建筑地基处理以及结构设计探析

【摘要】地基施工是现代建筑工程建设的重点，随着建筑标高的及遭遇复杂地质条件概率上升，建筑地基施工面临更大的难度。本文着重介绍常见的建筑地基结构处理技术，并对不同技术的适用范围及使用优势进行对比分析，希望为地基处理技术的优化选择提供一定参考，使地基达到足够的荷载强度，合理开发地下空间资源，同时延长建筑使用寿命。

【关键词】地基处理；地基结构设计；桩基础

建筑地基处理具备复杂性、严重性、困难性的特点，实际工作中，需依照不同区域地质条件不同合理设计地基结构并选择地基处理技术，以确保地基施工过程的安全性，使其达到最佳的建设预期。地基施工中，结合施工需求合理选用DCC灰土挤密、碎石桩结合强夯等地基处理技术，有利于地基处理效果强化，为建筑上部施工提供更有利的施工条件，同时发挥提高建筑工程整体质量及经济性的作用，因此有必要对建筑地基处理及结构设计要点进行系统性总结。

1建筑地基处理技术

建筑地基处理技术优化选择是确保建筑地基工程质量的关键，正式施工前，结合建筑工程设计方案、施工现场勘查结果，选择最佳的地基处理技术，将现阶段建筑工程施工常用的地基处理技术总结如下：1.1排水固结技术。排水固结技术多用于建筑工程软土地基的处理，主要是由于软土地基中土壤含水量较高，通过排水固结可显著提高地基荷载能力及稳定性。使用排水固结技术进行地基处理时，需在地基内设置排水系统，排水管道多纵向安装，以借助地基上部建筑结构施加的压力，促进软土地基内多余水分充分排除，提高地基荷载水平。实际工作中常将排水固结技术与强夯技术结合应用，以实现更优的地基加固效果，在强夯过程中，土壤内水分也可有效排出。若采用该结合技术方案，需重点关注夯击深度及频率的选择。1.2DCC灰土挤密技术。DCC灰土挤密技术需与深层强夯技术结合使用，地基经强夯处理后，使用螺旋钻机将灰土注入土体当中。灰土成桩的同时进行强夯作业，不断锤击桩基扩大桩径，使灰土与桩尖土充分融合，形成稳定性更优的复合桩。为有效削弱地基的湿陷作用，在实际施工中需适当调整打孔结构，以防止地基变形，提高其荷载能力。有实验表明，使用DCC灰土挤密技术最高可将地基承载能力提升至原来的7倍，扩大地基深度5～40cm[1]。但需要注意，该技术应用存在限制条件，其作用效果在湿陷性黄土地质条件中的发挥更为充分，而在其他地质条件中作用并不明显，因此需根据建筑工程所在地的实际情况酌情选择，图1为DDC灰土挤密施工灌注桩剖面。1.3碎石桩结合强夯技术。地基处理中将碎石桩与强夯技术相结合的主要目的是提高地基荷载能力及强度，确保排水固结作用效果发挥到最佳。施工过程中，依照碎石桩分布位置使用专业机械进行强夯施工，合理控制冲击力大小，将碎石桩充分击散，促使碎石不断挤入周围土层当中，提高周围土层中碎石密度。该技术施工要点在于强夯环节的把控，要求严格控制强夯深度、轻度及频次，避免出现过大的夯击误差反而影响地基稳定性。其中，夯击强度可依照夯击深度、地基实际荷载能力、土壤条件等确定，夯击深度则需要根据土层厚度、湿陷性等级进行确定，图2为碎石桩结合强夯技术施工流程。1.4换土垫层施工技术。换土垫层施工技术对建筑工程所在区域的地质条件有严格要求，若施工当地地质层较薄，可选用该地基处理基础。换土垫层施工技术原理为，将原本的软弱土地基及不良土层替换为密度高、强度大、抗腐蚀加压缩能力强的矿渣、碎石、灰土等材料，以提高地基综合性能。该技术在使用时需结合建筑工程建设要求及地基基础特点，科学确定各类换填材料的配比，通过机械作业法将换填地基夯实，保证其充分承担来自建筑上部结构的荷载及地震作用。1.5注浆法施工技术。注浆法施工技术在当前建筑工程地基处理中应用非常广泛，其原理为改变土壤原本结构而发挥加固作用。注浆法的施工设备相对简单，主要设备为钻机和注浆机械。地基处理过程中，在目标区域安装钻机，并使用高压灌浆设备箱土层内灌注化学浆液，以改变原本的地质结构，强化地基。1.6水泥粉煤灰碎石桩及粉喷桩处理技术。水泥粉煤灰碎石材料硬度大，是一种非常坚固的建筑施工材料，将其与粉喷桩相结合，可形成复合型地基，以提供更强的稳定性和荷载能力。该地基处理技术可有效解决基层液化问题，提高建筑地基稳定性，以应对泥石流、暴雨等极端自然现象。水泥粉煤灰碎石桩与粉喷桩相结合，能够将来自地上的荷载合理传输至地下深入，以有效削弱地基承受的冲击荷载，减少地基沉降。1.7强夯技术。强夯技术属于地基处理的一类基础技术，其直接利用专业设备，对土层做夯击处理，以强化软土地基的平整度及荷载能力。强夯施工过程中会引发较大的噪声，且会提高施工区域地基坍塌的风险，因此该技术目前多与其他地基处理技术结合使用，且多被用于远离居民区的建筑项目当中。1.8堆载预压技术。堆载预压技术利用沙土向软土地基进行加压，通过固结沉降，促使软土地基的强度达到建筑工程建设要求。预先度软土地基进行堆压处理，可有效降低建筑后期发生地基沉降的概率。在使用该地基处理技术时，需重点做好堆载材料选择及荷载计算工作，若荷载过大，会导致地基结构受过度破坏，或荷载过小，无法有效发挥预压作用。综合看来，堆载预压基础施工操作便捷，地基加固处理效果优良，因此有着较广的适用范围。

