孟 爭 光

(鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院,河南 新鄭 451150)

0 引言

復(fù)合地基技術(shù)指的是改善建筑物地基承載能力所采取的相關(guān)技術(shù)措施。傳統(tǒng)的復(fù)合地基基礎(chǔ)主要包括混凝土攪拌樁、砂樁、碎石、石灰樁、旋噴樁等方法，然而隨著高層建筑、超高層建筑在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，建筑項(xiàng)目對地基的要求日趨嚴(yán)格[1]。為了進(jìn)一步強(qiáng)化普通地基強(qiáng)度，采用天然地基添加鋼筋混凝土等材料的方式，實(shí)現(xiàn)天然地基整體或局部加強(qiáng)效果，已成為復(fù)合地基處理的主要應(yīng)用模式[2]。目前國內(nèi)多采用多種砂石復(fù)合地基、水泥土樁復(fù)合地基、低強(qiáng)度樁復(fù)合地基、剛勁混凝土樁復(fù)合地基、灰土樁復(fù)合土樁等地基處理方式展開地基加固。

1 土木工程中的地基處理技術(shù)的應(yīng)用路徑

1.1 混凝土分層攪拌

混凝土在攪拌過程中必須根據(jù)預(yù)設(shè)方案和使用材料劃分為淺層次和深層次攪拌兩種類型，其中深層攪拌技術(shù)主要用于深度約10 m的地基施工過程中，是混凝土攪拌作業(yè)中尤為關(guān)鍵的施工技術(shù)，其工作原理主要是將建筑建設(shè)期間地基中的各種土與水泥進(jìn)行混合攪拌的過程，再用混凝土拌和，進(jìn)行持續(xù)性攪拌處理，在此過程中，水泥內(nèi)部含有的成本及其他固化劑能夠有效加固建筑項(xiàng)目地基當(dāng)中的水泥和土，促使二者完全融合，強(qiáng)化建筑項(xiàng)目地基整體構(gòu)造的穩(wěn)固性。在對建筑項(xiàng)目地基實(shí)行基礎(chǔ)樹立之前，需要采用專業(yè)化技術(shù)對地基中的水分含量、建筑物地基下方的地下水分布進(jìn)行全面檢測和分析，若地基中的水分含量超出預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則無法使用混凝土攪拌進(jìn)行施工。比如，在施工過程中某建筑房屋地基主要為粘土構(gòu)造時(shí)，則會導(dǎo)致混凝土攪拌施工作業(yè)難度加大，因此在建設(shè)過程中需要對地基地質(zhì)進(jìn)行科學(xué)、全面的分析，并在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。

1.2 預(yù)壓地基處理

預(yù)壓地基處理方法是建筑項(xiàng)目地基處理過程中的重要內(nèi)容，在進(jìn)行地基預(yù)壓處理操作前必須注重下述要點(diǎn)內(nèi)容：在建筑項(xiàng)目正式開工前，必須向建筑場地內(nèi)部注入可排除、且具有一定承載重量的水分含量，在排除這些水分后可有效減少土地間的縫隙，提高建筑上層土地的密度，確保房建筑項(xiàng)目地基達(dá)到預(yù)設(shè)承載力標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用過程中可根據(jù)軟土層的具體厚度采用針對性處理方案，比如，在正式開工前需要對施工地區(qū)的地下水文分布情況、土質(zhì)情況、工程施工情況等內(nèi)容進(jìn)行全面考察，記錄考察數(shù)據(jù)，以此為依據(jù)選擇相適應(yīng)的處理技術(shù)，提高地基處理的安全有效性。

1.3 碎石樁和強(qiáng)夯地基處理

在建筑項(xiàng)目地基處理過程中為了進(jìn)一步提高應(yīng)用效果，可將碎石樁和強(qiáng)夯地基處理技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，加固建筑地基穩(wěn)定性，促使地基各夯實(shí)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)高效連接效果，令碎石樁可充分進(jìn)入到護(hù)土層間隙中，提高土層密度穩(wěn)固性，達(dá)到預(yù)期地基強(qiáng)度處理目標(biāo)。比如，廣西北部灣部分碼頭建筑項(xiàng)目在進(jìn)行地基建設(shè)過程中遭遇了復(fù)雜性夾層與軟弱層地基工礦，新填地基存在整體承載力偏低、不均勻沉降、密實(shí)程度較低等問題，同時(shí)大部分地基下方分布有水塘、海溝、海灣等復(fù)雜地形，地質(zhì)成分復(fù)雜，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥混砂等，經(jīng)過工程實(shí)地考察后確認(rèn)采用碎石樁和強(qiáng)夯地基處理技術(shù)進(jìn)行地基加固，效果良好。

1.4 CFG與粉噴樁相結(jié)合

采用CFG與粉噴樁相結(jié)合的方式進(jìn)行地基處理，能夠在充分利用天然地基原有的固結(jié)能力的基礎(chǔ)上，形成新型復(fù)合型地基，提高地基整體穩(wěn)固性。CFG樁在處于嵌入狀態(tài)時(shí)，可有效強(qiáng)化粉噴樁側(cè)限約束功能，改善地基土變形能力，提高地基土抗剪強(qiáng)度，減少外界因素對已固結(jié)土體的干擾和破壞。例如，某大專院校圖書教學(xué)綜合樓位于主教學(xué)區(qū)域，地勢平坦。包括地上6層、地下1層，地下室高度3.90 m，建筑整體高度34.30 m，長71.40 m，寬93.10 m。根據(jù)試樁檢驗(yàn)報(bào)告，采用CFG與粉噴樁相結(jié)合地基處理技術(shù)進(jìn)行地基加固，效果最佳。

