關于建筑工程中地基處理施工技術的探析

胡亞華

（大理州設計院有限公司，云南 大理 671000）

0 引言

在施工中，自然地基與人造地基是兩類。天然地基是指在自然條件下能夠承受所有的荷載，無須人為處理的地基，即天然地基。人工地基是指其承載能力不能完全承載整個地基的承載能力，需要進行人工加固。常用的人工地基有換填、預壓法、強夯法、振沖法、砂樁法、石灰樁法等。文章簡要介紹了目前我國建筑地基建設中的幾個問題，并就其常用的施工工藝、處理方案的選取等問題進行了討論和分析，以期達到提高工程質量、確保工程安全的目的。

1 建筑地基處理的注意事項

1.1 基礎的承載力和穩定性

地基的承載力和穩定性問題是指在各種荷載的作用下，由靜、動兩種荷載的組合而引起的穩定問題。如果地基的承載力達不到設計要求，那么在施工筑物的荷載作用下，地基會發生局部或整體的剪切破壞，從而影響建筑物的安全與正常使用，甚至造成建筑物的破壞。自然地基的承載力與其抗剪強度、基礎形式、大小、深度等因素密切相關。邊坡穩定性也是此類問題的一種類型。

1.2 沉降、水平位移和不均勻沉降

建筑物的荷載會引起基礎沉降、水平位移和不均勻沉降。如果基礎變形超出容許范圍，將會對建筑物的安全和正常使用產生不利影響，甚至會導致建筑物的破壞。在這些因素中，不均勻沉降超出容許范圍所致的事故發生率最高，尤其是山區地基的治理。山地地形崎嶇不平，基巖表面起伏大，地質成分復雜，基巖埋藏淺，部分裸露在地面，山腳下多為大石塊，溝壑多為淤泥軟土。這樣，同一建筑的地基就會部分落在基巖上，而其他的地方則會落到土層上。此外，因地面高度差異較大，在平整后，地基一部分落在填方區，一部分落在挖方區。這都可能造成地基的不均勻沉降。

1.3 滲入

滲水問題是由于地基中的水力比降超出了容許范圍，引起地基土的潛蝕和管涌，從而造成工程結構的損壞。自然地基的滲流問題與基礎的水力比降及滲透率等因素密切相關。

1.4 嚴重性

在地基建設階段，如果房屋結構發生問題，將會導致非常嚴重的后果。前期地基工作做得好，進行相應的施工建設，對工程的質量控制也會出現一些問題。并且，此類意外事件通常無法挽回，并且在之后會耗費大量的資金，造成建筑企業的經濟利益受損。由于前期對工程現場勘察、施工、設計等諸多問題，致使地基工程質量達不到行業規范要求，對工程結構的穩定造成了很大的影響。因此，在確定了上層建筑的受力狀況之后，就必須控制住以后可能出現的問題，以免對整個工程的整體造成影響，因為這種事故的危害是顯而易見的，一旦出現了質量問題，就會導致嚴重的后果。

1.5 復雜性

我國的國土緯度和經度跨度很大，所以，我國各區域之間的地理分布也很大，包括松軟土地、凍土、鹽堿地。而且由于天氣、地質災害等自然因素的影響，房屋的地基處理也變得非常復雜。

2 地基處理的作用

地基既承擔著地基的荷載，又承擔了上部結構的荷載，其整體質量與地基處理的好壞有很大關系。在施工過程中，地基的功能主要有：①能有效地減小地震波振幅和隔振，從而改善地基結構的抗震性能；②可以改善地基的滲透性，提高滲透性，防止滲流過大時發生滲流破壞；③改進地基變形特性，防止沉降過大，沉降不均勻，側向變形；④可以消除黃土的濕陷性和膨脹性；⑤可以有效地改善地基的抗剪強度，增強地基的穩定性，增強地基的承載能力。

3 地基施工技術的分類

根據房屋的地質情況，采用換填、夯實、擠密或振密、排水固結、膠結、冷熱處理等工藝處理地基。再細分為地基加固技術、樁基技術和輔助地基技術。對地基進行加固，目的是為了提高地面的承載力，從而避免地基的變形和沉陷。樁基技術的應用主要是把上部的荷載傳遞到深層的地基，因此可以起到緩沖作用，從而減少沖擊。而地下連續墻的施工工藝，則是以樁為地基，以橫向支撐為主。在許多地基處理方法中，有些方法的作用就是通過對地基進行改良，提高地基的抗剪強度，減少地基的可塑性，提高地基的滲透性。

