牛凱鵬（甘肅第四建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,甘肅 蘭州 730060）

1 房屋建筑施工地基特點(diǎn)

1.1 地基土類型多樣

從地基土類型上來(lái)看，房屋建筑施工地基不僅存在非飽和土、飽和土的區(qū)別，而且存在黏性土、砂性土的區(qū)別，對(duì)應(yīng)的土體結(jié)構(gòu)、土顆粒級(jí)配、土顆粒大小、土顆粒形狀均具有較大差異。

1.2 土體構(gòu)造復(fù)雜

從房屋建筑施工地基土體構(gòu)造來(lái)看，地基土層理、層理夾層構(gòu)造較為復(fù)雜，比如，部分地基土層理含軟弱土層，而部分地基土層理含土層夾層，甚至存在透鏡體等。再如，我國(guó)西南地區(qū)廣泛分布熔巖地質(zhì)，對(duì)地基處理提出了較大挑戰(zhàn)。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)因素隱蔽

從房屋建筑地基施工過(guò)程來(lái)看，相鄰的工序眾多，上一個(gè)工序與下一個(gè)工序緊密相連，且下一個(gè)工序會(huì)完全覆蓋上一個(gè)工序，導(dǎo)致工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素較為隱秘，一旦無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成的損失也較大。

2 房屋建筑施工地基處理的重要性

2.1 規(guī)避不良地質(zhì)干擾

地基處理特指利用具備改善支撐建筑物地基土抗?jié)B透能力、地基巖石承受能力而采取的工程技術(shù)手段。作為房屋建筑物至關(guān)重要的組成部分，地基耐久性、堅(jiān)固性直接關(guān)系到整體建筑安全和使用年限[1]。而多數(shù)地區(qū)天然地基呈現(xiàn)軟弱性，與房屋建筑工程變形、強(qiáng)度、穩(wěn)定性要求不相符，需要人工處理后方可使用。改善地基土工程特性，促使其與建筑要求相符是地基處理的主要目的。通過(guò)恰當(dāng)?shù)牡鼗幚?，不僅可以減少地基壓縮與變形，而且可以促使地基動(dòng)力特性、穩(wěn)定性與抗震性能達(dá)到較高的水平，規(guī)避強(qiáng)滲流、泄露等不良因素干擾。

2.2 提高建筑綜合效益

對(duì)于房屋建筑來(lái)說(shuō)，施工地基處理是地基基礎(chǔ)潛力被充分挖掘的有效手段。特別是對(duì)于不均勻地基、軟土地基，結(jié)合工程地質(zhì)條件以及周邊環(huán)境特點(diǎn)、建筑使用要求、建筑結(jié)構(gòu)類型、建筑施工材料等因素，制定科學(xué)的基礎(chǔ)方案，可以拓展房屋建筑地基投入資金節(jié)約渠道[2]。同時(shí)，通過(guò)從技術(shù)、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)幾個(gè)方面分析房屋建筑施工地基處理方案的優(yōu)缺點(diǎn)，可以確定經(jīng)濟(jì)最為合理、技術(shù)最為先進(jìn)、質(zhì)量最為優(yōu)異、過(guò)程最為安全的地基基礎(chǔ)處理方案，確保房屋建筑施工地基處理綜合效益達(dá)到高水平。

2.3 確保建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

地基處理效果直接關(guān)乎建筑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，若地基處理不到位，上層建筑坍塌風(fēng)險(xiǎn)較大，且不受上層建筑物建設(shè)牢固度影響。特別是在房屋建筑上部結(jié)構(gòu)選擇高強(qiáng)度材料時(shí)，兼具大壓縮性、低強(qiáng)度的地基土承受著不均勻荷載，此時(shí)，只有選擇恰當(dāng)?shù)牡鼗叽绾偷鼗幚矸桨福趴梢钥刂频鼗鶑?qiáng)度、沉降在規(guī)范許可范圍內(nèi)，保障上部基礎(chǔ)乃至建筑整體結(jié)構(gòu)在規(guī)定使用年限內(nèi)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3 房屋建筑地基影響因素

3.1 地基土性質(zhì)

