關(guān)于建筑工程地基處理方案的優(yōu)化設(shè)計分析

龔華貞

（福州外語外貿(mào)學(xué)院，福建 福州 350005）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于建筑功能的需求也越來越多.在建筑行業(yè)中，整個建筑工程最重要的就是地基，它在整個建筑物施工和使用中發(fā)揮著重要的作用.不論是什么建筑物，想要確保其使用的安全性和穩(wěn)固性，必須保證有牢固的地基.隨著建筑物結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，建筑物高度不段增加，因此，建筑物對地基承載力提出了更高的要求.原有地基尤其是軟土地基大多難以達(dá)到建筑物標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行工程的處理.

1 建筑工程地基處理存在的問題

在建筑工程領(lǐng)域，地基處理就是按照上部結(jié)構(gòu)對地基的要求，對地基進(jìn)行必要的加固或改良，提高地基土的承載力，保證地基穩(wěn)定，減少房屋的沉降或不均勻沉降，消除黃土的濕陷性及提高抗液化能力等.

地基處理存在問題：（1）勘察不準(zhǔn)確.鉆孔布點(diǎn)深度不足，不能真實(shí)反映地質(zhì)情況，報告結(jié)果不準(zhǔn)確也不夠不詳細(xì).（2）設(shè)計方案不合理.計算荷載不準(zhǔn)確，建筑物局部出現(xiàn)質(zhì)量問題，只對局部采取措施等，建筑物存在很大安全隱患.（3）對施工過程嚴(yán)密監(jiān)管.施工的各環(huán)節(jié)是緊密相連的，要密切關(guān)注沉降量，如果無法及時檢查出現(xiàn)的問題及給予解決，就會出現(xiàn)一些大樓還未竣工已經(jīng)發(fā)生坍塌，或者竣工后出現(xiàn)傾斜.

地基處理不當(dāng)是造成建筑物事故的主要原因.因此，在設(shè)計和施工中應(yīng)高度重視地基問題.承載力是工程地基設(shè)計環(huán)節(jié)必須重視的問題，設(shè)計人員根據(jù)建筑物對地基施加壓力判定地基是否有足夠的承載力.若地基不能承載建筑物的重量，則需施工為改善地基土的性質(zhì)].

2 建筑工程地基處理方法

常見的地基處理方法有：換填地基處理、DDC灰土擠密技術(shù)處理、夯實(shí)地基處理、旋噴灌注漿體入樁地基處理和注漿地基處理方法等.

2.1 換填地基處理

換填地基處理適用于地基土質(zhì)比較軟、不能負(fù)載建筑物上部的重量.換填地基處理方式是將地基土內(nèi)比較軟弱的土質(zhì)進(jìn)行剔除，隨之選取壓縮性較低、具有較強(qiáng)強(qiáng)度、無腐蝕材料進(jìn)行填充，再分層進(jìn)行夯實(shí).常用的材料有灰土、砂、砂石、粉煤灰等，填充后能提高地基承載力和抗侵蝕性，降低壓縮性.

2.2 DDC灰土擠密技術(shù)

DDC灰土擠密技術(shù)是一種深層地基處理方法，該方法先成孔至預(yù)定深度，然后從上而下分層填料強(qiáng)夯，形成高承載力密實(shí)樁體和強(qiáng)力擠密的樁間土.采用DDC灰土擠密（灰土擠密樁孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法），采用高能量的超壓強(qiáng)夯擊和動態(tài)沖、砸、擠壓的強(qiáng)力壓實(shí)和擠密，使樁體更加密實(shí)，在受到高壓強(qiáng)動能夯擊后使得樁體內(nèi)力緩慢釋放，對樁周土施加側(cè)向擠壓力.對于分層地基或軟硬不均土層，樁體在施工擠密過程中，增大了側(cè)壁摩阻力，使加固后的樁與樁間土形成一個密實(shí)整體.處理后的地基，可達(dá)到遇水不濕陷，壓縮不變形，承載力提高.

