摘要：近年来，随着我国经济快速发展，人民生活水平的不断提高和城市化进程的加快，现代房屋建筑已经逐步向着大体量的方向发展，尤其是大规模的工业厂房、高层住宅楼如雨后春笋般出现。俗话说，万丈高楼平地起，建筑地基的重要性自始至终都受到人们的重视，而要想确保建筑地基安全可靠，就必须进行科学的建设，采取合理有效的措施，才能确保工程质量和施工安全。由于建筑地基具有其独特的地域性、复杂性和一定的局限性，因此，在进行地基处理施工时，一定要根据工程的特点、场地地质构造、场地大小、周边建筑物等实际情况全面综合考虑，采取哪种地基处理的方式，力求做到施工简便、经济实用。本文根据不同的房屋建筑地基，以小见大地分析了现代建筑地基处理的施工技术。
关键词：现代房屋建筑；建筑地基；地基处理技术
0 引言
地基是指建筑物下面支承基础的土体或岩体。作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基两类。天然地基是不需要人为加固的天然土层；人工地基则是人为加固处理后的地基。如果天然地基无法满足承载力的要求，那么就需要我们进行人为加固处理，对天然地基进行人为加固处理的过程就称为地基处理，是一种工程技术措施。
地基处理一般会根据施工场地所在的地质构造、岩性来因地制宜地采取施工过程处理技术。因此，本文对地基处理施工的重要性、特点以及一些相关施工技术进行了简单分析。
1 地基处理的目的
地基是建筑物基础直接接触地下的承重基面，建筑物整体的结构应力与重力负荷最终都会传导给地基。因此，地基如果不牢固、不稳定，就会使得建筑物出现由于偏心荷载或侧向土压力的作用使结构失稳、或者是建筑物的沉降和差异沉降大，从而导致建筑物结构遭受破坏，甚至是倾覆或垮塌。
为了防止地基失稳对建筑物造成破坏，采取工程技术措施对地基进行处理，改善支承建筑物的地基的承载能力,改善其变形性能或抗渗能力，使之能够满足工程建设需要，是地基处理的根本目的。
2 地基处理的方法
地基处理主要分为：基础工程措施、地基加固措施。
不改变地基的工程性质，而只采取变更基础形式或者采用特殊基础的，称为基础工程措施；对地基的土和岩石加固,以改善其工程性质，称为地基加固措施。采用地基加固措施时，也可以同时采用基础工程措施。目前，常见的采用地基处理的方法有：换填法、注浆法、强夯法、预压法、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法、桩基础。
3 常见地基处理施工技术的应用
3.1 换填法
换填法(Replacement Method、Cushion)就是将地基一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂石、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压实，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。
换土垫层与原土相比，具有承载力高、刚度大、变形小等优点。
根据换填材料的不同，可以将垫层分为砂石垫层、卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。
换填法适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土等地基处理以及局部存在松填土、暗塘、暗沟、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理，用于膨胀土地基可消除地基土的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。
对于较深厚的软弱土层，当仅用垫层局部置换上层软弱土层时，下卧软弱土层在荷载作用下的长期变形可能依然很大，从而造成地基变形量大对上部建筑物产生有害的影响；或者对于体型复杂、整体刚度差、对差异变形敏感的建筑，均不应采用浅层局部换填的处理方法。
3.2 注浆法
注浆法(grouting method) 是将某些胶结材料配制成浆液并注入松散含砂或含水地层、含裂隙的岩层、溶洞、破碎带等岩土地基的裂缝或孔隙中，以改善地基物理力学性质的方法。浆液凝结硬化后，起到胶结、堵塞作用，使地基土层稳固并隔断水源，以保证顺利施工。
注浆加固包括静压注浆加固、水泥搅拌注浆加固和高压旋喷注浆加固。
在注浆加固过程中，通常需要借用注浆设备施加压力，利用液压或气压把浆液均匀的注入，通过钻孔输送到岩土地基土层中。其实质是使浆液在岩土地基土层中渗透、扩散、充填和挤密等方式，渗透驱走楼板松散颗粒间的水分和空气后填充其位置，经过一定的时间后，浆液将原来松散的土粒胶结成一个整体，从而达到加固岩土地基土层和抗渗防水的目的。