地基土性質(zhì)是影響房屋建筑地基的首要因素，直接決定了地基處理的目的以及采用何種地基處理技術(shù)。這主要是由于根據(jù)房屋地基土類型、構(gòu)造的差異，其對(duì)應(yīng)的孔隙比、塑性指數(shù)、含水量、內(nèi)摩擦角、彈性模量、液性指數(shù)、固結(jié)系數(shù)、壓縮模量、最大干密度、最優(yōu)含水量、主要受力土層滲透性均具有較大區(qū)別。根據(jù)相關(guān)參數(shù)的區(qū)別，技術(shù)人員可以進(jìn)行天然地基的判定以及力學(xué)、水力學(xué)問(wèn)題解決方案的預(yù)先設(shè)計(jì)。比如，對(duì)于滿足地基承載力、房屋建筑物容許變形的地基土，可以直接采用天然地基，而在無(wú)法滿足地基承載力時(shí)，可以從增加承載力、防止變形、穩(wěn)定斜坡、減少土壓力等幾個(gè)方面，選擇適當(dāng)?shù)墓袒D密、降水、加筋等措施。

3.2 建筑物高度

建筑物高度直接決定了建筑物整體荷載以及對(duì)地基承載力的要求，加之部分高聳房屋建筑對(duì)整體傾斜要求較為嚴(yán)格。同時(shí)，高層或特高層房屋建筑可變荷載占據(jù)總體荷載比例處于較高水平，作用于地基土上的壓力也處于較高水平，且在運(yùn)行過(guò)程中荷載遞增幅度處于較高水平，此時(shí)，房屋地基面臨的可變荷載較大，需要選擇安全穩(wěn)定等級(jí)更高的地基處理方案，必要情況下可以采用碎石樁、深層攪拌樁等復(fù)合地基。

除建筑高度外，建筑物體型、上部結(jié)構(gòu)要求、加固深度、結(jié)構(gòu)受力體系等對(duì)房屋建筑地基也具有較大的影響。

3.3 場(chǎng)地鄰近建筑物

場(chǎng)地鄰近建筑物對(duì)房屋建筑地基處理時(shí)的工期、占地面積、材料使用等具有潛在影響，特別是相鄰建筑物的存在，會(huì)對(duì)房屋建筑地基造成附加沉降，進(jìn)而引發(fā)建筑物地基不均勻沉降、開(kāi)裂問(wèn)題[3]。只有根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范進(jìn)行基礎(chǔ)范圍內(nèi)沉降的核算，并根據(jù)彈性力學(xué)理論推測(cè)相鄰建筑物基礎(chǔ)對(duì)基礎(chǔ)的附加沉降，采取針對(duì)性建筑沉降控制措施，才可以降低房屋建筑地基不均勻沉降影響。特別是在新建房屋建筑、既有建筑基礎(chǔ)距離處于較低的水平時(shí)，同一棟建筑物相鄰的兩個(gè)基礎(chǔ)、相鄰兩棟建筑物基礎(chǔ)會(huì)相互影響，導(dǎo)致整個(gè)場(chǎng)地基礎(chǔ)附加荷載突出。

4 房屋建筑施工中地基處理技術(shù)

4.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法適用于碎石土、低飽和度粉土和黏性土、砂土、雜填土、濕陷性黃土、素填土等，屬于深層地基處理技術(shù)，是動(dòng)力法的一種，可以有效加固工業(yè)廢棄料、建筑廢棄料組成的填土地基[4]。比如，對(duì)于中風(fēng)化砂巖、泥巖組成的基巖，根據(jù)土石方工程量大、填方高度大的特點(diǎn)，結(jié)合獨(dú)立基礎(chǔ)對(duì)地基承載力特征值的要求，技術(shù)人員應(yīng)避免選擇成本高、周期長(zhǎng)的挖孔樁以及分層碾壓法，而是選擇周期短、操作便捷、加固效果優(yōu)的強(qiáng)夯法。為保證地基強(qiáng)夯處理質(zhì)量，在明確強(qiáng)夯技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員可以事先規(guī)劃強(qiáng)夯方案，并在空閑場(chǎng)地進(jìn)行試驗(yàn)夯擊。結(jié)合試驗(yàn)夯擊階段檢測(cè)的結(jié)果以及分析，進(jìn)一步細(xì)化強(qiáng)夯方案、資源組織，為全面強(qiáng)夯操作質(zhì)量提供保障。強(qiáng)夯技術(shù)要求需要綜合考慮房屋建筑施工工程基礎(chǔ)處理成本、耐久性、結(jié)構(gòu)安全性，具體技術(shù)要求見(jiàn)表1。

表1 房屋建筑施工工程基礎(chǔ)強(qiáng)夯處理技術(shù)要求

在明確強(qiáng)夯技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員可以借助梅納公式計(jì)算填土厚度、夯擊點(diǎn)之間距離、夯擊能量，公式如下：