2 土木工程中復(fù)合地基技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

2.1 提高地基承載力

復(fù)合地基樁土模量與工作機(jī)理具有較大差別，在正常作業(yè)狀態(tài)，復(fù)合地基樁土應(yīng)力較高，可有效提高建筑項(xiàng)目原地基土體的承載能力，減少地基沉降情況。其中，散體樁的負(fù)載力及變形模量與樁體周圍土體的約束能力關(guān)聯(lián)密切，當(dāng)?shù)鼗敛慌潘畯?qiáng)度小于20 kPa時(shí)，通常被認(rèn)為不適宜采取散體樁復(fù)合地基方案；當(dāng)土體不排水強(qiáng)度不小于20 kPa時(shí)，散體樁復(fù)合地基中的樁土產(chǎn)生的應(yīng)力比約為2～3∶1，經(jīng)過加固施工處理后，地基承載力可達(dá)到天然地基承載力的1.4倍～2倍；一般而言，復(fù)合地基變形模量是原地基的1.6倍～3倍。柔性樁與剛性樁之間的承載力和變形模量不易受到樁周圍土體的影響，其中灰土樁、土樁復(fù)合地基中的樁土應(yīng)力比通常為1.6～3∶1；復(fù)合地基負(fù)荷力約為1.6～2；石灰樁加固后的地基負(fù)荷力最大可達(dá)到天然地基負(fù)荷力的2.5倍～3倍，復(fù)合地基變形模量為原先的3倍～4倍；CFG樁與素混凝土樁的復(fù)合地基樁土應(yīng)力比最高可大于30，CFG樁復(fù)合地基負(fù)荷力同天然地基負(fù)荷力之比約為2.5～4∶1，復(fù)合地基變形模量是天然地基的1.6倍～5倍；水泥土攪拌樁的樁土應(yīng)力比通常為16～20∶1，復(fù)合地基負(fù)荷力可達(dá)到天然地基的1.6倍～3倍。

2.2 提高地基抗滑穩(wěn)定性和抗剪能力

復(fù)合地基當(dāng)中含有的增強(qiáng)體具有優(yōu)良的加筋作用，能夠有效提升加固后地基土體的抗剪性能，強(qiáng)化地基抵御水平荷載的穩(wěn)定性，提高抗滑水平。通常而言，碎石樁等散體樁、CFG等剛性樁和攪拌樁等柔性樁在路堤加固中應(yīng)用性廣泛，水泥攪拌樁和高壓旋噴樁在基坑和邊坡治理工程中得到了廣泛應(yīng)用。

2.3 加速地基固結(jié)能力

針對液化可能性較高的粉土地基和砂性土地基，可采用碎石樁復(fù)合技術(shù)進(jìn)行地基加固，一方面能夠提高地基土密實(shí)度，同時(shí)碎石樁為地基建設(shè)工程提供了性能優(yōu)良的排水管道，降低地基液化趨勢；另一方面地基原狀土在施工期間遭受預(yù)振動后，有助于改善地基整體的動力性能，增強(qiáng)地基剛度，提升地基抗液化能力。結(jié)合中國、日本等地發(fā)生地震后的相關(guān)調(diào)查資料發(fā)現(xiàn)，建筑物經(jīng)碎石樁加固后鮮少發(fā)生破壞，而同區(qū)域中未經(jīng)地基加固處理的建筑物大多數(shù)于震中損毀坍塌。

3 土木工程中的地基處理與復(fù)合地基技術(shù)展望

實(shí)踐證明，復(fù)合地基可有效改善地基承載力，結(jié)合淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)特征，根據(jù)施工現(xiàn)場水文條件和地質(zhì)地貌進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，提高復(fù)合地基技術(shù)在工程項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，具有廣闊的發(fā)展前景。為了進(jìn)一步提高復(fù)合地基處理技術(shù)水平，首先，必須對復(fù)合地基計(jì)算的相關(guān)工藝、理論、形式構(gòu)造、質(zhì)檢方法等進(jìn)行深入探索，不斷完善技術(shù)內(nèi)容；其次，在原有的復(fù)合地基形式上展開創(chuàng)新，采用沖錘成孔碎石樁技術(shù)、渣土狀技術(shù)、強(qiáng)夯置換碎石墩技術(shù)、夯實(shí)水泥土樁技術(shù)等豐富復(fù)合地基處理技術(shù)類型；最后，采用新型材料，適應(yīng)時(shí)代環(huán)保、節(jié)能、綠色發(fā)展主題，提升地基處理技術(shù)水平，并需要工程技術(shù)人員不斷對復(fù)合地基處理技術(shù)進(jìn)行深入地探索并完善，推動復(fù)合地基技術(shù)在土木工程建設(shè)中的應(yīng)用。

4 結(jié)語

在土木工程地基處理過程中應(yīng)用復(fù)合地基技術(shù)時(shí)，必須做好前期準(zhǔn)備工作，充分考察施工現(xiàn)場地質(zhì)、水文、工況等實(shí)際情況，在此基礎(chǔ)上結(jié)合建筑項(xiàng)目預(yù)設(shè)施工方案，采取相應(yīng)的地基處理技術(shù)，提高地基處理效果，保證土木工程建設(shè)質(zhì)量。