建筑工程設(shè)計中地基處理淺析
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［摘要］隨著我國社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，高層建筑在城市中比比皆是，在很大程度上擴(kuò)展了城市房屋面積，使得城市土地資源利用更為合理。地基設(shè)計與施工是建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，其最終施工質(zhì)量往往會直接關(guān)系到工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量，如何提升建筑工程地基的牢固性是業(yè)內(nèi)人士廣泛關(guān)注的重要問題之一?；诖耍疚囊矅L試對建筑工程設(shè)計中的地基處理進(jìn)行了深入分析。
［關(guān)鍵詞］建筑工程；方案設(shè)計；地基處理
經(jīng)過對當(dāng)前國內(nèi)外建筑工程事故進(jìn)行調(diào)查分析之后發(fā)現(xiàn)，很大一部分事故的發(fā)生都與地基工程有直接或者間接的關(guān)系，尤其對于一些軟弱地基工程來說，其地基問題往往更為突出。無論是何種屬性以及類型的建筑物，想要使其穩(wěn)定性得到保證，必須要保證其地基穩(wěn)定性，再加上當(dāng)前我國建筑物結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，建筑物的整體高度也在不斷提升，在這樣的行業(yè)背景之下，對建筑物的承載能力提出了更高要求。目前來看，很大一部分軟土地基往往都很難達(dá)到建筑物的標(biāo)準(zhǔn)，必須對其地基進(jìn)行針對性處理，從而提升地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
1當(dāng)前建筑工程地基處理存在的問題
在建筑工程領(lǐng)域，地基處理工作的開展情況往往會直接影響到最終建筑工程項(xiàng)目的綜合質(zhì)量，地基處理工作主要是指按照上部結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況來對地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行要求，通常情況下，如果上部樓層越高，對下部地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求也就越高。通過對建筑工程地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效處理可以使其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到保證，在很大程度上降低了房屋沉降現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性。但是當(dāng)前來看，我國在開展建筑工程設(shè)計工作時，在地基處理方面尚且存在一定問題，具體體現(xiàn)為以下幾個方面：
1.1勘察結(jié)果不準(zhǔn)確
在展開建筑工程地基處理工作之前，必須對施工現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行勘察，以此來確定相關(guān)的工程設(shè)計方案以及地基處理方案，這也是保證最終工程質(zhì)量的關(guān)鍵。但是目前來看，一部分勘察單位在實(shí)際開展現(xiàn)場勘查工作時，往往存在鉆孔布點(diǎn)深度不足的現(xiàn)象，這也使得最終的勘查結(jié)果往往很難對施工現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)環(huán)境條件進(jìn)行準(zhǔn)確反映，這也使得所得出的勘察報告整體準(zhǔn)確程度不高[1]。
1.2設(shè)計方案不合理
工程設(shè)計方案是建筑工程項(xiàng)目建設(shè)施工的具體依據(jù)，如果設(shè)計方案不合理，往往會致使工程施工質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。在進(jìn)行建筑工程地基處理工作時，必然會涉及對工程載荷情況的計算，但是一部分設(shè)計單位往往存在載荷計算不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，當(dāng)最終所得的計算數(shù)據(jù)應(yīng)用到地基處理方案設(shè)計中時，往往很難保證地基結(jié)構(gòu)的綜合穩(wěn)定性，這也使得建筑物整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全隱患的可能性明顯增加。
