巖土工程地基處理及應(yīng)用研究

陳喜栓

江蘇長(zhǎng)江機(jī)械化基礎(chǔ)工程有限公司

1 引言

近年來(lái)，城市化加快了各類建筑物的興起，無(wú)論是對(duì)住房工程，還是對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施工程項(xiàng)目而言，巖土工程都是必不可少的環(huán)節(jié)，通過(guò)巖土工程的實(shí)施，工程人員能夠掌握工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)地理、水文土壤等情況，保障施工技術(shù)的應(yīng)用符合工程施工的標(biāo)準(zhǔn)。巖土工程中，地基處理關(guān)系著整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，不同的巖土工程環(huán)境下，地基處理技術(shù)也有著較大的區(qū)別，工程人員在實(shí)際的施工過(guò)程中，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，保障地基處理的質(zhì)量。

2 巖土工程地基處理的必要性

對(duì)巖土工程項(xiàng)目而言，地基處理極為關(guān)鍵，工程企業(yè)在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中，必須要重視地基處理，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)情況的調(diào)查，應(yīng)用科學(xué)的處理方式來(lái)進(jìn)行地基處理，能夠使得工程的地基更符合施工標(biāo)準(zhǔn)。在傳統(tǒng)的巖土工程項(xiàng)目實(shí)施中，一些施工企業(yè)并沒(méi)有做好地基的處理工作，導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)存在較大的安全與質(zhì)量問(wèn)題，地基難以承受工程上部結(jié)構(gòu)的荷載，存在較大的安全隱患，整個(gè)工程的施工質(zhì)量難以保障。而在當(dāng)前的巖土工程中，地基處理已經(jīng)成為最為基礎(chǔ)性的工作，地基的處理多是為了進(jìn)行地基的加固，在加固處理中，需進(jìn)行加固時(shí)間、施工材料、技術(shù)方案等的選擇與控制，通過(guò)對(duì)地基處理的全面管理，能夠保障地基加固效果，滿足工程的建設(shè)要求。

3 巖土工程地基的處理要點(diǎn)

在巖土工程的地基處理中，要保障良好的處理效果，相關(guān)人員需遵守處理要點(diǎn)：（1）在地基處理開(kāi)始之前，由專業(yè)人員來(lái)進(jìn)行地基的預(yù)壓試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)判定巖土工程地基范圍內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)所存在的位移情況、豎向變形情況等，根據(jù)這些數(shù)據(jù)的獲取，在地基處理技術(shù)的選擇、施工方案的確定等方面更具合理性；（2）當(dāng)確定了地基處理方法以后，相關(guān)人員需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，進(jìn)行相應(yīng)的方法調(diào)整，保障地基處理方法的應(yīng)用符合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。比如，如果在某巖土工程中采用的是強(qiáng)夯法，施工人員需預(yù)先獲得地下管線分布、地下設(shè)施分布等的情況，并做好相應(yīng)的防護(hù)措施，避免施工過(guò)程中對(duì)地下設(shè)施、管線等造成的損壞，在一些巖土工程的地基處理中，為了避免處理過(guò)程中對(duì)其他地基結(jié)構(gòu)所造成的不利影響，需進(jìn)行減振設(shè)備的安裝與使用，避免地基處理中外力擴(kuò)散對(duì)周邊環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)所造成的不利影響；（3）根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行輔助材料的使用，比如，對(duì)于攪拌過(guò)程中的水泥砂漿材料，相關(guān)人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，來(lái)決定是否需要添加外加劑等輔助材料，并做好攪拌與振搗的控制，保障砂漿材料具有較好的密實(shí)性；(4)在工程現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，可以采用多種地基處理方式，獲得更好的地基處理效果[1]。

4 巖土工程地基處理中的常見(jiàn)問(wèn)題

4.1 操作不合理

巖土工程的地基處理中，要提高處理效果，保障地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，在實(shí)際的處理工作開(kāi)始之前，相關(guān)人員需對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的地基進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，進(jìn)一步掌握工程現(xiàn)場(chǎng)地基的具體情況，加強(qiáng)對(duì)外部環(huán)境的了解，這些前期的勘察工作能夠?yàn)楹笃诩夹g(shù)方案的確定、方法的選擇等提供重要的依據(jù)[2]。在巖土工程地基處理中，人員素質(zhì)會(huì)影響其實(shí)際的處理效果，很多操作人員的專業(yè)素質(zhì)相對(duì)較低，在實(shí)際的地基處理中，存在諸多不合理的操作行為，操作失誤、勘測(cè)不準(zhǔn)確導(dǎo)致地基處理難以達(dá)到理想的效果。

