巖土工程勘察與地基施工處理技術(shù)探討

陳祥生

（江西省勘察設(shè)計(jì)研究院海南分院 海南海口 570100）

0 引言

巖土工程勘察工作將直接影響到地基施工質(zhì)量，對(duì)于地基承載力與建筑工程質(zhì)量具有輻射影響。在地基施工處理前需加強(qiáng)對(duì)工程項(xiàng)目的現(xiàn)場勘察力度，借助土工試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場土層指標(biāo)的詳細(xì)分析，利用空間勘測技術(shù)進(jìn)行合理布點(diǎn)，并采取適宜評(píng)價(jià)方法、編寫工程地質(zhì)勘察報(bào)告，為工程施工質(zhì)量創(chuàng)設(shè)完備保障。

1 巖土工程勘察要點(diǎn)分析

通常巖土工程勘察工作需從建筑工程地基設(shè)計(jì)階段入手，深入施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘察作業(yè)，結(jié)合以往地質(zhì)勘察結(jié)果選取恰當(dāng)?shù)目辈旒夹g(shù)，保障獲取到準(zhǔn)確的地質(zhì)數(shù)據(jù)資料。在巖土工程勘察作業(yè)環(huán)節(jié)需把握以下五項(xiàng)要點(diǎn)：①開展土工試驗(yàn)，針對(duì)施工區(qū)域的粉土特性進(jìn)行合理劃分、完成土壤顆粒分級(jí)，明確用于評(píng)價(jià)地質(zhì)條件的各類指標(biāo)；②依據(jù)土粒比重檢測標(biāo)準(zhǔn)完成土質(zhì)土粒檢測，保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性；③利用空間勘測技術(shù)進(jìn)行合理布點(diǎn)，通常采用GPS、GPRS等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)較大空間范圍內(nèi)巖土工程狀況、周圍不確定性因素的準(zhǔn)確勘測，借此提高巖土勘察的便捷性與效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖土情況的準(zhǔn)確辨別；④落實(shí)巖土工程評(píng)價(jià)，依據(jù)工程建設(shè)區(qū)域的土質(zhì)條件選取適宜評(píng)價(jià)方法，確定建筑工程地基承載力與均勻性，借此有效避免工程建設(shè)成本浪費(fèi)問題的發(fā)生；⑤完善工程地質(zhì)勘察報(bào)告，針對(duì)工程所處區(qū)域的地質(zhì)特征、施工條件進(jìn)行客觀分析，為實(shí)際施工提供具體建議，保障巖土工程施工質(zhì)量[1]。

圖1 真空預(yù)壓法應(yīng)用

2 地基處理技術(shù)在巖土工程施工中的具體應(yīng)用探討

2.1 常用地基處理技術(shù)

2.1.1 強(qiáng)夯施工技術(shù)

強(qiáng)夯法主要指利用重力作用進(jìn)行地基夯實(shí)處理，致力于提高地基承載力。在地基施工過程中應(yīng)將重錘質(zhì)量控制在8~10t范圍內(nèi)、下落高度約為20m，在重錘開始下落時(shí)將勢能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，在重錘與地基接觸時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為對(duì)地基土體的動(dòng)能與勢能，使得地基土體間的縫隙被壓縮、土體抗壓強(qiáng)度得到提升，可發(fā)揮顯著的地基處理效果。但在此過程中需考慮到重錘下落對(duì)施工現(xiàn)場周圍建筑物、管線埋設(shè)等情況的影響，加強(qiáng)施工安全管理。

2.1.2 預(yù)壓處理技術(shù)

受地理環(huán)境、地質(zhì)條件等因素的影響，部分地基施工涉及到軟弱地層，需采用預(yù)壓法進(jìn)行地基處理。通常預(yù)壓法包含真空預(yù)壓法如圖1所示、加載預(yù)壓法等技術(shù)類型，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需采用覆蓋土層、覆蓋砂層等方式對(duì)施工區(qū)域施加一定的靜荷載，隨后進(jìn)行地基壓實(shí)處理，利用重力作用提高地基承載力水平。在應(yīng)用預(yù)壓法進(jìn)行地基處理時(shí)，需首先開展地基承載力試驗(yàn)，待加強(qiáng)地基控制后再施加荷載，保障有效提升地基承載力，增強(qiáng)預(yù)壓處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.1.3 砂石墊層換填技術(shù)

