房屋建筑地基基礎工程設計與施工技術分析

楊曉爽

(中鐵十六局集團第五工程有限公司, 河北 唐山 064000）

0 引言

地基工程是整個房屋建筑項目的基礎環(huán)節(jié)，在房屋建筑項目正式開始施工之前，需要先根據(jù)項目所在地的實際地質(zhì)狀況設計地基基礎工程，保障地基基礎結構符合房屋建筑各項指標。地基基礎工程需選擇恰當施工方法，借助灌漿、強夯等技術強化地基結構的穩(wěn)定性，保障地基結構安全性和抗震性提升。

1 房屋建筑地基基礎工程設計特點

作為房屋建筑的基礎結構，地基基礎工程在設計時需嚴格遵從房屋建筑所在地的地質(zhì)條件，保障設計結果符合工程項目建設的實際條件。地基基礎工程設計呈現(xiàn)出如下特點：

1.1 復雜性

我國地域廣闊，不同地區(qū)呈現(xiàn)出的地質(zhì)特征存在差別。受到地理環(huán)境影響，地基基礎工程設計面臨諸多困難。以我國地質(zhì)條件比較明顯的區(qū)域來講，西南地區(qū)因與喜馬拉雅山地接近，房屋多處于地震帶周邊，受到地震災害影響比較明顯[1]。當?shù)氐刭|(zhì)主要為熔巖土質(zhì)，勘查地形開展地基基礎工程設計均面臨諸多難題。西藏地區(qū)雖處于盆地周邊，但地質(zhì)多以凍土為主，地基基礎工程施工面臨凍土問題，施工進度和施工質(zhì)量均受到不同程度干擾。此時按照《建筑地基基礎設計規(guī)范》需對凍土地基的凍結深度進行計算。如下列公式：

1.2 多發(fā)性

隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，越來越多企業(yè)進入到建筑領域，建筑施工技術隨之增多，且因為不同建筑工程項目所處的地質(zhì)環(huán)境不同，施工技術也開始適應地質(zhì)條件而發(fā)生改變[2]。但是，建筑學者在基礎施工方面的研究相對較少，導致很多建筑施工企業(yè)并不重視基礎施工技術，開展基礎施工方案設計時都呈現(xiàn)出方案不完善的狀態(tài)。盡管地基工程是基礎工程中的重點，設計基礎工程方案依然存在漏洞，不少房屋建筑在建筑完工以后卻受到地基施工質(zhì)量影響在短時間內(nèi)出現(xiàn)裂縫和倒塌問題，不僅建筑公司和住戶承擔重大經(jīng)濟損失，也導致建筑施工資源浪費[3]。

1.3 嚴重性

在對地基基礎工程設計期間，需要考慮到地基施工會受到的復雜因素干擾，一旦地基施工的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，整個工程都將承受重大經(jīng)濟損失。地基工程是房屋建筑的基礎，從設計到施工，一旦出現(xiàn)技術問題，即使施工人員非常專業(yè)，也無法對整個房屋建筑做出補救。

1.4 潛在性

地基本身就是承載整個房屋建筑的結構，需要具備較強的承載能力。如果房屋建筑上層荷載變化明顯，地基承重也會隨之受到影響。此時地基無法承載房屋建筑的重量，建筑物失去穩(wěn)定性，可能會出現(xiàn)墻體開裂甚至是坍塌問題[4]。當然，上述變化并不會在事先產(chǎn)生明顯癥狀，上層重量變化屬于突發(fā)性狀況，很難在設計時察覺，因此造成的經(jīng)濟損失更加嚴重，對于房屋建筑的危害性也更大。

