岩土工程地基处理技术措施探讨

2021-04-12花凯生

智能城市 2021年18期

花凯生魏飞

（1.山东大沣岩土工程有限公司，山东东营 257000；2.山东东信岩土工程有限公司，山东东营 257000）

1 岩土工程中主要的地基处理技术措施

1.1 强夯法

强夯法是将一定质量重锤起吊至夯点上方，随后放开夯锤，夯锤自高处自由下落，对下方土层夯点进行动力夯击，使地基土层产生强制压密现象，改善地基承载性与压缩性，提高地基强度。在实际施工中，强夯法具有适用范围广、工艺简单、地基加固效果显著、土粒结合紧密的优势，但会产生较大施工噪声，影响周围建筑物的结构稳定性。对饱和性粉土与黏性土地基无明显加固效果，企业应结合工程情况慎重选择这一技术。应用强夯法处理工程地基时，时常出现未达到预定下沉量、影响深度不够、表层松散等问题。以未达到下沉量指标为例，如果地基类型为饱和淤泥或淤泥质土地基，应提前在土层上方铺设厚度为1 m左右的砂石，再对地基进行强夯加固。

1.2 水泥粉煤灰碎石桩处理技术

水泥粉煤灰碎石桩是碎石、粉煤灰、水泥等材料加水搅拌制成的混合料，采取机械成桩方式在地基土层中形成若干数量的可变强度桩，桩体强度等级在C5～C20区间内。在工程地基中设置褥垫层，褥垫层、水泥粉煤灰碎石桩与桩间土共同形成CFG桩复合地基，桩体将承受的荷载向深层土层传递，加大了桩间土实际承受的荷载，起到增强工程地基承载性能的处理效果。

在岩土工程实际施工中，水泥粉煤灰碎石桩技术适用于处理砂土、粉土、杂填土、淤泥质土等类型地基，工程造价仅为桩基1/3～1/2，具有适用范围广、桩体承载力提升幅度大、地基沉降量小等技术优势。

应用水泥粉煤灰碎石桩处理技术时，应注重将混合料入孔温度控制在5 ℃及以上，必要情况下对桩间土以及桩头采取保温措施。持续对桩体垂直度与桩位进行测量校正，将垂直度最大偏差值控制在1%以内，将桩位最大偏差值控制在25%桩径内。

1.3 注浆法

注浆法是向岩土地基中压入适量浆液，浆液在压力作用下填充地基土层中所分布孔隙裂缝深部，排除地基土层中含有的孔隙水与空气，浆液在地基土层内凝结固化，取得防渗堵漏、改善地基物理力学性质、隔断水源等处理效果。与其他地基处理技术相比，注浆法技术体系较为复杂，可将其细分为多项分支技术。例如，以注浆机制为划分依据时，分为填充注浆、劈裂注浆、渗透注浆与压密注浆技术；以注浆材料为划分依据时，分为水泥注浆法、硅化法、碱液法、高分子化学注浆法。

考虑到不同注浆技术的适用范围不同，建筑企业必须深入了解各项分支技术，以硅化法为例，将其细分为单液硅化法、加气硅化法、电动双液硅化法、双液硅化法。

（1）单液硅化法。

适用于处理渗透系数为0.1～2.0 m/d的湿陷性黄土地基，在浓度为12.5%左右的硅酸钠溶液中加入少量氯化钠溶液作为注浆液，浆液与土体接触时产生离子交换反应，最终形成硅酸凝胶使得土体胶结硬化。

（2）加气硅化法。

此技术适用于处理抗压强度较高的砂土地基、高饱和度湿陷性黄土地基。在实际施工中，提前在地基土层中压入适量氨气，使得土体处于活化状态，依次注入硅酸钠溶液与二氧化碳，硅酸钠溶液产生胶凝反应，使地基土层胶凝硬化。

（3）电动双液硅化法。

此技术适用于处理渗透系数不超过0.1 m/d的软黏性土地基，注浆管为阳极，滤水管为阴极，在地基土层中灌注适量氯化钠及硅酸钠溶液，通入直流电流。在电渗作用下，可以控制溶液运动方向，取得较为理想的注浆效果。

（4）双液硅化法。

此技术被用于处理渗透系数在2.0～8.0 m/d区间内的砂质土地基，在地基中分别注入适当浓度的硅酸钠溶液和氯化钙溶液，两种溶液遇土出现凝胶反应，生成氢氧化钙及硅胶，起到加固土体作用。

1.4 换填法

在部分岩土工程中，由于地基中分布大量软弱土体，如果采取强夯法、堆载预压法、排水固结法等处理技术，难以取得理想的地基处理效果，无法彻底解决不良地质问题。此时可选择采取换填法，通过置换垫层的方式，挖除基础地面下方一定范围内的软弱土体，回填具有较高强度与良好物理力学性能的填料，如矿渣、碎石、灰土等。可以直接改变地基承载力特性，全面提高地基稳定性能与抗变形能力，具有地基承载力提升幅度大、地基沉降量小、预防地基冻胀、彻底消除湿陷与膨胀作用等技术优势。

