淺談建筑工程中的地基處理方法

杜娟 陽泉市建筑設計院有限公司

1 前言

地基基礎是建筑主體結構中的重要組成部分，基礎是將結構所承受的各種作用傳遞到地基上，起到承載上部建筑物的關鍵作用。近年來，我國建筑行業飛速發展，工程的建設規模逐步擴大，建筑使用功能不斷增多，建筑高度也越來越高，使得上部傳給基礎的荷載也在增大，進而對地基的穩定性與承載性能提出了更高要求。在選擇地基處理方法時，需結合項目施工作業的實際要求與相關情況，以滿足工程設計要求為基準，采取安全適用、技術先進、經濟合理、確保質量的技術方法，綜合考慮因地制宜、就地取材、保護環境和節約資源等影響因素。

2 地基處理的目的與對象

處理地基是建筑工程工作中的首要任務，地基處理的設計方法和施工質量將會直接影響到上部建筑物的安全。一般情況下，若在現場勘察階段內發現地基存在較強的壓縮性，強度不穩定、承載力不滿足，與上部基礎設計要求不符，則應按照基礎設計的具體要求與實際情況，選擇適宜的地基處理方法。增強地基結構的穩定性，提高其整體強度與承載能力，或改善其變形性質或滲透性質是處理地基的根本目的，避免在后續工程建設施工及使用中地基發生不均勻沉降等異常現象而危及人身安全。通常情況下，建筑工程地基處理的目標對象分為兩類，一是不良地基，二是軟弱地基。

不良地基的形成主要與地質環境有關，常見的包括膨脹土地基、濕陷性黃土地基、土洞地基以及泥炭土地基等[1]。例如：濕陷性黃土在上覆土層自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力共同作用下，因浸水后土的結構破壞而發生顯著附加變形的土稱為濕陷性土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土。在濕陷性黃土地基上進行工程建設時，必須考慮因地基濕陷引起的附加沉降對建筑物可能造成的危害，因此選擇適宜的地基處理方法尤為重要，以避免或消除地基的濕陷或因少量濕陷所造成的危害。

地表下相對深度范圍內的土質如以軟土層為主，則表明其屬于軟弱地基，軟土是指土質強度低，壓縮性較高的軟弱土層，多數含有一定的有機物質。由于軟土強度低、沉降量大，往往給建筑工程帶來很大的危害，如處理不當，會給施工和后續使用造成很大影響。軟土根據特征可分為：軟粘性土、淤泥質土、淤泥等。工程中常見的軟土一般是指處于軟塑或者流塑狀態下的粘性土。其特點是天然含水量大、孔隙比大、壓縮系數高、強度低、工程地質條件較差。如遇到軟弱地基時，必須采取切實可行的地基處理方法。

3 建筑工程地基基礎設計中的常見問題

3.1 軟弱地基、地基土壓縮沉降變形量大

現階段，大部分擬建在沼澤化濕地地帶的建筑物多面臨著軟土地基的處理問題，淤泥質土的存在大幅削弱了地基地層的承載能力，厚度不均的土層也給地基處理工作的實施帶來較大難度。其中，充分把握淤泥特點、有效控制軟土地基的形變是現場施工面臨的重要問題，為了確保地基基礎滿足建筑工程的設計要求，需將建筑物的地基變形控制在規范允許的范圍內。若忽視了對軟弱地基的處理，在厚度不均的軟弱地基地層上直接開展上層建筑物的施工作業，必然會增加建筑物出現不均勻沉降現象的幾率，給現場作業及后期使用帶來嚴重的質量安全隱患[2]。

3.2 建筑物規模大、增加地基形變幾率

隨著城市現代化進程逐步加快，高層建筑的建設施工數量越來越多，除了建筑物的構建規模逐漸擴大外，其占地面積也顯著增加。在建筑設計前期，若忽略了對地基地質情況的全面勘察，沒有結合工程項目的荷載要求妥善處理地基，很可能會導致建筑物的部分結構出現形變、斷裂現象。通常情況下，建筑工程設計中對建筑物自身結構剛度、強度以及裂縫控制方面提出的規定要求，都是基于地基基礎安全穩定的前提之上，若地基結構的穩定性不足，必然會對整體建筑的安全性、穩定性與使用性能造成不利影響，可能給建筑物后續的正常使用埋下不確定性的安全隱患。提高對地基處理工作的重視程度，除了降低地基出現不均勻沉降、形變問題的幾率，更為關鍵的是避免建筑物在后續施工和使用中存在的安全隱患，防止其主體結構出現斷裂現象。

3.3 承載力及穩定性不滿足設計要求

地基剪切破壞的具體表現形式有建筑物的地基承載力不夠，由于偏心荷載或側向土壓力的作用使結構失穩；由于填土或建筑物荷載，使鄰近地基產生隆起；土方開挖時邊坡失穩基坑開挖時坑底隆起。地基土的剪切破壞主要是因為地基土的抗剪強度不足，因此，為防止剪切破壞，就需要采取一定的地基處理措施提高地基土的抗剪強度。

3.4 軟弱地基滲漏液化、震動后易出現錯位現象

諸多民用建筑工程建設普遍臨近市區，難免與市政重要規劃路段相臨近，在建筑物投入到正式使用階段后，地基部分除了需要承載上層建筑物的荷載，也可能受到載重汽車行駛產生的動荷載的影響。結合以往建筑工程建設的實踐經驗可以發現，在長期不規則動荷載作用力的影響下，建筑物的基礎土層容易出現淤泥液化的現象，地基中多埋藏渠箱，在外部因素的干擾下容易出現錯位、滲漏液化以及變形等現象，若建筑地基在震動后發生錯位，只得從上至下逐一拆除，再對其給予重新澆筑，這在一定程度上顯著增加了建筑工程的工程量[3]。

