房屋建筑施工工程中的地基处理技术

陈潞红

(山西建设投资集团有限公司，山西 太原 030032)

1 房屋建筑施工工程中地基处理技术的主要特点

1.1 复杂性

地基处理技术涉及到多种因素，如土质、水文、地质、荷载、结构等，这些因素之间相互影响，相互制约，使得地基处理技术具有很强的复杂性。例如，不同的土质对地基处理技术的选择和效果有很大的影响，如粘土、砂土、卵石土等，需要采用不同的地基处理方法，如挤密法、灌注桩法、预应力锚索法等。而且，同一种土质在不同的水文和地质条件下，也会有不同的反应和变化，如干湿变化、季节变化、地震作用等，需要根据实际情况进行调整和优化[1]。

1.2 多变性

地基处理技术随着科学技术的发展和工程实践的积累，不断创新和改进，形成了多种多样的地基处理方法和技术。例如，传统的地基处理方法有挖孔灌注桩法、沉井法、沉管法等，现代的地基处理方法有高压旋喷桩法、高压喷射桩法、高频振动桩法等。这些方法各有优缺点，适用于不同的工程条件和要求。因此，在选择和设计地基处理技术时，需要综合考虑各种因素，根据最新的技术水平和经验数据，进行比较和分析。

1.3 风险性

地基处理技术是一项高风险的工程技术，它涉及到建筑物的稳定性和耐久性，如果出现问题或失效，可能会造成严重的后果和损失。例如，如果地基处理技术选择不当或施工质量不高，可能会导致地基沉降、裂缝、变形等现象，影响建筑物的正常使用和寿命。而且，地基处理技术还受到外界环境的影响，如气候变化、人为干扰、自然灾害等，可能会导致地基处理效果的变化或损坏。因此，在进行地基处理技术时，需要进行严格的设计和施工监控，并采取必要的防护措施。

1.4 特殊性

地基处理技术是一项针对特定工程条件和要求而进行的工程技术，它没有统一的标准和规范，需要根据具体情况进行定制和调整。例如，在某些特殊场合或区域，如历史文化遗址、生态保护区、岛屿或海洋等，需要采用特殊的地基处理技术，如微型桩法、水下灌注桩法、浮动桩法等。这些技术需要考虑到保护环境和文化遗产的要求，并克服一些技术难题和挑战。

2 房屋建筑施工工程中地基处理技术优化的必要性

2.1 提高地基承载力

地基承载力是指地基在不发生破坏或超过允许变形的情况下，能够承受的最大荷载。提高地基承载力是地基处理技术优化的主要目的之一，也是保证建筑物安全性能的必要条件。根据不同的地质条件和荷载特点，可以采用不同的方法来提高地基承载力，如桩基、植筋土、灌注桩、喷射桩、动力压密等[2]。

例如，在软土或淤泥层上建造高层建筑时，可以采用桩基来提高地基承载力。桩基是指将预制或现场制作的钢筋混凝土、木材或金属等材料的桩体打入或灌入土层中，形成一定形式和数量的桩群，以承受建筑物的荷载并传递给较深层或较坚硬的土层。桩基可以有效增加地基的有效面积，改善土层的应力分布，提高土层的抗剪强度，从而提高地基承载力。

2.2 降低地基变形量

地基变形量是指地基在荷载作用下发生的位移或变形。降低地基变形量是地基处理技术优化的主要目的之一，也是保证建筑物使用性能和美观性能的必要条件。根据不同的变形类型和原因，可以采用不同的方法来降低地基变形量，如排水固结、预压加固、加筋加固、注浆加固等。

例如，在含水量较高或渗透性较差的粘性土层上建造建筑物时，可以采用排水固结法来降低地基变形量。排水固结法是指在土层中设置排水管道或排水板等设施，利用外加荷载或自重荷载，使土层中多余孔隙水排出，从而促进土层固结和压缩，减少土层厚度和孔隙比，增加土层密度和弹性模量，从而降低地基变形量[3]。

2.3 减少地基不均匀沉降

地基不均匀沉降是指地基在荷载作用下发生的不同部位的沉降量不相等。减少地基不均匀沉降是地基处理技术优化的主要目的之一，也是保证建筑物结构完整性和耐久性的必要条件。根据不同的沉降原因和程度，可以采用不同的方法来减少地基不均匀沉降，如调整荷载分布、改善土层均匀性、补偿沉降、加固沉降区等。

