岩土工程中的地基处理技术及其优化策略

摘要：地基处理是岩土工程中至关重要的环节，直接关系到建筑物的安全性和稳定性。本文介绍了岩土工程中的地基处理技术，包括换填法、强夯法、碎石夯击法、煤渣灰充填法、CFG桩法、旋喷注浆法等，并探讨了地基处理的优化策略，如地质勘察、合理选择地基处理方法、施工监测等。通过科学的地基处理及其优化策略，可以有效提高地基的承载能力和稳定性，确保建筑物的安全。

关键词：岩土工程；地基处理；CFG桩；旋喷注浆；地质勘察；优化策略

1地基处理技术

1.1换填法

换填法技术是一种地基处理方法，涉及移除基础底部特定深度的原土层，随后以高强度材料如砂、碎石或灰土等回填，并通过夯实达到紧密状态。该技术主要应用于浅层地基改良，特别是针对淤泥、淤泥质土壤、松散填土及混杂填土等类型。采用置换回填技术，能够显著提升地基的承载能力，缩减沉降幅度，促进软弱土层的排水与固结进程，有效防御冻胀现象，并消除膨胀土的胀缩效应。根据回填材料的不同，置换回填技术细分为砂垫层法、碎石垫层法及灰土垫层法等。在西安地区，该技术还独具优势，能够消除黄土的湿陷特性。对于山区地基，它可解决岩面倾斜、破碎、高度差异、软硬不均及岩溶等问题。而在季节性冻土区域，该技术能有效减轻冻胀力，防止冻胀造成的损害。

1.2 强夯法

强夯法是一种地基加固方法，它利用数吨至数十吨的重锤自高处反复自由落体，对地面实施强力撞击。这种撞击在地基内部引发动态应力和振动效应，形成从撞击点向地基深层传播的纵波与横波，从而实现对地基浅层和深层的有效加固。该技术主要应用于砂质土、非饱和粘质土以及混杂填土地基的处理。在处理非饱和粘质土地基时，通常采用连续撞击或分段间歇撞击的策略，并依据工程实际需求，通过现场试验来确定合适的撞击次数和有效压实深度。然而，动力压实技术的应用存在一定的局限性，它更适合于水分含量较低的地基土壤，因为过高的水分含量可能导致渗透问题，进而对地基造成侵蚀，缩短地基的使用寿命。

1.3 碎石夯击法

碎石夯击技术是对强夯法的优化与拓展，其核心在于在地基土壤中掺入碎石材料。该技术的关键步骤在于先在填土层中妥善设置碎石桩体，随后利用强大的冲击力将碎石桩体击碎，促使碎石颗粒渗透至周围的护土层中，进而在地基表层形成一层坚硬的覆盖层，以满足地基所需的强度标准。碎石增强夯击技术能够显著提升地基的坚实度，并对水流的侵蚀具有一定的防护作用。然而，值得注意的是，在长时间的水流冲刷作用下，地基的稳定性可能会受到影响，出现潜在的不稳定情况。

1.4 煤渣灰充填法

煤渣灰充填法因其出色的透水性，在房屋地基建设领域得到了广泛应用。在采用煤矸石灰进行地基处理时，我们会将煤矸石灰与淤泥按一定比例（介于0.1至0.5之间，视具体情况而定）混合，随后进行吹填作业。此过程中，混合了煤矸石灰的土壤能迅速固化，形成坚固的土体，这一特性有助于降低建筑成本，并加快施工进度。煤渣灰充填技术尤其适用于地下水位较低、对房屋地基腐蚀性较小的区域，例如降水量适中或地质条件相对湿润的地区。此外，该技术所形成的地基具有均匀稳定的特性，使得这些地区的土地资源能够得到更有效的利用。