部分巖土工程對(duì)于地基承載力水平提出了較高要求，倘若在前期勘察中發(fā)現(xiàn)地基軟弱層厚度較大，需在實(shí)際施工時(shí)先將軟弱地基部分進(jìn)行清除，再開展地基夯實(shí)作業(yè)，選取強(qiáng)度大的砂石材料進(jìn)行換填，經(jīng)由墊層將地基上部荷載傳入下部地基中，借此提升地基承載力。為解決淺層地基沉降問題，可選用基礎(chǔ)置換處理技術(shù)，并且在施工過程中加強(qiáng)對(duì)工藝標(biāo)準(zhǔn)的控制，保障提高軟弱地基的承載力，最大限度緩解地基沉降問題。

2.1.4 復(fù)合地基處理技術(shù)

受地質(zhì)條件、周邊環(huán)境的影響，部分場地不適用于實(shí)行樁基施工，對(duì)此可采用復(fù)合地基處理技術(shù)進(jìn)行深厚淤泥層的加固處理，通過在淤泥滑動(dòng)面進(jìn)行攪拌加固、改變土層物理力學(xué)指標(biāo)，并依照一定間距在管樁中設(shè)置水泥攪拌樁，加強(qiáng)對(duì)攪拌樁直徑、樁體長度、強(qiáng)度等指標(biāo)的控制，借此有效發(fā)揮加固效果，提升復(fù)合地基的整體承載力。

2.2 地基處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.2.1 工程概況

以某建筑工程為例，該工程建設(shè)占地面積約為40萬m2，包含10幢高層建筑物，各單體住宅樓的建筑面積約為20萬m2、層高為33層，建設(shè)場地屬于淤泥軟土地基，且在施工場地的北向距紅線30~50m處有一排2層高的磚混結(jié)構(gòu)民房建筑。通過開展前期巖土勘察作業(yè)發(fā)現(xiàn)該工程所處區(qū)域的地質(zhì)條件由上至下分別為雜填土（層厚）1~5.1m、淤泥（層厚10~20m）、強(qiáng)風(fēng)化土（層厚5~10m）、中風(fēng)化巖土（主樓下頂板埋深1~2.32m），地下水水位標(biāo)高為5~6.8m，對(duì)于上部混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。綜合施工場地的地質(zhì)條件與施工方案，擬將攪拌樁間距設(shè)為1.2~1.5m，攪拌樁直徑設(shè)為400mm、以梅花狀形式先于PHC樁布設(shè)，樁長為10m，水泥體積比設(shè)為10%，且依照攪拌樁數(shù)量的1/3將消壓孔以梅花狀布置，用于釋放孔隙水。

2.2.2 施工前期準(zhǔn)備

在施工準(zhǔn)備階段，首先做好施工場地的平整處理，將樁位周圍的石塊、垃圾等雜物進(jìn)行徹底清除，選用粘土進(jìn)行場地低洼部位的回填處理，保障場地的平整度；其次選取R32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥作為原材料，待送檢合格后用于制作水泥攪拌樁；再次需配備相應(yīng)記錄儀與計(jì)算機(jī)打印設(shè)備，用于控制水泥漿用量、噴漿均勻性；最后是加強(qiáng)對(duì)施工機(jī)械設(shè)備使用性能的檢查，在利用鉆機(jī)開鉆前需由項(xiàng)目經(jīng)理、監(jiān)理工程師進(jìn)行設(shè)備檢查與驗(yàn)收，保障性能合格后方可進(jìn)行開鉆作業(yè)。在施工工藝流程設(shè)計(jì)上，需依照“樁位放樣→鉆機(jī)就位、調(diào)整測試→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→開啟高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆、噴射水泥漿至基準(zhǔn)面以下0.3m→重復(fù)攪拌、下鉆，噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁→開始下一樁的施工”等流程開展具體施工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化[2]。