一般说来，注浆材料通常分为粒状浆材和化学浆材两大类，然后在按浆材的特点、物化性能进一步分为稳定的粒状浆材、不稳定的粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材。在具体的工程应用中，应结合现场实际情况因此选择注浆材料，化学浆材呈液体状态，可注性好，只要能注水的细小裂隙或孔隙，化学浆材一般都可注入，主要用于防渗、堵漏加固工程，但其价格较贵，施工难度相对较大。
3.3 强夯法
强夯法（dynamic consolidation）（Heavy Tamping）又称动力固结法，是反复将夯锤（质量一般为10吨～60吨）提到一定高度使其自由落下（落距一般为10米～40米），给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的承载力并降低其压缩性，改善地基性能。
强夯法具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工期短、节约材料、施工文明和施工费用低等优点。大量工程实例证明，强夯法用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土和黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，一般均能取得较好的效果；对于软土地基，如果未采取辅助措施，一般来说处理效果不好。采用强夯法进行地基加固处理可取得较高的承载力，一般地基强度可提高2～5倍；压缩性可降低2～10倍，加固影响深度可达6～10m。
强夯法不得用于不允许对工程周围建筑物及设备有一定振动影响的地基加固，如果必需采用强夯法时，应采取防振、隔振措施。
强夯法一般采用连续夯击或分遍间歇夯击的方法，并根据工程的实际需要，通过现场试验以确定夯击次数和有效加固深度。对于不同的地基土来说，夯击次数是不同的，常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定的原则。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆夯击遍数应根据地基土的性质决定，一般来说，由粗颗粒土组成的渗透性强的地基，夯实遍数可少些；由细颗粒土组成的渗透性弱的地基，夯实遍数要求多些。在我国，对于大多数工程采用夯击遍数2遍～4遍，最后再以低动能满夯2遍，一般均能取得较好的夯击效果；对于渗透性弱的细颗粒土地基，可适当增加夯击遍数。
另外，夯击点布置是否合理与夯实效果有直接的关系，夯击点间距的确定，一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定。对于细颗粒土，为便于超静孔隙水压力的消散，夯点间距不宜过小；当要求处理深度较大时，第一遍的夯点间距更不宜过小，以免夯击时在浅层形成密实层而影响夯击能量往深层传递。
3.4 预压法
预压法（preloading method）指的是为提高软弱地基的承载力和减少构造物建成后的沉降量，预先在拟建构造物的地基上施加一定静荷载，使地基土压密后再将荷载卸除的压实方法。
预压法适用于淤泥质粘土、淤泥与人工冲填土等软弱地基；对于在持续荷载作用下体积会发生很大压缩、强度会明显增长的土体，这种方法特别适用。
预压法有堆载预压、真空预压和真空堆载联合预压。堆载预压分为塑料排水带或砂井地基堆载和天然地基堆载预压。通常情况下，当软土层厚度小于4米时，可采用天然地基堆载预压处理，当软土层厚度超过4米时，为加速预压过程，应采用塑料排水带、砂井等竖井排水预压处理地基。对真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井。
在地基上堆放重物(水、土、砂、石等)进行预压。为了防止堆载时压坏地基，需分级加载，即：在前一级荷载作用下地基基本固结后，再施加下一级荷载，直至达到设计荷载为止。
对于预压法进行地基处理来说，什么情况下可以卸载，这是工程上最关心的问题，因此，在施工前应预先选择代表性地段进行预压试验，通过试验区获得竖向变形与时间关系曲线，孔隙水压力与时间关系曲线等，从而推算出地基土的固结系数，为卸载时间的确定、预压效果的评价以及指导施工提供主要依据。
由于预压加固地基的范围一般较大，其沉降对周边建筑物有一定影响，应有一定的安全距离，如果距离较近应采取保护措施；超荷载预压可减少施工周期，有效减少后期沉降量，工程应用时应进行试验性施工，在保证周边建筑物整体稳定条件下方可实施。
3.5 水泥粉煤灰碎石桩
水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly-ash Gravel Pile，简称CFG桩）是在碎石桩的基础上发展起来的，由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。
