岩土工程地基与桩基础处理技术

官兴伟

（宁夏海兴建设集团有限公司，宁夏 银川 750001）

引言

随着经济的发展，社会的进步，对于岩土工程的施工质量有了更高的要求，只有不断提高岩土工程的施工技术，才能不断满足社会需求。桩基础土建施工技术是岩土工程施工中一项重要的基础技术，这项技术的应用能够进一步保证岩土工程施工的质量和安全，保证岩土工程施工顺利进行。

一、地基基础与桩基础的概念介绍

在岩土工程中地基主要是指在建筑的荷载作用下，促使基底下方出现变形的那一部分地层；而基础则是向地基的岩土下部结构有效传递建筑荷载的那一部分。在建筑荷载中的一个重要支撑就在于地基，为避免出现强度破坏、失稳的情况，就必须采取一系列切实可行的预防措施。同时，在地基变形的允许范围之内来严格控制基础的沉降量。在岩土工程中，如果上述条件、要求能够被地基同时满足，则施工中需要尽量选择那些埋深浅、施工工序简单的基础类型与基础措施，即位于天然地基上的浅基础形式；反之，如果地基不符合上述条件与要求，为取得良好的加固效果就需要选择一个合理的地基，以此可以逐步提高地基本身的稳定性、强度，然后在处理以后的地基上开展基础工作，通常情况下这种地基形式也被称之为人工地基上的浅基础。在岩土对于地基提出较高要求的情况下，为更好地完成那些埋深较大的基础工程，有必要采取那些相对比较复杂的施工工艺，即所谓的深基础或桩基础，以此可以向更深的土层中来有效地传递建筑本身所具有的荷载。

二、岩土工程地基处理技术

（一）真空预压加固

真空预压加固法是在地基表面铺设密封膜，使用真空设备抽取密封膜下方空气，使膜下地基保持真空状态，在砂垫层与地基土层排水通道内形成一定负压力。在负压真空状态下，地基土层内所含孔隙水持续向外排出，且孔隙水压力减小，有效应力随之增加，使得地基土体发生固结反应，实现地基加固目的。与传统堆载预压技术相比，真空预压法在地基处理期间不会出现不均匀沉降与残余沉降等技术问题。为克服单一技术的应用局限性，可选择采取真空-堆载联合预压法，在地基表面铺设砂垫层为水平排水体，在土层中设置砂井为竖向排水体。在软基表面砂垫层铺设不透气薄膜，膜下砂垫层内空气通过滤水管向外排出，形成相对负压环境，砂井与周边土体间形成孔压差，通过砂井向外排除地基孔隙水。膜下真空度稳定保持一定时间后，开展堆载预压作业，直至地基固结度达标。与单项技术相比，真空-堆载联合预压法具有加载速度快、土体固结快、土体密实度与承载力提升幅度大的技术优势。

（二）高压注浆施工技术

高压注浆法是一种常见的地基基础施工技术。在应用高压注浆施工时，先要通过钻机进行钻孔处理，然后进行注浆施工。施工单位先要进行施工场地的平整处理，为后续钻孔工作开展奠定基础。此外还要进行钻机机械设备的平整性调整，有效控制偏移角度，便于后续地基施工。随后在结合土质条件基础上，合理选择成孔技术。如果土层标准贯入值在40 以内，可以采用钻机直接插入到灌浆管内进行施工。在完成成孔施工之后方能够进行注浆施工。在施工前需要做好注浆口与输浆管的检查工作，确保无杂物堵塞情况之后，才能进行后续的注浆施工。在完成注浆施工后，要立即做好注浆管的清洗工作，避免出现堵塞等情况。

（三）换土垫层处理技术

换土垫层处理技术主要对岩土工程中原有的不符合建设标准的基础结构涂层进行更换，使用更具承载性能、密度更高且稳定性更强的土体类型代替原有土体，尽量排除原有土层具备的不良属性，避免对岩土施工造成负面影响，保证岩土工程基础结构的稳定性。换土垫层处理技术的优势在于进行土层更换处理后，土层结构实现了优化，达到工程基础结构强化标准。但更换的垫层材料会增加基础结构施工成本，施工单位需要注意替换材料的用量和选型问题，注重性价比控制。应用该技术进行施工处理时，施工人员需要重点注重施工成本的控制问题，谨慎选择基础结构土层的替换材料，选择性价比较高的材料类型，在确保材料质量的前提下实现成本控制，现场挖掘出的原有土体应集中清运处理，不可随意堆放在现场。

