李 虎
山東省華魯工程總公司,山東 濟寧 252100
地基基礎工程施工與施工地塊的地質(zhì)特性有很大的關(guān)系,而我國地域遼闊,全國范圍內(nèi)不同城市、不同片區(qū)的地基基礎施工影響因素有很大的區(qū)別,例如北方地區(qū)黃土土壤水穩(wěn)定性較差,且受寒冷天氣影響凍土層較多,而南方雨水充沛地區(qū),多為黏土、淤泥質(zhì)土層,這些都是地基處理時需掌握和考慮的要點,也是影響工程建設效率和質(zhì)量的原因。
由于施工區(qū)域地質(zhì)環(huán)境復雜,在地基基礎工程施工過程中挖掘施工的風險性較大,容易出現(xiàn)坍塌、基礎開裂、不均勻沉降等現(xiàn)象。地基基礎承受著來自上部結(jié)構(gòu)物的巨大荷載,同時還要面對地下土層和地下水位的壓力,如果地基處理不當,承載能力不達標,在基礎工程上進行其他施工內(nèi)容會增加施工風險和難度,在后期運營階段,也會造成土建等結(jié)構(gòu)物傾斜坍塌,造成難以挽回的損失,因此為了避免因地基問題帶來的嚴重的質(zhì)量和安全問題,無論是在施工還是運營階段都要加強對地基基礎工程的質(zhì)量監(jiān)測和維護。
地基基礎工程位于地下,隱蔽性是其一大特點,一旦地基基礎施工環(huán)節(jié)完成并投入使用,后期質(zhì)量檢測和問題補救處理都比較麻煩,更重要的是會埋下安全隱患,也會增加成本投入,正因如此在基礎工程施工中做好防控比后期處理更為重要,特別是當下很多工程的地下空間深入度和規(guī)模不斷擴大,高層建筑和大型工程項目不斷出現(xiàn),不僅提高了地質(zhì)勘測要求、地基承載力標準,還給地基基礎施工帶來了巨大的考驗,因此必須提高地基基礎的施工質(zhì)量,做好前期的地基處理工作。
基礎工程施工時,隨著開挖過程推進,受到的土層壓力越來越大,若地基抗剪力不足或是遭到破壞,則會出現(xiàn)坑底隆起、邊坡失穩(wěn)塌陷等問題,為有效保障工程的穩(wěn)定性與安全性,需要針對地基的剪切能力進行優(yōu)化處理,以降低土體壓力對基礎工程的影響。
軟土地基的壓縮性以壓縮模量的形式體現(xiàn),可反映出不同的沉降,而不均勻的沉降是造成開裂、塌陷等問題的重要原因,鑒于地基基礎工程承受著較大的荷載,若壓縮性過大,引發(fā)的沉降問題則不可忽視,因此地基施工期間應有意識地降低其壓縮性,增加地基的抗壓性能,以預防因為該特性引發(fā)沉降,乃至重大的安全事故。
我國是一個水資源十分豐沛的國家,不少工程都會直接建于或位于水源地附近,而地下水會侵蝕地基,從而對基礎工程施工產(chǎn)生不良影響,例如在基坑開挖施工時,土質(zhì)水分較多很容易造成地基沉降,土層內(nèi)夾有薄層粉砂或粉土會產(chǎn)生管涌或流砂現(xiàn)象,因此需要針對地基進行透水性處理,降低透水性或動水壓力,避免地基出現(xiàn)傾斜、下沉等質(zhì)量問題。
根據(jù)地質(zhì)勘測結(jié)果,確定承載能力較弱的部分,例如濕陷性黃土等特殊性土或不均勻土層,然后將其挖去,換填成為承載能力比較好的土層,一般回填材料選擇堅硬、較粗粒徑的材料,如碎石、卵石、粉煤灰等,這類材料較易獲取,換填成本較低,且自身性質(zhì)穩(wěn)定,不易與地基土層中的某些成分物質(zhì)發(fā)生反應,置換后的墊層承載力較強,更為安全穩(wěn)定。為了減少挖掘和回填施工,控制處理成本,此法僅限于中小型工程較為淺層的軟土地基,且要控制回填壓實施工質(zhì)量,按照分層回填、碾壓夯實施工標準規(guī)范施工,以達到減少沉降的最終目的。
樁基施工技術(shù)是以注漿、噴射等方式打造樁基,以此轉(zhuǎn)移部分地基承受的荷載,同時可與地基形成受力整體,提升地基的承載能力,使基礎工程施工更安全,也有利于后續(xù)的施工進行。目前多以鋼樁、灌注樁與混凝土預制樁形式出現(xiàn),例如鉆孔灌注樁,利用鉆孔機械成孔,然后灌注混凝土經(jīng)養(yǎng)護后形成樁基,從而起到對地基的加固作用,又如預應力管樁,經(jīng)測量放線定位出樁位,然后根據(jù)樁號有序開展打樁作業(yè),投放相應的預應力管樁,改變軟土地基的原有特點,此外還有粉噴樁,作為當下的一種先進的地基處理技術(shù),可利用液壓操控設備等其他輔助機械快速、安全、文明施工,且成樁效率高,對地基承載力的改進效果十分顯著,相比灌注樁來說成本更低,更加經(jīng)濟,比之高壓噴射注漿樁等其他樁基處理技術(shù)來說也有很明顯的優(yōu)勢。
