候雅東 陳庚德 陳亮

0 引言

作為基于土木工程實(shí)踐總結(jié)建立的技術(shù)體制，巖土工程涵蓋基礎(chǔ)、邊坡等各部分結(jié)構(gòu)施工內(nèi)容，面向地下和水中的巖石、土壤開展作業(yè)，要求達(dá)到較高地基處理質(zhì)量，確保工程整體安全性。在巖土工程施工實(shí)踐中，遭遇各種地質(zhì)條件和環(huán)境因素影響，需采用多種地基加固處理方法，做到有效提高地基承載力和穩(wěn)定性，在提高工程質(zhì)量的同時(shí)，保證施工安全，為工程的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

1 巖土工程地基加固技術(shù)要點(diǎn)

在巖土工程地基加固過程中，應(yīng)結(jié)合施工區(qū)土質(zhì)特點(diǎn)選擇適合的加固方法，按照科學(xué)工序進(jìn)行施工作業(yè)。為此，需要對(duì)地基穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)，掌握工地地層結(jié)構(gòu)、土壤性質(zhì)、地下水分布等相關(guān)信息，通過布置多個(gè)采集點(diǎn)獲得全面、完整的信息，對(duì)土層穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，根據(jù)填土層、沖積層等各層情況制定處理方案。根據(jù)勘察結(jié)果，應(yīng)遵循地基壓縮性、抗剪性、抗震性和透水性提升原則選擇具體處理方法，有效提高地基土壓縮模量，規(guī)避土壤液化現(xiàn)象，有效規(guī)避不均勻沉降、剪切破壞等風(fēng)險(xiǎn)，確保地基結(jié)構(gòu)不受地下水侵蝕。為此，需要做好土層結(jié)構(gòu)夯實(shí)技術(shù)、排水固結(jié)等技術(shù)的運(yùn)用，通過合理施加壓力保證地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2 巖土工程地基加固處理方法

2.1 墊層置換法

在地基加固方面，墊層置換為常見方法，可以結(jié)合土層情況將軟土去除，通過填墊透水性佳、硬度大和穩(wěn)定性高的材料增強(qiáng)地基穩(wěn)固度。該方法目前主要用于含軟土層或較淺地基，施工時(shí)先以人工方式去除軟土層，直至露出堅(jiān)硬土層后，可以填墊礫石、卵石等材料，提高地基承載力。在施工實(shí)踐中，可以選用的墊層材料較多，包括碎石、素土、粉煤灰等等，極限承載力接近，上層建筑沉降規(guī)律類似，可統(tǒng)一按照砂墊層處理，完成一定級(jí)配砂石置換，提高承載力的同時(shí)，增強(qiáng)地基疏水性，避免受地下水侵蝕。針對(duì)膨脹土、凍土等特殊土層，置換墊層要求消除膨脹性、凍脹性等特性，做好土層間隔設(shè)計(jì)。針對(duì)濕陷性黃土、淤泥質(zhì)土等地基，通常存在地下水位高的問題，應(yīng)進(jìn)行降水處理，避免使用素土等吸水性材料。如遇坑壁放坡占地大等情況，應(yīng)加強(qiáng)基坑支護(hù)。綜合考慮各種因素及施工成本問題，通常換填深度在2～5m 之間。針對(duì)大體量、體型復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，由于地基對(duì)差異沉降敏感，應(yīng)進(jìn)行深層換填。而地基受震動(dòng)荷載影響較大，應(yīng)避免使用砂墊層。在材料換填前，要求將基坑內(nèi)雜物清理干凈，發(fā)現(xiàn)積水應(yīng)徹底排出。在填墊作業(yè)期間，應(yīng)按規(guī)定均勻攪拌材料，逐層進(jìn)行材料填墊和及時(shí)開展壓實(shí)作業(yè)，各層厚度一般為200～300mm。通過做好各層間隔處理，確保地基受力均勻，能夠有效預(yù)防不均勻沉降的發(fā)生。根據(jù)換填材料差異，應(yīng)選擇適配的夯實(shí)機(jī)械，如粉土、素土等運(yùn)用振動(dòng)碾、平碾等設(shè)備，薄墊層可以選用蛙夯、平板夯等機(jī)械。墊層地面標(biāo)高應(yīng)保持一致，如厚度、高度不同，應(yīng)將底面挖成斜坡、階梯等狀態(tài)，由深入淺鋪設(shè)，增加搭接位置夯實(shí)力度。

