土木工程中的复合地基与地基处理技术的应用策略

朱丽媛

山东莱克工程设计有限公司 山东 青岛 266520

引言

地基处理是土木工程施工环节中基础工作，直接影响土木工程施工质量。近年来，土木工程地基处理技术不断优化完善，新型地基处理技术优势突出，复合地基处理技术就是其中之一。复合地基处理技术适用于多种土层，它在多种建筑的建造中都很适用，应用范围较广。因此，在施工中，技术人员要提高对复合地基处理工作的重视，保证地基处理质量。

1 土木工程中地基处理工作重点及原则

1.1 地基处理工作重点

1.1.1 上部结构分析。土木工程上部结构与地基连接，要重视上部结构分析。当土木工程上部结构存在影响地基结构安全性的因素时，地基结构就会受到严重的损坏，地基处理工作难度也会随之上升，影响地基处理效果。与地下结构相比，土木工程上部结构更为复杂，如果上部结构分析存在偏差，没有准确掌握地基荷载数值，则会影响地基处理工作。为此，技术人员应准确掌握上部结构的相关信息数据，减轻上部结构对地基处理产生的威胁，结合分析结果完成地基处理工作，确保地基结构的稳定性达到预期要求[1]。

1.1.2 地基处理方案内容可行性分析。除需做好土木工程上部结构分析工作外，还要加强地基处理方案内容的可行性分析。地基处理方案内容可行性分析是确保地基处理工作有序展开的基础前提。在土木工程地基处理过程中，部分施工单位仅拟定了地基处理方案，却未对地基处理方案展开可行性研究与审核，导致地基处理过程中存在许多问题，方案内容与实际情况存在差异，受环境因素及人为因素影响，方案中的部分工序无法落实。地基处理方案可行性分析是土木工程地基处理环节中的重要环节，应重点做好图纸细节及关键部分研讨，无任何问题后方可正式使用，提高地基处理工作水平，确保土木工程后续施工稳步推进。

1.1.3 现场环境基础资料分析。为提高地基处理工作水平，不仅需要做好土木工程上部结构分析及地基处理方案内容可行性分析，还要掌握土木工程所处区域现场环境的基础资料，其中涵盖区域水文条件、施工现场自然环境条件、地下水位条件、土壤结构特征及土层信息等多项要素。确保各项勘查工作落实到位，加强数据收集整理及分析，以分析结果为基础选择地基处理技术应用。

1.2 地基处理工作原则

①形变值控制原则。土木工程结构庞大，主体结构会向地基施加极大的荷载。一旦处理不当，就会造成地基结构形变。如地基形变为可控范围之内，则不会对土木工程结构造成影响。如地基形变为可控范围之外，就会使土木工程结构安全性受到威胁。施工人员应结合土木工程基础结构信息，明确形变值标准，加强日常巡回检查，将形变值保持在指定范围之内。②稳定性原则。在地基处理过程中，地基塌陷事故主要集中于边坡部位，导致这一问题出现的原因主要是地基结构抗滑能力及抗倾斜能力未满足规定及标准，应给予足够重视，确保防护措施到位[2]。③成本控制原则。土木工程建设目的是满足人民群众生产、生活、娱乐需求，使施工单位获取更高的经济利益，推动我国社会经济健康发展。在地基处理环节中，应科学应用多种技术手段，在确保处理质量的基础上，降低成本支出，提高土木工程经济效益。

2 复合地基内涵

在土木工程施工阶段，为提高天然地基结构强度，施工人员会利用某种方法将原有天然地基替换成硬土地基，或将部分施工材料，例如钢筋及混凝土等添加在天然地基中，以此强化天然地基结构强度，这种经过改造的天然地基就被称为复合地基。与天然地基相比，复合地基的稳定性及强度更高，承载能力及渗透性能更为优越。此外，复合地基的出现推动了复合地基处理技术的发展。