4.2 準(zhǔn)備工作不足

前期的準(zhǔn)備工作對(duì)后期的施工極為關(guān)鍵，只有做好了前期的準(zhǔn)備工作，才能夠保障后期地基處理工作的順利進(jìn)行。因此，從根本上看，完整的前期準(zhǔn)備工作是保障地基處理效率、質(zhì)量的關(guān)鍵。但是，巖土工程地基處理中，工程企業(yè)并未完全做好前期的準(zhǔn)備工作，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的勘察不全面，沒(méi)有獲得詳盡的勘察資料與結(jié)果，對(duì)一些存在安全風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域沒(méi)有開(kāi)展重點(diǎn)勘察，地基處理方案存在漏洞，并不能完全符合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。

4.3 勘察報(bào)告不合理

巖土工程地基處理需要與前期的巖土工程勘察為基礎(chǔ)，勘察結(jié)果是后期技術(shù)選擇、方案確定的重要依據(jù)?？辈旖Y(jié)果往往會(huì)受到勘察設(shè)備與技術(shù)等的影響，一些工程企業(yè)的發(fā)展水平有限，在勘察工作中缺乏先進(jìn)勘察技術(shù)與設(shè)備的支持，導(dǎo)致所獲得的勘察結(jié)果與工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況存在較大的誤差，這種誤差對(duì)地基處理造成了極為不利的影響。

4.4 受自然環(huán)境的影響較大

巖土工程地基處理的過(guò)程中，自然環(huán)境因素對(duì)處理質(zhì)量有著直接的影響。巖土工程地基處理技術(shù)、方法的應(yīng)用需充分考察區(qū)域內(nèi)的自然環(huán)境因素。自然還決定了巖土工程地基處理的材料使用等，相關(guān)人員在確定地基處理方案時(shí)，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，克服不利自然環(huán)境因素的影響。

5 巖土工程地基處理常用技術(shù)和應(yīng)用

5.1 強(qiáng)夯法

近年來(lái)，巖土工程的地基處理中，強(qiáng)夯法的應(yīng)用越來(lái)越多。隨著強(qiáng)夯技術(shù)的快速發(fā)展，強(qiáng)夯法的適用性進(jìn)一步增強(qiáng)，能夠?qū)Ω鞣N類型的土層加以強(qiáng)夯處理，地基加固處理的效果較為理想。在強(qiáng)夯法的應(yīng)用過(guò)程中，借助于專業(yè)的強(qiáng)夯設(shè)備，能夠?qū)r土工程現(xiàn)場(chǎng)的地基加以夯實(shí)處理，進(jìn)而使得地基的夯實(shí)，使得地基具有較好的穩(wěn)定性與較高的承載力。在強(qiáng)夯法施工過(guò)程中，夯錘等各類機(jī)械設(shè)備是重要等的輔助工具，這些夯擊設(shè)備的反復(fù)錘擊與重壓使得現(xiàn)場(chǎng)的土層逐步被夯實(shí)，提高了土層的強(qiáng)度與密度，實(shí)現(xiàn)了地基加固。在強(qiáng)夯法的應(yīng)用過(guò)程中，專業(yè)的施工人員需在工程現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合施工的要求，確定強(qiáng)夯法應(yīng)用中的關(guān)鍵參數(shù)，尤其是要將夯錘的重量控制在30t以上，使得在強(qiáng)夯法的應(yīng)用過(guò)程中，夯錘能夠發(fā)揮其對(duì)土層的重力與錘擊力作用，在改變地基性能的基礎(chǔ)上，提高地基的穩(wěn)定性[3]。如果巖土工程的地基中水分含量較高，這些水分的存在將會(huì)使得土層存在一定的運(yùn)動(dòng)與流失現(xiàn)象，此種情況下，強(qiáng)夯法的應(yīng)用過(guò)程中，錘擊過(guò)程中夯位的確定相對(duì)困難，地基處理的難度較大，存在不確定因素的干擾。因此，強(qiáng)夯法的應(yīng)用之前，相關(guān)人員需做好現(xiàn)場(chǎng)土層含水量等的試驗(yàn)與檢測(cè)。強(qiáng)夯法的施工流程如圖1所示。