2.2 機(jī)械強(qiáng)夯法

采用機(jī)械強(qiáng)夯法能夠?yàn)槭┕ぷ鳂I(yè)提供便利，使用各種土質(zhì)地基，可以取得較好加固效果，同時(shí)具有作業(yè)效率高、成本低、節(jié)約材料等優(yōu)點(diǎn)。但強(qiáng)夯法需要依靠夯錘強(qiáng)大沖擊力對(duì)地面進(jìn)行反復(fù)夯擊，如圖1 所示，期間產(chǎn)生的振動(dòng)波、噪聲等較大，容易給周圍環(huán)境帶來影響。在現(xiàn)場(chǎng)40m 施工范圍內(nèi)，需挖設(shè)寬減振溝防止施工給周圍建筑帶來的損害，要求溝寬1m，深度達(dá)到建筑物地基深度。強(qiáng)夯機(jī)械較為笨重，如常用夯錘重在8～30t范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)需要依靠起重機(jī)抬升6～30m，并利用大型拖車輔助轉(zhuǎn)運(yùn)。在強(qiáng)大沖擊力作用下，土壤顆粒將重新排列，多余水分和空氣將被去除，使地基壓縮在1/2～1/10，承載力提高2～5 倍。應(yīng)用該方法施工，應(yīng)提前進(jìn)行試夯，合理確定單點(diǎn)夯擊次數(shù)、夯擊能、各點(diǎn)距離等參數(shù)，確保地基經(jīng)夯實(shí)后能夠達(dá)到承載力要求。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)布置點(diǎn)位，多布置為三角形或正方形，施工范圍在地基邊緣3m 以上，確保形成完整地面。針對(duì)含水量大的情況，應(yīng)提前利用10～20cm 厚隨時(shí)鋪墊。夯擊期間，應(yīng)加強(qiáng)夯擊次數(shù)把控，保證最后2 次夯沉量平均數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通常數(shù)值不超50mm?？偤怀亮繎?yīng)控制在試驗(yàn)數(shù)值的9/10 以內(nèi)，并確認(rèn)周圍不存在大隆起問題。

圖1 機(jī)械強(qiáng)夯施工

2.3 水泥土樁法

在地基加固施工中，運(yùn)用水泥土樁法需要在地基上打孔，分層填入混凝土，形成質(zhì)地均勻的水泥土樁。而樁、樁間土和褥墊可以共同構(gòu)成復(fù)合地基，提高地基承載力和穩(wěn)定性。該方法適用于淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土等地基，也能用于地下水位地基加固。用于處理地下水位以上土層，深度不超10m。對(duì)地下水位以下土層進(jìn)行加固，應(yīng)確認(rèn)黏性土滲透系數(shù)不超5～10cm/s范圍，僅樁端0.5～1.0cm 以上位置有水。針對(duì)地基深處，可以通過高壓裝置進(jìn)行灌漿成樁施工，期間應(yīng)注意防止孔底出現(xiàn)沉渣問題，以免給周邊土層穩(wěn)定性帶來影響。樁本身可以達(dá)到中等強(qiáng)度，硬度較大，成樁時(shí)能夠提高樁間土強(qiáng)度。在水泥土樁施工階段，可以通過人工或機(jī)械打孔，選用的成樁機(jī)械種類多樣，如洛陽鏟、螺旋鉆孔機(jī)、夯擴(kuò)機(jī)等等，搭配使用人工夯錘、夾板式夯實(shí)機(jī)等多種機(jī)械作業(yè)。選用的成樁材料主要為土和水泥，水泥用量為土的1/8～1/4，無需添加鋼筋、砂等材料，可以通過就地取材降低成本。成樁期間不會(huì)產(chǎn)生大量廢物和噪聲污染，同時(shí)形成的土樁擁有較強(qiáng)的抗凍性，可以適用于不同地區(qū)，常用于加固公路工程、民用建筑等地基。現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混凝土拌和，能夠保證施工質(zhì)量，減小地基變形量。