4 地基處理的傳統施工技術

以往的地基處理方法有很多種，例如，法國的強夯技術，20世紀70年代日本的高壓噴氣技術，20世紀90年代國內的樁基技術。目前，許多20世紀的地基處理技術仍在廣泛應用。

4.1 換填法

換土法是在地基的下端部分，開挖承載力較低的軟弱土層，再用砂石、碎石、灰土等進行充填，并分層夯密，作為地基的墊層。根據充填物料的不同，可以分為砂土地基、碎石地基、灰土地基等[1]。

4.1.1 砂土地基

砂土地基是指將基底以下的土壤全部開挖，再以中砂、粗砂、礫砂、碎石、石屑或其它工業廢料進行回填，并分層壓實，形成地基持力層。這種地基施工工藝簡單，工期短，造價低，適合具有較高透水性的軟黏土地基，但不適合濕陷性黃土地基及不透水的粘性地基。材料的選擇應選用中砂、粗砂、礫砂、碎石、石屑或其它工業廢料，顆粒級配好，質地較硬。在缺少中、粗砂和礫砂的區域，可以選用細砂，但要在同一時間內加入少量的碎石（卵石），并按不超過50%的地基材料加入。所用的砂石，不能含有草根、垃圾等有機雜質。作為排水地基，其含泥量不得超過3%，而砂礫和卵石的最大直徑為50mm。

4.1.2 灰土地基

灰土地基是指將基坑底部某一區域的軟弱土層，以一定的體積配比與黏土混合，并在最佳含水量條件下進行分層回填或壓實。石灰與土壤的體積比通常以3:7或2:8為宜，通常灰土的強度隨石灰含量的增加而提高，但在一定比例以上時，其強度幾乎沒有提高。這種方法具有施工工藝簡便、材料易于獲取、造價低廉等優點，適合1～4m的軟土處理。在物料方面，應選用現場挖掘的黏土和可塑性系數大于4的粉土，但不能摻入有機雜質或耕種土壤。使用前的土壤顆粒應該被過濾，顆粒大小不能超過15mm。灰土中的石灰必須是已溶解的，其大小不能超過5mm，且不能夾有未熟化的石灰塊，也不能含過量的水分。灰土地基的施工要領：首先，在開挖之前，要先驗溝，清土，如果有軟土或空隙，要立即開挖，然后分層回填。其次，在進行施工時，要使灰土的混合均勻、色澤一致，并對其水分進行適當的控制。

4.2 壓實工藝

壓實法是將軟土中的土壤微粒之間的氣體用重錘打實或壓路機擠壓出來，壓縮土壤中的孔隙，增強土壤的致密程度，以提高土壤的承載能力。該方法具有較好的經濟性和實用性，特別適合地基承載力與設計要求基本一致的條件。按壓實機械或機械壓實方法，一般可分為夯實法、重錘夯實法、機械碾壓法。重錘夯是通過使用起重機將專用夯錘抬至某一高度，然后借助自由落體產生的沖擊能對地基進行夯實，在地基上形成一種比較均勻的堅硬外殼，以達到加固的目的[2]。適用于土壤含水量為0.8m以下的黏性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土及分層填筑等。但是，如果夯擊振動對鄰近建筑物、設備、施工中的砌筑或澆注混凝土造成不利的影響，或者地下水位超過有效夯實深度和較軟粘性土層時，則不宜使用。

4.3 打樁法

打樁法是將樁體置于軟土中，將泥土壓實，或將樁打入堅硬的地層，從而增加土體的承載力。一般有振沖地基、灰土樁、砂樁等。現對振沖樁地基的構造做簡單的介紹。振沖地基，也叫振沖樁復合地基，它是由吊車將振動器吊起來，由潛水機驅動偏心塊驅動，從而產生高頻率的振動，同時驅動水泵，用噴嘴將高壓水噴入鉆孔，再將砂石集料分成幾個小的樁身，以增加地基的承載力，降低地基的沉降差。本方法技術可靠，機械設備簡單，操作技術易于掌握，施工簡便，節省建材，加固速度快，地基承載力高[3]。

5 復合地基處理技術

由于對地基處理技術的要求越來越高，施工環境也越來越復雜，因此人們對新型地基處理技術的研究也越來越多。傳統的地基處理技術已不能滿足新時期的要求，所以對現代建筑來說，必須采用多種處理技術。

