巖土工程勘察與地基施工處理技術分析

盧恩來

（貴州省地質礦產勘查開發局一一二地質大隊，貴州安順561000）

巖土工程勘察通常由三個環節組成，即選址勘察（可行性分析勘察）環節、初步勘察環節和具體勘察環節，巖土工程勘察必須要逐步展開，分段實現，特別是選址勘察必須和場地方案既定的標準相吻合。具體勘察過程同樣必須設計與施工標準相吻合；初步勘察過程則必須和初步設計或擴大初步標準吻合。運用勘察手段如鉆探、工程物探、工程地質測繪等方法對場地地質條件進行勘察研究，從而提出反映場地真實情況的地質數據供設計使用，研究地基、基礎及上部結構共同工作時，提出保證地基強度、穩定性以及使其不變形的措施，這是巖土工程勘察的目的。地基問題通常包括液化問題；滲漏問題；壓縮性與不均勻沉降問題；承載力特征值與穩定性問題；特殊土問題。基于地基處理技術處理地基問題過程中應確保不會影響到上部結構的正常使用和安全穩定性。

1 地基施工處理意圖

1.1 提高地基土的承載力

建筑物的地基承載力不夠是地基剪切破壞的具體表現形式，結構失穩現象多會因偏心荷載或側向土壓力影響而出現，毗鄰地基通常會因建筑物或填土荷載而發生隆起情況。地基土缺乏抗剪強度通常會導致地基土發生剪切破壞。所以必需選擇相應的方案來強化地基土抗剪能力，提升其抗剪強度，才能對剪切破壞進行有效防范。

1.2 地基土壓縮性降低

建筑物沉降是地基土壓縮性的基本表現，而且通常表現為明顯的不均勻沉降，土的壓縮模量與土的壓縮性之間存在關聯性。因此想要實現地基沉降最小化甚至消除目標，基于適當方法進行地基土壓縮模量提升必不可見。

1.3 地基透水特性改善

開挖基坑時，由于地下水在土中的運動及靜水壓力可使土中的粘土及砂土產生流砂或管涌現象，因此應通過特定的辦法讓地基土的動水壓力或透水性下降。

1.4 地基土動力特性改善

在地震的作用下，飽和松散粉細砂(含一些粉土)會發生液化，在承受交通荷載和打樁時，會使附近地基產生振動下降，這是土的動力特性的基本表現。地基處理的目的就是要改善土的動力特性以提高土的抗振動性能。

1.5 特殊土不良地基特性改善

實踐表明，減少或消除膨脹土的脹縮性、黃土的濕陷性等是濕陷性膨脹土和黃土地基處理的基本措施。

2 地基施工處理技術分類

巖土加固措施與基礎工程措施是兩種主要地基處理方案。基于工程性質改善需要，部分工程極有必要加固地基的巖石、土；而某些工程只采取基礎工程措施，地基的工程性質卻無需改變。建筑物安全性直接取決于地基處理工程的具體設計及其施工質量，處理技術不合理時很有可能導致工程質量不合格，或埋下質量隱患，影響建設長期使用。所以從工程質量達標角度來看，地基處理過程中，驗收制度與質量控制標準必需要嚴格。

3 地基施工處理措施

3.1 換填墊層法

建筑物基礎持力層軟弱、難以有效承載上部結構重量現象并不少見，為解決這方面的問題，需要采取相應的措施，比如換填土墊層技術應用即比較普遍，其意在于促進軟弱地基改善，增強其承載力，滿足上部結構載荷需求。此法的具體操作程序如下：先挖去基礎下特定區域土層，隨之用有較強強度的灰土、砂石或砂等回填挖空層，并以設計密實度為標準進行分層夯實，以此建立地基新持力層。淺層地基處理適宜采用此法，處理深度一般在2～3m之間。之所以采用砂墊層替代飽和軟土，是因為砂墊層有助于地基沉降量減少和承載力提升，對凍脹加以防范，提升軟土排水固結功能。

3.2 強夯法

基于軟弱地基承載力提升需要，從特定高度讓重錘落下，對土層進行夯擊，以此快速固結地基技術。處理素填土、雜填土、濕陷性黃土、粉土與粘性土（低飽和度）、砂土、碎石土等地基一般需要采用此法。如果是高飽和度粘性土和粉土等地基，如果選擇夯坑碎石、塊石等粗顆粒材料回填這種強夯置換方案，那么必需利用現場試驗來檢驗適用性。

地基加固時，地基附近設備、建筑物如果有明確杜絕振動等要求，則不能采用強夯法，如果必需采用強夯技術，隔振和防振方案必需到位。

3.3 砂石樁法

將樁管（底部裝配活瓣式樁靴）通過沖擊荷載或振動方式向地層中擠入，軟弱地基成孔條件下，自樁管投料口重新把碎石向樁管中投入，隨后邊擊實、樁管邊上拔，以此構建密實碎石樁，且和樁周土體形成復合地基的技術，就是砂石樁法。擠密松散的雜填土、素填土、粉土和砂土地基適合采用碎石樁法。各類樁體（復合地基）中的砂樁與碎石樁均為散體材料樁，因此具有相近的加固機理。而且加固機理會因加固土質差異而有一定區別，如果是填土、粘性土，主要為置換作用，也有一些擠密等功能；如果是碎石土、粉土和砂土，有擠密與置換功能。濕陷性黃土濕陷性消除、可液化砂土液化性消除、加固堤壩邊坡和軟弱地基等通常需要用到砂石樁。