例如，在地基土层中存在局部软弱或空洞的情况下建造建筑物时，可以采用补偿沉降法来减少地基不均匀沉降。补偿沉降法是指在软弱或空洞区域注入水泥浆、泡沫混凝土或其他材料，使其充填空隙或提高强度，从而抵消或减小软弱或空洞区域的沉降量，使其与周围土层保持一致，从而减少地基不均匀沉降。

2.4 防止地基液化或膨胀

地基液化或膨胀是指地基在特定条件下发生的由固态向液态或气态转变的现象。防止地基液化或膨胀是地基处理技术优化的主要目的之一，也是保证建筑物抗灾性能和寿命的必要条件[4]。根据不同的液化或膨胀机理和影响因素，可以采用不同的方法来防止地基液化或膨胀，如改善排水条件、增加有效应力、增加抗剪强度、隔离有害土层等。

例如，在含有可膨胀黏土或含有有机质的土层上建造建筑物时，可以采用隔离法来防止地基膨胀。隔离法是指在可膨胀土层或有机质土层与建筑物之间设置隔离层，如砂垫层、防水膜、隔离板等，以阻止水分或其他物质的渗入或渗出，从而控制土层的含水量和体积变化，从而防止地基膨胀。

3 房屋建筑施工工程中地基处理技术的类型

3.1 桩基处理

桩基处理是指在地基土层中打入或灌注桩体，以提高地基承载力和抗变形能力的方法。桩基处理适用于承载力较低、变形较大、不均匀沉降较严重的地基土层，或者需要跨越障碍物或深埋地下结构的建筑物。桩基处理的类型有预制桩、灌注桩、钻孔灌注桩、振动沉桩等[5]。例如，钻孔灌注桩是在地基土层中钻孔，然后在孔内灌注混凝土或其他材料，形成桩体的方法。钻孔灌注桩适用于承载力较高、变形较小、均匀沉降较小的地基土层，或者需要穿越岩石层或硬土层的建筑物。

3.2 土层加固处理

土层加固处理是指在地基土层中注入水泥浆、化学液体或其他材料，以改善土层性质和增强土层强度的方法。土层加固处理适用于承载力较低、变形较大、不均匀沉降较严重的地基土层，或者需要防止液化、滑移、冲刷等现象的建筑物。土层加固处理的类型有水泥浆喷射法、化学液体喷射法、水泥土搅拌法、水泥土柱法等。例如，水泥浆喷射法是在地基土层中喷射水泥浆，使水泥浆与土粒结合，形成加固体的方法。水泥浆喷射法适用于承载力较低、变形较大、不均匀沉降较严重的地基土层，或者需要防止液化、滑移、冲刷等现象的建筑物。

3.3 土层置换处理

土层置换处理是指将地基土层中的部分或全部土质挖除，然后填入具有良好性能的材料，以提高地基承载力和抗变形能力的方法。土层置换处理适用于承载力较低、变形较大、不均匀沉降较严重的地基土层，或者需要改善地下水位或排水条件的建筑物。土层置换处理的类型有挖填法、挤压法、冲洗法等。例如，挖填法是将地基土层中的部分或全部土质挖除，然后填入砾石、砂石等材料，形成置换体的方法。挖填法适用于承载力较低、变形较大、不均匀沉降较严重的地基土层，或者需要改善地下水位或排水条件的建筑物[6]。

4 地基处理过程中的注意事项和要点

案例一：某高层建筑物在软黏土地基上进行施工，为了提高地基承载力和防止不均匀沉降，采用了灌注桩作为地基处理方法。灌注桩是在预先打入钢管桩后，在钢管内注入水泥浆，并同时拔出钢管，形成一根带有钢筋笼的混凝土桩。灌注桩具有承载力高、沉降小、施工快速等优点。在施工过程中，需要注意以下几点。

1)灌注桩的桩径、桩长、桩间距、钢筋笼配置等参数应根据设计要求和地基土的情况确定，不能随意更改；2)灌注桩的钢管桩应打入到设计的桩尖标高，不能过深或过浅，以免影响灌注桩的质量和效果；3)灌注桩的水泥浆应按照设计的配合比和流动性要求配制，并定期检测其性能，保证其稳定性和均匀性；4)灌注桩的拔管速度应与注浆速度相匹配，保持钢管内的水泥浆压力大于地基土的孔隙水压力，防止水泥浆外溢或土体进入；5)灌注桩的施工应避免在雨季或寒冷季节进行，以免水泥浆受到水分或温度的影响，导致凝结时间延长或强度降低[7]。

