談建筑地基處理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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【摘要】地基施工是現(xiàn)代建筑工程建設(shè)的重點(diǎn)，隨著建筑標(biāo)高的及遭遇復(fù)雜地質(zhì)條件概率上升，建筑地基施工面臨更大的難度。本文著重介紹常見(jiàn)的建筑地基結(jié)構(gòu)處理技術(shù)，并對(duì)不同技術(shù)的適用范圍及使用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行對(duì)比分析，希望為地基處理技術(shù)的優(yōu)化選擇提供一定參考，使地基達(dá)到足夠的荷載強(qiáng)度，合理開(kāi)發(fā)地下空間資源，同時(shí)延長(zhǎng)建筑使用壽命。

【關(guān)鍵詞】地基處理；地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；樁基礎(chǔ)

引言

建筑地基處理具備復(fù)雜性、嚴(yán)重性、困難性的特點(diǎn)，實(shí)際工作中，需依照不同區(qū)域地質(zhì)條件不同合理設(shè)計(jì)地基結(jié)構(gòu)并選擇地基處理技術(shù)，以確保地基施工過(guò)程的安全性，使其達(dá)到最佳的建設(shè)預(yù)期。地基施工中，結(jié)合施工需求合理選用DCC灰土擠密、碎石樁結(jié)合強(qiáng)夯等地基處理技術(shù)，有利于地基處理效果強(qiáng)化，為建筑上部施工提供更有利的施工條件，同時(shí)發(fā)揮提高建筑工程整體質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性的作用，因此有必要對(duì)建筑地基處理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性總結(jié)。

1建筑地基處理技術(shù)

建筑地基處理技術(shù)優(yōu)化選擇是確保建筑地基工程質(zhì)量的關(guān)鍵，正式施工前，結(jié)合建筑工程設(shè)計(jì)方案、施工現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果，選擇最佳的地基處理技術(shù)，將現(xiàn)階段建筑工程施工常用的地基處理技術(shù)總結(jié)如下：

1.1排水固結(jié)技術(shù)

排水固結(jié)技術(shù)多用于建筑工程軟土地基的處理，主要是由于軟土地基中土壤含水量較高，通過(guò)排水固結(jié)可顯著提高地基荷載能力及穩(wěn)定性。使用排水固結(jié)技術(shù)進(jìn)行地基處理時(shí)，需在地基內(nèi)設(shè)置排水系統(tǒng)，排水管道多縱向安裝，以借助地基上部建筑結(jié)構(gòu)施加的壓力，促進(jìn)軟土地基內(nèi)多余水分充分排除，提高地基荷載水平。實(shí)際工作中常將排水固結(jié)技術(shù)與強(qiáng)夯技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的地基加固效果，在強(qiáng)夯過(guò)程中，土壤內(nèi)水分也可有效排出。若采用該結(jié)合技術(shù)方案，需重點(diǎn)關(guān)注夯擊深度及頻率的選擇。

1.2DCC灰土擠密技術(shù)

DCC灰土擠密技術(shù)需與深層強(qiáng)夯技術(shù)結(jié)合使用，地基經(jīng)強(qiáng)夯處理后，使用螺旋鉆機(jī)將灰土注入土體當(dāng)中?；彝脸蓸兜耐瑫r(shí)進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)，不斷錘擊樁基擴(kuò)大樁徑，使灰土與樁尖土充分融合，形成穩(wěn)定性更優(yōu)的復(fù)合樁。為有效削弱地基的濕陷作用，在實(shí)際施工中需適當(dāng)調(diào)整打孔結(jié)構(gòu)，以防止地基變形，提高其荷載能力。有實(shí)驗(yàn)表明，使用DCC灰土擠密技術(shù)最高可將地基承載能力提升至原來(lái)的7倍，擴(kuò)大地基深度5～40cm[1]。但需要注意，該技術(shù)應(yīng)用存在限制條件，其作用效果在濕陷性黃土地質(zhì)條件中的發(fā)揮更為充分，而在其他地質(zhì)條件中作用并不明顯，因此需根據(jù)建筑工程所在地的實(shí)際情況酌情選擇，

