岩土工程地基与桩基础处理技术

刘丁丁 戎雪飞

（山东东信岩土工程有限公司，山东东营 257000）

1 岩土工程施工特点

1.1 技术隐蔽性

岩土工程受到技术工艺与场地环境的限制，普遍选择在地表下方地层中设置地基持力层，桩基被土层覆盖，具有隐蔽性特征。在工程地基基础建设期间，如果出现异常断桩等质量问题，由于地基基础结构具有一定隐蔽性，难以及时发现并解决地基与桩基础施工问题，存在施工质量隐患。

1.2 岩土体物理特征可变性

在岩土工程地基基础建设期间，受到气候、环境、施工扰动、人为等内外部因素的影响，岩土体原有物理力学性质会发生变化，具有可变性特征。在岩土工程地基与桩基础施工期间，随着岩土体物理力学性质与外部环境的变化，对地基基础施工质量造成影响，出现异常断桩、地基沉陷变形等质量问题，体现了岩土工程地基基础施工的局限性。

2 岩土工程地基处理技术的应用

2.1 强夯加固法

强夯加固法是将一定质量的夯锤起吊至夯点上方一定高度，放开夯锤，夯锤在重力作用下自由落体向下锤击，向下方地基土层施加强烈冲击能量，通过反复夯击地基土层起到强制压密作用，减少地基土层的压缩性并提高地基强度，实现地基加固与整合目的。与其他地基处理技术相比，强夯法具有施工成本低、节省加固原材料、施工效率高、加固效果显著的优势，可以将天然地基压缩性降低2～10倍。但强夯法仅适用于处理碎石土、低饱和度粉土、杂填土等类型地基，对饱和性粉土与黏性土地基无明显加固效果。

2.2 CFG桩复合地基处理技术

CFG桩也被称为水泥粉煤灰碎石桩，是以砾石、水泥、粉煤灰石屑等材料加水拌和形成的混合物，使用成桩机械在地基土层中制成一定强度的可变强度桩，由桩间土、褥垫层与水泥粉煤灰碎石桩共同组成复合地基，利用桩间土的承载力共同作用，通过桩体将地基所承受荷载向深层土层传递，客观改善地基承载性能。在岩土工程中，CFG桩复合地基技术主要被用于处理沙土、黏性土与粉土等类型地基以及承载力标准值达到70 kPa的淤泥质土地基。

2.3 注浆加固

注浆加固法是向地基土层中灌注具备固化性的浆液，浆液在压力作用下填充地基土层中分布的孔隙裂缝，一定时间后凝结硬化，浆液与地基岩石体胶结形成整体性结构，起到改善地基物理力学性质、防渗堵漏的多重作用。可以将注浆加固法细分为多项处理技术，如将注浆料作为划分依据时，可分为硅化法、高分子化学注浆法、水泥注浆法和碱液法。硅化法是将硅酸钠和氯化钙溶液作为注浆料，通过注浆管均匀注入地基土层，排除土层脱岩裂缝中含有的空气水分，浆液与岩石胶结形成整体性结构，该项技术具有价格低廉、无毒害的优势，被用于控制地基变形与改善地基承载性能。

2.4 真空预压加固

真空预压加固法是在地基表面铺设密封膜，使用真空设备抽取密封膜下方空气，使膜下地基保持真空状态，在砂垫层与地基土层排水通道内形成一定负压力。在负压真空状态下，地基土层内所含孔隙水持续向外排出，且孔隙水压力减小，有效应力随之增加，使得地基土体发生固结反应，实现地基加固目的。

与传统堆载预压技术相比，真空预压法在地基处理期间不会出现不均匀沉降与残余沉降等技术问题。为克服单一技术的应用局限性，可选择采取真空-堆载联合预压法，在地基表面铺设砂垫层为水平排水体，在土层中设置砂井为竖向排水体。在软基表面砂垫层铺设不透气薄膜，膜下砂垫层内空气通过滤水管向外排出，形成相对负压环境，砂井与周边土体间形成孔压差，通过砂井向外排除地基孔隙水。膜下真空度稳定保持一定时间后，开展堆载预压作业，直至地基固结度达标。与单项技术相比，真空-堆载联合预压法具有加载速度快、土体固结快、土体密实度与承载力提升幅度大的技术优势。

2.5 换填法

岩土工程现场地质条件较为薄弱时，受到天然土体物理力学性质限制，如果直接采取强夯法与排水固结法等处理技术，难以取得理想的基加固效果，无法达到预期施工标准。企业可选择采取换填法，挖除工程场地中分布的薄弱土体，采取分层填筑、分层压实工艺，在地表面挖空后换填卵石、炉渣、粗砂等回填材料，再将回填层夯实整平，解决软土地基等问题。根据实际应用情况，换填法适用于处理浅层不良地基以及处理淤泥质土地基、杂填土地基、暗沟，具有工序流程简单、施工成本低廉、处理效果显著的优势。

针对特殊地基，应采取额外的技术措施，以增强地基加固效果。例如，在基岩表面分布槽深不超过250 mm的风化沟槽时，施工人员应提前凿除风化岩石，挖除填充物并回填C20毛石混凝土，或在表面设置一层钢筋网片。

