杜娟 陽(yáng)泉市建筑設(shè)計(jì)院有限公司

1 前言

地基基礎(chǔ)是建筑主體結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，基礎(chǔ)是將結(jié)構(gòu)所承受的各種作用傳遞到地基上，起到承載上部建筑物的關(guān)鍵作用。近年來(lái)，我國(guó)建筑行業(yè)飛速發(fā)展，工程的建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，建筑使用功能不斷增多，建筑高度也越來(lái)越高，使得上部傳給基礎(chǔ)的荷載也在增大，進(jìn)而對(duì)地基的穩(wěn)定性與承載性能提出了更高要求。在選擇地基處理方法時(shí)，需結(jié)合項(xiàng)目施工作業(yè)的實(shí)際要求與相關(guān)情況，以滿足工程設(shè)計(jì)要求為基準(zhǔn)，采取安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量的技術(shù)方法，綜合考慮因地制宜、就地取材、保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源等影響因素。

2 地基處理的目的與對(duì)象

處理地基是建筑工程工作中的首要任務(wù)，地基處理的設(shè)計(jì)方法和施工質(zhì)量將會(huì)直接影響到上部建筑物的安全。一般情況下，若在現(xiàn)場(chǎng)勘察階段內(nèi)發(fā)現(xiàn)地基存在較強(qiáng)的壓縮性，強(qiáng)度不穩(wěn)定、承載力不滿足，與上部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求不符，則應(yīng)按照基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的具體要求與實(shí)際情況，選擇適宜的地基處理方法。增強(qiáng)地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高其整體強(qiáng)度與承載能力，或改善其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)是處理地基的根本目的，避免在后續(xù)工程建設(shè)施工及使用中地基發(fā)生不均勻沉降等異?，F(xiàn)象而危及人身安全。通常情況下，建筑工程地基處理的目標(biāo)對(duì)象分為兩類，一是不良地基，二是軟弱地基。

不良地基的形成主要與地質(zhì)環(huán)境有關(guān)，常見(jiàn)的包括膨脹土地基、濕陷性黃土地基、土洞地基以及泥炭土地基等[1]。例如：濕陷性黃土在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的土稱為濕陷性土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土。在濕陷性黃土地基上進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，必須考慮因地基濕陷引起的附加沉降對(duì)建筑物可能造成的危害，因此選擇適宜的地基處理方法尤為重要，以避免或消除地基的濕陷或因少量濕陷所造成的危害。

地表下相對(duì)深度范圍內(nèi)的土質(zhì)如以軟土層為主，則表明其屬于軟弱地基，軟土是指土質(zhì)強(qiáng)度低，壓縮性較高的軟弱土層，多數(shù)含有一定的有機(jī)物質(zhì)。由于軟土強(qiáng)度低、沉降量大，往往給建筑工程帶來(lái)很大的危害，如處理不當(dāng)，會(huì)給施工和后續(xù)使用造成很大影響。軟土根據(jù)特征可分為：軟粘性土、淤泥質(zhì)土、淤泥等。工程中常見(jiàn)的軟土一般是指處于軟塑或者流塑狀態(tài)下的粘性土。其特點(diǎn)是天然含水量大、孔隙比大、壓縮系數(shù)高、強(qiáng)度低、工程地質(zhì)條件較差。如遇到軟弱地基時(shí)，必須采取切實(shí)可行的地基處理方法。

3 建筑工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題

3.1 軟弱地基、地基土壓縮沉降變形量大

現(xiàn)階段，大部分?jǐn)M建在沼澤化濕地地帶的建筑物多面臨著軟土地基的處理問(wèn)題，淤泥質(zhì)土的存在大幅削弱了地基地層的承載能力，厚度不均的土層也給地基處理工作的實(shí)施帶來(lái)較大難度。其中，充分把握淤泥特點(diǎn)、有效控制軟土地基的形變是現(xiàn)場(chǎng)施工面臨的重要問(wèn)題，為了確保地基基礎(chǔ)滿足建筑工程的設(shè)計(jì)要求，需將建筑物的地基變形控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。若忽視了對(duì)軟弱地基的處理，在厚度不均的軟弱地基地層上直接開(kāi)展上層建筑物的施工作業(yè)，必然會(huì)增加建筑物出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象的幾率，給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)及后期使用帶來(lái)嚴(yán)重的質(zhì)量安全隱患[2]。

