房屋建筑施工中地基處理技術分析

牛凱鵬（甘肅第四建設集團有限責任公司,甘肅 蘭州 730060）

1 房屋建筑施工地基特點

1.1 地基土類型多樣

從地基土類型上來看，房屋建筑施工地基不僅存在非飽和土、飽和土的區別，而且存在黏性土、砂性土的區別，對應的土體結構、土顆粒級配、土顆粒大小、土顆粒形狀均具有較大差異。

1.2 土體構造復雜

從房屋建筑施工地基土體構造來看，地基土層理、層理夾層構造較為復雜，比如，部分地基土層理含軟弱土層，而部分地基土層理含土層夾層，甚至存在透鏡體等。再如，我國西南地區廣泛分布熔巖地質，對地基處理提出了較大挑戰。

1.3 風險因素隱蔽

從房屋建筑地基施工過程來看，相鄰的工序眾多，上一個工序與下一個工序緊密相連，且下一個工序會完全覆蓋上一個工序，導致工程質量風險因素較為隱秘，一旦無法及時發現，造成的損失也較大。

2 房屋建筑施工地基處理的重要性

2.1 規避不良地質干擾

地基處理特指利用具備改善支撐建筑物地基土抗滲透能力、地基巖石承受能力而采取的工程技術手段。作為房屋建筑物至關重要的組成部分，地基耐久性、堅固性直接關系到整體建筑安全和使用年限[1]。而多數地區天然地基呈現軟弱性，與房屋建筑工程變形、強度、穩定性要求不相符，需要人工處理后方可使用。改善地基土工程特性，促使其與建筑要求相符是地基處理的主要目的。通過恰當的地基處理，不僅可以減少地基壓縮與變形，而且可以促使地基動力特性、穩定性與抗震性能達到較高的水平，規避強滲流、泄露等不良因素干擾。

2.2 提高建筑綜合效益

對于房屋建筑來說，施工地基處理是地基基礎潛力被充分挖掘的有效手段。特別是對于不均勻地基、軟土地基，結合工程地質條件以及周邊環境特點、建筑使用要求、建筑結構類型、建筑施工材料等因素，制定科學的基礎方案，可以拓展房屋建筑地基投入資金節約渠道[2]。同時，通過從技術、進度、經濟幾個方面分析房屋建筑施工地基處理方案的優缺點，可以確定經濟最為合理、技術最為先進、質量最為優異、過程最為安全的地基基礎處理方案，確保房屋建筑施工地基處理綜合效益達到高水平。

2.3 確保建筑結構穩定性

地基處理效果直接關乎建筑整體結構穩定性，若地基處理不到位，上層建筑坍塌風險較大，且不受上層建筑物建設牢固度影響。特別是在房屋建筑上部結構選擇高強度材料時，兼具大壓縮性、低強度的地基土承受著不均勻荷載，此時，只有選擇恰當的地基尺寸和地基處理方案，才可以控制地基強度、沉降在規范許可范圍內，保障上部基礎乃至建筑整體結構在規定使用年限內的結構穩定性。

3 房屋建筑地基影響因素

3.1 地基土性質

地基土性質是影響房屋建筑地基的首要因素，直接決定了地基處理的目的以及采用何種地基處理技術。這主要是由于根據房屋地基土類型、構造的差異，其對應的孔隙比、塑性指數、含水量、內摩擦角、彈性模量、液性指數、固結系數、壓縮模量、最大干密度、最優含水量、主要受力土層滲透性均具有較大區別。根據相關參數的區別，技術人員可以進行天然地基的判定以及力學、水力學問題解決方案的預先設計。比如，對于滿足地基承載力、房屋建筑物容許變形的地基土，可以直接采用天然地基，而在無法滿足地基承載力時，可以從增加承載力、防止變形、穩定斜坡、減少土壓力等幾個方面，選擇適當的固化、擠密、降水、加筋等措施。

3.2 建筑物高度

建筑物高度直接決定了建筑物整體荷載以及對地基承載力的要求，加之部分高聳房屋建筑對整體傾斜要求較為嚴格。同時，高層或特高層房屋建筑可變荷載占據總體荷載比例處于較高水平，作用于地基土上的壓力也處于較高水平，且在運行過程中荷載遞增幅度處于較高水平，此時，房屋地基面臨的可變荷載較大，需要選擇安全穩定等級更高的地基處理方案，必要情況下可以采用碎石樁、深層攪拌樁等復合地基。

