浅析建筑工程中地基处理方法

卓国全 广西农垦设计院有限公司

1 前言

伴随城镇的快速扩张，土地越来越紧张，建筑工程不可避免会遇到不良地基，需要结构工程师结合工程的规模、造价和不良地基的特性进行相应的处理和设计。建（构）筑物建立于地基基础上，地基的稳定性是上层建筑的根本，地基的好坏直接决定上部建（构）筑物的安全与否。不良地基不均匀，承载力低，稳定性差，不适合作为建（构）筑物的天然地基持力层，采用地基处理的方法加固软弱土层，切实有效且较为经济，目前应用较广泛，施工技术已较成熟。

2 地基处理

地基处理是为了满足工程对地基刚度及稳定性的要求而采取对应的技术措施以达到提高地基承载力和变形模量的目的。在地基处理中，应因地制宜、节约资源、保护环境、科学选择方法，满足安全、经济、合理的政策。

地基处理方式的选择要综合考虑结构型式、上部结构荷载、地形地貌、环境水文等因素综合考虑，初步确定几种合适的地基处理方案，对比分析后择优选择。在地基处理方案的选择上，则需考虑适用范围、处理加固原理、机械材料、工期进度和环境影响等诸多方面，对比经济性、技术性、有效性，以使地基处理可推行。确定地基处理方案后，需要在现场选择合适的区域开展试验检测，为设计提供相关参数，以保证方案的可行性，避免实际施工中因方案不当出现处理后承载力不足而返工或停工现象，从而造成对工程的浪费。

3 常见的几种地基处理的方法

工程中常见的地基处理方法主要有几种:换填垫层法、强夯法、水泥土搅拌桩复合地基法、旋喷桩复合地基法、水泥粉煤灰碎石桩复合地基法、预制微型桩加固法等。

3.1 换填垫层法

换填垫层法适用于处理埋深较浅的淤泥质土、杂填土或其他高压缩性土层等软弱土层或不均匀土层。考虑到地基的稳定性和经济性，换填垫层不宜太厚，厚度一般在50cm～300cm之间，需要结合置换不良土层的深度、以及验算下卧持力层的承载力情况予以综合考量。换填选用的材料主要有砂石、粉质黏土、灰土、粉煤灰、矿渣、其他工业废渣等。

结合现状地质土层深度和工程规模的情况，可采用全部换填或仅换填上层软土层。如果上层软土层的厚度较薄，可采用全部换填法。如果垫层下的下卧土层承载力验算和地基变形验算满足相关规范要求，可采用仅换填上层软土层。对于变形较敏感的建筑工程，仅换填上层软土层时可能造成地基变形差异造成上部建筑物开裂影响使用和安全，此方法不可采用，应考虑其他类型的地基处理方法。

3.2 强夯法

强夯法是利用重锤自由落体，夯击土体，对土层造成振动挤压密实，提高土层的承载力和变形模量。适用的土层有砂土、黏性土、湿陷性黄土、微膨胀土、杂填土和素填土等。

施工前应了解清楚施工场地周边环境以及地下管线的情况，在工程场地内选择有代表性的一个或几个区域作为试点，根据设计参数和工程经验进行强夯施工并做好工程记录。结合试夯的情况确定强夯力度、夯击次数和影响深度。需要注意的是，强夯法应用中，建筑物外围的基础外也应进行强夯处理，超出范围一般按基底下加固处理深度的0.6 倍左右，当小于3m 时，按不小于3m 确定，对特殊性土地基，应符合现行国家相关标准的规定。强夯处理可采取防振、隔振措施，避免强夯时对周边建筑物造成影响。

3.3 水泥土搅拌桩复合地基法

水泥土搅拌法是将水泥、水泥浆等材料通过搅拌机械与软土加以搅拌，渗入的水泥材料与软土层形成水泥加固土，进而改变软土的性能，提高土层的强度和刚度，根据不同土质的情况处理后的复合地基承载力特征值一般在200kPa左右。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、素填土、软塑或可塑的黏性土、松散的中细砂、饱和黄土等地基。如下图1所示。

影响水泥土搅拌桩复合地基承载力的关键是加固土抗压强度平均值，初步设计时，针对拟处理地基土层的性质，科学选择掺入固化剂或外加剂的种类，控制用量，按不同配比进行抗压强度实验，为后续的设计提供参数指标，进一步指导施工。

图1 水泥土搅拌桩复合地基法

3.4 旋喷桩复合地基法

旋喷桩复合地基法主要应用在处理淤泥、淤泥质土、人工填土、粉土、砂土、碎石土等类型的土质中。利用机械在高强压力下推动旋转喷射设备将适合现状土质水灰比的水泥浆液喷入到土层中，水泥浆与土层反应形成强度较高的加固土柱体，处理后的复合地基承载力特征值可以提高到280kPa左右。旋喷桩复合地基法应用范围较广，处理速度较快，不过对于块石粒径较大、植物根茎等杂质较多的地基土体来说，使用中还需加以综合考量，保证施工处理后的土体达到设计要求。