但在岩土工程实际施工中，为控制地基处理成本，换填法主要被用于处理浅层地基，如果地基处理深度过深或填料使用量过大，将使工程造价成本激增。

1.5 水泥搅拌桩

水泥搅拌桩属于地基搅拌处理技术的一种，将水泥作为固化剂主剂，使用搅拌桩机设备，向地基土层中喷入适量水泥，并对地基土层进行强制搅拌，水泥与土体颗粒在强制搅拌过程中相互接触，产生一系列物理化学反应，使天然地基固结，形成具有较高强度与良好水稳定性的水泥土桩。在岩土工程中，水泥搅拌桩细分为浆液搅拌法与粉体搅拌法两项技术，适用于处理淤泥质土、素填土、黄土等地层，不宜处理分布较大孤石或难以清除的杂填土地基，加固深度分别为20 m与15 m。

应用水泥搅拌桩技术时，地基处理完毕后，需要应用钻芯取样法或轻便触探法来检查成桩质量，以此判断地基处理效果是否达标。例如成桩7 d后，工作人员采取轻便触探法，使用勺钻等工具在桩体中进行钻孔取样，观察试样颜色、小型土搅拌程度判断桩体强度。

1.6 预压处理

预压处理技术也被称为预压加固法，在岩土工程软土地基上提前堆放一定质量的重物，软土地基在承受较大荷载的条件下出现固结与沉陷现象，挤压排出地基土层中含有的空气和孔隙水，最终改善地基承载性能与减小工后沉降量。

应用预压处理技术时，为取得理想的处理效果，应采取分层、间歇性堆土方式，在地基固结与沉陷反应趋于稳定后，再堆置后一层重物。针对含水量较高的黏性土地基，提前在地基中设置砂井进行排水。可将预压处理技术分为不排水预压、排水预压、真空-堆载联合预压三种技术形式，不同技术的适用范围与加固机制存在明显差异。例如，排水预压法是在地基中分别设置横向与竖向排水体，并设置加压系统，加压系统对地基施加固结压力，将地基内所含孔隙水通过沟槽与排水垫层向外排出。不排水预压法无须在地基中设置竖向排水体，直接开展加载预压作业即可。

1.7 抛石挤淤

抛石挤淤法是在软土地基中抛入若干数量与一定质量的片石，土石填筑体所产生压力使得淤泥整体剪切被破坏，使得填筑体两侧淤泥向上翻涌隆起，形成连续滑动面。抛入片石等土石填筑体达到预定深度后，形成极限平衡状态，且填筑体在淤泥底部形成稳定结构。

抛石挤淤法是通过向软土地基中抛入片石等土石填筑体，将淤泥强行挤出基底范围，实现强制置换软土目的的一项处理技术。与其他地基处理技术相比，抛石挤淤法具有地基沉降量小、工艺简单、施工效率高、地基处理效果显著等技术优势，但适用范围较小，主要被用于处理表面聚集大量积水且无法被有效排除的软弱地基。

2 岩土工程地基处理技术措施的应用建议

2.1 岩土勘察

考虑各项地基处理技术的适用范围不同，如果选择技术类型与地基实际处理需求不符，难以取得预期处理效果，造成施工资源的浪费，并存在施工质量隐患。

为充分发挥技术优势，有效解决不良地质问题，处理地基前，企业应组织开展岩土勘察工作，全面掌握工程现场地质水文条件，调查地基土质成分、勘测地下水文与软土层厚度，在岩土勘察报告基础上，合理选择地基处理技术类型，科学制定地基处理技术方案。

2.2 地基处理施工全过程控制

为确保岩土工程地基处理技术方案得到贯彻落实，在地基处理期间，企业应加强施工现场监管力度，持续采集地基处理施工资料，核对地基处理情况与技术方案内容，如果未达到预期地基处理效果或实际施工情况与方案内容不符，及时对技术方案进行优化调整，并解决出现的施工问题。禁止出现施工人员违章操作与私自篡改技术方案等不规范行为，对相关责任人进行追责惩处，并向施工人员提供现场技术指导。为直观、全面了解地基处理效果，及时发现存在的技术性问题，需要在地基处理期间同步开展地基监测作业，将地基变形、桩身完整性、地基应力、动力特性、地基沉降等作为主要监测项目，如果监测值超过相应控制指标，应对地基处理技术方案进行调整。

2.3 地基验槽

岩土工程地基处理完毕后，为准确评价地基处理效果，企业应组织开展地基验槽工作，综合采取多项测试手段与方法对地基结构情况与处理效果进行检验鉴定，如采集土样分析地基土物质组成、观察搅拌效果、测试土层密实程度、勘测地基处理深度等。将地基验槽结果与施工标准进行对照分析，如果地基处理质量不达标，则进行返工处理，并对原有地基处理技术方案进行优化调整。