3.2 建筑物規(guī)模大、增加地基形變幾率

隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程逐步加快，高層建筑的建設(shè)施工數(shù)量越來(lái)越多，除了建筑物的構(gòu)建規(guī)模逐漸擴(kuò)大外，其占地面積也顯著增加。在建筑設(shè)計(jì)前期，若忽略了對(duì)地基地質(zhì)情況的全面勘察，沒(méi)有結(jié)合工程項(xiàng)目的荷載要求妥善處理地基，很可能會(huì)導(dǎo)致建筑物的部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形變、斷裂現(xiàn)象。通常情況下，建筑工程設(shè)計(jì)中對(duì)建筑物自身結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度以及裂縫控制方面提出的規(guī)定要求，都是基于地基基礎(chǔ)安全穩(wěn)定的前提之上，若地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不足，必然會(huì)對(duì)整體建筑的安全性、穩(wěn)定性與使用性能造成不利影響，可能給建筑物后續(xù)的正常使用埋下不確定性的安全隱患。提高對(duì)地基處理工作的重視程度，除了降低地基出現(xiàn)不均勻沉降、形變問(wèn)題的幾率，更為關(guān)鍵的是避免建筑物在后續(xù)施工和使用中存在的安全隱患，防止其主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

3.3 承載力及穩(wěn)定性不滿足設(shè)計(jì)要求

地基剪切破壞的具體表現(xiàn)形式有建筑物的地基承載力不夠，由于偏心荷載或側(cè)向土壓力的作用使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；由于填土或建筑物荷載，使鄰近地基產(chǎn)生隆起；土方開(kāi)挖時(shí)邊坡失穩(wěn)基坑開(kāi)挖時(shí)坑底隆起。地基土的剪切破壞主要是因?yàn)榈鼗恋目辜魪?qiáng)度不足，因此，為防止剪切破壞，就需要采取一定的地基處理措施提高地基土的抗剪強(qiáng)度。

3.4 軟弱地基滲漏液化、震動(dòng)后易出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象

諸多民用建筑工程建設(shè)普遍臨近市區(qū)，難免與市政重要規(guī)劃路段相臨近，在建筑物投入到正式使用階段后，地基部分除了需要承載上層建筑物的荷載，也可能受到載重汽車行駛產(chǎn)生的動(dòng)荷載的影響。結(jié)合以往建筑工程建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)期不規(guī)則動(dòng)荷載作用力的影響下，建筑物的基礎(chǔ)土層容易出現(xiàn)淤泥液化的現(xiàn)象，地基中多埋藏渠箱，在外部因素的干擾下容易出現(xiàn)錯(cuò)位、滲漏液化以及變形等現(xiàn)象，若建筑地基在震動(dòng)后發(fā)生錯(cuò)位，只得從上至下逐一拆除，再對(duì)其給予重新澆筑，這在一定程度上顯著增加了建筑工程的工程量[3]。

4 建筑設(shè)計(jì)中地基處理方法

4.1 沉管砂石樁復(fù)合地基

沉管砂石樁復(fù)合地基適用于擠密松散砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土、雜填土等地基，以及用于處理可液化地基，此類地基土壤的強(qiáng)度小，承載能力普遍較弱，利用砂石樁鞏固地基，有利于從根本上提高地基的承載性能，與此同時(shí)削弱其壓縮性能。若為飽和黏土地基，變形控制不嚴(yán)的工程也可采用砂石樁置換處理，替代原有的不良土壤，以此強(qiáng)化整個(gè)地基地層的強(qiáng)度與承載能力。首先要構(gòu)筑砂石樁，將其作為骨架，然后選擇適宜的軟黏土作為填充料，獲得更為堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)固的地基。將砂石樁運(yùn)用到建筑工程不良地基或軟弱地基的處理作業(yè)中，能夠使軟土內(nèi)包含的水分流出，確保地基結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性得到顯著提升[4]。

4.2 高壓噴射注漿法

近年來(lái)，高壓噴射注漿法在建筑工程地基處理作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，通常情況下，若地基基礎(chǔ)為淤泥質(zhì)土、粘性土以及砂土，則適合通過(guò)高壓噴射注漿的技術(shù)方式對(duì)地基進(jìn)行加固處理。在實(shí)際施工過(guò)程中，工作人員需要全方位地評(píng)估工程的建設(shè)施工場(chǎng)地，以及周邊區(qū)域的環(huán)境情況，地基內(nèi)除了可能包含根莖、植被，也可能存在其他類型的雜質(zhì)，因而在組織開(kāi)展地基處理作業(yè)前，工作人員需要結(jié)合具體的評(píng)估結(jié)果，確定此種處理方式是否適用。若是地基基礎(chǔ)下存在流速較快的地下水，亦或是在噴射漿液的過(guò)程中，材料無(wú)法有效地凝結(jié)在漿套管的四周，則說(shuō)明高壓噴射注漿法并不適用，難以起到提高地基承載性能與穩(wěn)定性的作用[5]。

