土木工程中的復(fù)合地基與地基處理技術(shù)的應(yīng)用策略

朱麗媛

山東萊克工程設(shè)計(jì)有限公司 山東 青島 266520

引言

地基處理是土木工程施工環(huán)節(jié)中基礎(chǔ)工作，直接影響土木工程施工質(zhì)量。近年來，土木工程地基處理技術(shù)不斷優(yōu)化完善，新型地基處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出，復(fù)合地基處理技術(shù)就是其中之一。復(fù)合地基處理技術(shù)適用于多種土層，它在多種建筑的建造中都很適用，應(yīng)用范圍較廣。因此，在施工中，技術(shù)人員要提高對(duì)復(fù)合地基處理工作的重視，保證地基處理質(zhì)量。

1 土木工程中地基處理工作重點(diǎn)及原則

1.1 地基處理工作重點(diǎn)

1.1.1 上部結(jié)構(gòu)分析。土木工程上部結(jié)構(gòu)與地基連接，要重視上部結(jié)構(gòu)分析。當(dāng)土木工程上部結(jié)構(gòu)存在影響地基結(jié)構(gòu)安全性的因素時(shí)，地基結(jié)構(gòu)就會(huì)受到嚴(yán)重的損壞，地基處理工作難度也會(huì)隨之上升，影響地基處理效果。與地下結(jié)構(gòu)相比，土木工程上部結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，如果上部結(jié)構(gòu)分析存在偏差，沒有準(zhǔn)確掌握地基荷載數(shù)值，則會(huì)影響地基處理工作。為此，技術(shù)人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握上部結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，減輕上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基處理產(chǎn)生的威脅，結(jié)合分析結(jié)果完成地基處理工作，確保地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性達(dá)到預(yù)期要求[1]。

1.1.2 地基處理方案內(nèi)容可行性分析。除需做好土木工程上部結(jié)構(gòu)分析工作外，還要加強(qiáng)地基處理方案內(nèi)容的可行性分析。地基處理方案內(nèi)容可行性分析是確保地基處理工作有序展開的基礎(chǔ)前提。在土木工程地基處理過程中，部分施工單位僅擬定了地基處理方案，卻未對(duì)地基處理方案展開可行性研究與審核，導(dǎo)致地基處理過程中存在許多問題，方案內(nèi)容與實(shí)際情況存在差異，受環(huán)境因素及人為因素影響，方案中的部分工序無法落實(shí)。地基處理方案可行性分析是土木工程地基處理環(huán)節(jié)中的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)重點(diǎn)做好圖紙細(xì)節(jié)及關(guān)鍵部分研討，無任何問題后方可正式使用，提高地基處理工作水平，確保土木工程后續(xù)施工穩(wěn)步推進(jìn)。

1.1.3 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境基礎(chǔ)資料分析。為提高地基處理工作水平，不僅需要做好土木工程上部結(jié)構(gòu)分析及地基處理方案內(nèi)容可行性分析，還要掌握土木工程所處區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的基礎(chǔ)資料，其中涵蓋區(qū)域水文條件、施工現(xiàn)場(chǎng)自然環(huán)境條件、地下水位條件、土壤結(jié)構(gòu)特征及土層信息等多項(xiàng)要素。確保各項(xiàng)勘查工作落實(shí)到位，加強(qiáng)數(shù)據(jù)收集整理及分析，以分析結(jié)果為基礎(chǔ)選擇地基處理技術(shù)應(yīng)用。

1.2 地基處理工作原則

①形變值控制原則。土木工程結(jié)構(gòu)龐大，主體結(jié)構(gòu)會(huì)向地基施加極大的荷載。一旦處理不當(dāng)，就會(huì)造成地基結(jié)構(gòu)形變。如地基形變?yōu)榭煽胤秶畠?nèi)，則不會(huì)對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)造成影響。如地基形變?yōu)榭煽胤秶?，就?huì)使土木工程結(jié)構(gòu)安全性受到威脅。施工人員應(yīng)結(jié)合土木工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)信息，明確形變值標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)日常巡回檢查，將形變值保持在指定范圍之內(nèi)。②穩(wěn)定性原則。在地基處理過程中，地基塌陷事故主要集中于邊坡部位，導(dǎo)致這一問題出現(xiàn)的原因主要是地基結(jié)構(gòu)抗滑能力及抗傾斜能力未滿足規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)給予足夠重視，確保防護(hù)措施到位[2]。③成本控制原則。土木工程建設(shè)目的是滿足人民群眾生產(chǎn)、生活、娛樂需求，使施工單位獲取更高的經(jīng)濟(jì)利益，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。在地基處理環(huán)節(jié)中，應(yīng)科學(xué)應(yīng)用多種技術(shù)手段，在確保處理質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低成本支出，提高土木工程經(jīng)濟(jì)效益。