除建筑高度外，建筑物體型、上部結構要求、加固深度、結構受力體系等對房屋建筑地基也具有較大的影響。

3.3 場地鄰近建筑物

場地鄰近建筑物對房屋建筑地基處理時的工期、占地面積、材料使用等具有潛在影響，特別是相鄰建筑物的存在，會對房屋建筑地基造成附加沉降，進而引發建筑物地基不均勻沉降、開裂問題[3]。只有根據現有規范進行基礎范圍內沉降的核算，并根據彈性力學理論推測相鄰建筑物基礎對基礎的附加沉降，采取針對性建筑沉降控制措施，才可以降低房屋建筑地基不均勻沉降影響。特別是在新建房屋建筑、既有建筑基礎距離處于較低的水平時，同一棟建筑物相鄰的兩個基礎、相鄰兩棟建筑物基礎會相互影響，導致整個場地基礎附加荷載突出。

4 房屋建筑施工中地基處理技術

4.1 強夯法

強夯法適用于碎石土、低飽和度粉土和黏性土、砂土、雜填土、濕陷性黃土、素填土等，屬于深層地基處理技術，是動力法的一種，可以有效加固工業廢棄料、建筑廢棄料組成的填土地基[4]。比如，對于中風化砂巖、泥巖組成的基巖，根據土石方工程量大、填方高度大的特點，結合獨立基礎對地基承載力特征值的要求，技術人員應避免選擇成本高、周期長的挖孔樁以及分層碾壓法，而是選擇周期短、操作便捷、加固效果優的強夯法。為保證地基強夯處理質量，在明確強夯技術要求的基礎上，技術人員可以事先規劃強夯方案，并在空閑場地進行試驗夯擊。結合試驗夯擊階段檢測的結果以及分析，進一步細化強夯方案、資源組織，為全面強夯操作質量提供保障。強夯技術要求需要綜合考慮房屋建筑施工工程基礎處理成本、耐久性、結構安全性，具體技術要求見表1。

表1 房屋建筑施工工程基礎強夯處理技術要求

在明確強夯技術要求的基礎上，技術人員可以借助梅納公式計算填土厚度、夯擊點之間距離、夯擊能量，公式如下：

式中：H、α、w、h分別為影響深度（m）、修正系數、錘重量（kN）、落距（m）。

根據式（1）可以初步確定強力夯擊時回填土層每層深度在8m以內，夯擊點布置方法為正方形，夯擊點與夯擊點之間的距離為5m，以能級為3000kN·m的點夯方法重復兩遍，最后利用能級為800kN·m的滿夯方法操作一遍。點夯、滿夯所用夯擊錘重量均為180kN，直徑為2.25m，下落距離分別為17.15m、4.75m。

在強力夯擊方案確定之后，技術人員可以選擇空閑場地進行2遍點夯試驗，所選擇的場地面積應在380m2以上。在每一次點夯操作過程中均記錄每一個夯擊點的次數、總體沉降數值，進而開展一次滿夯操作[5]。在滿夯操作結束后，利用淺層平板載荷試驗法進行測試，若測試發現兩次點夯后仍然存在顯著的土體沉降問題，技術人員可以將點夯遍數提高到3遍，將2遍點夯間歇時間控制在4h以上。

對于部分飽和軟弱黏性土層，若利用強夯法無法達到良好的效果，則需要與回填碾壓、預壓排水等技術配套使用。

4.2 CFG短樁復合地基

CFG短樁復合地基適用于砂土、填土、非飽和黏性土、飽和粉土等土體，不適用于塑性指數較高的飽和軟黏土，這主要是由于CFG短樁復合地基僅具有置換價值，樁之間承載力處于較小水平。以箱型基礎的房屋建筑為例，在場地標高為42.69m、基底標高為36.54m、地下靜止潛水位標高為28.56m、基礎埋深為4.75m時，房屋建筑基礎位于細砂層，天然地基承載力與設計要求存在些許偏差，可以選擇CFG短樁復合地基。根據工程特點，可以設定房屋建筑沉降量控制目標為≤10cm、傾斜率控制目標為0.0015%、承載力標準值≥460kPa。同時，考慮到場地新近沉積土存在承載力不均、形狀異變風險，可以將細砂層下第四級沉積土作為CFG短樁端持力層，利用長螺旋鉆成孔管內泵壓操作，有效樁長為5.8m，樁徑為420mm，相鄰CFG短樁之間的距離為1.6m，樁數量為768×2根，樁身混凝土強度等級為C15，褥墊層厚度為14.8m，混合料方量為1258m3。

