巖土工程地基處理及應用研究

陳喜栓

江蘇長江機械化基礎工程有限公司

1 引言

近年來，城市化加快了各類建筑物的興起，無論是對住房工程，還是對基礎設施工程項目而言，巖土工程都是必不可少的環節，通過巖土工程的實施，工程人員能夠掌握工程現場的地質地理、水文土壤等情況，保障施工技術的應用符合工程施工的標準。巖土工程中，地基處理關系著整個建筑結構的穩定性與安全性，不同的巖土工程環境下，地基處理技術也有著較大的區別，工程人員在實際的施工過程中，需結合現場的實際情況，保障地基處理的質量。

2 巖土工程地基處理的必要性

對巖土工程項目而言，地基處理極為關鍵，工程企業在項目實施的過程中，必須要重視地基處理，根據工程現場情況的調查，應用科學的處理方式來進行地基處理，能夠使得工程的地基更符合施工標準。在傳統的巖土工程項目實施中，一些施工企業并沒有做好地基的處理工作，導致地基結構存在較大的安全與質量問題，地基難以承受工程上部結構的荷載，存在較大的安全隱患，整個工程的施工質量難以保障。而在當前的巖土工程中，地基處理已經成為最為基礎性的工作，地基的處理多是為了進行地基的加固，在加固處理中，需進行加固時間、施工材料、技術方案等的選擇與控制，通過對地基處理的全面管理，能夠保障地基加固效果，滿足工程的建設要求。

3 巖土工程地基的處理要點

在巖土工程的地基處理中，要保障良好的處理效果，相關人員需遵守處理要點：（1）在地基處理開始之前，由專業人員來進行地基的預壓試驗，根據試驗結果來判定巖土工程地基范圍內地質結構所存在的位移情況、豎向變形情況等，根據這些數據的獲取，在地基處理技術的選擇、施工方案的確定等方面更具合理性；（2）當確定了地基處理方法以后，相關人員需結合現場的具體情況，進行相應的方法調整，保障地基處理方法的應用符合現場的實際情況。比如，如果在某巖土工程中采用的是強夯法，施工人員需預先獲得地下管線分布、地下設施分布等的情況，并做好相應的防護措施，避免施工過程中對地下設施、管線等造成的損壞，在一些巖土工程的地基處理中，為了避免處理過程中對其他地基結構所造成的不利影響，需進行減振設備的安裝與使用，避免地基處理中外力擴散對周邊環境、建筑結構所造成的不利影響；（3）根據工程現場的實際情況來進行輔助材料的使用，比如，對于攪拌過程中的水泥砂漿材料，相關人員可以根據現場的具體情況，來決定是否需要添加外加劑等輔助材料，并做好攪拌與振搗的控制，保障砂漿材料具有較好的密實性；(4)在工程現場條件允許的情況下，可以采用多種地基處理方式，獲得更好的地基處理效果[1]。

4 巖土工程地基處理中的常見問題

4.1 操作不合理

巖土工程的地基處理中，要提高處理效果，保障地基結構的穩固性，在實際的處理工作開始之前，相關人員需對工程現場的地基進行實地勘測，進一步掌握工程現場地基的具體情況，加強對外部環境的了解，這些前期的勘察工作能夠為后期技術方案的確定、方法的選擇等提供重要的依據[2]。在巖土工程地基處理中，人員素質會影響其實際的處理效果，很多操作人員的專業素質相對較低，在實際的地基處理中，存在諸多不合理的操作行為，操作失誤、勘測不準確導致地基處理難以達到理想的效果。

4.2 準備工作不足

前期的準備工作對后期的施工極為關鍵，只有做好了前期的準備工作，才能夠保障后期地基處理工作的順利進行。因此，從根本上看，完整的前期準備工作是保障地基處理效率、質量的關鍵。但是，巖土工程地基處理中，工程企業并未完全做好前期的準備工作，對工程現場的勘察不全面，沒有獲得詳盡的勘察資料與結果，對一些存在安全風險的區域沒有開展重點勘察，地基處理方案存在漏洞，并不能完全符合工程現場的實際情況。