3 岩土工程中常见桩基础质量问题及处理技术

3.1 桩体倾斜

出现桩体倾斜问题时，会对桩身承载力与完整性造成较大影响，并对桩基础结构受力情况造成较大危害。可选择采取补桩加固法、压密注浆法、设置锚杆静压桩或改变基础底板形式等方法。

补桩加固是在过度倾斜管桩附近额外设置预应力管桩或钻孔灌注桩，起到补足桩基础承载力要求的效果。压密注浆是在管芯内设置钢筋笼并灌注适量的砂石混凝土材料进行管桩补强。改变基础底板形式是将原有设计底板调整为整板基础形式，以此处理桩身倾斜偏位问题。

3.2 悬桩

在岩土工程桩基础施工期间，由于桩体压入地基土层时会产生挤土效应，桩间土原有结构受到扰动，使得土体相互挤压，孔隙变小，且孔隙水压力随之增大。导致土体水平方向侧移，在桩端部位以及持力层间形成较大间隙，致使管桩上浮，形成悬桩。针对悬桩问题，可选择采取复压、加大承台、桩底后注浆与补桩等处理技术。针对已发生上抬现象的管桩，采取复压方式进行处理，对静压后的管桩重新开展持荷复压作业，使管桩桩尖标高满足持力层控制要求。

3.3 异常断桩

在岩土工程桩基础施工环节，如果桩体受到外力碰撞，在入土期间碰撞坚硬障碍物，或相接两节桩为保持在相同轴线时，可能引发断桩问题，对桩基础结构性能造成影响。为有效解决断桩问题，应综合分析断桩成因与现场环境条件。

（1）原位补桩法。

挖除桩孔内断裂桩体，清理孔底孔壁残渣，重新在桩孔内浇筑混凝土凝结成全新桩体。也可以选择将原有桩孔进行回填夯实处理，在其基础上二次钻探冲孔并浇筑混凝土。

（2）接桩法。

断桩位置较浅且桩体完整性较好时，可采取接桩法，应用法兰螺栓连接或是硫黄胶泥锚接等工艺，在桩孔内打入适当数量的预制桩，将预制桩与断桩顶端连接，形成整体性桩体结构。

（3）加桩法。

桩体断裂后，可选择在桩基两侧分别额外设置一条桩，组成“扁担桩”，减小断桩对桩基础结构造成的影响。此项方法具有局限性，施工成本较大，且无法用于群桩结构。

3.4 灌注桩技术

在岩土工程中，可将常用桩基础处理技术分为灌注桩技术与预制桩技术两大类，灌注桩技术可细分为钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、沉管灌注桩三种技术。

（1）钻孔灌注桩。

通过机械钻孔方式，在地基土层中挖设若干数量桩孔，在桩孔内固定安装钢筋笼，向桩孔内浇筑适量混凝土浆液，待浆液凝结硬化后形成桩体结构。该项技术具有单桩承载力高、施工简单的优势。

（2）人工挖孔灌注桩。

采取人工挖土成孔方式在孔底放置钢筋笼，灌注混凝土凝结形成管桩。与其他处理技术相比，人工挖孔灌注桩的施工效率较低，但单桩承载力较高，可以直接观察土层变化情况，提前预防与及时解决桩身偏斜等质量问题。

（3）沉管灌注桩。

采取钢管挤土方式，使用振动器振动沉管成桩，利用振动器产生的垂直定向振动力向桩管施加压力，将桩管压入地基土层。在桩管内浇筑适量混凝土，同步开展拔管与振动作业，将桩管缓慢拔出，在地基土层中形成混凝土灌注桩。与其他处理技术相比，可以预防悬桩问题出现，确保管桩达到持力层要求，改善桩身表面浮浆现象。受到挤土效应影响，成型灌注桩易出现倾斜断裂与移位问题。

3.5 预制桩技术

在多数岩土工程中，常用桩基础预制桩技术为预应力混凝土管桩和混凝土实心方桩技术，预应力混凝土管桩技术可细分为后张法预应力管桩以及先张法预应力管桩两类。

以先张法预应力管桩为例，运用先张法预应力工艺和离心成型工艺预制形成空心筒体混凝土管桩，采取锤击法、射水法、静压法、中掘法等方式，将管桩沉桩至桩位设计标高，此技术具有管桩承载力高、施工工期短、造价成本低的优势。混凝土实心方桩技术是使用强度等级在C30及以上混凝土预制的方形断面桩体，如果桩身长度超过12 m，则将桩体分节预制，在打桩过程中进行接长处理。与预应力混凝土管桩相比，混凝土实心方桩具有承载性能高、耐久性好、状体长度截面可选、制作质量高的优势。

4 结语

综上所述，地基与桩基础施工作为岩土工程的重要施工内容与基础，应合理运用地基与桩基础处理技术，深入了解技术优势、机制与适用范围，保障工程基础施工质量。建筑企业必须加大对地基与桩基础处理技术及要点的研究力度，持续积累技术应用经验，不断完善技术应用体系与理论基础，取得更好的技术效果，推动建筑行业健康可持续发展。