋深不大的淺基礎，這樣施工非常簡單。當淺基礎無法滿足工程要求時就應采用埋深較大的樁基礎，也稱深基礎，將建筑物荷載更多地傳遞到深部的地基中去，避免基礎沉降現象的發生，保證建筑物的質量和使用安全。

實際工程中，地基基礎工程的設計和施工都必須以防止失穩、破壞和變形為根本原則，關注施工細節，對不合格的地基進行加固處理，從而使其滿足建筑地基的要求。常見的施工技術有靜力樁和振動沉樁，通過樁基礎將建筑物的荷載傳遞到地基上，達到穩定建筑物的目的。而高層建筑物越來越多，建筑物自重迅速增加，簡單的施工技術已經無法滿足穩固建筑物的需求，為了將建筑物的荷載順利傳遞到地基中，必須科學、系統設計地基基礎工程，通過嚴謹細致的施工和管理提高地基基礎質量，實現建筑設計安全、穩定、多功能等目標。

2 常見的建筑地基基礎施工技術[1-8]

2.1 復合地基成套技術

復合地基成套技術分成兩種，一種是水泥粉煤灰碎石樁，一種是夯實水泥土樁。前者就是將水泥、粉煤灰、碎石、砂等物質加水拌合后澆筑成高黏度強度樁（CFG樁），在樁基礎與樁頂間設置一定厚度的褥墊層，褥墊層、土層、樁頂與樁基礎形成一個復合地基。這種復合地基承載力大、變形小，適用范圍廣。實際施工中，水泥粉煤灰碎石樁的施工工藝一般有：管內泵壓混合料成樁、振動沉管灌注成樁、長螺旋鉆孔成樁等。當建筑物地基是黏性土、粉土、砂土等自重固結的素填土時，可以采用水泥粉煤灰碎石樁復合地基施工技術，具體的樁基礎形式有條形、箱形、閥形等。

夯實水泥土樁使用單一的土質材料與水泥按照一定的配合比拌和在一起，運用機械成孔，在孔外拌和制成水泥土，然后分層向孔內回填并夯實，制成均勻的水泥土樁。然后在樁基礎與樁頂間設置褥墊層，使褥墊層、樁基礎、樁頂、土層形成一個復合地基。由于夯實工藝能產生較高的密度，水泥土本身就具有較高的強度，進而使得這種復合地基的強度較高，適用于粉土、雜填土、黏性土等地基。而且，這種復合地基樁身強度均勻，施工快，受外界環境影響小，對自然環境的污染小，能獲取較高的經濟效益和環境效益。

2.2 壓實技術

壓實技術是一種物理處理過程，在地基基礎施工中，將固體、液體、氣體混合物進行一定的碾壓，排除掉混合物中的孔隙，使得小顆粒填料進入到大顆粒填料之間的孔隙中，實現填料的充分混合和再排列，排出填料中的空氣和水分，降低孔隙率，這樣就能增加單位面積內固體物質的顆粒數量，提高填料的密實度，使得地基的密實度、含水量等符合工程施工標準。

在壓實過程中，填料的顆粒大小、填料本身的含水量、分層壓實的厚度、機械設備的功能、碾壓遍數、碾壓方法等都會影響到地基的壓實度。必須根據工程需要合理設計施工流程，選擇合適的填料，考慮每一方面的因素，確保地基密實度符合工程要求。

壓實技術的施工可以分成三階段、四區段和八流程：三階段就是準備階段、施工階段和竣工階段；四區段就是填土區段、平整區段、施壓區段和檢驗區段；八流程則指測量放線→基地處理→分層填壓→攤鋪平整→灑水或晾曬→碾壓→檢驗→地基整形。

2.3 靜力壓樁基礎施工技術

打樁機工作時會產生巨大噪聲，當地基基礎施工現場與居民生活區域較近時，可以采用靜力壓樁基礎施工技術，這是一種利用靜壓力將預制樁壓入土體中的沉樁技術。一般來說，靜力壓樁基礎施工流程為：分段預制樁→分段壓入土體中→逐段接長。每段樁的長度與樁架高度有關，一般在6 m左右。而接樁時可以采用焊接法、錨接法等。這種施工技術不僅可以節約鋼筋混凝土，減少工程成本，而且無污染、無噪聲，能創造良好的社會效益和環境效益。