2常見的建筑工程地基處理方法分析
2.1換填法
當(dāng)前來看，換填法在我國建筑工程項(xiàng)目的地基處理中有較為廣泛的應(yīng)用，并且在實(shí)際應(yīng)用的過程中發(fā)揮了理想效果。對于此種地基處理方法來說，通常適合應(yīng)用到一些軟土地基中，其主要是將軟土地基中相對軟弱的土體進(jìn)行挖除，然后選擇壓縮性較低、強(qiáng)度較大的土體對其進(jìn)行回填操作，這也使得地基結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性得到了有效提升[2]。現(xiàn)階段，最為常用的換填材料主要包括灰土、砂石、粉煤灰等材料，將其填充到軟土地基中置換后，可以使其地基的抗侵蝕能力及承載能力明顯增強(qiáng)。
2.2強(qiáng)夯法
對于強(qiáng)夯法來說，其也是現(xiàn)階段我國建筑工程地基處理工作中經(jīng)常會應(yīng)用到的方法之一，其主要針對一些劣質(zhì)地基，借助重型機(jī)械設(shè)備，將夯錘吊高到10~20m高度之后，令其自由下落，經(jīng)過反復(fù)自由降落操作之后，其所產(chǎn)生的巨大沖擊力可以使土體密度明顯增大，同時，在這一過程中也使得局部土體液化，在反復(fù)夯擊的過程中產(chǎn)生裂縫，從而形成了較為良好的排水通道，將軟土地基內(nèi)部水分排出，這也有效提升了土體承載能力[3]。目前來看，強(qiáng)夯法是建筑工程地基處理中最為經(jīng)濟(jì)的方式之一，受到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛認(rèn)可。
2.3旋噴樁法
對于旋噴樁法來說，在實(shí)際對地基進(jìn)行處理的過程中，主要是利用高壓注漿泵以及鉆機(jī)等設(shè)備來進(jìn)行施工操作，通過這種方式賦予水泥漿較大的初速度，從而保證其注漿效果。通過對土體進(jìn)行破碎以及攪拌的方式可以使水泥漿與原土體得到有效結(jié)合，當(dāng)二者混合之后，可以使土體的整體強(qiáng)度得到明顯提升，其凝固之后會形成水泥固結(jié)體。對于此種方案來說，通常會被應(yīng)用到軟土地基加固以及建筑加固補(bǔ)強(qiáng)等方面[4]。此外，旋噴樁施工過程中會應(yīng)用專用的鉆機(jī)以及攪拌系統(tǒng)，這也使得整個施工過程中所涉及的環(huán)節(jié)更為簡潔明了，并且施工過程不會產(chǎn)生明顯的噪聲，再加上此種加固施工方式較為靈活，所占用的施工場地小。
2.4深層密實(shí)性處理法
對于當(dāng)前的建筑工程地基處理工作來說，在實(shí)際開展的過程中，經(jīng)常會應(yīng)用到深層密實(shí)性處理法，對于此種地基處理方法來說，在對其進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時，其具體操作方式有以下三種：首先，振沖法。對于此種方法來說，主要適合應(yīng)用到土壤性質(zhì)較為黏稠的建筑物地基中，其在實(shí)際應(yīng)用的過程中會運(yùn)用到振沖器這一設(shè)備，振沖器設(shè)備的主要特征體現(xiàn)為可以通過設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所散發(fā)出的強(qiáng)勁震動力來對土壤性質(zhì)進(jìn)行一定改變，當(dāng)設(shè)備周圍土壤受到振動沖擊力作用之后，往往會加快土層的固結(jié)速率，從而使得土體穩(wěn)定性得到明顯提升；其次，深層攪拌法。此種方法在當(dāng)前我國建筑工程地基處理中有較為廣泛的應(yīng)用，其主要適合應(yīng)用于一些河岸以及港口地區(qū)，這些地區(qū)的土質(zhì)較為松軟，因此此種施工方式的運(yùn)用往往可以發(fā)揮出理想效果。在具體操作過程中，通常會選擇應(yīng)用水泥來充當(dāng)固化劑，并且運(yùn)用攪拌機(jī)在地層較深的位置進(jìn)行攪拌操作，從而使得土層之間的融合更為充分，進(jìn)而也提升了土體的整體密實(shí)程度。當(dāng)前來看，深層攪拌法在地基處理中應(yīng)用之后，使得地基的結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力有了明顯提升，更加有利于后續(xù)工程施工工作的開展；最后，砂石樁法。砂石樁法的應(yīng)用主要體現(xiàn)為對土質(zhì)較為松軟的地基進(jìn)行水壓沖擊操作，從而使土體表面出現(xiàn)孔洞，然后在孔洞中放入適量的砂石，這樣操作之后便可以形成密實(shí)型地基。通常情況下，此種地基處理方法適合應(yīng)用在可液化性土質(zhì)地基中。