2.3 夯實(shí)地基處理

房建項(xiàng)目中，針對劣質(zhì)地基，借助巨型起重器械，將夯錘起吊到6-30m高度后，自由落下，經(jīng)不斷自由降落后，以強(qiáng)大的沖擊力，迫使土層孔隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點(diǎn)周圍產(chǎn)生裂隙，開成良好的排水通道，使土料重新排列，使劣質(zhì)地基土層壓密達(dá)到固結(jié)，提高地基承載力，這是一種降低壓縮性的有效方法.這種方法也是最經(jīng)濟(jì)的地基處理方式之一.

2.4 旋噴灌注漿體入樁地基處理

旋噴樁就是運(yùn)用高壓注漿泵、鉆機(jī)等設(shè)備，把水泥漿轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)高壓高速射流，依托射流強(qiáng)大的動能對土體進(jìn)行破碎、攪拌處理，促使水泥漿能夠與原土體均勻混合，凝固后形成圓柱形水泥固結(jié)體.這種方案主要使用在已有建筑加固補(bǔ)強(qiáng)、軟土地基加固等方面.旋噴樁能設(shè)定單樁、多樁承載及復(fù)合地基等形式.旋噴樁施工所用設(shè)備包括旋噴專用鉆機(jī)、攪拌系統(tǒng)、水泥漿高壓泵等.其優(yōu)勢是施工工藝比較簡單，施工質(zhì)量有保障，無施工噪聲，不會對附近建筑物帶來振動等.另外，此處理方法設(shè)備占用場地小，不會影響建筑其他工區(qū)施工.其中，依據(jù)JGJ79-91建筑工程地基處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，單樁豎向得承載力標(biāo)準(zhǔn)值求解如下：

其中，η表示強(qiáng)度折減系數(shù)；fqu,k代表樁身試塊無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均數(shù)值；qp表示樁端天然地基土得承載力；d表明樁體平均直徑；hi代表樁周第 層土具體厚度，qu表明樁周第i層土摩擦力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值.

2.5 注漿地基處理

注漿地基處理是將漿液通過壓漿泵、灌漿管均勻地注入土體中，以填充、滲透和擠密等，驅(qū)走土顆粒間或巖石裂縫中的水分和氣體，并進(jìn)行填充，硬化后將巖土結(jié)成一個整體，形成一個抗?jié)B性高、穩(wěn)定性好、壓縮性低、強(qiáng)度高的巖土體，從而提高地基承載力.

3 建筑工程地基處理方案的應(yīng)用實(shí)例

3.1 地基工程案例概述

某建筑工程為框架結(jié)構(gòu)12層，下設(shè)架空層，層高3.9m，上層層高均為3.0m.場地內(nèi)土層自上而下依次為雜填土、粉土、中砂、粉質(zhì)粘土.場地狹窄，且規(guī)定施工環(huán)節(jié)不可以占道，施工過程中不能出現(xiàn)太大噪聲.因此，導(dǎo)致地基施工處理受到諸多限制.依據(jù)地質(zhì)鉆探結(jié)果可知，其地基土構(gòu)成如表1所示.

表1 建筑工程地基土組成

3.2 選取恰當(dāng)?shù)牡鼗幚矸桨?/h3>

3.2.1 混凝土灌注樁方案

該建筑原地基處理方案為承臺梁+混凝土灌注樁方案,灌注樁設(shè)置的樁體長度、直徑依次為13.76m，300mm,樁體選取C20混凝土，主筋為8?12，每隔2m設(shè)計一道焊接加勁筋.灌注樁采用單樁載體，其豎向承載力設(shè)定為300kN,共配置220根樁，總樁體長度為3027.2m.

