建筑施工过程中的地基处理技术

蒋 静

（四川开放大学，四川 成都 610073）

0 前言

随着市场经济、城建事业的发展，建筑产业迎来发展新机，新结构、新设计不断涌现，在众多施工工艺研究、开发进程中，地基处理主要是由其关键性决定的，如果地基施工存在缺陷，就无法保证整个建筑工程的质量；同时，这也与地基施工的复杂性、困难性息息相关，有必要从实践角度出发，对其施工方案、经验进行总结。

1 建筑工程地基基础分类

1.1 桩基础工程

桩基础工程整体刚度较高，主要由承台、桩身构成，面对横向载荷、上覆载荷时，具有较强的承载能力，可以有效缓解建筑不均匀沉降问题，竖向载荷承载表现同样十分可观。由于其自身结构稳固，即使在面对液化土壤施工场景时，也能保持较为坚硬、厚实的状态。从摩擦力原理角度看，桩基础主要可分为2 种类型，端承桩可用于地层坚硬的区域，如岩石结构中；而摩擦桩则更倾向于较软、较深的载体层。从施工方式上看，预制桩采用事先制备方案，由工厂统一定制钢筋混凝土桩，运至现场后，使用打桩机设备完成安装，适用于基础要求较高的施工场景；灌注桩施工相对简单，使用时需要准确把握钻孔部位，桩孔打完后及时防止钢筋笼，凝结后即可形成完整桩体[1]。

1.2 深基坑支护工程

深基坑支护工程具有临时性、辅助性特征，主要目的是解决放坡施工难、安全系数低的问题，可以在专用支护结构的帮助下，提升基坑壁的稳定性，保证土方开挖作业的顺利开展。深基坑支护工程危险系数较高，设计、施工不当会带来严重后果，当前随着建筑工程规模的扩大，该工程大深度、大面积的转变趋势十分明显，对深度5m～10m 的基坑，多采用深层搅拌技术[2]，借助大型机械设备，对软土、混凝土等进行拌合，使其均匀、充分地交融，形成稳固的桩墙，提升地基稳定性。土钉墙支护是该体系中，应用频率最高的方式，操作时需要借助土钉、混凝土等进行交工，提升地层承载力，除此以外，排桩支护、地下连续墙等，也是较为常见的类型。

1.3 混凝土基础工程

混凝土基础工程形式较为多样，条形基础、箱型基础均是较为常见的种类，施工环节首先要进行钢筋放样、制作，重点关注钢筋网绑扎质量，对交叉点的牢固性进行细致检测，防止其出现位移现象。对独立基础来说，当设计方案采用双向钢筋时，要额外关注纵向钢筋受力情况，外部附着的混凝土保护层厚度适当加大，以不低于40 mm 为佳。钢筋连接环节，接头要严格避开受力集中点，单根纵向受力钢筋中，接头控制在2 个以内，如果采用绑扎搭接接头，也要对纵向钢筋受拉力情况进行针对性分析，相邻2 主体之间，接头应当间错开来，尽可能优化其受力结构，减少薄弱处承载压力。模板施工中，则要保证其密封性、平整性，同时立足于不同基础形式，合理设计浇筑方案，控制好相关参数。

2 建筑工程地基处理施工要点

2.1 静压灌浆处理技术

静压注浆法施工需要在一定压力条件下进行，通常液压、气压均是较为常见的形式，结合注浆管的使用，可以将固化浆液便捷、快速地打入地层，起到填充、挤密的功效。套管护壁注浆法是其中应用较多的方式，实践环节应当先定位钻孔布局，护筒采用钢板材料，厚度4mm～8mm 为宜，内径的设计要以钻头直径为基础，大100mm～200mm 为佳，在钻孔过程中，同步压入套管，深度设计要结合土质进行，黏土地层中，不得少于1m，砂土中则要大于1.5m，随后进行洗孔、注浆管下放等操作，随着管路的提升分段完成灌注[3]。除套管护壁注浆法以外，钻杆注浆法、预埋花管法也可作为备选方案。为提升地基处理综合性能，还可以从注浆液自身性质出发，引进新材料、新技术，例如水玻璃-水泥双液注浆等。

2.2 旋喷高压注浆处理技术

旋喷高压注浆法是以化学注浆法为依托衍生、发展起来的，综合了高压水射流切割技术优势，应用时需要事先固定高压喷嘴，并以10MPa～25MPa 压力开展施工，将调配完成的泥浆注入相应孔洞中，提升地基物化性能，当前在碎石土、砂土等地基土层类型中，均有较高的适用性，对淤泥质土、粉土等典型软土地基中透水性高、孔隙率大等问题，也有明显的改善作用。实践环节还要特别注意旋喷距离控制，设置科学的钻孔参数，以喷射管尺寸为标准，通常情况下口径应当比该测量数值大2cm～5cm，深度则要多50mm～100mm。孔钻孔深度较深，达到20mm～30mm 时，要对孔隙率进行合理调整，通常控制在1%以内为佳[4]。总体来说，旋喷高压注浆处理技术占地面积较小、噪声控制相对容易，综合优势十分明显。