2 房屋建筑地基基礎工程施工技術分析

2.1 灌漿法

灌漿主要指借助混凝土澆灌方式來提升地基承載力，比較適合軟土地基項目。地基灌漿的基本操作方法如下：（1）根據(jù)施工區(qū)域地質(zhì)條件進行基礎鉆孔。正式鉆孔之前，需先完成基地勘探工作，了解施工區(qū)域的水文條件、土層狀態(tài)，確定是否需要根據(jù)房屋結構設計要求增加更多支撐點。在房屋建筑整體設計中，減少房屋結構設計間隙，強化房屋結構強度，增加房屋結構中墻體的承載能力。在增加支撐點過程中，可在房屋地基設計中增加平板或網(wǎng)格，在屋頂部位設置橫梁，經(jīng)過上述設計，使整個房屋結構支撐效果達到最佳。（2）設計彈性支撐點。彈性支撐的設計主要以內(nèi)部強度增加為目的，建筑工程項目中，建筑結構的整體支撐元件需要通過軸向壓縮的方式來讓建筑物的穩(wěn)定性增加。此時和剛性支撐設計相比，彈性支撐可以考慮到后續(xù)房屋施工技術調(diào)整的各項因素對房屋結構的支撐影響，避免房屋重量過高而對房屋地基的荷載效果產(chǎn)生破壞。在勘探工作完成以后，選擇恰當鉆孔位置，規(guī)范鉆孔的具體數(shù)量，可以彈性支撐點的方式改善建筑物結構荷載問題[5]。（3）調(diào)配混凝土比例。灌漿法需要重視混凝土調(diào)配，用于灌漿的混凝土主要由沙子、水泥以及其他建筑材料構成，按照地基承載力要求，控制混凝土調(diào)配比例，在特定的混凝土攪拌溫度情況下完成攪拌。為了保障混凝土的質(zhì)量，需要控制混凝土的混合速度以及混合時間。將混凝土澆灌到地基中之前，需要了解混凝土漿的構造細節(jié)，控制好灌注的壓力，避免因為固井壓力過高或過低而導致混凝土出現(xiàn)開裂問題，保障混凝土澆灌的平整性，增強混凝土承載效果。除此之外，灌漿期間，需要規(guī)避懸浮液泄漏問題，在混凝土固結之后，快速清理管道，避免管道硬化問題。

2.2 夯實法

夯實法是建筑工程施工中的主要施工方法之一，也是地基施工中常用的施工方法。以夯實法方式施工的地基主要是借助重力擠壓方式強化地基的密實程度，使地基得到強化和加固，規(guī)避地基出現(xiàn)短時間內(nèi)沉降問題或者是地基沉降不均勻問題。從施工原理來看，夯實法以動態(tài)壓實的方式將地基建筑材料當中的混合水和游離水排除，并將一些吸水性較強的建筑材料填充到地基當中，此時地基的整體強度提升。在此過程中，作為填充材料的吸水材料需要保持厚度為0.5m 左右，完成填充后保持材料處于對其狀態(tài)，依據(jù)施工現(xiàn)場實際地質(zhì)狀態(tài)以及房屋建筑需要的承載力數(shù)值完成動態(tài)壓實處理。整個夯實施工期間，需記錄地基支撐點的埋藏位置，了解各項施工設備所處的位置，避免動態(tài)壓實操作對設備產(chǎn)生影響或造成支撐點破壞。大面積開展地基工程施工時還需要采用分段施工方式控制施工質(zhì)量。所謂分段施工，主要指從地基工程的邊緣位置到中心位置按照順序進行動態(tài)分段壓實處理，保障動態(tài)壓實的作用力均勻作用到地基結構當中。除上述要點以外，夯實法施工期間需要對地基結構進行處理，按照深層和淺層的順序，先處理深層地基結構，然后處理淺層地基結構，確保每層地基的夯實狀態(tài)都符合建筑施工需求。在地基夯實期間，如果發(fā)現(xiàn)水分過大，可先對地基進行排水處理，并在壓實期間根據(jù)地基壓實狀態(tài)進行填充材料數(shù)量調(diào)整，保障填充材料符合地基壓實需求。