2.4 CFG 樁法

采用CFG 樁法同樣操作簡(jiǎn)單，能夠減少水泥用量，降低工程施工成本。該方法主要適用于軟土地基，可以有效提高地基承載力，如表1 所示為常用的成樁技術(shù)指標(biāo)。結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)來看，通常樁徑不超400mm，樁長(zhǎng)在8～15m 范圍內(nèi)，施工工藝與沉管碎石樁接近，要求加強(qiáng)混合料配比控制。根據(jù)設(shè)計(jì)坍落度確定水量，應(yīng)按照固定比例在沉管內(nèi)添加水泥、粉煤灰、石屑，最后注水?dāng)嚢杈鶆颍浞职l(fā)揮材料膠凝作用，使樁身強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。實(shí)際采用沉管灌注方法，可以將坍落度控制在4cm左右，結(jié)束時(shí)應(yīng)嚴(yán)控拔管速度，確保達(dá)到1.2m/min。此外，可以采用長(zhǎng)螺旋鉆孔方式，可以進(jìn)行混合料灌注，坍落度通常在20cm。根據(jù)地基深度合理設(shè)計(jì)鉆孔道，并加強(qiáng)鉆進(jìn)速度、時(shí)間等參數(shù)控制，要求提鉆速度與送料速度保持一致，有效保證灌注質(zhì)量。成樁后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，確認(rèn)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值70%時(shí)進(jìn)行抽檢，確認(rèn)樁頂標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求，高出至少0.5cm，抗壓強(qiáng)度等參數(shù)符合規(guī)定。在基坑開挖階段，應(yīng)保留人工開挖厚度。使用機(jī)械開挖，破樁頭時(shí)一旦出現(xiàn)斷樁情況，要求標(biāo)高比設(shè)計(jì)值高。針對(duì)局部斷樁不符合要求的情況，應(yīng)進(jìn)行接樁處理，選用強(qiáng)度等級(jí)高于樁身的混凝土進(jìn)行施工，成樁直徑比原直徑大200mm，保證地基承載性能良好。

表1 CFG 樁技術(shù)指標(biāo)

2.5 噴射注漿法

高壓噴射注漿作為先進(jìn)的地基加固手段，需要提前制定加固計(jì)劃，做好鉆機(jī)設(shè)備準(zhǔn)備。完成打孔作業(yè)后，應(yīng)確認(rèn)鉆孔質(zhì)量合格，洞內(nèi)不存在堆積碎土，然后進(jìn)行注漿管道處理，確保管道輸漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。運(yùn)用該方法，能夠?qū)τ倌噘|(zhì)土層進(jìn)行加固處理，通常治理層位于中砂層下部。在規(guī)定地基位置布置注漿管，使用高壓裝置注漿，要求加強(qiáng)噴漿壓力把控，至少達(dá)到2MPa，確保漿料能夠達(dá)到對(duì)應(yīng)位置，做到均勻覆蓋地層，發(fā)揮水泥固結(jié)作用。通過使土層較好融合，能夠有效提高固結(jié)體穩(wěn)定性。在工程對(duì)地基穩(wěn)固度提出較高要求的情況下，也可以提前對(duì)淤泥土層進(jìn)行加筋處理，進(jìn)一步提升土體穩(wěn)定性。具體來講，就是將塑料、化纖等材料合成處理，以聚合物形式埋入到淤泥層中。此外，也可以直接在土層中打入鋼筋，使土釘與周圍土體接觸，在接觸面上產(chǎn)生摩擦力，促進(jìn)土層和周圍土體深入融合，構(gòu)成復(fù)合土體結(jié)構(gòu)。受注漿、插筋的共同作用，能夠完成土層的斜向加固和水平加固，使淤泥土層的穩(wěn)定性得到明顯提升，避免地基發(fā)生側(cè)向位移、沉降等問題。

3 結(jié)論

綜上所述，巖土工程地基加固應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件、地下水分布等情況選用適當(dāng)處理方法，落實(shí)提高地基穩(wěn)定性的根本原則。在應(yīng)用墊層置換法、機(jī)械強(qiáng)夯法等不同方法施工時(shí)，應(yīng)把握不同方法關(guān)鍵環(huán)節(jié)，制定切實(shí)有效的技術(shù)方案，有效提高地基處理水平，確保巖土工程建設(shè)取得理想效果。