案例二：某工业厂房在含有大量粉砂层的地基上进行施工，为了防止地基土发生液化或滑移等现象，采用了搅拌桩作为地基处理方法。搅拌桩是在地基土中用机械搅拌器搅拌土体，并同时喷入水泥浆或其他外加剂，形成一根带有固化剂的土桩。搅拌桩具有改善地基土性能、增加地基土抗剪强度、减少地基土变形等优点。在施工过程中，需要注意以下几点。

1)搅拌桩的桩径、桩长、桩间距、固化剂用量等参数应根据设计要求和地基土的情况确定，不能随意更改；2)搅拌桩的机械搅拌器应选择合适的型号和规格，并保持良好的工作状态，避免出现故障或损坏；3)搅拌桩的固化剂应按照设计的配合比和流动性要求配制，并定期检测其性能，保证其稳定性和均匀性；4)搅拌桩的施工应按照设计的顺序和方向进行，保持搅拌器在地基土中的垂直状态，防止出现偏斜或偏移[8]；5)搅拌桩的施工应在固化剂喷入后尽快完成，以免固化剂在地基土中发生分离或沉降。

5 房屋建筑施工工程中常用的地基处理技术

5.1 挤密法

挤密法是一种利用机械或人力将材料或构件插入地基土中，使地基土发生挤压和密实的方法。挤密法可以分为静力挤密法和动力挤密法两大类。

静力挤密法是指将钢管、钢板、预制桩等构件以恒定或变化的速度静止地插入地基土中，使地基土在构件周围产生径向挤压和密实。静力挤密法适用于粘性土、淤泥、软土等松散或弱固结的地基土，也可以用于含砂卵石层或碎石层等较硬的地基土。静力挤密法的优点是施工噪音小，不会对周围环境造成影响，施工速度快，效果好。静力挤密法的缺点是施工设备较重，需要较大的场地和较高的桩顶反力，施工成本较高[9]。

动力挤密法是指将钢管、钢板、预制桩等构件以周期性地冲击或振动方式插入地基土中，使地基土在构件周围产生径向和轴向挤压和密实。动力挤密法适用于砂土、碎石层、卵石层等松散或中等固结的地基土，也可以用于含水量较高的黏性土或淤泥等软弱地基土。动力挤密法的优点是施工设备较轻，不需要较大的场地和较高的桩顶反力，施工成本较低。动力挤密法的缺点是施工噪音大，会对周围环境造成干扰，施工效果受到冲击或振动频率、幅度、时间等因素的影响。

举例说明：某住宅楼项目位于河滩区，地下水位高，地质条件复杂，主要由粘性土、淤泥、砂卵石层组成。为了提高地基承载力和抗变形能力，设计采用了静力挤密法和动力挤密法相结合的方式进行地基处理。具体方法是：在粘性土和淤泥层中采用静力挤密法，每隔3m插入一根直径为0.8m的钢管桩，桩长为10m；在砂卵石层中采用动力挤密法，每隔2m插入一根直径为0.6m的钢板桩，桩长为8m。经过地基处理后，地基土的承载力提高了约30%，沉降量减少了约40%，达到了设计要求[10]。

5.2 灌注法

灌注法是一种利用水泥浆、水泥土、混凝土等材料灌注到地基土中，使地基土与灌注材料形成复合体，提高地基土的强度和刚度的方法。灌注法可以分为压密灌注法和置换灌注法两大类。

压密灌注法是指将灌注材料以一定的压力从地表或钻孔中灌注到地基土中，使地基土在灌注材料的作用下发生压密和固结。压密灌注法适用于粘性土、淤泥、软土等松散或弱固结的地基土，也可以用于含水量较高的砂土等渗透性较好的地基土。压密灌注法的优点是施工简单，不需要特殊的设备，施工成本较低，施工效果好。压密灌注法的缺点是施工过程中可能会造成地面沉降或裂缝，需要进行监测和控制，施工范围受到灌注材料扩散范围的限制[11]。