4.3 灰土擠密樁和土擠密樁復(fù)合地基

土或灰土擠密樁是一種常見(jiàn)的地基處理方法，被廣泛應(yīng)用于大部分建筑工程中，其主要是通過(guò)將填夯樁與土、灰土等結(jié)合起來(lái)，構(gòu)筑成一個(gè)復(fù)合地基。在此過(guò)程中，需要重點(diǎn)關(guān)注地基在實(shí)際施工中可能出現(xiàn)的濕陷性問(wèn)題，利用灰土擠密樁樁加密的處理方法，主要目的在于切實(shí)增強(qiáng)地基在使用階段內(nèi)的承載能力，增強(qiáng)地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，并有效去除土壤內(nèi)的水分。將土擠密樁應(yīng)用到建筑工程地基處理中，能夠有效處理多種形式的不良地基或軟弱地基，常見(jiàn)的包括地下水位以上的粉土、黏性土、素填土、濕陷性黃土以及雜填土等，可處理地基的厚度宜為3m~15m。

4.4 換填墊層法

換填墊層法處理不良地基與軟弱地基對(duì)場(chǎng)地大小、環(huán)境、所用材料等具有較高要求。通常情況下，對(duì)于素填土、淤泥質(zhì)土、雜填土等軟質(zhì)土，或是以淤泥為主的不良地基，運(yùn)用換填墊層法進(jìn)行處理均可以獲得較好的加強(qiáng)效果，除此以外，若需要淺層處理暗坑塘與暗溝，也可以優(yōu)先考慮選用換填處理。換填法的操作流程較為簡(jiǎn)單，首先，選定地基處理的具體范圍，結(jié)合其軟弱土層的深度與實(shí)際情況，參照建筑工程施工建設(shè)的具體要求，選擇挖除部分軟質(zhì)土層，亦或是全部挖除不良地基，然后選用砂石、灰土亦或是粉煤灰、礦渣等質(zhì)地較為穩(wěn)定的材料分層碾壓夯實(shí)至所需的承載力及壓實(shí)系數(shù)。換填墊層的厚度應(yīng)根據(jù)置換軟弱土的深度以及下臥土層的承載力確定，厚度宜為0.5m~3m。

4.5 深層攪拌法

深層攪拌法多指水泥土攪拌法，這種地基處理方法主要分為兩種形式，一是粉體噴攪法，即干式處理法，二是漿液深層攪拌法，即濕式處理法。通常情況下，若建筑工程的地基土質(zhì)為淤泥土、粘性土或素填土，亦或是正常凝結(jié)的飽和黃土，則應(yīng)用水泥土攪拌法可以獲得較為理想的加固處理成效。但若是地基土質(zhì)為塑性指數(shù)超過(guò)25的泥炭土與粘土，且地基下方存在具有腐蝕性的地下水、含有大量有機(jī)質(zhì)的地下水，則表明不適用于深層攪拌法，這種技術(shù)方式難以取得較好的處理效果。面對(duì)此種特殊情況，若施工人員想要采取水泥土攪拌法對(duì)其進(jìn)行處理，則應(yīng)預(yù)先采取適宜的處理措施，改善當(dāng)前軟弱土質(zhì)或不良土質(zhì)的情況，然后再借助于水泥土攪拌法進(jìn)一步強(qiáng)化地基的強(qiáng)度與承載性能。除此以外，深層攪拌法的應(yīng)用對(duì)地下水的pH值也具有一定要求，其要求水的pH值不得低于4.0。經(jīng)由結(jié)構(gòu)將相鄰的水泥攪拌樁緊密地連接在一起，這樣便構(gòu)筑成了地基的外部防水保護(hù)層，但將深層攪拌的作業(yè)方法應(yīng)用到建筑工程地基處理施工中，普遍要求地基需具備較強(qiáng)的承載能力，且土質(zhì)的質(zhì)地、穩(wěn)定性水平較高，因而其在實(shí)際施工中的應(yīng)用具有較高難度，對(duì)于小型建筑施工工程地基處理作業(yè)的適用性較低。

建筑地基處理方案的設(shè)計(jì)與規(guī)劃較為復(fù)雜，工作人員除了需要立足于工程建設(shè)施工場(chǎng)地地質(zhì)、水文條件等基本情況外，還需綜合考量到建筑物體型以及功能、使用要求，綜合把握其荷載大小與分布情況，掌握相鄰建筑的基礎(chǔ)情況，確保材料供應(yīng)、施工條件、地區(qū)抗震裂度等符合規(guī)定要求，選擇適宜可行的地基處理方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

優(yōu)化處理建筑工程地基，主要目的在于全面加強(qiáng)地基結(jié)構(gòu)的承載能力、強(qiáng)度性能、穩(wěn)定性以及安全性，以建筑地基土質(zhì)的實(shí)際情況為基準(zhǔn)，選擇科學(xué)合理的處理方式，為施工人員及建筑住戶等提供必要的安全保障，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物沉降問(wèn)題的有效把控。