建筑工程地基加固处理技术研讨

刘敏

摘    要：随着工程技术的日益发展，房屋建筑领域工程中的地基施工技术也在不断发展，以适应日渐复杂的建筑要求和施工环境。本文主要对建筑工程基础施工中地基加固常用的两种处理技术与方法进行了分析探究，提出了个人的见解，可供同行参考借鉴。

关键词：基础工程;地基加固处理;强夯法;灌浆法

1  前言

近年来，随着国民经济持续快速发展，城市建设、基础设施投入的不断加大，我国土木工程建设发展很快，土木工程功能化、城市建设立体化、交通高速化，以及改善综合居住环境已成为现代土木工程的特征，工程建设对地基提出了更高的要求。

2  地基土壤分析

地基土是由土壤颗粒、水、空气三部分组成的，软弱地基是由于天然土壤中的水及空气含量过大所造成的，在这种条件下，土壤的承载力较低，而且压缩变形量也大。含水量大、密实性差的地基土就需要经过人工加固处理。软弱地基的加固原理实质是将土壤由松软变密实，使土壤中的水及空气含量由高变低的过程，以达到改善地基性质、提高地基承载力、增加地基稳定性、减少地基变形的目的。软土地基指以软土为主，与粉砂、泥炭等一些其它土层相间组成的地基，当然也存在厚度几十米、上百米而土质较均匀的软土地基。在荷载作用下，软粘土地基承载能力低，地基沉降变形大，不均匀沉降也大，而且沉降稳定历时比较长。在比较深厚的软粘土层上，结构物基础的沉降往往持续数年乃至数十年之久。地基处理方法，可以按地基处理原理、地基处理的目的、处理地基的性质、地基处理的时效、动机等不同角度进行分类。

3  建筑工程中的强夯法

强夯法亦名动力固结法是一种快速加固软基的方法，它是将很重的锤（一般为100kN～400kN）提起从高处自由落下（落距一般为6m～40m），以冲击荷载夯实软弱土层，使地基受冲击力和振动，土层被强制压密，从而提高地基土强度，降低土层的压缩性，以达到地基加固的目的。强夯法是在浅层夯击法基础上发展起来的，但又是与浅层夯击法迥然不同的一项新技术，二者的根本区别在于浅层夯击法的夯击能量小，仅适用于含水量较低的回填土或黄土等的表层加固，影响深度1m～2m。而强夯法加固深度和采用的夯击能量远大于浅层夯击法。软土地基加固的强夯法应注意的问题：（1）强夯对于以泥炭为主的软土层，仍有明显效应。（2）对于基础面积较小的软粘土地基，如柱基、墩基等，采用强夯，即使不能形成良好的排水通道，产生周围隆起，但也能达到强迫预沉降，强迫换土的效果。（3）软粘土采用强夯，最好配以较疏的砂并，而砂井的井径，尽可能采用较大直径，以加强压密排水效应。（4）软粘土采用强夯，孔隙压力消散迟缓，相邻夯点，先后夯击的间歇时间，常须达到3～5星期，如果平均按一个月计算，则整个施工期问，必须在3个月以上。在工期要求及施工组织工作上，需要精心安排。强夯法对碎石土、砂土、粉土、杂填土、素填土及低饱和度的粘性土、湿陷性黄土均有较好的加固效果。对饱和土地基加固效果的好坏关键在于排水，如饱和砂土地层渗透性好，超孔隙水压力容易消散，加固效果就好。在软土地基加固中，目前广泛采用的复合加固强夯法，加固效果比较好。

4  建筑工程中的灌浆法

（1）灌浆法的实质是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂缝或孔隙，以改善地基的物理力学性质。通过钻孔在土中灌入极浓的桨液，在注浆点使土体压密而形成浆泡。当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本上沿钻孔的径向即水平向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面拾动。当合理地使用灌浆压力并造成适宜的上抬力时，能使下沉的建筑物回升到相当精确的范围。简单地说，压密灌浆是用浓浆置换和压密土的过程。

（2）压密灌浆的主要特点之一，是在较软弱的土体中具有较好的效果。粘土地基中若有适宜的排水条件也可采用，若因排水不畅而可能在土体中引起高孔隙水压力时，就必须采用很低的注浆速率。高压喷射注浆也是灌浆法的一种，是最常用于加固软土地基的方法，但是有其独自的特点。

（3）所谓高压喷射注浆，就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20MPa左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体。当能量大，速度快和呈脈动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体剥落下来。一部分细小的土粒随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。

（4）浆液凝固后，便在土中形成一个固结体。固结体的形状和喷射流移动方向有关。一般分为旋转喷射（简称旋喷）和定向喷射（简称定喷）两种注浆形式。旋喷时，喷嘴一面喷射一面旋转和提升，固结体呈圆柱状。主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度、改善土的变形性质，使其在上部结构荷载直接作用下，不产生破坏或过大的变形。作为地基加固，通常采用旋喷注浆形式，使加固体在土中成为均匀的圆柱体或异形圆柱体。其加固体形成机理如下：高压喷射流冲击土体时由于能量高度集中地冲击一个很小的区域因而在这个区域内及其周围的土和土结构的组织之间，受到很大的压应力作用，当这些外力超过土颗粒结构的破坏临界数值，土体便受到破坏。由于高压喷射流是高能高速集中和连续作用于土体上，压应力和冲蚀等多种因素总是同时密集在压应力区域内发生效应，因此，喷射流具有冲击切割破坏土体并使浆液与土搅拌混合的功能。

（5）单管喷射注浆使用浆液作为喷射流;二重管喷射注浆也以浆液作为喷射流，但在其外周裹着一团空气流成为复合喷射流;三重管喷射法注浆，以水气为复合喷射流并注浆填空;多重管喷射许迟的高压水射流把土冲空以浆液填充。四者使用的浆液都随时间逐渐凝固硬化。旋喷时，高压喷射流在地基中把土体切削破坏。其加固范围就是喷射距离加上渗透部分或压缩部分的长度为半径的圆柱体。一部分细小的土粒被喷射的浆液所置换，随着液流被带到地面上（俗称冒浆），其余的土粒与浆液搅拌混合。在喷射动压，离心力和重力的共同作用下，在横断面上土粒质量大小有规律地排列起来，小颗粒在中间部位居多，大颗粒多在外侧或边缘部分，形成了以浆液为主体、搅拌混合和压缩的渗透等部分，经过一定时间便凝固成强度较高渗透系数小的固结体。高压喷射注浆适用地层较广。目前，主要用于松散、软弱土层，如第四纪的冲（洪）积层、残积层、淤泥和人工填土等。在N<15的砂类土、N<10的粘性土、粉土和黄土中易取得较好的效果。但坚硬土层、含大砾（块）石或砾（块）石量多的土层及含大量纤维质的腐植土，处理效果变差，有时可能不如静压灌浆，在有地下水劲流的地层、永久冻土层和无充填物的岩溶地段，采用也需慎重。

5  结语

在建筑基础工程中，地基加过处理方法很多，每种方法均有它的适用范围、局限性和优缺点。因此对每一具体工程都应从地基条件、处理要求、工程费用以及材料机具来源等各方面进行综合考虑。

参考文献：

[1] 龚晓南.地基处理技术发展与展望[M].中国水利水电出版社.

[2] 徐仁弟.建筑地基基础处理分析[J].科技信息（科学教研），2007（19）.

[3] 樊向军.地基基础抗震设计的若干问题[J].世界地震工程，2000（2）.