3.2.2 旋噴樁設(shè)計方案

旋噴樁就是運(yùn)用高壓注漿泵、鉆機(jī)等設(shè)備，把水泥漿轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)地高壓高速射流，依托射流強(qiáng)大的動能對土體進(jìn)行破碎、攪拌處理，促使水泥漿能夠于原土體均勻混合起來，凝固后形成圓柱形水泥固結(jié)體.這種方案主要使用在已有建筑加固補(bǔ)強(qiáng)、軟土地基加固等方面.旋噴樁能設(shè)定單樁、多樁承載及復(fù)合地基等形式.其中，依據(jù)JGJ79-91建筑工程地基處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，單樁豎向得承載力標(biāo)準(zhǔn)值求解如下：

其中，η表示強(qiáng)度折減系數(shù)，設(shè)定為0.4；ηfqu,k代表樁身試塊無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均數(shù)值（5.0MPa）；qp表示樁端天然地基土得承載力，取值為350kPa;d表明樁體平均直徑，為0.5m；hi代表樁周第 i層土具體厚度，h1、h2分別為 2.4m、5.6m；qu表明樁周第i層土摩擦力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，q1、q2依次為15kPa、40kPa.依據(jù)以往設(shè)計合施工經(jīng)驗(yàn)，該建筑施工中旋噴樁直徑根據(jù)500mm展開計算，初步估計樁長為8.0m.根據(jù)公式（1）求解：Rdk=392kN;依據(jù)（2）計算，Rdk=272.6kN；設(shè)定較小值為Rdk=272.6kN.

旋噴樁實(shí)施加固操作后，依據(jù)復(fù)合地基展開設(shè)計.

該式子中，fsp,k代表復(fù)合地基承載力規(guī)范值，該實(shí)例中根據(jù)設(shè)計要求取為200kPa；m表示負(fù)荷地基置換率（m=Ap/Ae），qsp、qkd依次表示樁體（1390.8 kPa）、土承載力標(biāo)準(zhǔn)(100kPa);a則是地基土發(fā)揮的系數(shù)，設(shè)定為0.5，求解出來m=0.11.依據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行布樁，基礎(chǔ)范圍之內(nèi)設(shè)定295根布樁.

3.3 方案施工工藝及工期對比

采用混凝土灌注樁施工，其具有施工操作簡單、不存在施工噪聲，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，但因施工場地的比較狹小，施工過程中護(hù)壁泥漿存放比較困難.所設(shè)計灌注樁其樁徑僅有300mm，樁體長度是13.76m，灌注樁長細(xì)比過大（45.9），在施工技術(shù)方面存在一定的困難.鉆進(jìn)成孔、混凝土灌注等成為施工瓶頸問題，稍微不慎就會導(dǎo)致出現(xiàn)施工質(zhì)量問題.

旋噴樁施工所用設(shè)備包含旋噴專用鉆機(jī)、攪拌系統(tǒng)、水泥漿高壓泵等，其優(yōu)勢在施工工藝比較簡單，施工質(zhì)量有一定保障，并無施工噪聲，不會對附近建筑物帶來振動的影響.加之，其設(shè)備占用較小的場地，不會影響建筑施工.此外，依據(jù)原地基處理設(shè)計方案，灌注樁施工需時1100個工作日，單套設(shè)備工期時間為60d，不包含混凝土承臺梁.按照以往的施工經(jīng)驗(yàn)，旋噴樁施工需要使用500個工作日.依照一套設(shè)備求解，共需要40d工期，能節(jié)省工期33%.

地基處理的方案有多種，但我們對方案的選擇要綜合考慮多方面因素，通過不同方案的分析對比，選擇技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理的方案.

4 結(jié)語

總之，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)逐步深入，人們對建筑的需求不斷增加.在房屋建筑工程施工環(huán)節(jié)，要做好地基處理工作，其對房屋建筑工程后續(xù)使用發(fā)揮著重要的作用.本文以地基處理為研究視角，在深入分析地基處理特點(diǎn)及必須考慮要素基礎(chǔ)上，依托某建筑工程實(shí)例，介紹地基處理方案優(yōu)化設(shè)計優(yōu)勢，以期為類似研究提供重要參考.