1.3碎石樁結(jié)合強(qiáng)夯技術(shù)

地基處理中將碎石樁與強(qiáng)夯技術(shù)相結(jié)合的主要目的是提高地基荷載能力及強(qiáng)度，確保排水固結(jié)作用效果發(fā)揮到最佳。施工過(guò)程中，依照碎石樁分布位置使用專(zhuān)業(yè)機(jī)械進(jìn)行強(qiáng)夯施工，合理控制沖擊力大小，將碎石樁充分擊散，促使碎石不斷擠入周?chē)翆赢?dāng)中，提高周?chē)翆又兴槭芏?。該技術(shù)施工要點(diǎn)在于強(qiáng)夯環(huán)節(jié)的把控，要求嚴(yán)格控制強(qiáng)夯深度、輕度及頻次，避免出現(xiàn)過(guò)大的夯擊誤差反而影響地基穩(wěn)定性。其中，夯擊強(qiáng)度可依照夯擊深度、地基實(shí)際荷載能力、土壤條件等確定，夯擊深度則需要根據(jù)土層厚度、濕陷性等級(jí)進(jìn)行確定，圖2為碎石樁結(jié)合強(qiáng)夯技術(shù)施工流程。

1.4換土墊層施工技術(shù)

換土墊層施工技術(shù)對(duì)建筑工程所在區(qū)域的地質(zhì)條件有嚴(yán)格要求，若施工當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)層較薄，可選用該地基處理基礎(chǔ)。換土墊層施工技術(shù)原理為，將原本的軟弱土地基及不良土層替換為密度高、強(qiáng)度大、抗腐蝕加壓縮能力強(qiáng)的礦渣、碎石、灰土等材料，以提高地基綜合性能。該技術(shù)在使用時(shí)需結(jié)合建筑工程建設(shè)要求及地基基礎(chǔ)特點(diǎn)，科學(xué)確定各類(lèi)換填材料的配比，通過(guò)機(jī)械作業(yè)法將換填地基夯實(shí)，保證其充分承擔(dān)來(lái)自建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載及地震作用。

1.5注漿法施工技術(shù)

注漿法施工技術(shù)在當(dāng)前建筑工程地基處理中應(yīng)用非常廣泛，其原理為改變土壤原本結(jié)構(gòu)而發(fā)揮加固作用。注漿法的施工設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，主要設(shè)備為鉆機(jī)和注漿機(jī)械。地基處理過(guò)程中，在目標(biāo)區(qū)域安裝鉆機(jī)，并使用高壓灌漿設(shè)備箱土層內(nèi)灌注化學(xué)漿液，以改變?cè)镜牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化地基。

1.6水泥粉煤灰碎石樁及粉噴樁處理技術(shù)

水泥粉煤灰碎石材料硬度大，是一種非常堅(jiān)固的建筑施工材料，將其與粉噴樁相結(jié)合，可形成復(fù)合型地基，以提供更強(qiáng)的穩(wěn)定性和荷載能力。該地基處理技術(shù)可有效解決基層液化問(wèn)題，提高建筑地基穩(wěn)定性，以應(yīng)對(duì)泥石流、暴雨等極端自然現(xiàn)象。水泥粉煤灰碎石樁與粉噴樁相結(jié)合，能夠?qū)?lái)自地上的荷載合理傳輸至地下深入，以有效削弱地基承受的沖擊荷載，減少地基沉降。

1.7強(qiáng)夯技術(shù)

強(qiáng)夯技術(shù)屬于地基處理的一類(lèi)基礎(chǔ)技術(shù)，其直接利用專(zhuān)業(yè)設(shè)備，對(duì)土層做夯擊處理，以強(qiáng)化軟土地基的平整度及荷載能力。強(qiáng)夯施工過(guò)程中會(huì)引發(fā)較大的噪聲，且會(huì)提高施工區(qū)域地基坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，因此該技術(shù)目前多與其他地基處理技術(shù)結(jié)合使用，且多被用于遠(yuǎn)離居民區(qū)的建筑項(xiàng)目當(dāng)中。