圖1 強(qiáng)夯法施工流程

5.2 置換墊層法

置換墊層法也是地基處理中較為常見(jiàn)的方式，其在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，工程人員需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，將原有地基的土層用性質(zhì)更好的材料加以置換，比如，如果為原有地基為軟土，在置換墊層法的應(yīng)用過(guò)程中，將原有軟土挖除以后，需填墊其他的原材料，所填墊的材料需具有較好的穩(wěn)定性、透水性，才能夠保障地基的加固效果。通常情況下，置換墊層法多應(yīng)用在軟土層或者軟土不厚的地基中。在實(shí)際的施工過(guò)程中，軟土層的去除可以由人工來(lái)完成，填墊材料可以選用卵石、砂石等，這些材料的性質(zhì)相對(duì)特殊，置換能夠改進(jìn)原有地基，使得地基的承載力、穩(wěn)定性大大提高。在材料的填墊之前，專業(yè)人員需及時(shí)清理地基中的樹(shù)葉、枯木等，如果存在積水情況，要及時(shí)排出積水，清理雜物。在填墊的過(guò)程中，施工人員需嚴(yán)格遵守相應(yīng)的操作規(guī)范與要求，保障各種材料攪拌的均勻性，遵循分層填墊的原則，當(dāng)一層墊好以后，需做好壓實(shí)度控制，隨后方可開(kāi)始下一層的填墊。在填墊的過(guò)程中，由于采用的是分層填墊的施工方式，施工人員需嚴(yán)格進(jìn)行各層之間間距的科學(xué)控制，使得填墊時(shí)的地基受力更為均勻，降低局部沉降發(fā)生的概率[4]。在置換墊層法的應(yīng)用中，必須要保障應(yīng)用于最底層的砂石與卵石等材料具有強(qiáng)度與壓縮性等優(yōu)勢(shì)。

5.3 CFG樁處理法

CFG 樁的全稱是水泥粉煤灰碎石樁，這種地基處理方式在很多的工程項(xiàng)目中有著廣泛的應(yīng)用。CFG 樁法是實(shí)用性很高，在施工操作中具有操作的便捷性與靈活性，且施工成本相對(duì)較低、水泥的使用量也低于其他的處理方式，能夠進(jìn)一步保障地基良好的承載力。從當(dāng)前CFG 樁的應(yīng)用來(lái)看，此類型樁的直徑一般在0.4m 以內(nèi)，而樁長(zhǎng)度大概在8～15m，其具體的施工工藝與沉管碎石樁有著較大的相似性[5]。在CFG樁的施工過(guò)程中，施工人員需結(jié)合地基處理的要求，進(jìn)行配合比的科學(xué)設(shè)計(jì)，并要保障各種混合料配置的合理性，尤其是要保障混合料的坍落度指標(biāo)，對(duì)水、石屑、粉煤灰、水泥的用量等加以科學(xué)控制，將石屑、水泥、粉煤灰加入沉管內(nèi)部以后，添加適量的水，并將這些材料在沉管內(nèi)攪拌均勻，由于粉煤灰與水泥存在膠凝作用，就能夠進(jìn)一步保障樁體的強(qiáng)度，進(jìn)而使得地基更為穩(wěn)定。在巖土工程地基的處理過(guò)程中，如果采用的是長(zhǎng)螺栓鉆孔灌注成樁法，一般需將坍落度控制在200mm 左右。當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以后，施工人員需對(duì)提鉆時(shí)間與速度等加以科學(xué)控制，盡量保持提鉆速度與送料速度的一致性，使得混合料的灌注效果更為理想。如果采用的是沉管灌注成樁法，其坍落度一般需控制在40mm 左右，當(dāng)灌注作業(yè)結(jié)束以后，尤其是要注重對(duì)沉管拔出速度的控制，過(guò)快與過(guò)慢都難以保障施工效果，最好維持1.2m/min 地拔出速度[6]。CFG樁的應(yīng)用中，需要使得樁頂標(biāo)高在設(shè)計(jì)的樁頂標(biāo)高以內(nèi)，具體的高出范圍需結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行，一般其高出高度需在0.5m以上。

