建筑工程施工中的不良地基土改良技术应用研究

引言

在建筑工程施工领域，地基条件对工程品质与安全性的影响不容忽视。不良地基土可能衍生多种工程状况。伴随我国城镇化建设进程持续推进，建筑工程逐步向地质条件更为复杂的区域延伸，不良地基土处理工作面临的挑战不断增加，其重要性也愈发显著。针对不良地基土处理工作提出专项要求，明确处理后的地基需在承载力和沉降控制方面达到相应标准，以保障工程质量。

1 不良地基土的类型及工程特性

1.1 软土及淤泥质土

物理性质：天然含水量大致处于 35%-70% 区间，孔隙比通常在 1.0-1.5 范围，液限指数往往大于 1.0，多表现为流塑或软塑状态；

力学性质：地基承载力特征值一般为 50-80kPa ，压缩系数α1-2 通常大于0.5MPa^-1 ，具有较为显著的高压缩性特征；

工程问题：在荷载作用下，可能产生较大沉降且持续时间较长，存在不均匀沉降的潜在风险，地基稳定性方面也有一定改善空间，在地震作用下或有液化风险。

在我国上海、天津、广州等沿海地区，软土分布较为普遍。据某沿海开发区地质勘察资料显示，该区域软土层厚度在 5-15m左右，这无疑给建筑工程地基处理工作带来了一定挑战。

1.2 黄土

物理特性：黄土的天然孔隙比通常处于 1.0-1.5 范围，干密度约为1.3-1.6g/cm³ ，土体内存在较为明显的肉眼可见孔隙。

力学特性：在未受水影响时，黄土的地基承载力一般能达到 150-250kPa ，不过其湿陷性较为突出，在附加应力与水分共同作用的情况下，可能出现一定程度的附加沉降。

湿陷程度分级：按照湿陷量计算结果，黄土湿陷程度可划分为轻微、中等、严重和很严重四个级别，部分湿陷性较为严重的黄土地基，其湿陷量有时会超过500mm 。

黄土在我国西北地区分布较为广泛。在这些地区开展建筑工程时，地基湿陷问题往往是需要着重关注和处理的关键事项之一。

2 不良地基土常用改良技术及应用

2.1 换填垫层法

2.1.1 技术原理

通过对不良地基土的置换操作，能够在一定程度上提升地基浅层承载力，同时有助于减少地基沉降现象的发生。垫层材料具备相对较高的强度与良好的透水性，这不仅可以促进地基排水固结进程，也有利于分散上部结构荷载，进而降低地基附加应力水平。

2.1.2 适用范围

该方法较为适用于浅层（一般厚度小于 3m ）软弱地基及不均匀地基的处理，常见的如淤泥质土、杂填土、素填土等。不过对于深厚软土地基，采用换填法可能在经济性方面存在一定不足，通常情况下不作为优先选择。

2.1.3 施工工艺

材料选择：砂石垫层在选材时，建议优先选用级配良好的碎石、卵石、砂等，含泥量以不超过 5% 为宜；灰土垫层则可采用消石灰与黏土，按 3:7 或 2:8 的体积比进行合理配制。

开挖换填：依照设计深度对不良地基土进行开挖，开挖后的坑底应尽量保持平整。倘若存在软弱下卧层，可预留 300mm 厚土层，待换填施工前再做清理处理。

分层夯实：垫层需分层铺设，每层虚铺厚度大致控制在 200-300mm 之间，可选用振动压路机、平板振动器等设备进行夯实作业，压实系数宜达到0.93-0.97。

质量检验：每层完成夯实后，应及时开展压实度检测工作，常用的检测方法包括环刀法或灌砂法，只有在检测合格后，方可进行下一层的施工操作。

2.2 碾压夯实法

2.2.1 技术原理

借助机械动力向地基土施加压力或振动，促使土颗粒重新分布排列，使得土体孔隙缩小、密实度得以提升，从而实现对地基土力学性能的优化。

2.2.2 适用范围

在碎石土、砂土、粉土、低饱和度黏性土，以及素填土和杂填土等地基处理方面，碾压夯实法通常能够发挥较好的作用。不过，对于饱和黏性土，由于其特殊的土质特性，该方法的处理效果可能相对有限，在实际应用中，往往需要结合其他处理方法以达到预期效果。