3 复合地基处理技术应用策略

在土木工程施工阶段，如天然地基结构稳定性不足，将会使土木工程整体质量受到影响。目前，部分土木工程地基结构仍存在渗透性差、强度低等缺陷，这会导致沉降及失稳等事故出现。施工人员应将复合地基处理技术与地基处理环节相互整合，加强新型材料及工艺技术应用。依托专业技术改良天然地基结构的物理性质，在不对地基承载系数造成影响的基础上，实现天然地基荷载能力改善。除此之外，施工人员还可完成地基结构局部替换或整体替换，应用强度更高的结构代替原有天然地基结构，强化地基结构强度。

但需要注意的是，不同工艺技术优势不同，弊端也不同。施工人员需根据土木工程实际情况，采取针对性的选择策略，在提高应用水平的基础上，实现成本控制目标。在工艺技术选择前，施工人员需做好天然地基结构承载能力分析。如天然地基结构可满足土木工程施工要求，则无须应用复合地基处理技术，仅需做好人工补强即可。如天然地基结构难以满足土木工程建设标准，则应利用复合地基处理技术对其加以处理。

复合地基是指将桩基础地基与浅基础地基的荷载传递方式相互整合，将部分荷载直接传递给地基结构，另一部分荷载会由桩结构向下传递[3]。但需要注意的是，复合地基处理技术仍处于发展阶段，施工人员应结合实际情况判断各项技术的可行性。复合地基处理技术种类繁多，笔者结合自身工作经验，选择下列技术展开详细分析。

3.1 水泥土搅拌桩复合地基处理技术

水泥土搅拌桩在饱和软粘土地基加固环节中应用更为广泛，复合地基固化剂为水泥。施工人员可应用搅拌设备，在地基深部将水泥与软土相混合，利用水泥与软土产生的化学反应及物理反应，使软土地基结构硬化，强化地基结构稳定性、及整体性，干加固深度不可超过15m，湿加固深度不应超过20m[4]。

3.2 旋喷桩复合地基处理技术

旋喷桩是指利用专业设备，将旋喷注浆管及喷头设置在桩底设计高程，随后利用高压装置向已调配完成的浆液提供能量，使其由注浆管上方的喷嘴高速喷射出来，这种具有高能量的浆液可直接破坏土体。在喷射时，边旋转钻杆边向上提升，使浆液与土体实现更加充分的融合，在土体内形成柱状结构，实现地基加固目标。在具体施工时，应先钻后喷，搅拌提升，确保各阶段桩结构的浆液与土比例适宜。

3.3 夯实混凝土桩复合地基处理技术

该项技术可利用机械设备（机械设备涵盖长螺旋钻机、扩土机等）或人工的方法成孔，随后选择单一土质材料，将其与水泥相配比，充分搅拌后制成水泥土，利用分层的方式回填在孔中，再展开后续强夯处理，进而组成均匀的水泥土桩结构。该项技术在地下水位以上的素填土地基、粉土地基、黏性土地基中应用更为广泛，但处理深度不可超过10m。如应用洛阳铲成孔，则深度不可超过6m。当区域存在地下水时，该项技术可用于渗透系数低于10-5cm/s的黏性土地基结构及桩顶上方0.5m至1.0m区间有水地基结构，含水量过高时不可采取该项技术[5]。

3.4 水泥粉煤灰碎石桩复合地基处理技术

水泥粉煤灰碎石桩也被称为CFG桩，是指由适量水分与碎石、粉煤灰等混合料相搅拌后，利用成桩设备组成的桩体结构。可通过调整水泥占比的方式，实现桩结构强度等级变化，最高强度等级可达到C25，最低强度等级可达到C5。该种桩体结构具有可调性，能够大幅提高地基结构承载能力，桩长为数米至数十米不等，桩体结构抗阻力强。当施工现场地基结构承载能力强，施工荷载要求低时，可适当缩短桩体长度。当施工荷载要求高时，可适当增加桩体长度。针对天然地基，当承载力低，设计承载力要求较高时，传统柔性桩无法满足施工要求，水泥粉煤灰碎石桩更为适宜。此外，水泥粉煤灰碎石桩在多种条件下均可实现应用。根据地基结构划分，水泥粉煤灰碎石桩既可用于独立地基，也可用于条形地基、箱形地基及筏形地基。针对土体性质划分，水泥粉煤灰碎石桩既可用于固结素填土地基，还可用于粉土砂土地基等。