三、岩土工程桩基础处理技术

（一）预制桩施工技术

预制桩施工首先要充分做好前期工作，主要涵盖了预制加工、起吊运输、堆放整理、放线定位等工作，施工关键包括以下几个方面：一是预制桩所使用的混凝土强度等级与配筋率需要达到相关施工要求。二是如使用现场叠浇法来制作预制桩，则需要在桩与桩之间、桩与底模之间进行隔离工作，避免构件相互粘连，且上层桩的浇筑工作需要在下层桩混凝土强度达到30%以上才能开展。三是起吊预制桩时需要保证预制桩的混凝土强度超过70%。吊点的选择需要秉持吊点之间跨中弯矩与吊点处负弯矩大致相同的原则。四是在预制桩的混凝土强度达到100%后才能进行运输与沉桩。预制桩达到施工现场后需要避免再次搬动，避免桩身出现损坏。五是预制桩的堆放环境需要平整有序，堆放层数要适当控制在4 层以内。六是合理安排沉桩顺序，要秉持先大后小、先长后短的原则。预制桩锤击沉桩的施工关键包括以下几个方面：1.精确控制入土角度，保证桩身、桩帽、桩锤三者的中心线重合。桩入土的垂直度偏差需要控制在0.5%以内。2.对桩头进行全面保护。桩头、桩帽之间需要设置弹性衬垫，避免桩身受到冲击应力而被损坏。3.合理控制初期的锤击落距，待预制桩入土稳定厚，落距需控制在1mm 范围内。当桩顶高于自然平地时，则可以使用送桩器将其送入土中。4.实时观察预制桩的入土速度、垂直角度、贯入度等数据，如发现异常情况则需要及时暂停打桩，采取应对措施。

（二）成孔施工技术

在进行岩土工程桩基础的成孔施工过程中，主要应对以下几项技术措施加以合理应用。1.需将工程现场的实际地质条件作为依据，并结合具体的成孔直径及入岩情况，对锤击频率和锤击密度加以科学确定。2.在进行冲击钻进施工的过程中，应根据不同地层具体的情况来进行泥浆稠度的适当调整，因为回填土可制作泥浆，所以在冲进时应该加入清水，当钻进到设计深度之后，便开始进行循环冲进。3.冲击钻进过程中，需要密切关注底层变化，如果土层类型不同，应根据实际情况合理调整泥浆浓度，以保障护壁的形成，防止塌孔现象。4.施工中，一定要保障成孔垂直，并对桩机的平稳情况予以密切关注，同时应保障钢丝绳设置与孔位中心之间相重合。如果出现偏斜情况，可借助块石回填方式进行处理。5.在钻进到了基岩层之后，需要通过低锤冲击的方式或是间断式冲击的方式进行施工。如果在检查过程中发现孔位偏移现象，应立刻通过片石回填技术进行处理，并做好回填厚度的控制，然后重新钻进。6.冲孔过程中，如遇到孤石，应通过交替冲击的方式进行钻进施工，这样便可将大块的孤石破碎，然后钻进到孔壁内部。7.在冲孔达到一定深度的情况下需要做好验孔工作，在更换钻头之前，也应做好验孔工作，特别是对容易发生缩孔或塌孔的部位，更应做好验孔工作。8.在钻进到基岩层之后，如遇到非持力层，应每钻进一段距离就做一次取样；如遇到持力层，每次取样距离应比非持力层短一些。9.钻孔过程中，需要将桩径偏差和垂直度控制在允许范围内，以此来保障施工质量。

（三）桩的植入技术

以往，预制桩一般采用锤击法或静压法在地基中设置。采用锤击法或静压法在地基中设置桩，因存在挤土效应，对环境影响大，而且锤击法噪声大，不适宜在城市中采用。采用锤击法或静压法设置桩还会遇到复杂地层难以穿透的问题。采用钻孔灌注法在地基中设置桩，泥浆排放对环境影响大，而且有时施工质量难以保证。采用植入法在地基中设置桩可以解决采用锤击法和静压法在地基中设置桩可能产生的环境影响问题，也可以解决采用钻孔灌注法在地基中设置桩可能产生的桩施工质量难以保证的问题。近年来，我国引进、发展了多种桩的植入技术。下面简要介绍一种新型的预制桩植入法：静钻根植工法。静钻根植工法主要包括钻孔、桩端扩底、桩端水泥浆注入、桩周水泥浆注入与拔桩、植入预制桩五个施工步骤。静钻根植工法具有经济环保的优点。静钻根植桩中，桩周水泥土应力较小，作为传递荷载的过渡层，能显著改善桩土界面的摩擦性质，使其桩侧摩阻力能达到灌注桩的1.05～1.20 倍。同时，桩端水泥土扩大头的存在，能够较大幅度提高桩端承载性能。因此，相比于钻孔灌注桩，静钻根植桩承载性能更好，在同等性能下，静钻根植桩的造价低于钻孔灌注桩。因为不需要或者仅需要少量泥浆护壁，静钻根植工法施工过程中泥浆排放量大幅减少。同时静钻根植桩能减少混凝土用量和施工用水量。静钻根植竹节桩的各项指标均优于钻孔灌注桩，值得推广应用。

（四）人工挖孔桩施工

人工挖孔桩施工指的是借助人工方式开展灌注桩施工。先将桩打入到事先设定的指定位置，然后进行挖孔作业。结合现有的经验，该技术对于降低工程成本、增加环保效益具有显著的优势，能减少整个施工过程对周边的地质环境、生态环境所产生的破坏，具有较高的使用价值。值得注意的是，在开展人工挖孔桩施工时，需要工作人员对流水量进行严格的控制，提前将环形钢筋圈安设在透水层当中，并且需要控制好混凝土的质量，避免对实际的施工效果造成影响。从另一方面来看，随着我国岩土业的不断发展，岩土市场上的人工成本也在不断提升，人工挖孔桩技术也逐渐呈现出被市场淘汰的趋势。

结语

综上所述，在岩土施工中，地基基础和桩基础均是重要的结构，提高该处的施工质量对于维持岩土的稳定性而言具有重要意义。