2.4 真空預壓法

真空預壓法適用于軟土地基的加固處理中，其具體施工方法是：在地基內設置砂井或塑料排水板，在地面鋪設1 層砂墊層，再在砂墊層上覆蓋1 層不透氣的密封膜，隔絕砂墊層與大氣。接著通過砂墊層中的吸水管道，利用真空抽氣裝置抽氣，將密封膜內的空氣充分抽出，形成一個真空的砂墊層，這樣就使得密封膜內外形成一個氣壓差，而這個氣壓差可以成為作用于地基的荷載，地基會隨著有效應力的增加而固結。

抽氣前，土中的有效應力就是其質量應力，隨著空氣的減少，其有效應力逐漸增加，而地基就隨之發生固結反應，抽氣完成后，地基的固結過程也完成了。真空預壓法尤其適用于軟弱土層的地基處理，這種土層的特點是含水量大、透水性差、壓縮性高、強度低，在建筑的荷載作用下很容易發生沉降現象，大面積處理時采用真空預壓法能獲得較好的社會效益和經濟效益，有效提高地基基礎的承載力。

2.5 振動沉樁施工技術

在振動沉樁施工技術中，先將振動器安裝在樁頂，其產生的激振力使得樁身的土顆粒發生振動現象，并進行重新排列組合，產生收縮和位移現象，樁表面與土層的摩擦小，樁在自重和激振力的共同作用下沉入土體中。振動沉樁施工技術非常簡單，無需復雜的設備，振動器體積小、質量輕，搬運非常方便，且施工效率非常高。該施工技術不僅適用于軟土、松散砂土、黃土等地基的沉樁施工，同時也適用于打鋼板樁，還能配合起重機打樁。打樁開始時，先采用較小的落距輕輕錘擊樁體，使樁體慢慢沉入土體中，當樁體沉入土體中1～2 m時，檢查樁尖是否發生位移現象，若一切正常就適當增加落距繼續錘擊，直至將樁體打到設計的深度。

3 地基基礎沉降的原因

地基基礎一旦發生較大程度的沉降，建筑物的安全就受到巨大威脅，影響到人身安全，地基基礎沉降的原因有很多，可以分成地質原因和結構原因。

第一，地質原因。地下水富集、軟土、山坡沖溝都有可能導致地基基礎沉降。在大規模建筑物各部位的地基不同，前期處理不當就有可能帶來不均勻沉降，影響建筑物的質量和安全性，這是建筑地基基礎工程中應注意的要點。

第二，結構原因。在地基基礎施工中，為了保證工程質量和進度，往往采用分區施工方法。也就是說，不同地基采用不同的施工方法，地質條件較好的地基采用省時、省工的施工方法，地質條件較復雜的區段采用振動樁、靜力壓樁等施工技術。這種分區施工方法沒有從整體上考慮地基基礎工程，容易出現下沉量的差異。

4 加固技術介紹

4.1 基礎加寬加固技術

當地基的承載力無法滿足工程需要或是基礎面積不足時，必須增加基礎的底面積，減少作用在地基上的接觸壓力，從而降低地基土中的附加應力水平，減小沉降量。當場地許可，基礎埋深較淺時，可以采用基礎加寬加固技術提高地基承載力，這是一種設計簡單、工藝成熟的加固技術，直接使用鋼筋混凝土加大基礎底面，并保證新舊基礎的可靠連接，考慮舊基礎的強度，若舊基礎的使用年限過長，強度出現較大折損，這時應盡量進行卸載降低舊基礎中的應力。

基礎加寬加固技術的施工流程為：開挖→地基加寬部分兩端的地基土上進行與原基礎相同的壓實施工，鋪設相同厚度和填料的墊層→鑿毛墻基（做好原基礎的鑿毛工作和清洗工作，鋪設一層高強度水泥漿，增強新舊基礎之間的粘結力）→配置混凝土→澆筑混凝土→設置鋼筋錨桿（在新舊基礎相連部位設置一定高度和固定間距的錨桿，保證新舊基礎的穩固連接）→質量檢測。