2.5注漿法
注漿地基處理技術(shù)在現(xiàn)階段我國建筑工程行業(yè)中也有較為廣泛的影響，其在實(shí)際操作的過程中主要是將漿液通過壓漿泵、灌漿管來均勻地灌注到土體中，從而達(dá)到填充土體的作用。對于此種方法來說，在對其進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過程中可以有效擠走土顆粒以及巖石裂縫中的氣體以及水分，進(jìn)而提升了結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。注漿地基處理方法的應(yīng)用可以使土體結(jié)構(gòu)形成一個整體，從而明顯提升了土體結(jié)構(gòu)的滲透性、穩(wěn)定性，進(jìn)而從整體上提升了地基結(jié)構(gòu)的承載能力[5]。
3建筑工程的地基處理與設(shè)計優(yōu)化
3.1做好前期設(shè)計分析工作
對于建筑工程地基處理工作來說，在正式開展之前應(yīng)該注意做好相應(yīng)的分析以及計算，通常會考慮應(yīng)用含水樁碎石擠密法來進(jìn)行操作。必須要保證樁底的承載能力達(dá)到當(dāng)前統(tǒng)一規(guī)定的承載力指標(biāo)。接下來要注意開展相應(yīng)的施工工作，由于施工操作空間較為有限，因此要應(yīng)用1噸左右的錘實(shí)操作，在正式實(shí)施操作之前還應(yīng)該注意做好相應(yīng)的觸探檢查工作。經(jīng)過檢測之后，如果所得到的檢測結(jié)果無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)該對當(dāng)前的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定調(diào)整處理，然后再應(yīng)用擴(kuò)大頭底部的方法對地基進(jìn)行處理，從而保證前期設(shè)計方案的整體合理性以及可行性。具體來說，應(yīng)該注意從以下幾個方面進(jìn)行入手：首先，保證建筑物排水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范性。在進(jìn)行建筑物地基設(shè)計的過程中，應(yīng)該充分考慮到降低地基結(jié)構(gòu)塌陷可能性的具體措施，這就需要對排水系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計，保證管道之間距離設(shè)定的合理性，避免排水系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)影響土地結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。同時，在進(jìn)行排水系統(tǒng)設(shè)計時，還應(yīng)該注意選用高品質(zhì)的材料，尤其要保證輸送雨水的水管質(zhì)量，從而保證系統(tǒng)在正式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可以有效對抗外界環(huán)境負(fù)面因素的影響；其次，做好疏散水措施。應(yīng)該注意在建筑物地基的四周做好相應(yīng)的疏散水措施，當(dāng)水體過多時，可以對其進(jìn)行及時疏散，使得水體聚集時間得到有效控制，這也使得雨水以及地下水對土體穩(wěn)定性的影響降到了最低；最后，做好防水設(shè)計。地基結(jié)構(gòu)可能會受到水體侵蝕，因此，在進(jìn)行地基結(jié)構(gòu)設(shè)計時，想要保證其整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且有較為理想的防水效果，應(yīng)該警惕漏水以及水體侵蝕等情況的出現(xiàn)，這就需要相關(guān)設(shè)計人員自身具有較強(qiáng)的緊急情況預(yù)判能力，從而使得地基結(jié)構(gòu)的整體防水效果得到保證。應(yīng)該注意在室內(nèi)較為容易出現(xiàn)漏水以及受到水體侵蝕的地方應(yīng)用高品質(zhì)防水材料，并且保證這一位置的水侵蝕現(xiàn)象不會對其他位置產(chǎn)生負(fù)面影響。
3.2增加擴(kuò)大頭