4.3 勘察報告不合理

巖土工程地基處理需要與前期的巖土工程勘察為基礎，勘察結果是后期技術選擇、方案確定的重要依據。勘察結果往往會受到勘察設備與技術等的影響，一些工程企業的發展水平有限，在勘察工作中缺乏先進勘察技術與設備的支持，導致所獲得的勘察結果與工程現場的實際情況存在較大的誤差，這種誤差對地基處理造成了極為不利的影響。

4.4 受自然環境的影響較大

巖土工程地基處理的過程中，自然環境因素對處理質量有著直接的影響。巖土工程地基處理技術、方法的應用需充分考察區域內的自然環境因素。自然還決定了巖土工程地基處理的材料使用等，相關人員在確定地基處理方案時，需根據現場的具體情況，克服不利自然環境因素的影響。

5 巖土工程地基處理常用技術和應用

5.1 強夯法

近年來，巖土工程的地基處理中，強夯法的應用越來越多。隨著強夯技術的快速發展，強夯法的適用性進一步增強，能夠對各種類型的土層加以強夯處理，地基加固處理的效果較為理想。在強夯法的應用過程中，借助于專業的強夯設備，能夠對巖土工程現場的地基加以夯實處理，進而使得地基的夯實，使得地基具有較好的穩定性與較高的承載力。在強夯法施工過程中，夯錘等各類機械設備是重要等的輔助工具，這些夯擊設備的反復錘擊與重壓使得現場的土層逐步被夯實，提高了土層的強度與密度，實現了地基加固。在強夯法的應用過程中，專業的施工人員需在工程現場結合施工的要求，確定強夯法應用中的關鍵參數，尤其是要將夯錘的重量控制在30t以上，使得在強夯法的應用過程中，夯錘能夠發揮其對土層的重力與錘擊力作用，在改變地基性能的基礎上，提高地基的穩定性[3]。如果巖土工程的地基中水分含量較高，這些水分的存在將會使得土層存在一定的運動與流失現象，此種情況下，強夯法的應用過程中，錘擊過程中夯位的確定相對困難，地基處理的難度較大，存在不確定因素的干擾。因此，強夯法的應用之前，相關人員需做好現場土層含水量等的試驗與檢測。強夯法的施工流程如圖1所示。

圖1 強夯法施工流程

5.2 置換墊層法

置換墊層法也是地基處理中較為常見的方式，其在實際的應用過程中，工程人員需結合現場的實際情況，將原有地基的土層用性質更好的材料加以置換，比如，如果為原有地基為軟土，在置換墊層法的應用過程中，將原有軟土挖除以后，需填墊其他的原材料，所填墊的材料需具有較好的穩定性、透水性，才能夠保障地基的加固效果。通常情況下，置換墊層法多應用在軟土層或者軟土不厚的地基中。在實際的施工過程中，軟土層的去除可以由人工來完成，填墊材料可以選用卵石、砂石等，這些材料的性質相對特殊，置換能夠改進原有地基，使得地基的承載力、穩定性大大提高。在材料的填墊之前，專業人員需及時清理地基中的樹葉、枯木等，如果存在積水情況，要及時排出積水，清理雜物。在填墊的過程中，施工人員需嚴格遵守相應的操作規范與要求，保障各種材料攪拌的均勻性，遵循分層填墊的原則，當一層墊好以后，需做好壓實度控制，隨后方可開始下一層的填墊。在填墊的過程中，由于采用的是分層填墊的施工方式，施工人員需嚴格進行各層之間間距的科學控制，使得填墊時的地基受力更為均勻，降低局部沉降發生的概率[4]。在置換墊層法的應用中，必須要保障應用于最底層的砂石與卵石等材料具有強度與壓縮性等優勢。