3.4 振沖法

振沖法也可以叫做振動水沖法，實質上就是利用加水振動砂土地基，讓其密實，振沖置換碎石樁（粘性土層）即源于此法。振沖法是為改善不良地基，以滿足建(構)筑物基礎要求的地基加固處理方法。

3.5 水泥土攪拌法

飽和軟粘土地基加固通常采用此法。此法中的固化劑是水泥，在地基深處利用攪拌設備（特制）強制攪拌固化劑和軟土，使二者發生各種理化反應，以便軟土硬結，就此構建具備特定強度、水穩定性及整體性的地基。一般來說，加固深度大于5m，濕法加固深度通常控制在20m內，干法加固深度通常控制在15m以內。見圖1。

圖1 水泥土攪拌法施工現場圖

3.6 高壓噴射注漿法

將帶噴嘴注漿管通過鉆機鉆孔向土層內的目標部位插入，把漿液通過高壓裝置轉換成高壓射流（最小20MPa），自噴嘴噴出，以此對土體形成沖擊破壞，即高壓噴射注漿。與漿液一起從水面冒出的還有一些細小土料，在噴射流的重力、離心力和沖擊力等作用下，漿液和其余土粒攪拌混合，基于特定的漿土比例重排（規律性）。漿液凝固過程完成，固結體形成，隨之和樁間土共同組成復合地基，地基承載力就此有明顯提升，地基變形顯著弱化，加固地基意圖至此即可實現。工程修復、新建工程均可采用此法，建筑物上部結構、建筑物運行均不會受到任何影響。

3.7 預壓法

又稱預壓加固法。將足夠的重物（堆土或堆石等）先期碼放在建筑物的軟土地基上，以此固結密實土壤，預壓實地基，完成地基加固的工程措施。是軟基處理的一種。預壓標準實現，重物撤離，進行地基開挖和工程施工，即可將建筑沉陷現象明顯弱化，有效增強地基的承載能力，提高建筑物的穩定性。軟土地基預壓堆土高度標準：重物荷載必需等于或小于地基承載力且比建筑物荷載大。堆土應間歇、分層實施，地基固結、沉陷、穩定條件下，下一層才能接著碼放，通常約需180d 才能完成施工。如果是粘土（含水量大），宜將砂井設在地基礎中以便將水排出，提高粘土固結速度，這樣可以將預壓施工時間縮短。

3.8 CFG樁法

在混合料（粉煤灰、石屑、碎石組成）中摻入適量水，攪拌，基于相應成樁設備建立的樁體，即CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）法。樁體強度通常為C5～C20，基于水泥配比、用量調節，即可進行樁體強度等級調節，C25是最高級強度，強度和剛性樁接近。從土性方面來看，粘土、粉土砂土等地基均可采用CFG 樁。從基礎型式方面來看，筏基和箱形基礎、條形基礎和獨立基礎均可采用CFG樁。

3.9 石灰樁法

在地基上利用人工或機械成孔，生石灰灌入孔內，也可以基于特定比例將摻合料（爐渣和粉煤灰等）、少量外加劑同步灌入孔內，隨即夯實或振密建立而成的密實樁體即石灰樁，屬復合地基中柔性樁（低粘結強度）。為提高樁身強度，還可摻加石膏、水泥等外加劑。上部建筑物載荷由石灰樁、樁周土（經過改良）分擔。見圖2。

4 處理步驟

以下為確定地基處理方案的基本程序：

（1）地基基礎、水文地質及工程質量數據資料收集；

（2）基于操作標準、荷載、結構類型，周圍環境、土質條件、土層結構、地形地貌、地下水特征和相鄰建筑物等，將幾種地基處理方案初步篩選出來；

圖2 石灰樁法施工現場圖

（3）以環境影響、施工進度、機具條件、材料來源及消耗、處理效果等為切入點分析對比初步選定方案的可行性與經濟性，基于經濟合理、施工方便、因地制宜、安全可靠等原則，確定最佳方案；

（4）基于場地復雜程度和建筑物重要程度，在標志性場地展開實驗性施工或現場測試，在此基礎上進行處理效果檢驗和設計參數驗算。

5 結束語

建筑施工需要用到各種復雜的技術和設備。得益于經濟持續快速發展和科技發展進程加快，我國建筑施工技術同樣進入持續升級階段，各種新型建筑施工設備陸續問世，就此顯著提高了我國建筑施工領域內技術水平，加快了我國基礎設施建設的步伐。地基施工難度大，地下復雜任務繁重，因此在進行準確勘察的同時必需做好地基的處理工作，以更好地保證施工順利進行。