土木工程中的地基处理与复合地基技术的应用价值

孟 争 光

(郑州工业应用技术学院建筑工程学院,河南 新郑 451150)

0 引言

复合地基技术指的是改善建筑物地基承载能力所采取的相关技术措施。传统的复合地基基础主要包括混凝土搅拌桩、砂桩、碎石、石灰桩、旋喷桩等方法，然而随着高层建筑、超高层建筑在建筑领域的应用与发展，建筑项目对地基的要求日趋严格[1]。为了进一步强化普通地基强度，采用天然地基添加钢筋混凝土等材料的方式，实现天然地基整体或局部加强效果，已成为复合地基处理的主要应用模式[2]。目前国内多采用多种砂石复合地基、水泥土桩复合地基、低强度桩复合地基、刚劲混凝土桩复合地基、灰土桩复合土桩等地基处理方式展开地基加固。

1 土木工程中的地基处理技术的应用路径

1.1 混凝土分层搅拌

混凝土在搅拌过程中必须根据预设方案和使用材料划分为浅层次和深层次搅拌两种类型，其中深层搅拌技术主要用于深度约10 m的地基施工过程中，是混凝土搅拌作业中尤为关键的施工技术，其工作原理主要是将建筑建设期间地基中的各种土与水泥进行混合搅拌的过程，再用混凝土拌和，进行持续性搅拌处理，在此过程中，水泥内部含有的成本及其他固化剂能够有效加固建筑项目地基当中的水泥和土，促使二者完全融合，强化建筑项目地基整体构造的稳固性。在对建筑项目地基实行基础树立之前，需要采用专业化技术对地基中的水分含量、建筑物地基下方的地下水分布进行全面检测和分析，若地基中的水分含量超出预设标准，则无法使用混凝土搅拌进行施工。比如，在施工过程中某建筑房屋地基主要为粘土构造时，则会导致混凝土搅拌施工作业难度加大，因此在建设过程中需要对地基地质进行科学、全面的分析，并在此基础上采取相应的措施进行处理。

1.2 预压地基处理

预压地基处理方法是建筑项目地基处理过程中的重要内容，在进行地基预压处理操作前必须注重下述要点内容：在建筑项目正式开工前，必须向建筑场地内部注入可排除、且具有一定承载重量的水分含量，在排除这些水分后可有效减少土地间的缝隙，提高建筑上层土地的密度，确保房建筑项目地基达到预设承载力标准。在实际应用过程中可根据软土层的具体厚度采用针对性处理方案，比如，在正式开工前需要对施工地区的地下水文分布情况、土质情况、工程施工情况等内容进行全面考察，记录考察数据，以此为依据选择相适应的处理技术，提高地基处理的安全有效性。

1.3 碎石桩和强夯地基处理

在建筑项目地基处理过程中为了进一步提高应用效果，可将碎石桩和强夯地基处理技术进行有机结合，加固建筑地基稳定性，促使地基各夯实点实现高效连接效果，令碎石桩可充分进入到护土层间隙中，提高土层密度稳固性，达到预期地基强度处理目标。比如，广西北部湾部分码头建筑项目在进行地基建设过程中遭遇了复杂性夹层与软弱层地基工矿，新填地基存在整体承载力偏低、不均匀沉降、密实程度较低等问题，同时大部分地基下方分布有水塘、海沟、海湾等复杂地形，地质成分复杂，包括淤泥、淤泥质土、淤泥混砂等，经过工程实地考察后确认采用碎石桩和强夯地基处理技术进行地基加固，效果良好。

1.4 CFG与粉喷桩相结合

采用CFG与粉喷桩相结合的方式进行地基处理，能够在充分利用天然地基原有的固结能力的基础上，形成新型复合型地基，提高地基整体稳固性。CFG桩在处于嵌入状态时，可有效强化粉喷桩侧限约束功能，改善地基土变形能力，提高地基土抗剪强度，减少外界因素对已固结土体的干扰和破坏。例如，某大专院校图书教学综合楼位于主教学区域，地势平坦。包括地上6层、地下1层，地下室高度3.90 m，建筑整体高度34.30 m，长71.40 m，宽93.10 m。根据试桩检验报告，采用CFG与粉喷桩相结合地基处理技术进行地基加固，效果最佳。

