建筑工程中常用軟弱地基處理措施

劉 洋

太原建材地質工程勘察院有限公司，山西 太原 030031

建筑工程在人們生產生活中具有重要的地位。建筑工程質量一旦出現問題，將會對人們的生命財產安全造成嚴重威脅。軟弱地基具有穩定性差、強度低的特點，是影響建筑工程質量安全的主要因素之一，施工單位必須對其進行特殊處理之后才能開展后續的工程作業。因此，研究軟弱地基處理措施對建筑行業的發展具有重要意義。

1 軟弱地基簡介及其處理措施

軟弱地基指水分和有機質含量較高的地基。其土壤組分一般較為復雜，不同成分的質量與體積造成其土壤結構較松散，表面及內部均存在大量孔隙，因此在強度、穩定性、抗壓、抗剪等方面均存在一定的問題，容易在施工過程中發生沉降，大幅增加了施工難度。在現實工程中，軟弱地基上的建筑物，會因為地基強度和沉降變形不滿足設計要求出現問題，所以需要對軟弱地基進行處理，以提升其強度和穩定性，確保建造完成的建筑物可以正常投入使用。軟弱地基的處理方法主要可分為兩大類：（1）直接對地基加固處理，提高其強度；（2）通過深基礎提高地基的承載能力，滿足建筑修建的條件。結合工程實踐來看，在軟弱地基厚度較大的情況下，一般采用鋼筋混凝土樁進行處理；在地基孔隙較大，含水量較高的情況下，則多采用石灰樁、堆載預壓、靜壓高強度混凝土樁等辦法進行處理。

1.1 換填法

將軟弱地基地面以下一定范圍內的土壤挖出，回填具有高強度、高壓縮性的土壤或不具備侵蝕特性的材料。該方法具有如下優點：（1）施工操作簡單便捷、速度快、效率高；（2）能夠與其他方法進行綜合應用，從而獲得更好的加固效果，基本不會出現返工的情況；（3）可靈活選擇，可根據工程現場的實際情況選擇回填材料。在具體施工過程中，主要是通過人工或機械先將地基下一定深度的軟弱土層挖除，再采用分層的方式回填碎石或是硬質土等高強度填料，最后進行夯實處理。

1.2 強夯法

使用起重機械將大噸位夯錘起吊至6～30m的高度，使其自由落體，對地基土進行夯擊，使土層空隙在巨大的沖擊力下被壓縮，排出水分和氣體，達到有效壓密固結的效果，實現地基承載力和強度的提升。該方法具有成本低、工藝簡單、方便操作且適用范圍廣的優點。

1.3 注漿地基

將水泥漿、硅酸鈉等混合形成的漿液通過壓漿泵、注漿管均勻注入土體，填充軟弱地基土壤中的空隙，驅除水分和氣體，最終形成一個高強度、高壓縮性、高穩定性的巖土體。該方法的特點是取材方便、配方簡單且不會對環境造成較大的影響，同時價格相對便宜。

1.4 樁基礎法

采用專業機械設備將樁體打入軟弱地基中或直接在軟弱地基之中通過澆筑形成樁體，作為軟弱地基的持力層，發揮承受荷載的效果。樁基礎法可選用的樁的類型較多，按照成樁方法和工藝可以分為非擠土樁、部分擠土樁和擠土樁。因此，該方法的適用范圍非常廣泛，可根據不同的情況選擇不同類型的樁體。

1.5 預壓地基

在軟弱地基原狀土的基礎上進行加載處理，排除多余的水分和氣體，可以在一定程度上避免建筑物建造完成后的沉降變形。預壓地基類型包括砂井堆載預壓地基、塑料排水帶堆載預壓地基以及真空預壓地基三種。

2 建筑工程中軟弱地基選用的要點

軟弱地基對建筑物的影響主要體現在三個方面。（1）沉降方面。由于軟土各部分厚薄程度不同，分布不均勻，會出現較大的沉降或是局部差異沉降，影響建筑物的正常使用。（2）承載力和穩定性方面。若承載力未滿足規范要求，會出現失穩現象。（3）降水方面。深層地下水的抽取會導致區域整體沉降或是建筑物開裂現象的發生。

2.1 選用加強材料

結合長期以來我國建筑工程建造實際情況來看，大部分軟弱地基實際上并不嚴重，對加強材料進行夯實處理即可滿足建筑建造的要求。在軟弱地基上部結構荷載較小的情況下，可按照工程施工的具體要求進行適當處理，但在建筑工程施工要求較為復雜時，為了確保萬無一失，有必要對軟弱地基進行細致處理。例如，將地基下部的軟弱土挖除后再回填材料進行夯實處理，必要時需要額外設置一定的加固措施。