2 復(fù)合地基內(nèi)涵

在土木工程施工階段，為提高天然地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，施工人員會(huì)利用某種方法將原有天然地基替換成硬土地基，或?qū)⒉糠质┕げ牧希玟摻罴盎炷恋忍砑釉谔烊坏鼗?，以此?qiáng)化天然地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，這種經(jīng)過改造的天然地基就被稱為復(fù)合地基。與天然地基相比，復(fù)合地基的穩(wěn)定性及強(qiáng)度更高，承載能力及滲透性能更為優(yōu)越。此外，復(fù)合地基的出現(xiàn)推動(dòng)了復(fù)合地基處理技術(shù)的發(fā)展。

3 復(fù)合地基處理技術(shù)應(yīng)用策略

在土木工程施工階段，如天然地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足，將會(huì)使土木工程整體質(zhì)量受到影響。目前，部分土木工程地基結(jié)構(gòu)仍存在滲透性差、強(qiáng)度低等缺陷，這會(huì)導(dǎo)致沉降及失穩(wěn)等事故出現(xiàn)。施工人員應(yīng)將復(fù)合地基處理技術(shù)與地基處理環(huán)節(jié)相互整合，加強(qiáng)新型材料及工藝技術(shù)應(yīng)用。依托專業(yè)技術(shù)改良天然地基結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)，在不對(duì)地基承載系數(shù)造成影響的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)天然地基荷載能力改善。除此之外，施工人員還可完成地基結(jié)構(gòu)局部替換或整體替換，應(yīng)用強(qiáng)度更高的結(jié)構(gòu)代替原有天然地基結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

但需要注意的是，不同工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)不同，弊端也不同。施工人員需根據(jù)土木工程實(shí)際情況，采取針對(duì)性的選擇策略，在提高應(yīng)用水平的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)成本控制目標(biāo)。在工藝技術(shù)選擇前，施工人員需做好天然地基結(jié)構(gòu)承載能力分析。如天然地基結(jié)構(gòu)可滿足土木工程施工要求，則無須應(yīng)用復(fù)合地基處理技術(shù)，僅需做好人工補(bǔ)強(qiáng)即可。如天然地基結(jié)構(gòu)難以滿足土木工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)利用復(fù)合地基處理技術(shù)對(duì)其加以處理。

復(fù)合地基是指將樁基礎(chǔ)地基與淺基礎(chǔ)地基的荷載傳遞方式相互整合，將部分荷載直接傳遞給地基結(jié)構(gòu)，另一部分荷載會(huì)由樁結(jié)構(gòu)向下傳遞[3]。但需要注意的是，復(fù)合地基處理技術(shù)仍處于發(fā)展階段，施工人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況判斷各項(xiàng)技術(shù)的可行性。復(fù)合地基處理技術(shù)種類繁多，筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，選擇下列技術(shù)展開詳細(xì)分析。

3.1 水泥土攪拌樁復(fù)合地基處理技術(shù)

水泥土攪拌樁在飽和軟粘土地基加固環(huán)節(jié)中應(yīng)用更為廣泛，復(fù)合地基固化劑為水泥。施工人員可應(yīng)用攪拌設(shè)備，在地基深部將水泥與軟土相混合，利用水泥與軟土產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)及物理反應(yīng)，使軟土地基結(jié)構(gòu)硬化，強(qiáng)化地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、及整體性，干加固深度不可超過15m，濕加固深度不應(yīng)超過20m[4]。

3.2 旋噴樁復(fù)合地基處理技術(shù)