5.1 強夯法和碎石樁聯合應用

這項技術的工作原理是，在工程建設的時候，要在填埋場內對碎石樁進行加固，從而達到壓實和排水加固的目的。然后是強夯點的選取。通過強烈的撞擊，可以將這些碎石壓入周圍的護土層中，從而在地基上形成一層堅硬的砂礫和泥土，滿足建筑的地基強度。在工程建設中，采用強夯法是非常必要的。其施工技術的難點是夯擊的次數、夯擊深度等，掌握不好，將嚴重影響夯擊的效果。理論上，以土層的厚度為地基，進行夯擊加固。每一次的夯擊量都要綜合考慮土壤性質、土壤結構類型、載荷大小和要進行的夯擊深度。至于夯擊的數量，取決于地基的土質，不過一般情況下，可以用2～3次的夯擊，然后再進行一個小型的夯擊。而在夯擊過程中，為了確保夯擊的效果，必須要有一段時間的間隔。

5.2 碎石樁與CFG樁組合使用

樁基技術的主要目的在于將沖擊力由上向下傳遞至深層，以增加樁基的承載力，但單根碎石樁的承載力有限，因此可以采用CFG樁來代替碎石樁，以提高其承載力。因此，用碎石樁來解決上層土壤的液化問題。在地基處理中，充分利用兩者的優點，能極大地減小地基的沉陷速率，并能保證較好的穩定。

5.3 CFG樁和粉噴樁組合使用

CFG樁與粉噴樁的組合，是將兩者的黏結性能與自然地基土混合而成的復合地基。這種方法不僅可以充分利用CFG樁的高承載能力，而且由于CFG樁嵌人的存在，提高了粉噴樁的極限約束能力。此外，粉噴樁可以有效地改善上部地基的變形，從而可以有效地提高其抗剪強度，防止其埋設在原來已加固的土壤中。在進行樁體混凝土澆筑時，應先排除水的影響。孔底積水可以通過抽水或干摻混或在孔底部填充干水泥。對于孔壁滲水，可以采取在灌注樁之前，將漏水部分封住。其主要目標是確保混凝土的質量和增強樁的強度。此外，樁體內混凝土的致密程度對其強度的影響也很大。在施工過程中，通常采取串流式下料和分層振搗，要求在最短時間內灌注樁，使其比混凝土本身的重量更能抑制水流的滲透[4]。

6 淺談新型地基處理技術

6.1 DDC擠壓成型工藝技術

DDC灰土擠密法是一種以鉆孔為地基的深基強夯施工技術。采用螺旋鉆機將灰泥分層灌注到鉆孔內，然后分層壓實。同時，通過多次錘擊，使樁徑逐漸增大，最后與樁間土體形成復合地基。復合地基的設計目標是通過改變其鉆孔結構，消除其濕陷性，從而改善其承載能力，降低其變形。結果表明：采用DDC壓實后，復合地基的承載力可提高2～7倍。與單樁相比，它有很大的改善，并能使地基深度增加5～40m，是一種值得推廣的方法。DDC壓實法是一種適合黃土濕陷性土壤的方法。在非黃土區，這種方法的作用并不明顯。

6.2 強制固結IFCO

采用IFCO的強制固結法，其優點是可以大幅度地提高固結率。IFCO的強制固結法包括排水和壓力控制。排水系統采用縱橫交錯的沙壁，以拓寬排水渠道，加速凝固速度；而增壓系統則是采用了真空壓強，可以大幅度地減少堆料時間，同時，實際表面在沙壁的底部。水分的滲透方向與受力方向相同，因而加速了固結率。兩套體系既能保證施工速度平穩，又能保證施工進度，又能保證施工質量[5]。

6.3 粉煤灰吹填工藝技術

由于粉煤灰具有良好的透水性，如果在吹填土地基上應用，可以加快其同結，減少加同處理成本，縮短施工周期。其具體方法是在工程中，用粉煤灰和泥沙按照一定的比例進行攪拌，以保證其均勻度，逐步提高土壤的同結性。該技術在青島北部荒廢多年的鹽田、灘涂上得到了應用，并得到了大量的可利用土地。

7 結語

由于建筑地基工程的施工質量與建筑物的安全與穩定有著密切的聯系，所以要對其進行適當的處理，以確保其安全。同時，隨著我國城市化進程的不斷加快，城市建設項目的不斷增加，對其進行地基處理顯得尤為重要。所以，在建設過程中，要認真研究和分析施工工藝，保證工程質量。