從當(dāng)前建筑工程地基處理工作開展的實(shí)際情況來看，隨著進(jìn)漿量、壓強(qiáng)的增加，擴(kuò)大頭也應(yīng)該隨之增加，這樣才能使地層密實(shí)區(qū)得到有效擴(kuò)展，同時也使其整體承載能力明顯提升。因此，在實(shí)際進(jìn)行擴(kuò)大頭樁增加操作施工之前，應(yīng)該先做好相應(yīng)的設(shè)計工作，注意以外管道與內(nèi)管道相結(jié)合的方式來開展混凝土運(yùn)輸操作。同時，還應(yīng)該注意通過不斷增加外部靜壓的方式來加大樁結(jié)構(gòu)尺寸，這也是提升其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵。在方案設(shè)計過程中應(yīng)該充分考慮到，當(dāng)樁端的承載能力出現(xiàn)不足情況時，要注意合理選擇擴(kuò)張方法，并且通過這種方式來實(shí)現(xiàn)對擴(kuò)大頭數(shù)目的有效控制。反之，如果樁端的承載能力太強(qiáng)，便難以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)張，這時候則需要運(yùn)用減少擴(kuò)大頭數(shù)目的方式來適當(dāng)降低其承載能力，這樣更加有利于對樁端結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作。完成上述工作之后，應(yīng)該注意將操作過程中所產(chǎn)生的多種廢物以及殘渣進(jìn)行及時清理，通過這種方式來進(jìn)一步提升土體質(zhì)量，同時也有助于提升其整體承載能力。
3.3運(yùn)用預(yù)埋管壓泵對未達(dá)標(biāo)碎石進(jìn)行處理
當(dāng)前來看，在進(jìn)行建筑工程項(xiàng)目地基密實(shí)處理時，預(yù)埋管壓泵的應(yīng)用非常重要，其也是保證地基碎石處理效果的關(guān)鍵。碎石擠密操作在現(xiàn)階段我國地基處理工作之中有較為廣泛的應(yīng)用，此種處理方法的應(yīng)用可以使未達(dá)標(biāo)的碎石達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在對樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置時，應(yīng)該按照等邊三角形的具體形狀來布置相應(yīng)數(shù)量的注漿管，通過這種方式來保證其整體樁結(jié)構(gòu)排布的合理性，要設(shè)定預(yù)埋管間的距離為20cm。在進(jìn)行樁芯灌注操作時，應(yīng)該對其操作周期進(jìn)行合理控制，通常情況下，樁芯灌注操作應(yīng)該分7天完成，之后要在樁結(jié)構(gòu)中注入純水泥，并且要保證其壓力大于10MPa。同時，還要注意對水灰比進(jìn)行有效控制，將其確定為0.5左右。
4建筑工程設(shè)計中的地基處理實(shí)例分析
4.1工程基本簡介
H市某建筑工程項(xiàng)目的框架結(jié)構(gòu)設(shè)定為16層，下方設(shè)有架空層，層高設(shè)定為3.9m，上層層高均為3.2m。施工場地較為狹窄，并且根據(jù)當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)法規(guī)政策以及施工企業(yè)自身規(guī)定，嚴(yán)禁施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)違規(guī)占道情況，并且要求在施工過程中所產(chǎn)生的噪聲晝間不能超過50分貝，夜間不得超過40分貝，尤其要保證夜間10點(diǎn)之后噪聲不能影響周圍居民正常休息。由此可以看出，本次工程施工項(xiàng)目受到了多重因素的限制，需要設(shè)定專門的施工方案，從而保證其符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的同時，又能夠在規(guī)定工期內(nèi)、規(guī)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)線以內(nèi)完成施工[6]。經(jīng)過對施工現(xiàn)場地基情況調(diào)查之后，確定其基土構(gòu)成主要包括雜填土、中砂、粉土以及粉質(zhì)黏土等種類。
4.2恰當(dāng)選擇地基處理方案——旋噴樁法
