建筑工程施工中软土地基处理技术的应用

刘红健

（河北中色华冠岩土工程有限公司，河北 廊坊 065201）

1 引言

软土地基处理技术提高了工程施工的安全性和稳定性，建筑工程中软土地基处理是工程施工的关键。制订软土地基处理方案，采用有限元软件PLAXLS 3D 对地基承载力进行分析，提高软土地基处理技术的应用效果，可以保证软土地基施工的质量，提高工程施工的安全性。

2 软土地基施工处理原则

在具体施工中，施工现场若为软土地层则须采用软土地基处理技术对地基进行加固处理。由于软土地基含水量高且土质松软，承载力低，建筑工程地基容易产生下沉现象，破坏钢筋混凝土结构，对建筑工程造成很大的安全隐患。采用软土地基处理技术，首先要考虑建筑工程的结构，采用的处理材料不能对建筑整体力学特性构成影响。软土地基土质比较特殊，具有较强的压缩性，因此，方案设计要充分考虑后期建筑地基沉降不均匀的情况。同时，地基处理施工的材料选择要以降低工程成本，保证工程质量为前提，并确保整体建筑工程的安全性。

由于软土地基结构的不稳定性，地基施工会对地基结构带来不可预测的质量安全问题。软土地基施工设计方案，是基于力学特性对软土地基进行施工，在施工过程中首先对软土土质等因素进行勘探，对土壤类型和特点进行计算，然后对软土地基施工中的抗剪力等参数进行分析和计算，建立软土地基施工的结构模型，最后，在基于软土地基力学特性的基础上，采用先进的地基施工处理设备以及软土地基处理技术进行施工，并根据计算数据进行施工，保证软土地基施工安全[1]。

3 软土地基处理技术设计方案

软土地基处理技术分类如图1 所示。

图1 软土地基处理技术方案

3.1 胶结材料处理技术

设计原理：在软土地基施工中，利用软土地基土质中含水量高的特性，把胶结材料注入地基土体中进行混合，并混入科学配比的水泥浆，保证胶结材料与土体充分混合，进而提高地基承力强度。

采用胶结材料地基处理方法，改变地基的化学性，防止混凝土被腐蚀，使建筑工程整体的安全性和稳定性得到提高。

方案设计：在施工中采用的胶结材料主要以石灰或者煤灰等为主。胶结材料混入地基土体中，软土地基变为复合型地基，地基的承载力得到提高。在施工过程中首先建立临时支护结构，保证基坑施工的前期安全性，然后采用胶结材料地基处理技术进行施工，从根本上对地基进行加固，保证施工安全。

在软土地基施工方案中，胶结材料处理技术应用广泛。其中常用的高压注浆法在技术要求上比较高，它是采用高压设备喷出胶结材料浆液，高压的作用是冲散地基软土，促使高压浆液和软土土体进行充分融合并凝结变为硬化土质，提升软土地基的承力强度[2]。

3.2 换填地基处理技术

设计原理：在软土地基施工设计中，在保证换填材料的力学性能满足施工技术标准的基础上，通过对软土地基土质的换填处理，提高地基整体的力学特性，来提高软土地基的承载力。

换填地基处理技术作为软土地基处理施工中最为基础的方法，有效增强了施工中地基的土体承载力。地基承载力增强分为水平方向和竖直方向2 种增强方式，如图2 所示。

图2 地基承载力增强方式

方案设计：结合施工现场的具体地质勘探情况，对地基土质以及周边环境进行科学勘探，并根据土体实际情况来选用科学的换填地基处理材料。首先，对施工现场土壤进行取样并分析检验，保证采用的换填材料，可以保证地基土质承载力的力学特性达到标准。在具体施工中，把不符合质量要求土层的土体挖出，把砂石或碎石等稳定性好的材料换填到地基中，替换原土体，然后把换填的土层进行压实处理，并采用灌砂法对土质进行压实处理来提高土体的压实度，保证地基土质承力强度满足施工技术要求[3]。