旋噴樁是指利用專業(yè)設(shè)備，將旋噴注漿管及噴頭設(shè)置在樁底設(shè)計(jì)高程，隨后利用高壓裝置向已調(diào)配完成的漿液提供能量，使其由注漿管上方的噴嘴高速噴射出來，這種具有高能量的漿液可直接破壞土體。在噴射時(shí)，邊旋轉(zhuǎn)鉆桿邊向上提升，使?jié){液與土體實(shí)現(xiàn)更加充分的融合，在土體內(nèi)形成柱狀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)地基加固目標(biāo)。在具體施工時(shí)，應(yīng)先鉆后噴，攪拌提升，確保各階段樁結(jié)構(gòu)的漿液與土比例適宜。

3.3 夯實(shí)混凝土樁復(fù)合地基處理技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)可利用機(jī)械設(shè)備（機(jī)械設(shè)備涵蓋長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)、擴(kuò)土機(jī)等）或人工的方法成孔，隨后選擇單一土質(zhì)材料，將其與水泥相配比，充分?jǐn)嚢韬笾瞥伤嗤?，利用分層的方式回填在孔中，再展開后續(xù)強(qiáng)夯處理，進(jìn)而組成均勻的水泥土樁結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)技術(shù)在地下水位以上的素填土地基、粉土地基、黏性土地基中應(yīng)用更為廣泛，但處理深度不可超過10m。如應(yīng)用洛陽鏟成孔，則深度不可超過6m。當(dāng)區(qū)域存在地下水時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)可用于滲透系數(shù)低于10-5cm/s的黏性土地基結(jié)構(gòu)及樁頂上方0.5m至1.0m區(qū)間有水地基結(jié)構(gòu)，含水量過高時(shí)不可采取該項(xiàng)技術(shù)[5]。

3.4 水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基處理技術(shù)

水泥粉煤灰碎石樁也被稱為CFG樁，是指由適量水分與碎石、粉煤灰等混合料相攪拌后，利用成樁設(shè)備組成的樁體結(jié)構(gòu)?？赏ㄟ^調(diào)整水泥占比的方式，實(shí)現(xiàn)樁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)變化，最高強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)到C25，最低強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)到C5。該種樁體結(jié)構(gòu)具有可調(diào)性，能夠大幅提高地基結(jié)構(gòu)承載能力，樁長(zhǎng)為數(shù)米至數(shù)十米不等，樁體結(jié)構(gòu)抗阻力強(qiáng)。當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)地基結(jié)構(gòu)承載能力強(qiáng)，施工荷載要求低時(shí)，可適當(dāng)縮短樁體長(zhǎng)度。當(dāng)施工荷載要求高時(shí)，可適當(dāng)增加樁體長(zhǎng)度。針對(duì)天然地基，當(dāng)承載力低，設(shè)計(jì)承載力要求較高時(shí)，傳統(tǒng)柔性樁無法滿足施工要求，水泥粉煤灰碎石樁更為適宜。此外，水泥粉煤灰碎石樁在多種條件下均可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。根據(jù)地基結(jié)構(gòu)劃分，水泥粉煤灰碎石樁既可用于獨(dú)立地基，也可用于條形地基、箱形地基及筏形地基。針對(duì)土體性質(zhì)劃分，水泥粉煤灰碎石樁既可用于固結(jié)素填土地基，還可用于粉土砂土地基等。

3.5 柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基處理技術(shù)

柱錘沖擴(kuò)樁是指利用柱錘沖擊的方法成孔，隨后將填料分層填入孔中，組成的豎向補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基在地下水位以上的黃土地基、粉土地基及雜填土地基處理環(huán)節(jié)中應(yīng)用更為廣泛，但地基深度不可超過10m。針對(duì)地下水位以下的土體處理工作而言，應(yīng)利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的方法判斷該項(xiàng)技術(shù)的可行性。針對(duì)大型工程、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜工程與重要工程而言，在施工環(huán)節(jié)展開前需選擇具有代表性場(chǎng)地展開實(shí)驗(yàn)。

4 復(fù)合地基處理技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)

近年來，復(fù)合地基處理技術(shù)發(fā)展水平得到了顯著的提高，在強(qiáng)化地基承載力、簡(jiǎn)化施工工序、節(jié)約成本等方面發(fā)揮著重要的作用。而隨著現(xiàn)代施工技術(shù)體系的發(fā)展和完善，復(fù)合地基處理技術(shù)仍需不斷的完善，以適應(yīng)現(xiàn)代土木工程建設(shè)需要。