5.3 CFG樁處理法

CFG 樁的全稱是水泥粉煤灰碎石樁，這種地基處理方式在很多的工程項目中有著廣泛的應用。CFG 樁法是實用性很高，在施工操作中具有操作的便捷性與靈活性，且施工成本相對較低、水泥的使用量也低于其他的處理方式，能夠進一步保障地基良好的承載力。從當前CFG 樁的應用來看，此類型樁的直徑一般在0.4m 以內，而樁長度大概在8～15m，其具體的施工工藝與沉管碎石樁有著較大的相似性[5]。在CFG樁的施工過程中，施工人員需結合地基處理的要求，進行配合比的科學設計，并要保障各種混合料配置的合理性，尤其是要保障混合料的坍落度指標，對水、石屑、粉煤灰、水泥的用量等加以科學控制，將石屑、水泥、粉煤灰加入沉管內部以后，添加適量的水，并將這些材料在沉管內攪拌均勻，由于粉煤灰與水泥存在膠凝作用，就能夠進一步保障樁體的強度，進而使得地基更為穩定。在巖土工程地基的處理過程中，如果采用的是長螺栓鉆孔灌注成樁法，一般需將坍落度控制在200mm 左右。當鉆孔深度達到設計標準以后，施工人員需對提鉆時間與速度等加以科學控制，盡量保持提鉆速度與送料速度的一致性，使得混合料的灌注效果更為理想。如果采用的是沉管灌注成樁法，其坍落度一般需控制在40mm 左右，當灌注作業結束以后，尤其是要注重對沉管拔出速度的控制，過快與過慢都難以保障施工效果，最好維持1.2m/min 地拔出速度[6]。CFG樁的應用中，需要使得樁頂標高在設計的樁頂標高以內，具體的高出范圍需結合工程現場的實際情況來進行，一般其高出高度需在0.5m以上。

5.4 淤土層加筋處理法

淤土層加筋法的應用過程中，其施工主要是要借助于土工合成材料的使用來完成。在地基處理的過程中，淤土層加筋法的應用中，土工織物、復合型土工合成材料等都是應用較多的材料，這些材料的應用不僅改變了巖土工程現場的地基情況，還使得地基更為穩定。事實上，在淤土層加筋法中的土工合成材料，主要是通過人工方法來合成化纖與塑料等，最終以不同的聚合物呈現出來，而這些合成材料在淤土層中的應用能夠實現對地基的加固處理，發揮材料的特性。淤土層加筋法的應用過程中，由于鉆孔、插筋與注漿工序之間存在著相互作用的關系，在這種情況下，地基中的淤土層得以被加固。此外，在實際的施工過程中，也可以直接將鋼筋打入土層中，比如，如果現場為黏性土，可以將鋼筋直接打入土層中，形成土釘，而此土釘與周邊土體的接觸位置會形成接觸面，此接觸面存在一定的摩擦力，土釘與周邊土體的結合形成了復合土體結構。在土釘進入土體的過程中，由于存在力的作用，這些作用力常常會造成土釘的變形情況，在變形情況下，土釘會與平面之間形成一個角度，也就產生了斜向加固體。拉筋為水平加固體結構，其與土體結構存在相互的作用，在力的作用下，能夠對地基土層實現加固。但是，為保障良好的加固效果，所使用的拉筋材料必須具有高抗壓性、較大的摩擦系數。

5.5 夯實水泥土樁法

巖土工程中，夯實水泥土樁法同樣具有地基加固作用。在此技術的應用過程中，施工人員同樣需要對工程現場的詳細情況加以嚴格把控，尤其是要掌握工程現場地基處理的要求、要點、重點與難點，進而制定完善的施工方案，在此施工方案中，要有明確的夯實水泥土樁法施工流程、注意事項等內容，為施工人員實際的施工作業提供重要的參考。在夯實水泥土樁法的應用過程中，施工人員需結合巖土工程地基的具體情況，采用機械作業與人工作業相結合的方式，在工程現場地基的相應位置進行鉆孔作業，鉆孔過程中需進行深度、位置的控制。隨后，鉆孔作業結束后，施工人員需根據前期的配合比設計，配置土質材料、水泥等各種材料的混合料，保障攪拌的均勻性與充分性，在攪拌過程中需加強攪拌時間、速度的控制，使得水泥土的密度、強度等符合工程要求。然后，采用分層灌注的方式，向鉆孔灌注水泥土，當水泥土凝固以后就會形成水泥土樁結構，此樁體結構具有穩固與加強地基的作用。