2 土木工程中复合地基技术的应用价值

2.1 提高地基承载力

复合地基桩土模量与工作机理具有较大差别，在正常作业状态，复合地基桩土应力较高，可有效提高建筑项目原地基土体的承载能力，减少地基沉降情况。其中，散体桩的负载力及变形模量与桩体周围土体的约束能力关联密切，当地基土不排水强度小于20 kPa时，通常被认为不适宜采取散体桩复合地基方案；当土体不排水强度不小于20 kPa时，散体桩复合地基中的桩土产生的应力比约为2～3∶1，经过加固施工处理后，地基承载力可达到天然地基承载力的1.4倍～2倍；一般而言，复合地基变形模量是原地基的1.6倍～3倍。柔性桩与刚性桩之间的承载力和变形模量不易受到桩周围土体的影响，其中灰土桩、土桩复合地基中的桩土应力比通常为1.6～3∶1；复合地基负荷力约为1.6～2；石灰桩加固后的地基负荷力最大可达到天然地基负荷力的2.5倍～3倍，复合地基变形模量为原先的3倍～4倍；CFG桩与素混凝土桩的复合地基桩土应力比最高可大于30，CFG桩复合地基负荷力同天然地基负荷力之比约为2.5～4∶1，复合地基变形模量是天然地基的1.6倍～5倍；水泥土搅拌桩的桩土应力比通常为16～20∶1，复合地基负荷力可达到天然地基的1.6倍～3倍。

2.2 提高地基抗滑稳定性和抗剪能力

复合地基当中含有的增强体具有优良的加筋作用，能够有效提升加固后地基土体的抗剪性能，强化地基抵御水平荷载的稳定性，提高抗滑水平。通常而言，碎石桩等散体桩、CFG等刚性桩和搅拌桩等柔性桩在路堤加固中应用性广泛，水泥搅拌桩和高压旋喷桩在基坑和边坡治理工程中得到了广泛应用。

2.3 加速地基固结能力

针对液化可能性较高的粉土地基和砂性土地基，可采用碎石桩复合技术进行地基加固，一方面能够提高地基土密实度，同时碎石桩为地基建设工程提供了性能优良的排水管道，降低地基液化趋势；另一方面地基原状土在施工期间遭受预振动后，有助于改善地基整体的动力性能，增强地基刚度，提升地基抗液化能力。结合中国、日本等地发生地震后的相关调查资料发现，建筑物经碎石桩加固后鲜少发生破坏，而同区域中未经地基加固处理的建筑物大多数于震中损毁坍塌。

3 土木工程中的地基处理与复合地基技术展望

实践证明，复合地基可有效改善地基承载力，结合浅基础和桩基础特征，根据施工现场水文条件和地质地貌进行相应的调整，提高复合地基技术在工程项目建设领域的应用范围，具有广阔的发展前景。为了进一步提高复合地基处理技术水平，首先，必须对复合地基计算的相关工艺、理论、形式构造、质检方法等进行深入探索，不断完善技术内容；其次，在原有的复合地基形式上展开创新，采用冲锤成孔碎石桩技术、渣土状技术、强夯置换碎石墩技术、夯实水泥土桩技术等丰富复合地基处理技术类型；最后，采用新型材料，适应时代环保、节能、绿色发展主题，提升地基处理技术水平，并需要工程技术人员不断对复合地基处理技术进行深入地探索并完善，推动复合地基技术在土木工程建设中的应用。

4 结语

在土木工程地基处理过程中应用复合地基技术时，必须做好前期准备工作，充分考察施工现场地质、水文、工况等实际情况，在此基础上结合建筑项目预设施工方案，采取相应的地基处理技术，提高地基处理效果，保证土木工程建设质量。