置换灌注法是指将灌注材料以一定的压力从钻孔中灌注到地基土中，同时将钻孔中的地基土排出，使地基土被灌注材料完全或部分置换。置换灌注法适用于砂土、碎石层、卵石层等松散或中等固结的地基土，也可以用于含水量较低的黏性土或淤泥等软弱地基土。置换灌注法的优点是施工范围广，不会造成地面沉降或裂缝，施工效果好。置换灌注法的缺点是施工设备较复杂，需要较大的场地和较高的桩顶反力，施工成本较高。

举例说明：某商业楼项目位于市区，周围有多栋高层建筑物，地下水位低，地质条件较好，主要由砂土和碎石层组成。为了提高地基承载力和抗变形能力，设计采用了置换灌注法进行地基处理。具体方法是：在砂土层中采用水泥浆置换灌注法，每隔2m钻孔一根直径为0.5m的圆形桩孔，桩孔深度为15m；在碎石层中采用水泥土置换灌注法，每隔3m钻孔一根直径为0.8m的方形桩孔，桩孔深度为20m。经过地基处理后，地基土地承载力提高了约50%，沉降量减少了约60%，达到了设计要求[12]。

5.3 加筋法

加筋法是一种利用钢筋、钢丝网、纤维等材料增强土层的方法，它适用于处理软土、填土、边坡等容易发生塑性变形或滑动的土壤。加筋法的原理是通过在土层中设置一定形式和数量的加筋材料，使其与土壤颗粒形成有效的摩擦力或粘结力，提高土层的抗剪强度和刚度，从而达到增加稳定性、防止变形或滑动的目的。加筋法有多种具体方法，如平面加筋法、立体加筋法、锚固加筋法等。其中，平面加筋法是最常用的一种，它可以分为水平加筋法和垂直加筋法。水平加筋法是在土层中水平铺设一层或多层加筋材料，然后覆盖一层或多层土壤，形成一个复合体。垂直加筋法是在土层中垂直插入一根或多根加筋材料，然后与周围的土壤紧密结合，形成一个复合体。例如，在广州某高速公路工程中，为了处理路基下方的软弱填土层，采用了水平加筋法，即在填土层中每隔0.5m水平铺设一层钢丝网，并用夯实机进行压实，形成一个厚度为3m的加筋复合体，提高了填土层的承载力和稳定性[13]。

6 房屋建筑施工工程中地基处理技术的未来发展方向

6.1 提高地基处理技术的智能化水平

随着信息技术和人工智能的发展，地基处理技术可以利用大数据、云计算、物联网、机器学习等手段，实现对地基状态的实时监测、分析和预警，以及对地基处理过程的自动化、优化和控制[14]。例如，可以通过无人机、传感器、摄像头等设备，收集地基的温度、湿度、压力、位移等数据，上传到云端进行分析和处理，生成地基质量评估报告和风险预警信息，指导施工人员采取相应的地基处理措施。同时，可以通过智能机器人、机械臂等设备，执行地基处理任务，如打桩、注浆、植筋等，提高施工效率和质量。

6.2 提高地基处理技术的环保性能

随着社会对环境保护的意识和要求不断提高，地基处理技术也需要减少对环境的污染和破坏，实现资源节约和循环利用。例如，可以通过采用生物土工技术，利用微生物或植物等生物材料对地基进行改良或加固，既可以提高地基的强度和稳定性，又可以保持土壤的生态功能和美观性。同时，可以通过采用可降解或可回收的材料对地基进行处理，如聚合物、纤维素等，避免产生不可降解或有毒的废弃物，减少对环境的污染[15]。

6.3 提高地基处理技术的适应性能力

随着建筑工程的多样化和个性化需求不断增加，地基处理技术也需要根据不同的地质条件、建筑类型、功能要求等因素，选择合适的方法和材料对地基进行定制化处理。例如，可以通过采用复合或多功能材料对地基进行处理，如纳米材料、智能材料等，赋予地基具有自修复、自适应、自感应等特性，以满足建筑物在不同环境下的安全性能要求。同时，可以通过采用模块化或可拆卸的方式对地基进行处理，如预制桩、可拆卸桩等，实现地基处理的灵活性和可重复性，以满足建筑物在不同位置或用途下的变化需求。

7 结语

综上所述，房屋建筑施工工程中地基处理技术优化具有关键意义，可以有效提高地基承载力、降低地基变形量、减少地基不均匀沉降、防止地基液化或膨胀等，从而保证建筑物的安全性、稳定性、耐久性、使用性和美观性等。在实际工程中，应根据具体情况选择合适的方法和技术进行优化处理，以达到最佳效果。