初步设计时，结合工程情况和要求的复合地基承载力，旋喷桩的设计直径应根据工程需要和土质条件可选用单管法、双管法和三管法施工。

3.5 水泥粉煤灰碎石桩复合地基法

水泥粉煤灰碎石桩复合地基法简称CFG 桩复合地基法，多被应用在黏土、粉土、砂土、固结后的素填土这几种类型的地基中。目前在建筑工程中大量应用，可以较大幅度提高地基承载力和变形模量，一般来说复合地基承载力特征值可以提高到300kPa～500kPa，能满足常规高层对于地基承载力的要求。

CFG桩应选择承载力和压缩模量相对较高的土层作为桩端持力层。根据不同工程的要求可加长桩长，减少桩间距。CFG 桩单桩竖向承载力特征值一般较大，应在基础底下设置褥垫层，保证桩、土共同分担荷载，减少地基底面的应力集中。结合不同地区材料供应和工程造价问题，可考虑用素混凝土桩、预制桩代替水泥粉煤灰碎石，作为复合地基增强体。

3.6 预制微型桩加固法

预制桩适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土和人工填土等地基处理。预制桩桩体可采用边长为150mm～300mm的预制混凝土方桩，直径300mm的预应力混凝土管桩，断面尺寸为100mm～300mm 的钢管桩和型钢。预制桩应选择较好的土层作为桩端持力层，进入持力层深度不宜小于5倍的桩径或边长。

4 实际工程案例

某建筑工程项目位于广西博白县文地镇，共35 栋6 层的联排天地楼，1栋3层幼儿园和1栋3层综合市场，总建筑面积158694.40m2。项目内分布有3个鱼塘（局部鱼塘图见下图2），根据地质勘察报告揭示的鱼塘处的土层分别为：淤泥质土①层，黑色，流塑～软塑，主要成份以黏性土为主，含有较多有机土及腐殖质，腥臭味浓，层厚为0.40m～5.10m，平均为1.80m；砂质黏性土②层，棕黄、褐黄、灰白色，细粒土状态以可塑状为主，为花岗岩残积土，以黏性土为主，黏粒含量大于50%，韧性中等，干强度中等，砂质含量约5%～20%不等，粒径约2mm～25mm，分选性不一，局部夹角砾、小块花岗岩风化结核，形状不规则，呈棱角状为主。切口粗糙无光泽，指按不成坑，局部表现为粉质黏土，土芯受水易软化、崩解性。属中～高压缩性土，绝大部分钻孔未揭穿，揭露厚度为1.00m～11.30m，平均为7.58m；砂质黏性土③层，棕黄、褐黄、灰白色，细粒土状态以硬塑状为主，局部坚硬，为花岗岩残积土，以黏性土为主，黏粒含量大于50%，韧性中等，干强度中等，砂质含量约5%～20%不等，粒径约2mm～25mm，分选性不一，局部夹角砾、小块花岗岩风化结核，形状不规则，呈棱角状为主。切口粗糙无光泽，指按不成坑，局部表现为粉质黏土，土芯受水易软化、崩解。绝大部分钻孔未揭穿，揭露厚度为1.70m～20.00m，平均为11.49m。见图2。

图2 场地现状鱼塘图

根据现场定位，本项目的2#～9#单体、19#单体、21#～23#单体位于鱼塘位置。场地设计地坪绝对标高为61.8m～62.3m，平均地坪绝对标高约为62.0m，地势起伏不大，现状鱼塘面绝对标高为53.41m～56.31m，平均绝对标高约54.86m，需要回填的厚度约7.2m。

根据现场地质和环境情况，结合本地区地基处理的经验，按工程造价最经济的原则优先拟定强夯法，后因工程用地局部未拆迁、无法设置隔振沟等情况作罢。经过多次方案对比，最终确定的地基处理为水泥土搅拌桩复合处理法，基础设计要求地基处理后的复合地基承载力fspk=180kPa。

本工程地基处理方案设计流程简述为：a.鱼塘面下淤泥质土长期受水浸泡，含水量较大，含有机质，强度较低，应将该土层清除干净，并采用非膨胀土回填至场地设计地坪标高下1.5m；b.搅拌桩桩直径取600mm，搅拌桩试块90天龄期抗压强度平均值取2200kPa，桩间土承载力fsk取35kPa，搅拌桩进入砂质黏性土深度按照3.0m考虑，预计有效桩长平均为12m，单桩承载力取120kN，经初步计算搅拌桩的面积置换率=0.383m2，每平方米的基础下面布置搅拌桩根数=0.383/0.283=1.35根，需要进行搅拌桩处理的12栋楼的基础面积约为6526m2，搅拌桩数量约为6526×0.383/0.283=8832根；c.搅拌桩施工完毕后按国家相关规范进行质量检验。

5 结束语

建筑工程地基处理的种类较多，在实际项目中遇到不良地基，应做到因地制宜，科学把控，综合对比，方能按质按量的完成工程任务。