岩土工程勘察与地基施工处理技术分析

卢恩来

（贵州省地质矿产勘查开发局一一二地质大队，贵州安顺561000）

岩土工程勘察通常由三个环节组成，即选址勘察（可行性分析勘察）环节、初步勘察环节和具体勘察环节，岩土工程勘察必须要逐步展开，分段实现，特别是选址勘察必须和场地方案既定的标准相吻合。具体勘察过程同样必须设计与施工标准相吻合；初步勘察过程则必须和初步设计或扩大初步标准吻合。运用勘察手段如钻探、工程物探、工程地质测绘等方法对场地地质条件进行勘察研究，从而提出反映场地真实情况的地质数据供设计使用，研究地基、基础及上部结构共同工作时，提出保证地基强度、稳定性以及使其不变形的措施，这是岩土工程勘察的目的。地基问题通常包括液化问题；渗漏问题；压缩性与不均匀沉降问题；承载力特征值与稳定性问题；特殊土问题。基于地基处理技术处理地基问题过程中应确保不会影响到上部结构的正常使用和安全稳定性。

1 地基施工处理意图

1.1 提高地基土的承载力

建筑物的地基承载力不够是地基剪切破坏的具体表现形式，结构失稳现象多会因偏心荷载或侧向土压力影响而出现，毗邻地基通常会因建筑物或填土荷载而发生隆起情况。地基土缺乏抗剪强度通常会导致地基土发生剪切破坏。所以必需选择相应的方案来强化地基土抗剪能力，提升其抗剪强度，才能对剪切破坏进行有效防范。

1.2 地基土压缩性降低

建筑物沉降是地基土压缩性的基本表现，而且通常表现为明显的不均匀沉降，土的压缩模量与土的压缩性之间存在关联性。因此想要实现地基沉降最小化甚至消除目标，基于适当方法进行地基土压缩模量提升必不可见。

1.3 地基透水特性改善

开挖基坑时，由于地下水在土中的运动及静水压力可使土中的粘土及砂土产生流砂或管涌现象，因此应通过特定的办法让地基土的动水压力或透水性下降。

1.4 地基土动力特性改善

在地震的作用下，饱和松散粉细砂(含一些粉土)会发生液化，在承受交通荷载和打桩时，会使附近地基产生振动下降，这是土的动力特性的基本表现。地基处理的目的就是要改善土的动力特性以提高土的抗振动性能。

1.5 特殊土不良地基特性改善

实践表明，减少或消除膨胀土的胀缩性、黄土的湿陷性等是湿陷性膨胀土和黄土地基处理的基本措施。

2 地基施工处理技术分类

岩土加固措施与基础工程措施是两种主要地基处理方案。基于工程性质改善需要，部分工程极有必要加固地基的岩石、土；而某些工程只采取基础工程措施，地基的工程性质却无需改变。建筑物安全性直接取决于地基处理工程的具体设计及其施工质量，处理技术不合理时很有可能导致工程质量不合格，或埋下质量隐患，影响建设长期使用。所以从工程质量达标角度来看，地基处理过程中，验收制度与质量控制标准必需要严格。

3 地基施工处理措施

3.1 换填垫层法

建筑物基础持力层软弱、难以有效承载上部结构重量现象并不少见，为解决这方面的问题，需要采取相应的措施，比如换填土垫层技术应用即比较普遍，其意在于促进软弱地基改善，增强其承载力，满足上部结构载荷需求。此法的具体操作程序如下：先挖去基础下特定区域土层，随之用有较强强度的灰土、砂石或砂等回填挖空层，并以设计密实度为标准进行分层夯实，以此建立地基新持力层。浅层地基处理适宜采用此法，处理深度一般在2～3m之间。之所以采用砂垫层替代饱和软土，是因为砂垫层有助于地基沉降量减少和承载力提升，对冻胀加以防范，提升软土排水固结功能。

3.2 强夯法

基于软弱地基承载力提升需要，从特定高度让重锤落下，对土层进行夯击，以此快速固结地基技术。处理素填土、杂填土、湿陷性黄土、粉土与粘性土（低饱和度）、砂土、碎石土等地基一般需要采用此法。如果是高饱和度粘性土和粉土等地基，如果选择夯坑碎石、块石等粗颗粒材料回填这种强夯置换方案，那么必需利用现场试验来检验适用性。

地基加固时，地基附近设备、建筑物如果有明确杜绝振动等要求，则不能采用强夯法，如果必需采用强夯技术，隔振和防振方案必需到位。

3.3 砂石桩法

将桩管（底部装配活瓣式桩靴）通过冲击荷载或振动方式向地层中挤入，软弱地基成孔条件下，自桩管投料口重新把碎石向桩管中投入，随后边击实、桩管边上拔，以此构建密实碎石桩，且和桩周土体形成复合地基的技术，就是砂石桩法。挤密松散的杂填土、素填土、粉土和砂土地基适合采用碎石桩法。各类桩体（复合地基）中的砂桩与碎石桩均为散体材料桩，因此具有相近的加固机理。而且加固机理会因加固土质差异而有一定区别，如果是填土、粘性土，主要为置换作用，也有一些挤密等功能；如果是碎石土、粉土和砂土，有挤密与置换功能。湿陷性黄土湿陷性消除、可液化砂土液化性消除、加固堤坝边坡和软弱地基等通常需要用到砂石桩。