5.6 高壓旋噴樁處理法

巖土工程地基處理中，高壓旋噴樁的適用范圍相對較廣，在很多類型的土層中，都可以應用此種方式，比如，在粉土、淤泥質土、黏性土等類型的土層中，都能夠獲得良好的應用效果。同樣，高壓旋噴樁的適用條件也很多，在地下工程、既有建筑地基工程、基坑封底、堤壩截水等工程中也同樣具有較好的實用性。如果在巖土工程地基土中，塊石直徑很大、有機質的含量很高，為保障良好的施工效果，在施工開始之前，相關人員需做好前期的現場試驗，對試驗結果加以科學分析，判斷在此地基土層條件下是否能夠采用高壓旋噴樁。在高壓旋噴樁的施工過程中，施工人員需利用高壓漿液、高壓水來形成高速噴射流束，在噴射的過程中，能夠對現場的土體形成一定的沖擊力，實現對土體的切割與破碎處理，通過水泥漿液的填充，最終形成了板墻類型的凝結體與樁柱[7]。此種地基處理方式下，由于包含了單管、雙管與三管等類型，施工人員需以現場的實際情況為基礎，進行樁柱類型的選擇。

6 巖土工程地基處理的技術要點

6.1 合理開展穩定性驗算工作

巖土工程地基處理的過程中，其處理效果往往會受到諸多因素的影響，因此，為保障地基處理的有效性，在處理之前，專業人員需進行地基穩定性的驗算。由于地基處理的最終目的是要保障地基的穩定性，在實際的驗算過程中，有關人員需充分認識到地基處理的復雜性，對工程現場的地質條件加以全面勘測，詳細獲得工程現場的地質構造情況、水文土質情況，進而在此基礎上制定相應的地基處理與管理方面。在鉆探過程中，需明確具體的距離限度，根據土質特點進行地基處理，如果存在人工填土層與沖積層，需制定對應的處理策略，建立完善的地基穩定性驗算機制，保障驗算結果的有效性。

6.2 遵循夯實處理的技術原則

如果在巖土工程的處理上采用的是夯實處理方式，相關人員需在施工處理的過程中，嚴格遵循夯實處理的技術原則與要求，使得夯實過程中，各個環節良好的施工處理效果，工程企業需建立完善的管理機制，對夯實處理中的各個參數、流程、要素加以科學控制，使得有關的施工人員能夠嚴格按照技術要求來組織施工，保障夯實效果。

6.3 地基處理技術的合理選擇

由于地基處理技術的多樣性，因此，在巖土工程地基處理中，需遵循因地制宜的原則，根據前期的勘察結果，結合工程現場環境等綜合性因素，選擇與工程現場相符合的地基處理技術，并保障所選用的地基處理技術具有實用性與可操作性，利用地基處理來實現工程地基的加固，使得地基的穩定性與安全性大大提升。通常情況下，在一個項目中往往會存在多種性質的建筑物，巖土工程地基處理時，同樣需根據建筑物的實際要求來進行地基處理。

7 結束語

近年來，隨著巖土工程項目的逐步增多，地基處理逐步成為此類工程實施中人們關注的重點問題，地基處理方式與技術需以現場的地基條件為基礎。由于地基處理技術的多樣性，有關人員需綜合分析各種處理技術的優劣勢，從中選出最符合工程地基的處理方式，保障地基處理效果，提高巖土工程的總體質量，使得巖土工程結構質量得以提升。