第一，各類復(fù)合地基處理基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)及適用性的認(rèn)識(shí)程度會(huì)得到有效的提升，其一是因?yàn)槭┕そ?jīng)驗(yàn)積累豐富，其二是室內(nèi)試驗(yàn)條件及室外試驗(yàn)條件更加優(yōu)越。土木工程領(lǐng)域逐步展開了各類復(fù)合地基處理技術(shù)適用性及優(yōu)缺點(diǎn)研究。在具體施工時(shí)，可根據(jù)工程實(shí)際情況，利用實(shí)驗(yàn)及借鑒其他工程的方式，科學(xué)選擇復(fù)合地基處理技術(shù)加以應(yīng)用。第二，施工設(shè)備及工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)更新迭代。在復(fù)合地基處理技術(shù)應(yīng)用過程中，受機(jī)械設(shè)備條件制約，技術(shù)應(yīng)用仍處于探索階段，難以實(shí)現(xiàn)大范圍推廣。近年來，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展下，國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)備及工藝技術(shù)已展開了一系列的創(chuàng)新，這為復(fù)合地基處理技術(shù)應(yīng)用提供了新的平臺(tái)。第三，各類新型施工材料實(shí)現(xiàn)了研發(fā)。復(fù)合地基處理技術(shù)愈加完善，與之相配套的材料也實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，新型材料研發(fā)及廢料利用水平得到了顯著的提高。例如，水泥粉煤灰碎石樁不僅可實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約，還具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。新型BY灌漿材料不僅可用于港口及軌道等工程的地基處理環(huán)節(jié)中，還可實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，這將為復(fù)合地基處理技術(shù)發(fā)展提供新的動(dòng)力。第四，為提高復(fù)合地基處理技術(shù)應(yīng)用水平，人才保障是基礎(chǔ)前提。各地高校及科研部門應(yīng)制定人才培養(yǎng)方案，加強(qiáng)人才培養(yǎng)課程完善，結(jié)合復(fù)合地基處理技術(shù)內(nèi)容，提高培訓(xùn)過程的針對(duì)性，確保人才供應(yīng)充足。第五，地基沉降形變機(jī)理研究工作不斷推進(jìn)。針對(duì)地基沉降形變機(jī)理研究，我國(guó)已度過了早期階段的經(jīng)驗(yàn)判斷，后期進(jìn)入了半經(jīng)驗(yàn)半理論階段，后續(xù)實(shí)施了數(shù)據(jù)測(cè)量、室內(nèi)室外實(shí)驗(yàn)及理論分析等活動(dòng)，目前已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)、理論分析及數(shù)值模擬相互結(jié)合階段，這為復(fù)合地基處理技術(shù)推廣提供了有利條件。第六，復(fù)合地基理論研究工作不斷推進(jìn)。雖然復(fù)合地基理論體系建設(shè)仍處于探索時(shí)期，且發(fā)展相對(duì)緩慢，但復(fù)合地基這一概念已在土木工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了大范圍的普及，且理論研究已為工程建設(shè)起到了推動(dòng)作用，復(fù)合地基處理技術(shù)在土木工程中實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，為復(fù)合地基理論發(fā)展提供了先決條件。

5 結(jié)束語

綜上所述，在土木工程施工時(shí)，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到地基處理環(huán)節(jié)的重要作用，避免土木工程施工質(zhì)量受到影響。在地基處理過程中，施工人員應(yīng)形變值控制原則、穩(wěn)定性原則及成本控制原則，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)上部結(jié)構(gòu)分析、地基處理方案內(nèi)容可行性分析及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境資料分析，提高復(fù)合地基處理工作水平?，F(xiàn)階段，地基處理環(huán)節(jié)已受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，施工人員應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目所屬地區(qū)天然地基結(jié)構(gòu)情況，采取針對(duì)性的復(fù)合地基處理技術(shù)加以應(yīng)用，加強(qiáng)施工環(huán)節(jié)管控，提高地基處理技術(shù)應(yīng)用水平。