2.2.3 施工工艺

机械碾压法：一般采用压路机、推土机等设备，在地基表面进行往返碾压操作。具体的碾压次数会依据土的性质以及压实标准有所不同，通常在 6-8 遍左右，建议碾压速度控制在 2-3km/h 。

振动压实法：运用振动压路机或振动平板，借助振动产生的能量促使土颗粒振动密实。施工过程中，振动频率一般设置在 15-30Hz ，振幅保持在 0.5-1.5mm ，实际的碾压时长则需根据地基土的具体情况灵活确定。

重锤夯实法：通常选用重量在 10-30kN的重锤，使其从 6-30m 的高度自由下落，对地基土进行夯实处理。锤底直径一般为 1-1.5m ，夯实遍数约为 8-12 遍，并且要求最后两遍的平均夯沉量不超过 50mm 。

2.3 排水固结法

2.3.1 技术原理

在附加荷载作用下，地基土内孔隙水会逐步排出，伴随孔隙体积收缩，土颗粒间有效应力得以增强，使得地基土在固结过程中，强度得到提升，压缩性相应降低。

2.3.2 适用范围

该方法对于饱和软黏土、淤泥、淤泥质土等地基条件具有一定适用性，但在处理渗透性极低的泥炭土地基时，处理效果可能相对有限。

2.3.3 施工工艺

排水系统设置：常用的砂井可选用直径 300-500mm 的袋装砂井，或采用塑料排水板，布置形式可选择等边三角形或正方形，布置间距控制在 1.0-2.0m左右，其埋设深度需结合软土层实际厚度合理确定。

预压荷载施加：堆载预压作业中，砂石、土料等常作为堆载材料，荷载施加宜采用分级方式，每级荷载增量建议不超过 25kPa，待地基沉降稳定后，再进行下一级荷载施加；真空预压时，需在砂垫层上铺设密封膜，并利用真空泵持续抽气，使膜下真空度尽量维持在 80kPa以上。

固结监测：通过设置沉降观测点与孔隙水压力计，对地基沉降及孔隙水压力变化情况进行持续监测，当沉降速率下降至 1.0mm/c 以下时，通常可认为地基固结已接近预期效果。

2.4 泥土搅拌法

2.4.1 技术原理

在水泥与土混合的过程中，水泥水化反应所产生的水化产物，与土颗粒之间会发生离子交换、凝硬反应等一系列作用。这些作用在一定程度上能够促使土颗粒相互胶结，进而对地基土的强度和稳定性起到提升效果。

1.4.2 适用范围

该技术在处理淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土等软土地基时具有一定适用性。不过，对于含有机质较高的土，其处理效果可能不太理想。

1.4.3 施工工艺

施工准备：通常需要对场地进行平整，清理地上障碍物，并通过测量放线来确定桩位。

搅拌成桩：一般采用深层搅拌桩机，按照设计规定的桩长和桩径开展施工。施工过程中，先将搅拌头下沉至设计深度，随后在提升搅拌头的同时喷入水泥浆，接着再进行下沉复搅操作，以此尽量保证水泥与土充分混合。一般情况下，水泥掺量控制在土重的 12%-20% ，水灰比保持在 1.0-1.5 。

质量检验：成桩 7 天后，可通过浅部开挖的方式对桩体外观质量进行初步检查；待 28 天后，再进行单桩承载力和复合地基承载力检测工作 。

结束语

在建筑工程领域，不良地基土改良技术的应用场景较为多样。不同改良技术在实际应用中各有侧重：换填垫层法常用于浅层不良地基土的处理，在提升地基承载力方面具备一定的时效性优势；排水固结法在软土地基处理中应用效果较为突出，对地基沉降控制有积极作用；水泥土搅拌法与灰土挤压桩法在复合地基的构建中应用较为广泛，有助于增强地基的整体承载性能。随着建筑工程向复杂地质区域和深部空间发展，不良地基土改良技术正朝着多维度创新发展。通过持续创新与完善，这些改良技术将为建筑工程可持续发展筑牢根基。

参考文献

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