強夯法的技術(shù)原理簡單易懂,是最為常用的地基處理技術(shù)之一,操作也較為方便,成本也很低,但是施工效率高,對地基的改善作用良好,即借助重力為80~400kN的重錘,將其吊至一定高度,借助重力自由落體,與地基接觸時給予其強勁的沖力,使地基的物理力學性質(zhì)發(fā)生變化,進而有效改善土體的強度、密度、濕陷性,減少土體中的不良縫隙,使地基土更加密實,以提高地基土的強度以及承載力,防止地基基礎工程出現(xiàn)變形等問題。這種方法在黃土地基、低飽和度的粉土與黏土、沙土地基中非常適用,但不適用于含水量較高的地基,且夯擊時的振動和噪聲較大,因此需要合理選擇夯擊器械,控制起落高度,在控制對周邊影響的基礎上有效提高地基夯實效果。
DDC灰土擠密法在實際應用過程中需與強夯法結(jié)合,先在地基內(nèi)鉆眼打孔,然后將灰土分層夯入深孔中,將地基土夯實成樁,通過不斷地沖擊基樁,使樁中間的土壤緊密合為一體,進而組合形成復合地基,以提高地基穩(wěn)定性。灰土可以快速吸收水分,而濕地土質(zhì)水分較大,地基扭曲變形問題發(fā)生的概率較高,因此該方法對于濕陷性黃土地區(qū)尤為適用,可以降低并消除地基土濕陷的性質(zhì),進而提升其承載性,在選用該方法要尤為注重前期對地質(zhì)的勘查,以避免因土地性質(zhì)的制約以及地域的影響而降低其應用效果。
地基處理的技術(shù)種類較多,鑒于現(xiàn)場的水文、氣候等條件與地基處理技術(shù)的匹配性,為了獲得最大的處理效果,首先,要進行實地考察,全面了解施工現(xiàn)場的地下和地面情況,通過地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘測,掌握地質(zhì)和水文等技術(shù)影響因素;其次,要查閱工程資料,根據(jù)地面工程建設內(nèi)容確定對地基處理的具體要求;最后,要綜合考慮不同處理技術(shù)對于設備和場地的要求,分析施工難度和成本,通過對現(xiàn)場和工程資料的全面分析,結(jié)合地基建設的不同類型制定科學的施工預案,以有效應對各種影響地基施工的不利因素,對影響施工的障礙進行處理,對施工風險進行規(guī)避,以確保所選技術(shù)的經(jīng)濟性、實用性和安全性。
首先,要制定規(guī)范合理的施工管理制度,參照當下工程管理最新的精細化全程管理理念,對施工內(nèi)容、施工工序、施工要素進行全面的管控,使施工更為安全、高效,以提升地基處理技術(shù)應用成效;其次,要重視對施工人員的管理,作為地基處理技術(shù)的主要操作執(zhí)行人員,只有保證其專業(yè)性才能為地基處理技術(shù)的應用奠定堅實的人才基礎,因此既要進行崗位培訓教育,也要徹底追責,落實獎懲機制,以確保能夠嚴格按照技術(shù)操作流程完成地基處理工作,提升基礎工程質(zhì)量和安全。
綜合以往的工程經(jīng)驗,結(jié)合當下的行業(yè)發(fā)展、技術(shù)進步,對地基處理技術(shù)及其科學應用加強研究,以創(chuàng)新地基處理技術(shù),進一步提升其應用效果,例如升級相關(guān)的機械設備使用性能,合理引入高度自動化的施工設備,以節(jié)省人力、財力,提高施工效率,增強地基基礎工程的安全性和穩(wěn)定性。此外,還可應用新型的地基處理材料,如將高分子材料注入軟土地基,與之形成一種具有高強度性能的混合土體,或是采用一種石灰、煤灰、硫酸鹽混合的混凝土來成樁,都可有效提升地基的承受能力。
綜上所述,鑒于地基基礎工程施工特點,對于軟土地基采用地基處理技術(shù)非常有必要,而文章對幾種軟土地基施工處理技術(shù)的開展方式、技術(shù)原理、適用范圍進行了簡要說明,也說明了地基處理技術(shù)應用的廣泛性,對基礎工程施工具有積極作用,但是各技術(shù)在實際應用時還是有一定的不足,因此還需對地基處理技術(shù)的實施過程及其未來發(fā)展加大研究力度,以促使該技術(shù)不斷完善和進步,擴大應用范圍。