2不同地基处理技术对比

表1总结了常见建筑地基处理技术的分类及适用条件，可供建筑工程地基施工活动参考。建筑工程地基处理技术的选择除结合施工当地的地质条件及施工条件外，还需重点关注技术操作的经济成本。在同一施工条件下，选择不同的地基处理技术可能给施工成本、施工进度造成不同的影响。因此综合适用条件、使用成本等因素，对不同地基处理技术的优缺点进行总结，以指导地基处理技术选择工作的科学开展。（1）强夯法因施工流程及使用设备简单，无须额外的施工材料支出，因此其在众多地基处理技术中有着较高的经济性，其成本一般可较桩基类处理技术低2～4倍。（2）钻孔压浆桩技术多被用于填土、粉土、粘性土、砂土等地基当中，可提供较相同尺寸预制桩更高的承载能力，施工效率较普通桩高50%左右，因此经济性较强。（3）钻孔灌注桩的适用范围较广，单桩承载力高，相较于预制桩，其涉及的钢材成本更低，因此有利于施工总成本的控制。相比强夯类技术，其还具备施工噪声小的优势，若建筑项目处于市区内部，可优先选择该类方法。（4）砂垫层法同样具备施工流程及设备简单的特点，但由于过程中需使用大量垫层材料，考虑到材料运输成本的控制，在其他条件相同时，若施工场地附近存在材料供应点，可优先选择该方法。（5）排水固结法的工艺流程相对复杂，所需的施工设备众多，对施工场地要求较大。以上特点导致排水固结法的施工周期延长，并带来更高的施工成本，需慎重选择。

3结论

总之，建筑地基处理及基础结构设计对于提高建筑整体质量来说至关重要，实际工作中需结合施工现场条件及建筑特点合理选择地基处理技术，以此来保证地基强度及荷载能力达标。另外在选择具体的地基处理方式时，应兼顾有关方法的经济性，使得地基处理发挥出最高的综合效益，在施工条件相同时优先选择钻孔灌注桩、灰土挤密或综合性地基处理技术，以帮助降低施工成本、缩短施工周期。

参考文献

[1]周帅.房屋建筑施工工程中的地基处理技术探析[J].工程建设与设计，2020（9）：46-47，50.

[2]赵保丽.房屋建筑结构设计中基础设计解析[J].中国住宅设施，2019（12）：44-45，62.

[3]宋颜培，俞希楠.建筑地基基础及地下室结构设计疑难处理研究[J].居舍，2018（35）：103.

作者:刘键 单位:云南省设计院集团有限公司