4 建筑設計中地基處理方法

4.1 沉管砂石樁復合地基

沉管砂石樁復合地基適用于擠密松散砂土、粉土、粉質黏土、素填土、雜填土等地基，以及用于處理可液化地基，此類地基土壤的強度小，承載能力普遍較弱，利用砂石樁鞏固地基，有利于從根本上提高地基的承載性能，與此同時削弱其壓縮性能。若為飽和黏土地基，變形控制不嚴的工程也可采用砂石樁置換處理，替代原有的不良土壤，以此強化整個地基地層的強度與承載能力。首先要構筑砂石樁，將其作為骨架，然后選擇適宜的軟黏土作為填充料，獲得更為堅實、穩固的地基。將砂石樁運用到建筑工程不良地基或軟弱地基的處理作業中，能夠使軟土內包含的水分流出，確保地基結構整體穩定性得到顯著提升[4]。

4.2 高壓噴射注漿法

近年來，高壓噴射注漿法在建筑工程地基處理作業中得到廣泛應用，通常情況下，若地基基礎為淤泥質土、粘性土以及砂土，則適合通過高壓噴射注漿的技術方式對地基進行加固處理。在實際施工過程中，工作人員需要全方位地評估工程的建設施工場地，以及周邊區域的環境情況，地基內除了可能包含根莖、植被，也可能存在其他類型的雜質，因而在組織開展地基處理作業前，工作人員需要結合具體的評估結果，確定此種處理方式是否適用。若是地基基礎下存在流速較快的地下水，亦或是在噴射漿液的過程中，材料無法有效地凝結在漿套管的四周，則說明高壓噴射注漿法并不適用，難以起到提高地基承載性能與穩定性的作用[5]。

4.3 灰土擠密樁和土擠密樁復合地基

土或灰土擠密樁是一種常見的地基處理方法，被廣泛應用于大部分建筑工程中，其主要是通過將填夯樁與土、灰土等結合起來，構筑成一個復合地基。在此過程中，需要重點關注地基在實際施工中可能出現的濕陷性問題，利用灰土擠密樁樁加密的處理方法，主要目的在于切實增強地基在使用階段內的承載能力，增強地基結構的穩固性，并有效去除土壤內的水分。將土擠密樁應用到建筑工程地基處理中，能夠有效處理多種形式的不良地基或軟弱地基，常見的包括地下水位以上的粉土、黏性土、素填土、濕陷性黃土以及雜填土等，可處理地基的厚度宜為3m~15m。

4.4 換填墊層法

換填墊層法處理不良地基與軟弱地基對場地大小、環境、所用材料等具有較高要求。通常情況下，對于素填土、淤泥質土、雜填土等軟質土，或是以淤泥為主的不良地基，運用換填墊層法進行處理均可以獲得較好的加強效果，除此以外，若需要淺層處理暗坑塘與暗溝，也可以優先考慮選用換填處理。換填法的操作流程較為簡單，首先，選定地基處理的具體范圍，結合其軟弱土層的深度與實際情況，參照建筑工程施工建設的具體要求，選擇挖除部分軟質土層，亦或是全部挖除不良地基，然后選用砂石、灰土亦或是粉煤灰、礦渣等質地較為穩定的材料分層碾壓夯實至所需的承載力及壓實系數。換填墊層的厚度應根據置換軟弱土的深度以及下臥土層的承載力確定，厚度宜為0.5m~3m。

4.5 深層攪拌法

深層攪拌法多指水泥土攪拌法，這種地基處理方法主要分為兩種形式，一是粉體噴攪法，即干式處理法，二是漿液深層攪拌法，即濕式處理法。通常情況下，若建筑工程的地基土質為淤泥土、粘性土或素填土，亦或是正常凝結的飽和黃土，則應用水泥土攪拌法可以獲得較為理想的加固處理成效。但若是地基土質為塑性指數超過25的泥炭土與粘土，且地基下方存在具有腐蝕性的地下水、含有大量有機質的地下水，則表明不適用于深層攪拌法，這種技術方式難以取得較好的處理效果。面對此種特殊情況，若施工人員想要采取水泥土攪拌法對其進行處理，則應預先采取適宜的處理措施，改善當前軟弱土質或不良土質的情況，然后再借助于水泥土攪拌法進一步強化地基的強度與承載性能。除此以外，深層攪拌法的應用對地下水的pH值也具有一定要求，其要求水的pH值不得低于4.0。經由結構將相鄰的水泥攪拌樁緊密地連接在一起，這樣便構筑成了地基的外部防水保護層，但將深層攪拌的作業方法應用到建筑工程地基處理施工中，普遍要求地基需具備較強的承載能力，且土質的質地、穩定性水平較高，因而其在實際施工中的應用具有較高難度，對于小型建筑施工工程地基處理作業的適用性較低。

建筑地基處理方案的設計與規劃較為復雜，工作人員除了需要立足于工程建設施工場地地質、水文條件等基本情況外，還需綜合考量到建筑物體型以及功能、使用要求，綜合把握其荷載大小與分布情況，掌握相鄰建筑的基礎情況，確保材料供應、施工條件、地區抗震裂度等符合規定要求，選擇適宜可行的地基處理方式。

5 結束語

優化處理建筑工程地基，主要目的在于全面加強地基結構的承載能力、強度性能、穩定性以及安全性，以建筑地基土質的實際情況為基準，選擇科學合理的處理方式，為施工人員及建筑住戶等提供必要的安全保障，實現對建筑物沉降問題的有效把控。