5.4 淤土層加筋處理法

淤土層加筋法的應(yīng)用過(guò)程中，其施工主要是要借助于土工合成材料的使用來(lái)完成。在地基處理的過(guò)程中，淤土層加筋法的應(yīng)用中，土工織物、復(fù)合型土工合成材料等都是應(yīng)用較多的材料，這些材料的應(yīng)用不僅改變了巖土工程現(xiàn)場(chǎng)的地基情況，還使得地基更為穩(wěn)定。事實(shí)上，在淤土層加筋法中的土工合成材料，主要是通過(guò)人工方法來(lái)合成化纖與塑料等，最終以不同的聚合物呈現(xiàn)出來(lái)，而這些合成材料在淤土層中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地基的加固處理，發(fā)揮材料的特性。淤土層加筋法的應(yīng)用過(guò)程中，由于鉆孔、插筋與注漿工序之間存在著相互作用的關(guān)系，在這種情況下，地基中的淤土層得以被加固。此外，在實(shí)際的施工過(guò)程中，也可以直接將鋼筋打入土層中，比如，如果現(xiàn)場(chǎng)為黏性土，可以將鋼筋直接打入土層中，形成土釘，而此土釘與周邊土體的接觸位置會(huì)形成接觸面，此接觸面存在一定的摩擦力，土釘與周邊土體的結(jié)合形成了復(fù)合土體結(jié)構(gòu)。在土釘進(jìn)入土體的過(guò)程中，由于存在力的作用，這些作用力常常會(huì)造成土釘?shù)淖冃吻闆r，在變形情況下，土釘會(huì)與平面之間形成一個(gè)角度，也就產(chǎn)生了斜向加固體。拉筋為水平加固體結(jié)構(gòu)，其與土體結(jié)構(gòu)存在相互的作用，在力的作用下，能夠?qū)Φ鼗翆訉?shí)現(xiàn)加固。但是，為保障良好的加固效果，所使用的拉筋材料必須具有高抗壓性、較大的摩擦系數(shù)。

5.5 夯實(shí)水泥土樁法

巖土工程中，夯實(shí)水泥土樁法同樣具有地基加固作用。在此技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，施工人員同樣需要對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)情況加以嚴(yán)格把控，尤其是要掌握工程現(xiàn)場(chǎng)地基處理的要求、要點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)，進(jìn)而制定完善的施工方案，在此施工方案中，要有明確的夯實(shí)水泥土樁法施工流程、注意事項(xiàng)等內(nèi)容，為施工人員實(shí)際的施工作業(yè)提供重要的參考。在夯實(shí)水泥土樁法的應(yīng)用過(guò)程中，施工人員需結(jié)合巖土工程地基的具體情況，采用機(jī)械作業(yè)與人工作業(yè)相結(jié)合的方式，在工程現(xiàn)場(chǎng)地基的相應(yīng)位置進(jìn)行鉆孔作業(yè)，鉆孔過(guò)程中需進(jìn)行深度、位置的控制。隨后，鉆孔作業(yè)結(jié)束后，施工人員需根據(jù)前期的配合比設(shè)計(jì)，配置土質(zhì)材料、水泥等各種材料的混合料，保障攪拌的均勻性與充分性，在攪拌過(guò)程中需加強(qiáng)攪拌時(shí)間、速度的控制，使得水泥土的密度、強(qiáng)度等符合工程要求。然后，采用分層灌注的方式，向鉆孔灌注水泥土，當(dāng)水泥土凝固以后就會(huì)形成水泥土樁結(jié)構(gòu)，此樁體結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)固與加強(qiáng)地基的作用。