1.5 CFG桩法

水泥粉煤灰碎石复合桩（简称CFG桩）是一种由水泥、粉煤灰、碎石、石粉或砂等材料与水混合制成的高强度粘结桩体。该桩体与桩间土壤及铺设于其上的褥垫层共同构成了一个复合地基系统。施工过程中，利用专业机械对CFG桩进行击打，将其植入存在问题的地基土壤中，通过侧向挤压使周围土壤变得紧密，并辅以夯实作业，最终与周围土体整合为一个整体，显著提升地基的强度和承载能力。CFG桩具有较高的硬度，它能够充当大型房屋建筑的主要支撑结构，有效增强建筑物的稳定性。目前，CFG桩技术已被广泛应用于各类大型建筑项目中，成为现代建筑地基处理的重要手段之一。

2地基处理优化策略

2.1 地质勘察与数据分析

进行全面的地质勘察，了解地基的地质构造、土层分布和地下水位等情况，是地基处理优化策略的首要步骤。地质勘察能够为地基处理方案设计提供科学依据，确保方案的针对性和有效性。

在地质勘察过程中，需要收集和分析地质数据，评估地质缺陷，如软弱土层、溶洞、断层等，对地基稳定性可能造成的影响。根据地质勘察结果，选择合适的地基处理方法和优化方案，制定相应的处理措施和应急预案，确保施工安全。

2.2 合理选择地基处理方法

地基处理方案的选择需全面考量地基的物理属性、地质结构以及地下水状况等诸多因素。针对不同类型的土壤和地质条件，采用适宜的地基处理技术能显著提升处理效果并节约施工成本。以砂土与粘性土为例，振冲法的加固机制在这两种土壤中有所不同。在砂土中，振冲法主要通过振动作用实现土壤的紧密化和液化；而在粘性土中，则主要利用振冲置换效应。因此，在选择地基处理方法时，必须依据具体的工程需求和地质条件，选取最为匹配的方法。

2.3 施工监测与安全措施

在地基处理施工过程中，对地质条件、地基变形情况以及承载能力等进行实时、持续的监测至关重要。通过监测数据的分析，可及时调整施工方案，确保施工质量和作业安全。施工监控能够及时发现并处理地基处理过程中可能出现的问题，防止造成无法挽回的损失。同时，必须制定并执行严格的安全措施，以保障施工人员的生命安全。例如，在施工现场设置醒目的警示标识，配备必要的安全防护装备，并对施工人员进行系统的安全培训和教育，提升他们的安全意识。

2.4 经济效益与社会效益评估

在制定地基处理优化策略时，除了技术可行性外，还需综合考虑经济性和社会效益。通过经济效益评估，可选择成本效益最优的处理方法，降低工程总成本，提升项目的整体经济效益。同时，需关注地基处理对周边环境可能产生的影响，选用环保的材料和工艺，尽量减少对环境的负面影响。

3案例分析

3.1 工程概况

某高层建筑项目位于城市中心区域，地基土为淤泥质土和杂填土，地下水位较高。项目要求地基处理后的承载力达到300kPa，且需要满足抗震要求。

3.2 地基处理方案

根据地质勘察结果，选择了CFG桩法和旋喷注浆法相结合的地基处理方案。首先，通过CFG桩法提高地基的承载能力和稳定性，形成复合地基。然后，采用旋喷注浆法对地基进行加固和防渗处理，提高地基的抗渗能力和抗震性能。

3.3 施工过程与监测

在施工过程中，对地基变形、承载力进行了实时监测。通过监测数据，及时调整了CFG桩的击打次数和注浆压力等参数，确保了施工质量和安全。同时，对旋喷注浆的浆液配比和注浆速度进行了严格控制，保证了注浆效果。

结束语

地基处理是岩土工程中至关重要的环节，直接关系到建筑物的安全性和稳定性。通过采用科学合理的地基处理技术和优化策略，可以有效提高地基的承载能力和稳定性，确保建筑物的安全。在未来的发展中，需要进一步加强地基处理技术的研发和创新，提高地基处理的效果和质量。同时，需要加强对地质勘察和数据分析的重视，为地基处理方案设计提供科学依据。此外，还需要加强对施工监测和安全措施的管理，确保施工过程中的安全和质量。

参考文献

[1]叶林米，陈芊竹. 岩土工程勘察与地基处理技术研究 [J]. 工程建设与设计， 2022， （24）： 177-179.

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