建筑工程軟土地基處理技術探討

陳安宇

貴州建工集團第六建筑工程有限責任公司 貴州 貴陽 550006

在我國建筑事業持續發展的大環境下，建筑工程的數量越來越多，在建筑工程施工中難免會遇到軟土地基，無法滿足建筑工程對地基強度、承載力的需求。需要采取一系列行之有效的方法和對策進行處理，才能為建筑工程施工建設提供穩定的地基支撐。常用的軟土地基處理技術種類比較多，每種處理技術都有其獨特的優缺點和應用范圍，需要結合當地軟土地基的特點和建筑工程的結構，采取有針對性的處理技術，才能降低軟土地基對建筑工程造成的不良影響，提升施工質量和安全性。基于此，開展建筑工程軟土地基處理技術的分析研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

某建筑工程，總建筑面積為12.65萬m2，為多功能建筑結構，同時具有居住、商業、娛樂等功能。在施工前，對地質水文條件進行了全面勘察?？辈旖Y果顯示，本工程施工范圍內，地質層從上到下依次是淤泥、填土、粉質粘土、砂質粉土、沙礫等，從地質水文勘察的結果來看，本工程地基屬于軟土地基，需要進行有效的加固處理，以保證地基的強度、承載力等數值都能滿足設計要求。

2 軟土地基的相關概述

軟土地基是一種由淤泥、淤泥質土、充填土、雜填土等其中一種或者多種地層組成的地基形式，其物理性質可以概括為：含有很多細顆粒和大量有機腐殖質，天然含水量在40%～70%之間（有時大于70%），孔隙比超過1.0，天然容量在15kN/m3～18kN/m3。力學性質可以概括為強敵比較低、壓縮性大、透水性差。承受荷載之后容易變形，且變速速率比較大，穩定時間比較長。

軟土地基處理長期以來都是建筑工程施工的重難點，其含水量大，凝固速度慢，極易變形。如果處理不當，會對建筑工程的總體質量和使用的安全性造成嚴重影響。軟土地基處理也是建筑工程施工的基礎條件，由于軟土地基自身具有不穩定性的，若技術人員和施工人員處理不合理，容易引起沉降問題，埋下安全隱患。在處理軟土地基時，需要結合建筑工程施工的實際情況，不斷提升壓實度和承載力。

3 常用的軟土地基處理技術

3.1 粉噴樁施工技術

按照建筑工程的初始設計，通過測量放線確定好每根粉噴樁的具體位置，通過石灰樁攪拌設備，在下鉆時，向需要加固的涂層中先噴射壓縮空氣，以促使噴嘴附近的部分站進行原位攪拌。當石灰樁下鉆到設計標高之后，旋轉方向按照兩個方向進行旋轉，同時打松粘土層，鉆機旋轉之后再提升，而另一個輸送石灰的石灰樁下入到攪拌層上，實時輸送石灰，或者是和噴射壓縮空氣的鉆頭一體化的水鉆頭，順著鉆頭攪拌葉片旋轉形成的孔隙位置噴入被攪拌的粘土層中。最后利用大功率攪拌機，將土體和石灰進行充分攪拌，促使二者形成一個穩定的整體。軟土中的礦物質能夠和石灰發生一系列化學反應，最終形成一種結構復雜，且不溶于水的硅酸鈣凝膠，此種物質能夠包裹和聯結粘土及石灰，形成一種網狀結構，提升土體之間聯系的緊固性，從而達到改善軟土力學性能的作用。

3.2 強夯法

強夯法是軟土地基處理中常用的技術，軟土地基處理通常在松動或者是下沉的軟土上進行加固，因此，強夯法多應用在土層密實度不夠的區域，利用重錘夯實的方法進行直接加固處理。通過大型機械設備，將重達數十噸，直徑在1m左右的重錘提升到一定的高度，讓重錘自由下落，通過多次反復夯實，就能達到提升軟土地基密實和強度的效果。強夯法比較適用于厚度大、比較潮濕是松散土層加固處理。但在應用強夯法時，需要做好地基滲水處理工作，否則會影響最終的處理效果。

3.3 擠密法

如果軟土地基為砂土，且濕度比較大，含水量大于液限，孔隙比較大，壓縮系數超過0.5MPa時，可采取擠密法。擠密法最大的優勢是在軟土地基處理中對周期既有建筑造成的影響比較小，常用的方法有兩種，一種是砂土擠密法，另一種是木樁擠密法。其中前者的應用機理是在軟土地基中打入帶有的活動靴的鋼管，灌入砂土，促使地基土向四周擠壓變密，再拔出鋼管之后，就能形成樁基礎，提升軟土地基的強度和承載力[1]。后者加固已有地基土層效果比較好，多應用在缺少砂的地區，比前者更加經濟適用。主要做法為向軟土地基中打入一定數量直徑在10cm以上的木樁，以減少地基上的孔隙率，提升地基土的密實度和承載力。