3.4 振冲法

振冲法也可以叫做振动水冲法，实质上就是利用加水振动砂土地基，让其密实，振冲置换碎石桩（粘性土层）即源于此法。振冲法是为改善不良地基，以满足建(构)筑物基础要求的地基加固处理方法。

3.5 水泥土搅拌法

饱和软粘土地基加固通常采用此法。此法中的固化剂是水泥，在地基深处利用搅拌设备（特制）强制搅拌固化剂和软土，使二者发生各种理化反应，以便软土硬结，就此构建具备特定强度、水稳定性及整体性的地基。一般来说，加固深度大于5m，湿法加固深度通常控制在20m内，干法加固深度通常控制在15m以内。见图1。

图1 水泥土搅拌法施工现场图

3.6 高压喷射注浆法

将带喷嘴注浆管通过钻机钻孔向土层内的目标部位插入，把浆液通过高压装置转换成高压射流（最小20MPa），自喷嘴喷出，以此对土体形成冲击破坏，即高压喷射注浆。与浆液一起从水面冒出的还有一些细小土料，在喷射流的重力、离心力和冲击力等作用下，浆液和其余土粒搅拌混合，基于特定的浆土比例重排（规律性）。浆液凝固过程完成，固结体形成，随之和桩间土共同组成复合地基，地基承载力就此有明显提升，地基变形显著弱化，加固地基意图至此即可实现。工程修复、新建工程均可采用此法，建筑物上部结构、建筑物运行均不会受到任何影响。

3.7 预压法

又称预压加固法。将足够的重物（堆土或堆石等）先期码放在建筑物的软土地基上，以此固结密实土壤，预压实地基，完成地基加固的工程措施。是软基处理的一种。预压标准实现，重物撤离，进行地基开挖和工程施工，即可将建筑沉陷现象明显弱化，有效增强地基的承载能力，提高建筑物的稳定性。软土地基预压堆土高度标准：重物荷载必需等于或小于地基承载力且比建筑物荷载大。堆土应间歇、分层实施，地基固结、沉陷、稳定条件下，下一层才能接着码放，通常约需180d 才能完成施工。如果是粘土（含水量大），宜将砂井设在地基础中以便将水排出，提高粘土固结速度，这样可以将预压施工时间缩短。

3.8 CFG桩法

在混合料（粉煤灰、石屑、碎石组成）中掺入适量水，搅拌，基于相应成桩设备建立的桩体，即CFG 桩（水泥粉煤灰碎石桩）法。桩体强度通常为C5～C20，基于水泥配比、用量调节，即可进行桩体强度等级调节，C25是最高级强度，强度和刚性桩接近。从土性方面来看，粘土、粉土砂土等地基均可采用CFG 桩。从基础型式方面来看，筏基和箱形基础、条形基础和独立基础均可采用CFG桩。

3.9 石灰桩法

在地基上利用人工或机械成孔，生石灰灌入孔内，也可以基于特定比例将掺合料（炉渣和粉煤灰等）、少量外加剂同步灌入孔内，随即夯实或振密建立而成的密实桩体即石灰桩，属复合地基中柔性桩（低粘结强度）。为提高桩身强度，还可掺加石膏、水泥等外加剂。上部建筑物载荷由石灰桩、桩周土（经过改良）分担。见图2。

4 处理步骤

以下为确定地基处理方案的基本程序：

（1）地基基础、水文地质及工程质量数据资料收集；

（2）基于操作标准、荷载、结构类型，周围环境、土质条件、土层结构、地形地貌、地下水特征和相邻建筑物等，将几种地基处理方案初步筛选出来；

图2 石灰桩法施工现场图

（3）以环境影响、施工进度、机具条件、材料来源及消耗、处理效果等为切入点分析对比初步选定方案的可行性与经济性，基于经济合理、施工方便、因地制宜、安全可靠等原则，确定最佳方案；

（4）基于场地复杂程度和建筑物重要程度，在标志性场地展开实验性施工或现场测试，在此基础上进行处理效果检验和设计参数验算。

5 结束语

建筑施工需要用到各种复杂的技术和设备。得益于经济持续快速发展和科技发展进程加快，我国建筑施工技术同样进入持续升级阶段，各种新型建筑施工设备陆续问世，就此显著提高了我国建筑施工领域内技术水平，加快了我国基础设施建设的步伐。地基施工难度大，地下复杂任务繁重，因此在进行准确勘察的同时必需做好地基的处理工作，以更好地保证施工顺利进行。