2.2 綜合采取多種處理措施

隨著我國城市化建設的推進，我國用于建筑建造的土地資源也變得越來越緊張，需要對軟土地基進行開發。針對軟弱地基的一些特殊情況，需要進行特殊處理。為了保障達到預期效果，需要綜合采用多項技術措施進行聯合處理。如在工程設計較為嚴格的情況下，可同時應用強夯法、注漿法等。

2.3 秉持因地制宜、實事求是的原則

結合工程實際情況選擇合適的軟弱地基處理方式。我國幅員遼闊，各地區地理條件差異較大，軟弱地基的分布范圍也十分廣泛，因此處理方式也種類繁多。建筑工程建造不僅需考慮地基情況，還需考慮工程所處的區域、環境條件等。如在城市人口密集的區域，若采用施工噪聲較大的處理方法，將對周邊居民的正常生活造成影響。此外，為了獲得更大的效益，經濟性也是需要重點考慮的一項因素。

3 換填法在建筑工程軟弱地基處理中的應用實例分析

3.1 換填法的加固機理

通過換填法處理軟弱地基的加固機理如下。（1）置換作用。使用密實材料替換地基下的軟弱土。（2）應力擴散作用。基礎底面下一定厚度墊層的應力擴散作用，以減小墊層下天然土層受到的壓力和附加壓力，將基礎沉降量控制在最小的范圍內。（3）加速固結。使用透水性大的墊層材料，可以加快軟弱地基土層中水分排出的速度，加速固結。（4）針對暗溝、暗塘等情況，可以通過局部換填的方式，確保基礎底面范圍內土層壓縮性和反力的均勻性。

3.2 換填法墊層設計要點

一是合理選擇墊層材料。結合工程實踐，軟弱地基換填法處理中常用的墊層材料主要包括砂石、粉質黏土、灰土、粉煤灰、礦渣、其他工業廢渣、土工合成材料。其中，砂石最好選擇碎石、卵石、礫砂等類型，同時需注意級配設計，粒徑在2mm以下的部分控制在總重量的45%以下。粉質黏土的選擇應注意土料中有機質的含量不得超出5%，同時不能含有凍土或膨脹土。如果其中摻雜碎石，則其粒徑應控制在50mm以下。灰土的選擇應注意配合比設計，一般為2∶8或3∶7，使用前還需進行嚴格篩選，避免包含松軟雜質。粉煤灰多用于道路、堆場以及小型建筑的軟弱地基處理工作中，被用作換填墊層。在實際使用時，應鋪上厚0.3～0.5m的土壤。粉煤灰中所使用的摻加劑，必須經過試驗驗證。同時，粉煤灰材料必須符合放射性安全標準的要求。礦渣主要指高爐重礦渣，多用于小型建筑物的軟弱地基處理工作。礦渣的松散重度應該控制在11kN/m3以上，且有機質和泥土的含量需控制在5%以下。在正式施工之前，進行嚴格的試驗，確保其性能符合工程建造的要求。工業廢渣應盡可能選擇質地堅硬、性能穩定、無腐蝕性和放射性的類型，且需要通過試驗確保其粒徑、級配符合施工工藝的要求。土工合成材料的使用則要嚴格遵守國家標準《土工合成材料應用技術規范》（GB/T 50290—2014），并通過現場試驗確保其滿足要求。

二是合理控制墊層厚度。使用換填法對軟弱地基進行處理的過程中，由下臥土層的承載力確定墊層的厚度。該承載力的特征值必須大于墊層底面部位土的自重應力與附加應力之和。結合工程實踐可知，墊層的厚度一般為0.5～3m。換填法示意圖如圖1所示。

圖1 換填法示意圖

墊層底面部位的附加壓力值通過計算可得，其中涉及墊層的壓力擴散角，其數值的確定根據情況不同，方法也不同，主要的考慮因素是換填材料。

4 結束語

綜上所述，隨著現代建筑行業的不斷發展，建筑項目遭遇軟弱地基的情況變得越來越普遍，因此地基處理技術措施受到越來越多的重視。為了滿足較高的工程設計和建造要求，地基處理技術水平也在持續提高，其中包括機械設備、材料、地基處理計算理論、施工工藝等。面對復雜的環境條件，地基處理方法綜合應用的情況也越來越普遍。隨著地基處理理論、新材料、新機械、新工藝的發展，所采用的地基處理技術方法也在增加，為社會生產各領域的建筑工程建造提供了有力支撐。