3.4 換填法

換填法也是軟土地基處理中常用的技術這一，主要機理是將軟土地基挖除之后，回填上密實度、含水量比較好的填土，再進行分層亞視，可促使地基更加穩定，開展軟土地基變形量。此種軟土地基處理技術，可減少機械設備的投入數量，但需要對土層有精確的勘測，而且每層回填厚度需要嚴格控制，且每層回填后的壓實度需要達到設計要求。

4 粉噴樁施工技術的應用要點

綜合對比，上述四種軟土地基處理技術，再結合案例工程所在區域的水文地質條件和工程特點，粉噴樁施工技術是最佳選擇，可有效滿足本工程對基礎強度、穩定性、承載力的需求。具體的應用要點如下：

4.1 做好施工前的準備工作

粉噴樁施工對施工的連續性有很高的要求，為保證后續施工工序能夠高效開展，在正式施工前，需要切實做好施工前的準備工作，主要包括以下幾點：

第一，組織現場施工人員對對設計圖紙、技術規范等進行學習，并結合工程進度計劃、地質條件，制定科學有序的施工方案，落實好崗位責任制。

第二，機械設備在進入施工現場之前，需要通過測量放線的方法，確定好每根粉噴樁施工的具體位置，測量結果由測量單位自檢后，呈遞給監理部門審核，審核通過后再進行組織機械進場[2]。

第三，全面清除地下障礙物，如人防工程、建筑垃圾、地下管線、電纜等，會對空洞回填整平，碾壓地表。

第四，結合工程特點，制定施工工藝流程，以保證后續工作能夠安全、有序開展。本工程粉噴樁施工工藝流程如圖1所示。

圖1 粉噴樁施工工藝流程圖

4.2 試樁

為準確把控粉噴樁施工的工藝，提升施工質量，在正式施工前，還需要進行試樁操作，以取得各種準確的技術參數，包括：鉆進速度、提升速度、攪拌速度、噴氣壓力、單位時間噴入水泥量等。同時通過試樁還能確定粉噴樁攪拌的均勻性，全面掌握下鉆和提升阻力情況，以便選擇出最佳的技術措施和參數指標。在正式試驗中，鉆機速度要控制在1.2m/min～1.5m/min之間，提升速度控制在0.8m/min～1.2m/min之間，攪拌速度控制在50r/min之間，氣體流量可控制在20L/S左右，空氣壓力則要控制在0.5MPa～0.4MPa之間，灰罐壓力控制在0.4MPa左右。

案例工程在試樁中是計劃打設7根試驗樁，以精確獲得粉噴樁施工的具體參數，包括灰漿稠度、工作壓力、鉆進速度、提升速度等，再按照試驗得到的參數，制定施工方案、質量控制措施。試樁需要達到以下要求并取得相關技術參數，主要包括：檢驗室內試驗的水泥土配合比，是否適用于施工現場[3]；滿足設計水泥用量的各種技術參數；檢驗樁身的五側限抗壓強度是否達到設計要求，本工程粉噴樁設計強度為1.2MPa，28d齡期無側限抗壓強度不能低于0.75MPa，粉噴樁下部最低強度不能低于0.45MPa；檢驗允許承載力需要達到300KPa以上；檢驗加固劑分布的均勻性、有效長度等是否滿足設計要求。試樁成樁七天之后，進行開挖檢測，去除樁頭0.3～0.5m的表層水泥土，進行外觀檢測，具體的實測項目表如表1所示：

表1 粉噴樁施工實測項目表

4.3 測量放線和鉆機就位

利用全站儀為主，水準儀為輔的測量方法，精確測放施工范圍線，測量結果上報給監理工程師進行復核。按照測量結果，利用鋼尺精確定位每根粉噴樁的具體位置，確定好的樁體位置，插上竹簽，控制每根粉噴樁最大誤差不超過5cm，同時還要進行重復測量，在此后的施工中需要定期檢查樁位情況，以保證粉噴樁布設的準確性。測量放線結束后，及時移動鉆機，到指定的樁位之上，并保證攪拌頭能夠都對準設計樁位，也就是經過復核之后的竹簽，并調整鉆進的水平度和攪拌軸的垂直度，保證達標后再進行正式施工。

4.4 正轉鉆進和反轉提鉆

鉆機就位之后，及時啟動鉆機，保證鉆機能夠垂直正轉鉆進，在案例工程施工中，為保持鉆桿中間通道的干燥性，避免發生泥土堵塞噴射口的問題，促使鉆進工作順利完成。在正式鉆進操作中，要開啟空氣壓縮機，向鉆桿中不斷送風，鉆頭需要邊旋轉、邊鉆進，土地在 原位上被攪動，鉆進到設計深度之后，需要理解停止鉆進，但不停機，而在原地繼續攪拌1～2min[4]。