1.8堆載預(yù)壓技術(shù)

堆載預(yù)壓技術(shù)利用沙土向軟土地基進(jìn)行加壓，通過(guò)固結(jié)沉降，促使軟土地基的強(qiáng)度達(dá)到建筑工程建設(shè)要求。預(yù)先度軟土地基進(jìn)行堆壓處理，可有效降低建筑后期發(fā)生地基沉降的概率。在使用該地基處理技術(shù)時(shí)，需重點(diǎn)做好堆載材料選擇及荷載計(jì)算工作，若荷載過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)受過(guò)度破壞，或荷載過(guò)小，無(wú)法有效發(fā)揮預(yù)壓作用。綜合看來(lái)，堆載預(yù)壓基礎(chǔ)施工操作便捷，地基加固處理效果優(yōu)良，因此有著較廣的適用范圍。

2不同地基處理技術(shù)對(duì)比

表1總結(jié)了常見(jiàn)建筑地基處理技術(shù)的分類(lèi)及適用條件，可供建筑工程地基施工活動(dòng)參考。建筑工程地基處理技術(shù)的選擇除結(jié)合施工當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件及施工條件外，還需重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)操作的經(jīng)濟(jì)成本。在同一施工條件下，選擇不同的地基處理技術(shù)可能給施工成本、施工進(jìn)度造成不同的影響。因此綜合適用條件、使用成本等因素，對(duì)不同地基處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，以指導(dǎo)地基處理技術(shù)選擇工作的科學(xué)開(kāi)展。（1）強(qiáng)夯法因施工流程及使用設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)須額外的施工材料支出，因此其在眾多地基處理技術(shù)中有著較高的經(jīng)濟(jì)性，其成本一般可較樁基類(lèi)處理技術(shù)低2～4倍。（2）鉆孔壓漿樁技術(shù)多被用于填土、粉土、粘性土、砂土等地基當(dāng)中，可提供較相同尺寸預(yù)制樁更高的承載能力，施工效率較普通樁高50%左右，因此經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)。（3）鉆孔灌注樁的適用范圍較廣，單樁承載力高，相較于預(yù)制樁，其涉及的鋼材成本更低，因此有利于施工總成本的控制。相比強(qiáng)夯類(lèi)技術(shù)，其還具備施工噪聲小的優(yōu)勢(shì)，若建筑項(xiàng)目處于市區(qū)內(nèi)部，可優(yōu)先選擇該類(lèi)方法。（4）砂墊層法同樣具備施工流程及設(shè)備簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但由于過(guò)程中需使用大量墊層材料，考慮到材料運(yùn)輸成本的控制，在其他條件相同時(shí)，若施工場(chǎng)地附近存在材料供應(yīng)點(diǎn)，可優(yōu)先選擇該方法。（5）排水固結(jié)法的工藝流程相對(duì)復(fù)雜，所需的施工設(shè)備眾多，對(duì)施工場(chǎng)地要求較大。以上特點(diǎn)導(dǎo)致排水固結(jié)法的施工周期延長(zhǎng)，并帶來(lái)更高的施工成本，需慎重選擇。

3結(jié)論

總之，建筑地基處理及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于提高建筑整體質(zhì)量來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，實(shí)際工作中需結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)條件及建筑特點(diǎn)合理選擇地基處理技術(shù)，以此來(lái)保證地基強(qiáng)度及荷載能力達(dá)標(biāo)。另外在選擇具體的地基處理方式時(shí)，應(yīng)兼顧有關(guān)方法的經(jīng)濟(jì)性，使得地基處理發(fā)揮出最高的綜合效益，在施工條件相同時(shí)優(yōu)先選擇鉆孔灌注樁、灰土擠密或綜合性地基處理技術(shù)，以幫助降低施工成本、縮短施工周期。

參考文獻(xiàn)

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作者：劉鍵 單位：云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司