4.2 加深基礎法加固技術

加深基礎法是在原基礎下設置墩式基礎，使基礎坐落在較好的土層上的一種加固技術。簡單來說，該加固技術就是在基礎下挖坑，然后往坑中填筑混凝土墩，從而實現加固效果，適用于地下水位低、地基淺層有較好持力層的地基基礎施工中。

混凝土墩既可以是連續的，也可以是間斷的，當間斷混凝土墩基礎無法滿足工程承載力要求時應采用連續混凝土墩基礎。

加深基礎法加固技術的施工流程為：在既有建筑物基礎的一側開挖一個長寬分別為1.2 m、0.9 m左右的導坑，并挖至原基礎底面以下的1.5 m處，接著繼續將導坑延伸到基礎下面，挖到要求的持力層標高為止。然后開始對基礎下面的深坑進行混凝土澆筑，澆筑到距離基礎底面80 mm左右的地方停止，進行為期1 d的混凝土養護，然后將摻加有膨脹劑和速凝劑的干稠水泥漿填入基礎的空隙中，擠實水泥漿。最后就是分批挖坑和修筑混凝土墩子，直到基礎托換工程全部完成。

4.3 灌漿加固技術

灌漿加固技術施工流程為：先用鉆機在基礎上成孔并到達要加固的土層，然后用灌漿設備將水泥漿灌入地層中，通過劈裂和擠壓作用，使土層與水泥漿充分混合，發生一定的物理化學作用，最終膠結在一起，達到加固基礎的目的。

4.4 錨桿靜壓樁加固技術

錨桿靜壓樁加固技術是將靜力壓樁和錨桿技術結合起來，在基礎上開鑿壓樁孔和錨桿孔，運用粘結劑將錨桿埋入錨桿孔中，然后安裝樁架，并利用既有建筑物的重力反作用力和千斤頂將預制樁壓入壓樁孔中，樁與樁之間焊接起來或是使用硫磺膠泥粘結起來。當壓樁力和壓入深度滿足設計要求后，將樁與基礎運用混凝土澆筑連接起來，這樣就提高了基礎的承載力，有效控制沉降現象。

5 地基基礎施工與加固技術的應用實例分析

某教學樓工程采用框架結構，平面呈L形，占地面積2 500 m2，抗震烈度為6 度。工程局部地質條件復雜，為達到建筑工程需要的承載力要求，采用錨桿靜壓樁加固法進行地基基礎處理。單樁的設計承載力是400 kN，終壓力為600 kN。由于部分地基中存在孤石，因而在每根柱基的承臺下的8 個方位各預留1 個壓樁孔，采用螺紋鋼筋作為錨桿。圖1為錨桿、靜壓樁的布置。

圖1 錨桿與靜壓樁布置

施工流程為：定制預制樁→將錨桿工作面和壓樁孔工作面的垃圾等臟物清理干凈→壓樁。樁機就位之后開始吊樁，接著將樁壓入事先布置好的孔中，直到壓樁力達到設計要求，然后再開始第2根樁的施工與封樁，所有樁都壓入，滿足壓樁力要求后，卸載千斤頂，拆除壓樁架，清除孔中的雜物、積水等物質，進行鑿毛處理，最后在樁頂的側表面刷涂混凝土界面劑，澆筑微膨脹早強混凝土。

在壓樁過程中，保證壓樁架的垂直，壓樁過程中隨時擰緊松動的螺帽，保證錨具的緊固。就位的樁也應與地面垂直，然后使用千斤頂壓入孔中，不得出現偏心加壓現象。本工程中采用硫磺膠泥連接樁段，保證上下樁段的充分粘結，不允許出現錯位現象。而終壓判斷則以壓樁力達到600 kN為主，以樁尖達到設計持力層深度≥500 mm為輔助判斷標準。當壓樁力達到600 kN之后維持10 min以上就可以進行下一根樁的施工。

6 結語

地基基礎是建筑結構的重要組成部分，與建筑的質量和使用安全密切相關。地基基礎的施工技術和加固技術影響到工程質量，同時也關系到工程成本，其施工方案必須與工程質量、地質情況、工程結構特點、工期、氣象條件結合起來，優化施工方案，設計合理的施工流程，保證工程質量。本文簡單介紹了幾種常見的施工技術和加固技術，并簡單闡述了地基基礎沉降的原因，供同行參考。