在CFG短樁復合地基操作過程中，包括鉆機就位、成孔、鉆桿內灌注混凝土、提升鉆桿、灌注孔底混凝土、邊泵送邊提升鉆桿、成樁、鉆機移動位置幾個環節。在整個操作過程中，成孔技術人員、壓灌技術人員、攪拌技術人員、提鉆技術人員應緊密配合，確保鉆頭提升速度、混凝土泵送量相一致，且混凝土輸入量超出提鉆空孔以上，規避CFG短樁內充水孔洞形成。同時，為保證樁頂混凝土密實度與強度達到規范要求，技術人員應以CFG短樁頂部以下25cm為標準，進行振搗加固[6]。

對于土質較軟的局部場地，技術人員可以在布置勘查孔點了解土質的基礎上，對局部土體進行補強處理，即根據場地其他區域強度標準，結合場地地下水位處于較深水平特點，選擇相鄰兩根CFG短樁之間的中心軸點、相鄰四根CFG短樁的對角線交點位置，經人工夯實，增設樁徑達到365mm、成孔深度達到1.1m的夯擊水泥樁，并促使夯擊水泥樁進入細砂層深度超過25cm。

4.3 深層攪拌法

深層攪拌法適用于淤泥質土、含水量處于較高水平、地基承載力標準值在120kPa以下的黏性土體或粉質土體。從本質上而言，深層攪拌法是利用石灰、水泥等高強度材料，借助特定攪拌機械固化地基深處軟土、粉體的一種技術。根據操作工藝的差異，深層攪拌法包括基于水泥漿、地基土的水泥漿攪拌以及基于水泥粉、地基土的粉體噴射攪拌兩種類型[7,8]。

以水泥漿攪拌為例，其適用于地勢不平坦、地下水埋藏于多層地基土（孔隙潛水）、透水層弱、水量受季節影響的地區，在房屋地基處理周邊均分布有已建建筑物、排水管道、電纜線，且換砂地基淺基礎距離房屋建筑地基邊緣較近的情況下，技術人員應以確保基礎處理安全為前提，貫徹造價合理性、操作可行性、工期適宜性原則，在操作前期清除場地舊基礎、淺層石塊，并進行場地的平整處理，為深層水泥漿攪拌操作提供良好條件[9]，進而在地基土性質明確的基礎上，選擇適宜的材料。比如，在地基土為雜填土（抗剪強度10kPa，重度17.62kN/m3）、黏土（抗剪強度22kPa，重度18.36kN/m3）、淤泥質土（抗剪強度25kPa，重度17.23kN/m3）、殘積黏性土（抗剪強度29kPa，重度18.21kN/m3）時，技術人員可以選擇32.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.55。在材料確定后，技術人員可以根據地基土要求，設定恰當的施工參數、工藝標準。比如，深層水泥攪拌垂直度偏差≤0.45%，深層攪拌平面位置偏差＜45mm，攪拌提升速度＞0.65m/min但小于1m/min。根據所設計的技術參數，技術人員應貫徹持續、均勻原則，嚴格依據前期設定的水泥漿噴射時間進行控制，避免在鉆進、提升過程中停止水泥漿噴射。在水泥漿出現初凝現象后，技術人員應結束操作，并通過室內試驗確定地基處理結果，以便第一時間發現地基處理問題，第一時間解決。除此之外，鑒于水泥漿初凝后缺陷處理難度較大，技術人員應將地基處理質量控制前移到最初環節，即在操作前，測量并標注鉆桿長度，確保鉆桿長度與深層攪拌要求相符，進而對管路進行潤濕操作，保證水泥漿順利輸送。

5 結語

綜上所述，根據地基土特征的差異，所適用的地基處理技術也具有一定差異。技術人員應綜合考慮房屋建筑結構類型、材料以及所在場地原地基土類型，合理選擇強夯法、CFG短樁復合地基、深層攪拌法等方法，充分發揮天然地基或復合地基的擠密、置換、膠結固化作用，為后期房屋建筑施工工程安全穩定運行提供良好的環境。