5.6 高壓旋噴樁處理法

巖土工程地基處理中，高壓旋噴樁的適用范圍相對(duì)較廣，在很多類型的土層中，都可以應(yīng)用此種方式，比如，在粉土、淤泥質(zhì)土、黏性土等類型的土層中，都能夠獲得良好的應(yīng)用效果。同樣，高壓旋噴樁的適用條件也很多，在地下工程、既有建筑地基工程、基坑封底、堤壩截水等工程中也同樣具有較好的實(shí)用性。如果在巖土工程地基土中，塊石直徑很大、有機(jī)質(zhì)的含量很高，為保障良好的施工效果，在施工開(kāi)始之前，相關(guān)人員需做好前期的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果加以科學(xué)分析，判斷在此地基土層條件下是否能夠采用高壓旋噴樁。在高壓旋噴樁的施工過(guò)程中，施工人員需利用高壓漿液、高壓水來(lái)形成高速噴射流束，在噴射的過(guò)程中，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)的土體形成一定的沖擊力，實(shí)現(xiàn)對(duì)土體的切割與破碎處理，通過(guò)水泥漿液的填充，最終形成了板墻類型的凝結(jié)體與樁柱[7]。此種地基處理方式下，由于包含了單管、雙管與三管等類型，施工人員需以現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，進(jìn)行樁柱類型的選擇。

6 巖土工程地基處理的技術(shù)要點(diǎn)

6.1 合理開(kāi)展穩(wěn)定性驗(yàn)算工作

巖土工程地基處理的過(guò)程中，其處理效果往往會(huì)受到諸多因素的影響，因此，為保障地基處理的有效性，在處理之前，專業(yè)人員需進(jìn)行地基穩(wěn)定性的驗(yàn)算。由于地基處理的最終目的是要保障地基的穩(wěn)定性，在實(shí)際的驗(yàn)算過(guò)程中，有關(guān)人員需充分認(rèn)識(shí)到地基處理的復(fù)雜性，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件加以全面勘測(cè)，詳細(xì)獲得工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)構(gòu)造情況、水文土質(zhì)情況，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的地基處理與管理方面。在鉆探過(guò)程中，需明確具體的距離限度，根據(jù)土質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行地基處理，如果存在人工填土層與沖積層，需制定對(duì)應(yīng)的處理策略，建立完善的地基穩(wěn)定性驗(yàn)算機(jī)制，保障驗(yàn)算結(jié)果的有效性。

6.2 遵循夯實(shí)處理的技術(shù)原則

如果在巖土工程的處理上采用的是夯實(shí)處理方式，相關(guān)人員需在施工處理的過(guò)程中，嚴(yán)格遵循夯實(shí)處理的技術(shù)原則與要求，使得夯實(shí)過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)良好的施工處理效果，工程企業(yè)需建立完善的管理機(jī)制，對(duì)夯實(shí)處理中的各個(gè)參數(shù)、流程、要素加以科學(xué)控制，使得有關(guān)的施工人員能夠嚴(yán)格按照技術(shù)要求來(lái)組織施工，保障夯實(shí)效果。

6.3 地基處理技術(shù)的合理選擇

由于地基處理技術(shù)的多樣性，因此，在巖土工程地基處理中，需遵循因地制宜的原則，根據(jù)前期的勘察結(jié)果，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等綜合性因素，選擇與工程現(xiàn)場(chǎng)相符合的地基處理技術(shù)，并保障所選用的地基處理技術(shù)具有實(shí)用性與可操作性，利用地基處理來(lái)實(shí)現(xiàn)工程地基的加固，使得地基的穩(wěn)定性與安全性大大提升。通常情況下，在一個(gè)項(xiàng)目中往往會(huì)存在多種性質(zhì)的建筑物，巖土工程地基處理時(shí)，同樣需根據(jù)建筑物的實(shí)際要求來(lái)進(jìn)行地基處理。

7 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著巖土工程項(xiàng)目的逐步增多，地基處理逐步成為此類工程實(shí)施中人們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，地基處理方式與技術(shù)需以現(xiàn)場(chǎng)的地基條件為基礎(chǔ)。由于地基處理技術(shù)的多樣性，有關(guān)人員需綜合分析各種處理技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)，從中選出最符合工程地基的處理方式，保障地基處理效果，提高巖土工程的總體質(zhì)量，使得巖土工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量得以提升。