3.3 土工合成材料处理技术

前期准备：首先，降低软土地基中的有机物含量，保证土壤土体中的成分不腐蚀钢筋混凝土；其次，改变地基土质中的含水量，去除土质中的多余水分；最后，在地基中把土工合成的材料添加到地基土质中。土工合成材料处理技术可以对地基土体受力的力学性能进行有效的保护，保证地基施工安全。

方案设计：

1）土工膜具有突出的防渗和防水性能。在施工中，把沥青和土工织物进行混合，沥青作为浸润黏结剂，制成沥青土工膜，注入地基土体中进行充分混合，从而加固土体，提高地基承载力。

2）土工格栅作为常用的土工合成材料处理技术，具有独特的性能与功效。土工格栅常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。玻璃纤维类土工格栅是高强度玻璃纤维。在施工中配合自黏感压胶和表面沥青浸渍处理，使格栅和沥青路面紧密结合成一体，提升地基土体承载力。然后把土石料填入土工格栅网格内，土石料和土工格栅网格实现互锁，进而提高了玻璃纤维与土体之间的摩擦系数，达到提高土工格栅的抗拔能力，进而增加格栅与土体间的摩擦咬合力，保证了土工合成材料处理技术的施工质量[4]。

3.4 DDC灰土挤密处理技术

设计原理：DDC 灰土挤密处理技术，采用注入灰土的方法，把软土地基转变为具有一定承载力的混凝土地基，并采用机械设备对注入灰土的地基进行夯实，目的是减小地基土体的孔隙率，通过DDC 灰土挤密处理来提高地基承载力。

方案设计：施工中，首先，对DDC 灰土挤密处理技术的力学性进行计算，并对地基承载力的影响参数进行分析[5]，然后，采用螺旋钻机钻孔，在地基中注入灰土，再进行夯实成桩处理，并扩大桩的体积，形成混凝土地基，提高地基整体承载力。

DDC 灰土挤密处理是通过提高软土地基土体的承载力，来提高地基整体的受力，保证地基施工的质量和安全。而软土地基承载力的计算是以地基土体的抗剪力为基础进行分析的。因此，计算出地基抗剪力就可以对地基的承载力进行分析，影响地基土体抗剪力的因素和参数很多，地基土体抗剪力Ar与各影响参数的计算公式如公式（1）所示：

式中，α 为软土地基土体的间隙比率；δ 为地基土体的摩擦角；D 为土体的结构构成；b 为地基土质的黏聚力；h 为地基土体的应力。

式（1）作为常规的计算表达式，在公式中的各个参数都是相互独立的，共同表示软土地抗剪力与各影响参数之间的关系。

3.5 预应力管桩处理技术

设计原理：在软土地基中安装预应力管桩，可以有效提高地基抗剪力。方案设计中采用有限元模型PLAXLS 3D 对地基承载力进行分析，并构建地基承载力分析模型，对预应力管桩处理方案进行设计，为预应力管桩处理施工提供重要的数据依据。

方案设计：首先，对施工现场进行勘探，并对软土地基力学特性参数以及承载力情况进行分析，进而确定预应力管桩的铺设位置，采用有限元模型PLAXLS 3D 构建地基承载力分析模型，对地基土体整体的承载力以及抗剪力进行精确的分析。其次，在预应力管桩埋设施工过程中，要进行科学设计，在考虑软土地基力学特性因素影响的基础上，保证预应力管桩方案中灌注混凝土的承载力发挥到最大。再次，进行基坑开挖设计。基坑开挖后采用预应力管桩技术对地基进行加固处理，采用有限元软件构建软土地基基坑模型并对其进行分析，对地基不同的承载力进行分析，并对软土地基基坑开挖过程中地基承载力进行研究，通过有限元模型PLAXLS 3D 计算基坑产生的荷载对地基承载力的影响[6]。

4 结语

在建筑工程施工中，地基承载力的能力决定了整体建筑结构的力学特性，因此在建筑工程中对软土地基的科学处理是关键，是工程施工安全和工程质量的重要保障。建筑施工中对施工现场进行勘探，构建软土地基处理技术的应用方案，保证建筑工程承载能力符合国家质量标准。