2.3 夯实法处理技术

在软弱地层处理中，强夯法的应用十分多见，它利用了重锤自身质量，在自由落体原理支撑下，强化地层所受冲击，从而促进地基固化、凝结，在实践应用环节，要合理选择重锤质量，通常控制在10t～40t 为宜，其中设备吊升时，高度则要维持在10mm～40mm，通过反复地下落、冲击完成操作。强夯法对砂性土有较为明显的加固作用，在非饱和黏性土中，同样十分适用，现场情况允许时可以采用连续夯击方式，若现场环境受限，也可分遍、间歇夯击。夯实法的优势在于操作简便，可满足较多地层的加固需求，对夯实后的地基进行强度检测，通常可以达到原先的2～5 倍，同时可以较为明显地改善变形、沉降量以及土层的可压缩性，加固深度非常可观，可达到6m～10m。

2.4 换土法处理技术

在建筑工程地基处理技术体系中，换土法的发展历史较为悠久，适用场景也相对广泛，通常来讲可分为以下几种：首先是砂石垫层，其在饱和、非饱和软土地基施工中，均有较高的适用性，但在湿陷性黄土、面积堆积等地基中功能性较差，要尽量避免使用。材料制备环节要做好检测，选用的石屑、粗砂等质地要足够坚硬，同时不含垃圾、杂质，含泥量控制在5%以下，若工程现场采用了粉细砂材料，则要考虑压实度、强度限制，适当掺入碎石，总体掺量控制在30%以上，粒径则要维持在50mm 以内，拌合环节要保证均匀度，采用专业手段对出料进行检测，不均匀系数d60/d10 应当≧5[5]。施工采用分层填筑、压实方案，密实度检测达标后，方可进行下层施工。其次是灰土换土施工，这种方式采用消石灰作为垫层材料，使用前应当严格过筛，粒径控制在5mm 以内，对灰土体积配比给予充分重视，通常来讲2 ∶8以及3 ∶7 均可，含水量误差不得超过2%，同样采用分层夯实方案。

2.5 深层密实处理技术

在厚度、深度较大的地层以及泥炭类型地层中，深层密实处理技术的适用性较为明显，使用便捷，见效极快，具体施工中可分为2 种不同类型，首先是振冲法，操作时需要借助大型起重设备，对振冲器进行提升作业后，启动潜水电机，带动器具高频振动，并开启水泵按钮，形成高压喷射水流，在水体冲击作用下，地层中会出现较为明显的孔洞，此时在其中填筑砂石骨料，借助振动作用力密实骨料，提升其与原有地基的融合程度，形成强度高、承载能力强的复合地基。其次是深层搅拌法，这种方法根据化学固化原理，应用时需要选择性能优良、成本适宜的固化剂，将之与软土充分拌合，在物化反应作用下，形成稳定性较高的整体，通常情况下选用水泥浆即可，这种复合地基强度较高，可以很好地承载建筑负荷。

2.6 排水固结处理技术

软土自身透水性能较强，在作为建筑工程地基使用时，很容易受载荷影响，产生状态失衡的问题，进一步导致地基沉降、失稳事故，同时，在部分软土地层中，饱和松散粉细砂赋存量较高，当地震灾害来临时，这种土质极易发生液化，大幅削弱建筑原本的抗震性能，在黄土地质环境中，地基也很容易受土质湿陷性、膨胀性干扰，出现很多不稳定因素，因此采用必要的排水固结技术，可以高效排除土层中的水分子，改善土层压缩特性、剪切特性等，从而起到承载力提升的作用。实践应用中，排水固结法又可分为3 种，首先是砂井法，应用时需要借助打桩机、高压水枪等设备，在地层中打出分布均匀、规律的孔眼，并灌入中、粗粒径的砂体，使其构成相对独立的排水柱，在砂井顶部，还应当配备相应的砂垫层，以缩短排水途径，施工中要注意控制砂井直径，通常以20mm～30mm 为佳，垫层顶部可以施加载荷，提升排水效率，图1 为某地基工程砂井剖面示意图。

图1 砂井地基工程剖面图

其次是堆载预压法，应用于工程建设之前，适当增大填土载荷，使其有计划地发生沉降，以提升地基强度，施工完成后要定期进行强度检测，一旦达到设计标准，则要及时卸去载荷。最后是电渗排水法，应用阶段需要设计若干金属电极，将之插入软弱地基，接通电路后，利用水分子在阴、阳极之间的运动规律，促进水分排出，优化地基性能。