2.2.3 施工過程控制

在施工過程中，應(yīng)在鉆機(jī)開鉆前利用清水沖洗管道，針對(duì)管道進(jìn)行測試、保障無堵塞問題，待將水排出后開始下鉆；選取吊錘懸掛在主機(jī)上，通過調(diào)節(jié)吊錘與鉆桿的距離保障攪拌樁樁體的垂直度達(dá)標(biāo)；針對(duì)成型攪拌樁質(zhì)量進(jìn)行檢查，通常需選取水泥用量、壓漿環(huán)節(jié)有無斷漿問題、噴漿攪拌提高次數(shù)等作為質(zhì)量檢查要點(diǎn)，并配備電腦記錄儀、水泥漿比重測定儀等設(shè)備儀器，配合監(jiān)理工程師等人員進(jìn)行質(zhì)量檢測。

在水泥攪拌樁施工時(shí)，通常選取二噴四攪工藝，在第一次下鉆時(shí)采用帶漿下鉆方法，將噴漿量控制在噴漿總量的50%以內(nèi)，并且在下鉆、提鉆時(shí)均采用低檔操作，待復(fù)攪環(huán)節(jié)再提高一個(gè)檔位，確保各樁體的成樁時(shí)間不小于40min、噴漿壓力控制在0.4MPa以上；在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)將鉆進(jìn)速度控制在1.2m/min以內(nèi)，在穿越粘土層時(shí)保障鉆進(jìn)速度不超過0.8m/min，并且在鉆進(jìn)50m后啟動(dòng)空壓機(jī)，用于減少負(fù)載扭矩，避免在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)噴漿口堵塞問題，提高鉆進(jìn)效率；在第一次提鉆噴漿時(shí)，應(yīng)在樁體底部停留30s左右，保障余漿上提環(huán)節(jié)全部噴入樁體內(nèi)部，并且在頂部磨樁頭，用于保障樁端、樁頂與樁身質(zhì)量；選取葉緣噴漿式攪拌頭，使噴漿口位于攪拌葉的外緣部位，便于在噴漿過程中利用葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)與切削使得漿液均勻分布在樁體土中，避免在噴漿過程中出現(xiàn)攪拌不均問題。

此外，在施工過程中需針對(duì)噴漿、停漿時(shí)間進(jìn)行重點(diǎn)控制，確保噴漿過程中保持連續(xù)作業(yè)、不得中斷，在噴漿前禁止提升鉆桿，并且保障儲(chǔ)漿罐內(nèi)的漿液質(zhì)量不得小于單根樁體用量的50kg以上；倘若在施工過程中發(fā)生噴漿量不足的問題，需執(zhí)行整樁復(fù)攪與復(fù)噴作業(yè)，在噴漿中斷后的12h內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)噴處理，確保補(bǔ)噴重疊部分不小于1m。

2.2.4 質(zhì)量檢測要點(diǎn)

在施工結(jié)束后的3d內(nèi)，應(yīng)針對(duì)水泥攪拌樁進(jìn)行輕便觸探試驗(yàn)，將觸探深度控制在4m內(nèi)、檢測數(shù)量不小于施工總樁數(shù)的1%，用于檢測樁身漿液是否呈均勻分布狀態(tài)。在施工完成的第28d后，應(yīng)開展復(fù)合地基承載力試驗(yàn)與單樁承載力試驗(yàn)，用于檢測地基承載力是否達(dá)標(biāo)、樁身質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求，且檢驗(yàn)數(shù)量不得少于施工總樁數(shù)的0.5%~1%，各單體工程檢測樁數(shù)不少于3根。倘若在檢測過程中發(fā)現(xiàn)樁體質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，需在成樁28d后利用抽芯機(jī)進(jìn)行樁身強(qiáng)度、長度、完整性與攪拌均勻度的檢測，并送至專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；此外，還可以在施工現(xiàn)場利用輕型動(dòng)力觸探、鉆孔取芯、吊裝載荷試驗(yàn)等方法進(jìn)行質(zhì)量檢測，更好地強(qiáng)化水泥攪拌樁施工的質(zhì)量保障[3]。

3 結(jié)論

當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目的增多對(duì)于巖土工程勘察水平提出了更高的要求，需依托巖土工程勘察作業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場地質(zhì)狀況、水文條件等因素的全面調(diào)查，并合理采用強(qiáng)夯法、預(yù)壓處理法、換填法與復(fù)合地基處理技術(shù)，提高地基施工處理質(zhì)量，為整體建筑工程質(zhì)量與安全提供保障，進(jìn)一步推動(dòng)建設(shè)行業(yè)的長效發(fā)展。