根據(jù)當(dāng)前施工現(xiàn)場的實(shí)際情況來看，綜合各方面提條件對地基處理方案進(jìn)行了選擇，最終確定以旋噴樁法作為地基處理方法。在實(shí)際運(yùn)用旋噴樁法時，主要是利用高壓注漿泵以及鉆機(jī)等設(shè)備，對水泥漿進(jìn)行處理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏?、高速的旋轉(zhuǎn)射流，并且依托其自身強(qiáng)大的動能來對土體進(jìn)行破碎以及攪拌，通過這種方式來實(shí)現(xiàn)對土體結(jié)構(gòu)的有效轉(zhuǎn)變，同時也使得土體結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性得到了提升。當(dāng)水泥漿與原土體進(jìn)行結(jié)合之后，會形成相應(yīng)的水泥固結(jié)體。對于本次建筑工程項(xiàng)目來說，在應(yīng)用旋噴樁法來對地基土體進(jìn)行處理時，應(yīng)該注意對單樁豎向的承載力標(biāo)準(zhǔn)情況進(jìn)行確定。同時，在利用旋噴樁實(shí)施加固操作之后，要注意運(yùn)用復(fù)合地基的方式開展設(shè)計工作，設(shè)定土體的承載力標(biāo)準(zhǔn)為100kPa，設(shè)定地基土體的發(fā)揮系數(shù)為0.5，以此為依據(jù)確定相應(yīng)的布樁尺寸。
4.3地基處理成果
在運(yùn)用旋噴樁施工方式之后，其施工優(yōu)勢主要體現(xiàn)為工藝簡單，操作環(huán)節(jié)較少，并且可以有效保證最終地基施工質(zhì)量?，F(xiàn)階段來看，我國在旋噴樁技術(shù)方面的研究以及發(fā)展已經(jīng)較為成熟，將其實(shí)際應(yīng)用到現(xiàn)場施工中不會產(chǎn)生明顯的噪音，其晝間以及夜間所產(chǎn)生的噪聲分貝都明顯低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)線，這也使得地基處理過程中不會對周圍居民的正常休息產(chǎn)生嚴(yán)重負(fù)面影響。同時，此種施工方法所占用的場地面積較小，這也使得各個施工環(huán)節(jié)的安排更加靈活[7]。運(yùn)用旋噴樁法進(jìn)行本次工程項(xiàng)目的地基處理工作，其施工共耗時480個工作日，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于灌注樁法的標(biāo)準(zhǔn)工作日范疇，并且旋噴樁法的單套設(shè)備工期時間為38d，在也在很大程度上起到了節(jié)省工期的效果。當(dāng)前來看，在展開建筑工程項(xiàng)目地基處理施工時，可選擇的處理方法具有多樣化的特點(diǎn)，但是應(yīng)該注意對每種處理方法的適用范圍、工期消耗情況、成本消耗情況以及是否滿足當(dāng)前施工現(xiàn)場各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行確定，通過綜合對比的方式來確定最終的地基處理設(shè)計方案。而對于旋噴樁施工方法來說，其較為適合一些施工場地較小的項(xiàng)目，并且其具有工期可控的特點(diǎn)，在我國當(dāng)前的建筑工程地基處理中有較為廣泛的應(yīng)用，可以有效規(guī)避多種因素對地基施工質(zhì)量的負(fù)面影響[8]。
5結(jié)語
總而言之，隨著現(xiàn)階段我國城市化發(fā)展進(jìn)程不斷加快，多種屬性的建筑物層出不窮，高層建筑已經(jīng)成為城市中的主要建筑。在當(dāng)前的時代背景之下，人們對建筑物的穩(wěn)定性以及安全性提出了更高的要求，而地基工程是保證建筑物整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵。在進(jìn)行建筑工程項(xiàng)目地基處理工作時，應(yīng)該對本次工程項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行確定，尤其要確定施工現(xiàn)場的各項(xiàng)要求，通常會包括工期要求、噪聲管控要求、成本控制要求、施工質(zhì)量要求等等，要以上述要求為基本標(biāo)準(zhǔn)，保證整個工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。隨著我國科技水平的不斷提升，加之建筑工程行業(yè)的快速發(fā)展，今后在建筑工程地基處理技術(shù)方面的創(chuàng)新發(fā)展也勢必會取得新的成果，應(yīng)該不斷加強(qiáng)對地基處理設(shè)計人員的培養(yǎng)以及培訓(xùn)，使其始終以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度面對自身本職工作，在施工單位、設(shè)計單位以及業(yè)主三個方面的調(diào)節(jié)中找到平衡點(diǎn)，本著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來對地基處理方案進(jìn)行研究、設(shè)計以及選擇，從而保證建筑地基工程整體質(zhì)量。
作者:陳澤武 單位:昆明建設(shè)咨詢管理有限公司