式中：H、α、w、h分別為影響深度（m）、修正系數(shù)、錘重量（kN）、落距（m）。

根據(jù)式（1）可以初步確定強(qiáng)力夯擊時(shí)回填土層每層深度在8m以內(nèi)，夯擊點(diǎn)布置方法為正方形，夯擊點(diǎn)與夯擊點(diǎn)之間的距離為5m，以能級(jí)為3000kN·m的點(diǎn)夯方法重復(fù)兩遍，最后利用能級(jí)為800kN·m的滿夯方法操作一遍。點(diǎn)夯、滿夯所用夯擊錘重量均為180kN，直徑為2.25m，下落距離分別為17.15m、4.75m。

在強(qiáng)力夯擊方案確定之后，技術(shù)人員可以選擇空閑場(chǎng)地進(jìn)行2遍點(diǎn)夯試驗(yàn)，所選擇的場(chǎng)地面積應(yīng)在380m2以上。在每一次點(diǎn)夯操作過(guò)程中均記錄每一個(gè)夯擊點(diǎn)的次數(shù)、總體沉降數(shù)值，進(jìn)而開(kāi)展一次滿夯操作[5]。在滿夯操作結(jié)束后，利用淺層平板載荷試驗(yàn)法進(jìn)行測(cè)試，若測(cè)試發(fā)現(xiàn)兩次點(diǎn)夯后仍然存在顯著的土體沉降問(wèn)題，技術(shù)人員可以將點(diǎn)夯遍數(shù)提高到3遍，將2遍點(diǎn)夯間歇時(shí)間控制在4h以上。

對(duì)于部分飽和軟弱黏性土層，若利用強(qiáng)夯法無(wú)法達(dá)到良好的效果，則需要與回填碾壓、預(yù)壓排水等技術(shù)配套使用。

4.2 CFG短樁復(fù)合地基

CFG短樁復(fù)合地基適用于砂土、填土、非飽和黏性土、飽和粉土等土體，不適用于塑性指數(shù)較高的飽和軟黏土，這主要是由于CFG短樁復(fù)合地基僅具有置換價(jià)值，樁之間承載力處于較小水平。以箱型基礎(chǔ)的房屋建筑為例，在場(chǎng)地標(biāo)高為42.69m、基底標(biāo)高為36.54m、地下靜止?jié)撍粯?biāo)高為28.56m、基礎(chǔ)埋深為4.75m時(shí)，房屋建筑基礎(chǔ)位于細(xì)砂層，天然地基承載力與設(shè)計(jì)要求存在些許偏差，可以選擇CFG短樁復(fù)合地基。根據(jù)工程特點(diǎn)，可以設(shè)定房屋建筑沉降量控制目標(biāo)為≤10cm、傾斜率控制目標(biāo)為0.0015%、承載力標(biāo)準(zhǔn)值≥460kPa。同時(shí)，考慮到場(chǎng)地新近沉積土存在承載力不均、形狀異變風(fēng)險(xiǎn)，可以將細(xì)砂層下第四級(jí)沉積土作為CFG短樁端持力層，利用長(zhǎng)螺旋鉆成孔管內(nèi)泵壓操作，有效樁長(zhǎng)為5.8m，樁徑為420mm，相鄰CFG短樁之間的距離為1.6m，樁數(shù)量為768×2根，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15，褥墊層厚度為14.8m，混合料方量為1258m3。

在CFG短樁復(fù)合地基操作過(guò)程中，包括鉆機(jī)就位、成孔、鉆桿內(nèi)灌注混凝土、提升鉆桿、灌注孔底混凝土、邊泵送邊提升鉆桿、成樁、鉆機(jī)移動(dòng)位置幾個(gè)環(huán)節(jié)。在整個(gè)操作過(guò)程中，成孔技術(shù)人員、壓灌技術(shù)人員、攪拌技術(shù)人員、提鉆技術(shù)人員應(yīng)緊密配合，確保鉆頭提升速度、混凝土泵送量相一致，且混凝土輸入量超出提鉆空孔以上，規(guī)避CFG短樁內(nèi)充水孔洞形成。同時(shí)，為保證樁頂混凝土密實(shí)度與強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求，技術(shù)人員應(yīng)以CFG短樁頂部以下25cm為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行振搗加固[6]。