2.3 更換枕頭法

更換枕頭法不同于上述兩種地基處理方法的適用性比較廣，其比較適合對承載力較弱的淺層基板進行處理，在淺層基板本身不平坦情況下，可借助填充材料將淺層基板中的淤泥替換出來，此時淺層基板狀態(tài)發(fā)生改變，更適合建筑地基修建。更換枕頭法主要是軟土地質(zhì)條件區(qū)域的建筑地基施工處理方法，可采取逐層處理土層方式，將黃土區(qū)域當中的污泥都處理干凈。此時可充分利用黃土開裂的特征以及土壤溶脹的特性，在建筑填充材料輔助下地基厚度得以改變，地基沉降速度也隨之降低。更換枕頭法從原理上來講是以黏土、碎石、沙子或者是鈣質(zhì)等材料替代地基淺層土壤，陜西南部地區(qū)的很多建筑都采用該種施工方法，經(jīng)過土壤置換，設備施工效率更高，地基施工的質(zhì)量也顯著提升。當然，在選擇更換枕頭法施工技術以后，需嚴格測量地基所在區(qū)域的土層厚度情況，并計算出地基壓實的具體系數(shù)，詳細列出各項技術指標后，嚴格遵從指標要求選擇替換的建筑填充材料，此時地基結構所具備的承載力提升，房屋建筑整體穩(wěn)定性增強。

3 房屋建筑地基基礎工程設計與施工技術管理措施

在了解房屋建筑地基基礎工程設計特征和施工技術要求之后，需強化施工技術管理，制定各項管理措施，提升地基基礎工程施工質(zhì)量。

3.1 積極落實勘查工作

建筑工程施工一直都對施工技術有較高要求，為確保施工技術選擇恰當，需在開始施工之前對工程項目所在區(qū)域進行地質(zhì)勘查。地基基礎工程施工主要勘查的重點是工程所在地的氣候條件、水文條件，全面了解當?shù)氐貙訝顟B(tài)。經(jīng)過實地勘查以后，形成細致勘查報告，作為地基基礎工程設計的主要參考依據(jù)。當然，勘查報告本身將成為施工技術選擇以及施工流程制定的前提條件，需要嚴格管理勘查報告的內(nèi)容，保證勘查報告具備較高準確性。具體來講，在開始勘查工作之前，先了解當?shù)氐刭|(zhì)狀態(tài)，判斷建筑項目所在區(qū)域的土質(zhì)承載力，確定地基施工時鉆孔的適合深度，確保地基施工滿足房屋建筑施工要求。將各類勘查結果均納入到勘查報告當中，避免因勘查結果而影響工程施工準備工作，降低工程事故發(fā)生的概率。

3.2 合理設計施工方案

地基基礎工程方案設計之前要求設計人員現(xiàn)熟悉勘查報告的主要內(nèi)容，了解勘查報告提出的各項參數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)勘查報告中提到的地質(zhì)巖層狀態(tài)，計算地基承載力，從而保障地基的結構設計符合房屋建設要求。要根據(jù)勘查報告中的參考系數(shù)計算不同房屋建筑區(qū)域的土質(zhì)承受情況，在正式開始施工之前，進行仿真模擬工作，判斷地基基礎工程施工可行性以后，才能確定施工方案并開展具體施工工作。

3.3 明確規(guī)范施工流程

相關施工人員在實際施工之前應當制定合理的施工流程方案，明確各施工人員的分工從而確保整個施工流程有序進行。如果地基基礎屬于非人工地基，施工單位應當對其荷載力進行重新計算和核對。一旦工程施工過程中出現(xiàn)問題，應立即停止施工并組織相關人員研究分析，制定出合理的施工方案，重新施工。

3.4 選擇恰當施工技術

地基基礎類型有多種較為常用的有樁基礎，獨立基礎，筏形基礎等，這些地基基礎需要按照實際情況進合理運用。在地基所承受的壓力和承載力沿地基豎向傳遞時，應當采取獨立的基礎進行承重；當建筑施工區(qū)域土質(zhì)較軟時，而地基所承受的上部荷載過大時應當采用筏形基礎進行承重；當建筑施工區(qū)域的土質(zhì)較好，沒有什么外部荷載時應當采用樁基礎進行承重。

4 結束語

總體來講，現(xiàn)代建筑工程施工理念發(fā)生變化，對施工質(zhì)量要求越來越高，需注重地基基礎工程設計，選擇恰當施工技術，夯實地基基礎。地基基礎工程設計人員嚴格遵從房屋工程所在地的實際地質(zhì)情況，在設計地基結構之前進行全面勘查，完善地基基礎施工方案，規(guī)范施工流程，最終達到提升地基基礎工程施工質(zhì)量的目的。