2.7 高真空击密法处理技术

从原理上看，高真空击密法实际上是利用强夯法、排水固结法的优势，在击密操作下，对土层空隙中的水分子进行排挤，形成“正压”，同时借助真空排水方式，在土层中形成“负压”状态，2 种作用力下压差进一步形成，促进水体快速排出。实践环节首先进行排水板施工，各构件采用编号管理方式，插点布局应当符合设计要求，误差不能超过1cm，尽可能保持垂直，误差控制在1.5%以内，排水板本身质量要有所保障，不能出现扭结、断裂的问题。其次进行密封墙施工，墙体轴线应当经过细致测量，采用双排桩设计，桩径以700mm 为佳。随后使用高真空排水技术制造负压环境，其结构可见图2。最后采用夯锤，对指定夯击点作业，按照标准设计夯击次数，提升夯击质量，施工结束后注意对地基强度进行检测，承载力应当保证在120kPa 以上。

图2 高真空排水技术示意图

2.8 CFG 桩与灰土挤密法处理技术

CFG 桩是一种由混合材料组成的桩基础结构，它改变了单一碎石桩性能，引入粉煤灰、水泥等原料，按照一定配比拌合均匀后，制造出高黏结强度桩，在褥垫层等的依托下，形成完整、稳固的复合地基，承载能力大幅改善，成本较低，效果极好。施工环节应当做好清理、准备，同时建设排水沟，保证积水顺畅地排出，混凝土灌注时，应当高出桩体设计标高50cm 左右，若桩间存在较多土块，则要待到混合料龄期7 天以上，才能进行清理工作，防止断桩事故发生。灰土挤密技术同样采用复合地基原理，以孔内深层强夯法为依托，综合灰土优良性能，提升桩体稳固性，施工时应当准备好螺旋钻机，采用分层注入的方式操作，可以较好地解决湿陷性黄土中，地基变形的问题弊病。

3 建筑工程地基施工实例分析

建筑工程地基施工十分关键，该文以某地灰土地基建设实例为背景，对其中施工要点进行论述。

3.1 施工准备

在施工准备阶段，要首先对材料、机具等进行清点、复核，在条件允许的情况下，优先选用基槽中挖出的土方，注意做好清理工作，防止其中植物残体、垃圾等影响施工质量，过筛后严格检测，将粒径控制在15mm 以内，含水量符合设计标准，原料选用块灰为佳，生石灰粉也可满足使用需求，注意要确保充分熟化，过筛之后粒径要足够细化，不能存在超过5mm 的灰块，同时控制水分。机具主要有手推车、标准斗等，打夯机形式较多，可根据需要比选，筛子应准备2种不同孔径，6mm～10mm 筛用于处理石灰粉，16mm～20mm筛用于处理工程用土。

3.2 作业条件

在铺设灰土之前，要先对基坑进行钎探验槽，处理好隐检手续，在基础外侧，要优先打好灰土，同时细致检查防水层，一旦发现损坏要及时修补，若地下水位过高，淹没基坑底部时，要采用必要的排水手段，以施工面标高为基准，水位要低于该数值0.5m 左右，并空出3d 的观察期，确保其不会受水浸泡。注意结合工程特点分析，设置科学的压实系数、施工条件，水平高程标记十分关键，可以在边坡上钉设木橛，间隔为3m，边墙上弹线标记。

3.3 施工工艺

灰土拌合质量对地基影响较大，配比应使用体积比，通常2 ∶8 或3 ∶7 较为可行，在拌合过程中保证均匀，翻拌2 次以上，通过颜色观察可以初步判断拌合情况。灰土地基对含水量要求较高，检验环节可以将灰土团紧，若两指能够捏碎，说明能够满足需求，若土体过于湿润，要经过适当地晾晒进行干燥。灰土铺设以分层方式进行，每层摊铺厚度严格控制，具体数值可参照表1。夯打次数的设置不唯一，要结合干土密度、检测结果确定，通常不能少于3 遍，分段施工场景中，接槎要避开墙角、柱基等部位。灰土铺设完毕后，要用拉线进行平整度测试，若有低洼、超高等情况，及时修补或铲平处理，为工程质量的提升奠定扎实基础。

表1 灰土地基分层摊铺厚度参考值

4 结论

综上所述，地基对建筑工程质量有较大影响，地质、水文条件等均会影响其稳定性及安全性，实践中务必要对地下水、土质等进行细致分析，选取适宜的结构形式和施工方案，采用全站仪对轴线、桩位等进行检查，最大限度地减少误差，同时综合考虑干扰、噪声、成本等因素，对机具、器械等进行合理调整，施工结束后，也要进行专业地检测、验收工作，及时发现不足和缺陷，全面提升地基处理工程质量。