3.5 柱锤冲扩桩复合地基处理技术

柱锤冲扩桩是指利用柱锤冲击的方法成孔，随后将填料分层填入孔中，组成的竖向补强结构。柱锤冲扩桩复合地基在地下水位以上的黄土地基、粉土地基及杂填土地基处理环节中应用更为广泛，但地基深度不可超过10m。针对地下水位以下的土体处理工作而言，应利用现场实验的方法判断该项技术的可行性。针对大型工程、现场环境复杂工程与重要工程而言，在施工环节展开前需选择具有代表性场地展开实验。

4 复合地基处理技术未来发展趋势

近年来，复合地基处理技术发展水平得到了显著的提高，在强化地基承载力、简化施工工序、节约成本等方面发挥着重要的作用。而随着现代施工技术体系的发展和完善，复合地基处理技术仍需不断的完善，以适应现代土木工程建设需要。

第一，各类复合地基处理基础优势及适用性的认识程度会得到有效的提升，其一是因为施工经验积累丰富，其二是室内试验条件及室外试验条件更加优越。土木工程领域逐步展开了各类复合地基处理技术适用性及优缺点研究。在具体施工时，可根据工程实际情况，利用实验及借鉴其他工程的方式，科学选择复合地基处理技术加以应用。第二，施工设备及工艺技术实现更新迭代。在复合地基处理技术应用过程中，受机械设备条件制约，技术应用仍处于探索阶段，难以实现大范围推广。近年来，在科学技术不断发展下，国内机械设备及工艺技术已展开了一系列的创新，这为复合地基处理技术应用提供了新的平台。第三，各类新型施工材料实现了研发。复合地基处理技术愈加完善，与之相配套的材料也实现了创新，新型材料研发及废料利用水平得到了显著的提高。例如，水泥粉煤灰碎石桩不仅可实现能源节约，还具有显著的经济优势。新型BY灌浆材料不仅可用于港口及轨道等工程的地基处理环节中，还可实现混凝土结构补强，这将为复合地基处理技术发展提供新的动力。第四，为提高复合地基处理技术应用水平，人才保障是基础前提。各地高校及科研部门应制定人才培养方案，加强人才培养课程完善，结合复合地基处理技术内容，提高培训过程的针对性，确保人才供应充足。第五，地基沉降形变机理研究工作不断推进。针对地基沉降形变机理研究，我国已度过了早期阶段的经验判断，后期进入了半经验半理论阶段，后续实施了数据测量、室内室外实验及理论分析等活动，目前已经进入了数据实测、理论分析及数值模拟相互结合阶段，这为复合地基处理技术推广提供了有利条件。第六，复合地基理论研究工作不断推进。虽然复合地基理论体系建设仍处于探索时期，且发展相对缓慢，但复合地基这一概念已在土木工程领域实现了大范围的普及，且理论研究已为工程建设起到了推动作用，复合地基处理技术在土木工程中实现了应用，为复合地基理论发展提供了先决条件。

5 结束语

综上所述，在土木工程施工时，应充分认识到地基处理环节的重要作用，避免土木工程施工质量受到影响。在地基处理过程中，施工人员应形变值控制原则、稳定性原则及成本控制原则，加强施工现场上部结构分析、地基处理方案内容可行性分析及现场环境资料分析，提高复合地基处理工作水平。现阶段，地基处理环节已受到了社会各界的广泛关注，施工人员应结合项目所属地区天然地基结构情况，采取针对性的复合地基处理技术加以应用，加强施工环节管控，提高地基处理技术应用水平。