在反轉提鉆中，開始粉體噴射機，將提前準備好的水泥，噴入到被攪拌的土體中，然后鉆頭邊反向旋轉，邊進行提升操作。以促使土體和分體能夠實現充分混合和充分攪拌。當鉆頭被提升到原地面以下約50cm，噴射機停止噴射水泥粉體，但空氣壓縮機需要保持連續送風，鉆頭需要在原位置繼續轉1～2min，以提升樁頭的密實度。

4.5 重復攪拌和鉆機移位

當鉆機提升到設計高程之后，立即停止送灰，關閉送灰機，并及時進行鉆機換檔操作，進行多次重復攪拌，直到電流表達到100A以上才能停止攪拌。復攪全部結束之后，及時關閉掉空氣壓縮機，消散所有的管道壓力，促使鉆機主電機停止工作，啟動液壓步履，將鉆機移動到下一根粉噴樁上重復上述步驟。

4.6 注意事項

雖然粉噴樁處理技術在處理軟土地基中具有很多優勢，如處理速度快、處理質量好、綠色環保等，但在具體應用中，為最大限度上發揮出粉噴樁施工技術的優勢，更好的保證施工質量，需要嚴格把控以下幾點：

第一，在應用粉噴樁施工技術之前，需要對施工場地進行全面平整處理，嚴禁施工現場存在積水。并在施工段面兩側設置有效的排水設施，在平面上布設粉噴樁時，每根粉噴樁的位置需要做到清晰可靠，樁位要準確。

第二，在粉噴機上需要粘貼顯著、醒目的反光標記，且標記的刻度需要經過現場監理工程師的認可。如果能夠滿足施工要求，盡量避免在夜間施工。如果必須在夜間施工，需要由足夠的照明系統，保證鉆架上的標記科迪清晰可見。

第三，每位負責操控粉噴樁施工的人員，必須能夠牢牢掌握操作要點，經驗豐富。以保證噴粉的均勻性和一致性，水泥劑量和復攪的深度，需要嚴格按照試樁確定的數值嚴格控制。在粉噴操作中，必須一次性噴足粉量。

第四，嚴格按照試樁確定的施工參數和工藝進行施工，嚴格控制好鉆孔下鉆的深度，粉噴高程、停粉標高等都需要嚴格控制，并保證噴粉的連續性，盡量避免中途停噴?？刂坪脟姺鄣臅r間、停粉時間、噴入量等。整個粉噴樁施工全過程，必須由操作熟練的技術人員來把控，并加強施工全過程控制，防止樁體上下噴粉不均勻，影響最終的施工質量[5]。

第五，攪拌機每次下沉和提升的時間需要詳細計量，并保證記錄時間的誤差不超過5s。在提升之前，需要等送粉達樁底之后才能進行提升操作。防止出現提升卻未噴粉的情況，具體的時間可由試樁的結果來確定，所選擇的施工設備，需要配套自動記錄計量系列。

4.7 常見的問題及處理方法

在案例工程軟土地基處理中，采取了粉噴樁施工技術，雖然取得了良好的施工效果，但在具體施工中也遇到了一些問題，包括：卡鉆、粉噴不暢、樁體疏松三種。

卡鉆的主要成因是通過含水量過低，或者是板結堅硬的土層，或者是遇到障礙物。處理方法：立即停止鉆進，及時查明卡鉆的原因，并采取以下措施進行處理：1）降低鉆進的速度；2）拔出鉆頭，改進鉆頭；3）如果發生卡鉆的位置比較淺，可采取其他輸送土層的方法處理后，再進行鉆進操作。

粉噴不暢的主要原因是輸氣管道連接位置密封效果比較差，漏氣嚴重，致使氣壓降低?；蛘呤撬辔苯Y塊。處理方法：檢測空氣壓縮機的運行情況，及時調整氣源氣壓，針對密封不嚴的位置進行處理，以免出現漏氣問題。改用性能達標的水泥，提出鉆頭，清理噴嘴后重新進行粉噴操作。

樁體松動的主要原因是土層含水量偏低，固化劑和原狀土的固結程度比較差，也可能是遇到了松散的雜填土層，致使粉體流失嚴重，導致樁體沒有達到原有的含灰量。處理方法：針對局部含水量過低的問題，需要在確保施工質量滿足要求的前提下，向土層中加入適量的水[6]。針對大面積干燥的土層，可改用漿液攪拌法進行成樁操作。也可以進行二次鉆進，復噴一次，以保證最終的施工質量符合要求。

5 結束語

綜上所述，結合工程實例，探討了建筑工程軟土地基處理技術，探討結果表面，軟土地基對建筑工程造成的危害比較大，在軟土地基區域建造建筑工程時，需要采取一系列行之有效的方法和措施，對軟土地基進行全面處理。和其他處理技術相比，粉噴樁處理技術在施工效率、成本、質量、綠色環保等方面有較大優勢，能夠滿足建筑工程對軟土地基處理的要求，值得大量推廣和應用。