水泥粉煤灰碎石桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小等特点，适用范围较大：适用于房屋建筑工程中多种基础形式；适用于处理黏性土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基，对淤泥质土应通过现场试验确定其适用性。
通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C15～C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型，CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺合料，进一步降低了工程造价。
根据工程实际情况，水泥粉煤灰碎石桩常用的施工工艺可分为两大类：一是对桩间土产生扰动或挤密的施工工艺，例如，振动沉管打桩机成孔制桩就属于挤土成桩工艺；二是对桩间土不产生扰动或挤密的施工工艺，例如，长螺旋钻孔灌注成桩就属于非挤土（或部分挤土）成桩工艺。
水泥粉煤灰碎石桩应选择承载力和压缩模量相对较高的土层作为桩端持力层，这样可以很好的发挥桩的端阻力，也可避免场地岩性变化大可能造成建筑物的不均匀沉降。桩径与选用的施工工艺有关，长螺旋钻孔灌注成桩、干成孔和振动沉管成桩宜取350mm～600mm；泥浆护壁钻孔灌注素混凝土成桩宜取600mm～800mm。桩距应根据设计要求的复合地基承载力、建筑物控制沉降量、土性、施工工艺综合考虑，对不可挤密土和挤土成桩工艺宜采用较大的桩距。采用非挤密土、部分挤密土成桩工艺施工，例如，泥浆护壁钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔灌注成桩，桩距宜取3～5倍桩径；采用挤土成桩工艺施工，例如，预制桩、振动沉管打桩机施工和墙下条基单排布桩，桩距可适当加大，宜取3～6倍桩径。在满足承载力和变形要求的前提下，可以通过改变桩长来调整桩距。
水泥粉煤灰碎石桩可只在基础内布桩，根据建筑物荷载分布、基础形式、地基土性状等合理确定布桩参数。
3.6 桩基础
桩基由基桩和连结于桩顶的承台共同组成的基础。桩基和基桩是有区别的，基桩是桩基础中单个的桩；桩基是由设置于岩土中的桩和桩顶连接的承台共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础。桩基础则是采用基桩进行地基加固处理，而后再施工基础，其结构形式可能是承台基础、独立基础、筏板基础等，桩基础是由基桩和坐落在基桩上的基础工程，共同组成的一个整体。
基桩按照受力原理可分为摩擦桩和端承桩。摩擦桩是利用地层与基桩的摩擦力来承载构造物，可分为压力桩及拉力桩，大致用于地层无坚硬之承载层或承载层较深。端承桩是使基桩坐落于承载层上（岩盘上）使之可以承载构造物。
基桩按照施工方式分为预制桩和灌注桩。预制桩是通过打桩机将预制的钢筋混凝土桩打入地下。优点是材料省，强度高，适用于较高要求的建筑，缺点是施工难度高，受机械数量限制施工时间长。灌注桩是首先在施工场地上钻孔，当达到所需深度后将钢筋放入浇灌混凝土。优点是施工难度低，可以不受机械数量的限制，所有桩基同时进行施工，大大节省时间，缺点是承载力低，费材料。
桩基础是一种古老的基础型式，桩基技术经历了几千年的发展过程，无论是桩基材料和桩类型，或者是打桩机械和施工方法都有了巨大的发展，已经形成了现代化工程体系。当地基浅层土质条件不佳，采用浅基础不能满足建筑物级低强度、变形及稳定性方面的要求时，往往需要采用桩基础，采用桩基础可以大大减少施工现场工作量和材料的消耗，该种地基基础形式，具有很强的承载能力，且地层沉降量小，是基地加固的重要方法之一。
4 结束语
地基处理施工技术在长期实践中已经较为成熟，然而没有最好的技术，只有最适合采用的技术，在进行地基处理施工时需要根据土层的性质，衡量每种方法的优劣去选取。近年来，随着科学技术的进步，在某一个工程中采用两种或者两种以上的方法来进行地基处理，从而形成新的工艺和方法。例如，采用预压法的高真空排水、强夯法的强夯击密，就形成了新的工艺方法：高真空击密法。工程实践证明，该方法充分利用了以上两种常规方法的优点，极大的提高了效率，而且降低了施工费用和周期。不久以后的将来，在众多工程建设者的努力下，也必定会出现更多的新工艺和方法，让我们拭目以待！
参考文献
[1] 韩笑，房屋建筑工程施工中的地基处理技术探究[J]，城市建设理论研究（电子版），2013，（24）
[2]王凤亮，《房屋建筑工程中地基处理施工技术的探讨》，2011年02期
作者简介：谭欣 男 （1982-11） 本科 工程师 主要从事房屋建筑工程的项目管理、施工技术等相关工作。
论文作者:谭欣
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/24
标签：地基论文; 预压论文; 土层论文; 建筑物论文; 碎石论文; 基础论文; 工程论文; 《基层建设》2017年第12期论文;