探析建筑工程地基处理中的问题分析及解决方法

摘要：复杂、多样的施工环境和建筑要求，促使房屋建筑工程中地基处理施工技术不断推陈出新、与时俱进。本文首先论述了地基危害对建筑物的影响，深入分析了槽底局部软土的处理、基槽降水、水泥土搅拌桩复合地基设计与施工的有关问题、以及复合载体夯扩桩设计与施工的有关问题，并简单介绍了几种最新的地基处理施工技术，最后对地基处理施工技术的前景进行了展望，旨在为房屋建筑工程中地基处理提供理论指导，最终促进整个工程建设领域的不断发展。

关键词：建筑工程地基处理、问题分析、解决方法

中图分类号：TU761文献标识码： A 文章编号：

一、前言

任何建筑物都必须有可靠的地基和基础,因为建筑物的全部重量(包括各种荷载)最终将通过基础传给地基。因此,若在软弱地基上建造建筑物(构筑物)或是建筑物(构筑物)对地基的要求较高时,采用天然地基有时不能满足设计要求,则需要对地基进行人工处理,以满足结构对地基的要求。在施工过程中如发现地基土质过软和过硬不符合设计要求时,应本着使建筑物各部位沉降尽量趋于一致,以减小地基不均匀沉降的原则对地基进行处理。

二、地基危害对建筑物的影响

1、地基产生整体剪切破坏。1955年始建的巴西某11层大厦长25m，宽12m，支承在99根长21m的钢筋混凝土桩上。1958年大厦建成后，发现其背后明显下沉。同年1月30日，该建筑物的沉降速度高达每小时4mm，当日晚8时许，大厦在20s内倒塌。后查明该大厦下有25m厚的沼泽土，而其下的桩长仅有21m，为深入其下的坚固土层，倒塌是由于地基产生整体剪切破坏所致。

2、地基产生不均匀沉降。 我国名胜苏州虎丘塔建于959～961年，为七级八角形砖塔，塔底直径13.66m，高47.5m，重63 000kN。塔建成后由于历经战火破坏、风雨侵蚀而严重损坏，我国于1956～1957年对其进行了上部结构修缮，但修缮的结果使塔体重量增加了约2000kN，同时加速了塔体的不均匀沉降，塔顶偏离中心线的距离由1957年的1.7m发展到1978年的2.31m，并导致地层砌体产生局部破坏。后于1983年对该塔进行了基础托换，使不均匀沉降得以控制。

3、地基产生过量沉降。我国广深铁路k2+150段线路地处山涧流水地带，淤泥覆盖层较厚，通车后路基不断下沉，1975年后，严重地段每旬下沉量高达12～16mm，其他地段每旬下沉量为8～12mm不等，路基的下沉不仅增加了该段铁路的维修保养作业量，更严重威胁着铁路列车的安全营运。该路段后采用高压喷射注浆法进行了路基土加固处理。

三、槽底局部软土的处理

在验基槽过程中，经常发现局部软土层并需挖除，其后进行回填处理。如果需进行处理的平面深度较深、面积较大，局部回填压实土的地基承载力特征值要类似于周围天然地基承载力特征值，则应用轻型动力触探(N10)控制。以下是具体操作:首先使用N10对天然地基承载力特征值进行检测，测深等于被处理部位深度，或稍深些，测点应大于4-5个，部位宜选择在被处理软土周围附近。根据实测得到的天然地基承载力特征值，采用N10层层控制被处理处的回填压实土，便能得出和天然地基基本一致的地基承载力的特征值。

以下几点需要特别说明:

1、地质资料中已有各层土的地基承载力特征值，但由于和N10的测试手段不一样和周边条件的变化，两者之间会有数据上的差距。为克服这个差距，使其具有可比性，就需要先用N10测出天然地基承载力特征值；

2、假如处理土位于两层或两层以上的天然地基土范围内，则压实土地基承载力特征值要和天然地基相应土层的地基承载力特征值基本一致。

3、总地质资料中得到的各层地基承载力特征值接近于用N10测出的天然地基相应土层的地基承载力特征值应，假如二者差距明显过大，要查明原因。

4、N10仅能用于检测粘性土。

以上局部地基处理不需提出对压实系数的要求，主要原因是，假如对压实上提出压实系数要求，会导致压实土过硬，进而造成处理部位和周边天然地基的地基承载力特征值之间差距过大，使地基出现不均匀沉降。

有一点必须要引起重视，局部回填压实土要最大程度采用素土，谨慎使用灰土，主要是由于再用灰土很可能造成处理土过硬。也要最大程度减少采用级配砂石或碎石回填，主要是由于以下两点：第一，砂石或碎石的振实标准难以把握；第二，级配砂石或碎石孔隙比相对较大，如果地震会导致该部位出现下沉。