對(duì)于土質(zhì)較軟的局部場(chǎng)地，技術(shù)人員可以在布置勘查孔點(diǎn)了解土質(zhì)的基礎(chǔ)上，對(duì)局部土體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，即根據(jù)場(chǎng)地其他區(qū)域強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合場(chǎng)地地下水位處于較深水平特點(diǎn)，選擇相鄰兩根CFG短樁之間的中心軸點(diǎn)、相鄰四根CFG短樁的對(duì)角線交點(diǎn)位置，經(jīng)人工夯實(shí)，增設(shè)樁徑達(dá)到365mm、成孔深度達(dá)到1.1m的夯擊水泥樁，并促使夯擊水泥樁進(jìn)入細(xì)砂層深度超過(guò)25cm。

4.3 深層攪拌法

深層攪拌法適用于淤泥質(zhì)土、含水量處于較高水平、地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值在120kPa以下的黏性土體或粉質(zhì)土體。從本質(zhì)上而言，深層攪拌法是利用石灰、水泥等高強(qiáng)度材料，借助特定攪拌機(jī)械固化地基深處軟土、粉體的一種技術(shù)。根據(jù)操作工藝的差異，深層攪拌法包括基于水泥漿、地基土的水泥漿攪拌以及基于水泥粉、地基土的粉體噴射攪拌兩種類型[7,8]。

以水泥漿攪拌為例，其適用于地勢(shì)不平坦、地下水埋藏于多層地基土（孔隙潛水）、透水層弱、水量受季節(jié)影響的地區(qū)，在房屋地基處理周邊均分布有已建建筑物、排水管道、電纜線，且換砂地基淺基礎(chǔ)距離房屋建筑地基邊緣較近的情況下，技術(shù)人員應(yīng)以確保基礎(chǔ)處理安全為前提，貫徹造價(jià)合理性、操作可行性、工期適宜性原則，在操作前期清除場(chǎng)地舊基礎(chǔ)、淺層石塊，并進(jìn)行場(chǎng)地的平整處理，為深層水泥漿攪拌操作提供良好條件[9]，進(jìn)而在地基土性質(zhì)明確的基礎(chǔ)上，選擇適宜的材料。比如，在地基土為雜填土（抗剪強(qiáng)度10kPa，重度17.62kN/m3）、黏土（抗剪強(qiáng)度22kPa，重度18.36kN/m3）、淤泥質(zhì)土（抗剪強(qiáng)度25kPa，重度17.23kN/m3）、殘積黏性土（抗剪強(qiáng)度29kPa，重度18.21kN/m3）時(shí)，技術(shù)人員可以選擇32.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.55。在材料確定后，技術(shù)人員可以根據(jù)地基土要求，設(shè)定恰當(dāng)?shù)氖┕?shù)、工藝標(biāo)準(zhǔn)。比如，深層水泥攪拌垂直度偏差≤0.45%，深層攪拌平面位置偏差＜45mm，攪拌提升速度＞0.65m/min但小于1m/min。根據(jù)所設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)，技術(shù)人員應(yīng)貫徹持續(xù)、均勻原則，嚴(yán)格依據(jù)前期設(shè)定的水泥漿噴射時(shí)間進(jìn)行控制，避免在鉆進(jìn)、提升過(guò)程中停止水泥漿噴射。在水泥漿出現(xiàn)初凝現(xiàn)象后，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)束操作，并通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)確定地基處理結(jié)果，以便第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)地基處理問(wèn)題，第一時(shí)間解決。除此之外，鑒于水泥漿初凝后缺陷處理難度較大，技術(shù)人員應(yīng)將地基處理質(zhì)量控制前移到最初環(huán)節(jié)，即在操作前，測(cè)量并標(biāo)注鉆桿長(zhǎng)度，確保鉆桿長(zhǎng)度與深層攪拌要求相符，進(jìn)而對(duì)管路進(jìn)行潤(rùn)濕操作，保證水泥漿順利輸送。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)地基土特征的差異，所適用的地基處理技術(shù)也具有一定差異。技術(shù)人員應(yīng)綜合考慮房屋建筑結(jié)構(gòu)類型、材料以及所在場(chǎng)地原地基土類型，合理選擇強(qiáng)夯法、CFG短樁復(fù)合地基、深層攪拌法等方法，充分發(fā)揮天然地基或復(fù)合地基的擠密、置換、膠結(jié)固化作用，為后期房屋建筑施工工程安全穩(wěn)定運(yùn)行提供良好的環(huán)境。