四、关于基槽降水

在地下水位较高的地区，距基槽外壁一定距离(约6-8m处)打井降水是不可缺少的施工工序，否则，会对地基处理效果以及施工效果产生影响。

井点位置的选择、井点数量以及井深度的确定会对打井降水的效果产生很大影响。这里主要对井点位置选择问题进行讨论。在实际工程中，我们发现许多建筑工地在打井降水的井点选位盲目性很大，造成基槽降水效果很差，甚至对施工产生影响。

如图1所示，是正确的井点选位。井点要根据当地地下水的流向确定，于基槽地下水的上游侧选定井1，在下游侧选定井2。从降水井的重要性方面来讲，井1起降水的关键作用，是主要降水井；井2仅起辅助作用，是次要降水井。有井1和井2降水具有很好的效果，有井1无井2也具有降水效果，但假如无井1仅有井2，则不能有好的降水效果。

另外，假如井位在按照图2情况布置，降水效果势必事倍功半，主要是由于在地下水上游侧的井A或井B和下游侧的井C控制基槽的面积太小。所以，降水井的选位就要在最大程度上控制基槽面积，这是保障降水效果的关键因素。

对于建筑物基槽每侧的井点数量，可针对基槽长度灵活掌握，最优数量是地下水上游井点数比下游侧井点数稍多，有助于物尽其用。

五、水泥土搅拌桩复合地基设计与施工的有关问题

无论在理论上还是在施工中，水泥土搅拌桩复合地基都是比较成熟的地基处理方法，然而还存在一些值得探讨的问题。

1、搅拌桩方案应具有条件性。水泥土搅拌桩系半柔性桩，且其主要承力部位约在设计桩顶以下2-3m的范围，因此，假如在桩顶以下2-3m的范围桩体周围的土质松，则不适合采用搅拌桩方案，主要是由于在这种情况下，桩间土对桩体的水平约束力不大，桩体由于水平力的作用，半柔性的搅拌桩有可能折断，这应该是个可预知的隐患。

2、桩身完整性检测问题。通过实践，水泥土搅拌桩出现的桩身质量问题大部分小狐仙在设计桩顶以下0.5-1.0m处，也即在桩的主要承力范围内。主要是以下常见原因导致了以上问题的发生：

（1）地下水位低于设计桩顶以下一段距离，在喷粉搅拌过程中，地下水位以上的土体含水量小，假如在喷粉时不额外加水，就极易导致该桩段水泥土喷粉桩无法良好地固化，造成桩体抗压强度无法满足设计要求；

（2）附多余桩头时用力不当，易形成断桩；

（3）未清除部分杂填土，形成局部的水泥杂填土搅拌桩，通常来讲，这种桩不是断桩就是桩体局部抗压强度低下。

综上所述，要重视搅拌桩可能出现的桩身质量问题。然而，现行规范及有关专业书籍都没有提及搅拌桩桩身完整性的检测内容。在实际工程施工中，部分进行桩身完整性的低应变检测，部分则不进行检测，不具统一性，有可能使未进行低应变检测的工程出现安全隐患。所以，必须要对搅拌桩进行低应变检测。

六、复合载体夯扩桩设计与施工的有关问题

该型桩的单桩竖向承载力特征值范围通常是350-1000kN，一般桩长5-7m，单桩竖向承载力大小约与20多米长的钢筋混凝上灌注桩相对，两者最大沉降量则基本一直，所以，再过能广泛应用了夯扩桩，且效果显著。

如下图3,为夯扩桩的简要构造。在进行实际工程时，在一定程度上夯扩桩方案具有局限性，在施工过程中很可能出现质量问题，必须要加以重视。

图3夯扩桩构造图

1、局限性。由于夯扩桩的主要承载部位是0.3m2耐干硬性混凝土和夯扩填充体，二者合称为复合载体。

设计的关键是夯扩填充体座落在什么样的天然土层上？。通过实践，如果夯扩填充体座落在高压缩土层上，会使桩体出现很大沉降量，在进行试桩静载检测过程中，其最大沉降量部分甚至大于规范所规定的60mm，该种软弱天然土层导致夯扩桩出现很大沉降，从而对这种桩型在高压缩土层中的应用产生了很大限制。

2、施工常见问题。在进行混凝土桩低应变检测过程中，发现部分混凝土桩体下端部与干硬性混凝土完全脱离或部分脱离。受上部建筑逐渐升高的影响，桩的受力也慢慢增大，在混凝土桩的锐角端无法承受上部传来的荷载的情况下，便出现破坏，由于荷载进一步加大的影响，就具有承台梁的砖混结构来讲，可能会出现以几种情况:

（1）荷载不断增大，进一步破坏锐角，桩体不断下沉。在地基沉降均匀的情况下，这种混凝土桩的下沉的代价是承台梁的变形。假如该变形超越承台梁的变形极限，将会破坏承台梁，进而对上部建筑物结构安全造成不利影响；

（2）锐角局部出现破坏并部分插入干硬性混凝土中，也可能导致干硬性混凝土被破坏，此时，很容易出现混凝土桩端下沉而导致承台梁被破坏；

（3）由于上部荷载的作用，锐角未被破坏，然而棍凝土桩下端和干硬性混凝土长时间其连接处于不正常状态，并在地下水的腐蚀作用下，势必会给施工带来安全隐患。

以上混凝上桩下端部与干硬性混凝上完全或部分脱离的情况出现主要是由于：在进行夯扩时，周围土层被挤压并产生的外扩压力较大，在初浇混凝土桩过程中，受混凝土桩的外套筒提升太快的影响，套筒周围较大的土压力顺势挤入刚浇筑的混凝土中，就导致桩下端与干硬性混凝土脱离情况的出现。由于这种土压力越向上离夯扩部位越远，土压力就会越小，就会使挤入混凝土内的土量降低，如此一来，混凝土桩下端部便成为规则或不规则的近似锥状形式。

由于实际情况的复杂性，外套筒的初始提升以及后继提升的快慢，就要根据土质条件、水泥品种、水灰比的大小以及施工条件等因素进行综合考虑。

七、几种最新的地基处理施工技术

1、粉煤灰吹填法

粉煤灰具有较强的透水特性，能够缩短吹填土的固结时间，从而减少加固处理环节的费用支出。具体的操作方法是:按照一定的比例将粉煤灰与淤泥均匀混合并吹填，以达到改善土层固结性质的目的。

2、DDC灰土挤密法

该方法用到了孔内深层强夯法的施工工艺，操作方法是：一、用螺旋钻机将灰土分层注入孔中；二、分层夯实成桩，并多次锤击以不断扩大桩径；三、灰土与桩间土形成复合地基。该复合地基通过改变湿陷性黄土的打孔结构，改善地基土的湿陷性，最终控制地基土的变形，提高地基土的承载力。通过实验发现，该种复合地基的承载力远远高于天然地基，前者通常为后者的2-7倍。DDC灰土挤密法有一定的地区局限性，较为适宜应用于湿陷性黄土地地区，其他地区效果不明显。

3、IFCO强制固结法

IFCO强制固结法的运用可以在很大程度上提高固结速率。该方法存在两个主要的环节：一、排水系统环节；二、加压系统环节。排水系统由一排排纵向贯通的砂墙组成，排水效率高，固结速率因而较快。加压系统通过对真空压力的运用，减少了堆载时间。排水系统、加压系统的共同作用加快了固结速率，缩短了工期，同时也保证了混凝土的质量。[7]

八、地基处理施工技术前景展望

在工程建设领域，房屋建筑地基处理施工技术一直以来都是世界性难题。随着科技的发展，工程技术得以不断进步，地基处理施工技术也在不断提高，并朝着计算机化以及复合型方向发展。传统的地基研究中，偏重于加固机理的研究，作用机理、功能叠加的研究相对而言则较弱。综合性复合地基的研究则避免了这种情况，更多考虑综合效应，追求乘数效应。该领域引入计算机之后，相关的数值分析计算问题得到了有效地解决，无论是在精度，还是在速度方面都有不同程度的突破，工程设计的质量和效率都上了一个新台阶。

九、结语

作为是一项高技术性的工作，在进行建筑工程地基处理时，要制定合理的方案，其方案还必须落实到技术措施以及施工质量的保证上，才能使地基处理达到预期的效果。要做好建筑工程地基处理，不仅要认真制订技术措施的技术标准，确保施工质量，还务必要积极开展施工现场质量检验、试验和现场监测及控制，对地基加固动态变化进行实时观测，确保地基稳定性，掌握变形的发展，对加固效果进行，顺利实施地基方案。随着计算机技术的日益成熟，地基处理方面也加大了对计算机技术的引用。计算机在数字模型建立方面的优势得天独厚，该优势为地基处理施工技术的发展提供了良好的前景。保证施工质量，缩短施工周期，降低施工成本是工程施工永恒不变的主题，所以加大组合型复合地基施工设备的研究也是很有必要的。

参考文献：

［1］ 梁学杰 朱新民：《建筑工程中地基处理方法及现状分析》，《黑龙江科技信息》， 2010年27期

［2］ 黄建光：《建筑工程地基处理中的问题分析及解决方法》，《科技与生活》， 2010年19期

［3］ 徐仁弟：《建筑地基基础处理分析》，《科技信息》， 2007年19期

［4］ 孙亮 刘巍：《建筑地基处理中常见的问题及其对策》，《河北工程技术高等专科学校学报》， 2005年01期