【摘要】地基是建筑物建设的基础，地基建设质量的好坏对建筑物建设完成后，投入实际使用的寿命及安全性能均有直接的影响，若地基建设稳定性和强度不足，易发生变形或沉降，则会对上述建筑物的安全使用造成严重不良影响，因此，就需要设计和施工人员在进行地基建设过程中，合理根据实际的地基结构，采取有效的措施对岩土地基进行加固处理，尤其是对一些结构性能较差的地基，更要全面做好岩土地基加固处理设计和施工，才能全面提升地基的稳定性，从而为地基上建筑物建设奠定坚实的基础。本文主要简述了工程建设中的岩土地基加固处理的概念及重要性和工程建设中的岩土地基加固处理流程，并总结了岩土地基基础的设计方法以及地基加固的施工方法，最后，以实际工程为例，介绍了某岩土地基加固处理设计和施工方法。
【关键词】地基；岩土；加固处理
在岩土地基建设过程中，常会遇到一些结构强度较差的软土地基，若直接在软土路基上进行施工，极易导致岩土路基在自身重量和外力荷载下发生变形和沉降，从而影响上述建筑物的稳定、安全运行，对此，就需要设计人员和施工人员全面做好软土地基的加固处理，提高软土路基的稳定性，才能确保岩土地基建设顺利、安全、稳定的运行，并为上述建筑物建设奠定良好的基础。
1.工程建设中的岩土地基加固处理的概念及重要性
从工程建筑观点来看，岩土指的是组成地壳的任何一种土岩石和的统称，按岩土坚硬程度划分，其可以细分为硬岩、软岩、软弱联结的岩土、松散无联结的岩土等多种类型，其中，在硬岩上进行地基建设，一般可保障地基结构的整体稳定性，而在软岩和软弱联结的岩土、松散无联结的岩土的软土地基上进行施工建设，则需要对岩土进行加固处理，以提高岩土体结构的强度和稳定性，才能避免地基在建设过程中和建设完成后，在自重和其他外力荷载作用下发生变形和不均沉降等，从而能保障地基上建筑物运行的安全，由此可见，在地基建设过程中，做好岩土加固处理具有重要的意义，岩土加固处理的重要性主要体现在以下几个方面：（1）可有效提高和保证地基的稳定性，岩土工程具有工程量大、建筑物载荷作用力大等特点，若是在一些坚硬程度较低的岩土上进行地基建设，在工程自重和建筑物载荷作用下，极易破坏地基的剪切力，难以会导致地基建设难以顺利进行和影响地基上建筑物的稳定安全，而采取有效加固处理措施对岩土进行加固，则能促进地基的承载力达到规定要求，从而能有效提高和保证地基的稳定性，进而能为地基上建筑物的安全运行奠定良好基础[1]。（2）降低地基变形发生率或减轻地基变形严重程度，对岩土地基进行进行加固处理，可促进岩土地基的密度和强度显著提升，从而能防止地基发生变形或避免建筑物荷载力对地基造成较大的影响，将地基变形控制在允许范围内，从而促进建筑物的地基和建设质量显著提升[2]。（3）能有效解决地基和建筑物渗水问题，在地基建设过程中，进行岩土加固处理，还能有效解决地基和建筑物渗水问题，一般来说，引发地基渗水的主要原因有地基渗透量超过设计范围、地基的水力梯度高于水力梯度设计的最大值，前者会导致地基中涌出大量的水，从而易引发地基发生渗透，后者则会导致地基土受到渗透侵蚀和管涌的影响，从而易对建筑物造成一定的影响，为避免上述两个问题发生，就需要对岩土地基进行加固处理，这样可有效降低地基渗水发生率，从而保证地基建设和地基上建筑物的安全[3]。
2.工程建设中的岩土地基加固处理流程
岩土地基加固处理是一项工序繁多且复杂的工程，包含了地质勘察、地基稳定性验算、地基加固处理设计、地基加固处理施工等多项流程，下面对各工序的大致内容进行简要介绍。
2.1地质勘察
在实际的岩土地基的加固处理过程中，常会遇到各种各样的地质结构，不同地质结构的加固处理方法不尽相同，对此，在进行岩土地基加固处理前，就需要勘察人员对土质的物理性能进行全面勘察，并根据施工现场周边环境和工程的实际需求，制定合理的加固处理方案，才能有效提高岩土地基加固处理质量，从而提升地基结构的整体稳定性和强度。在地质勘察过程中，勘察人员首先要对工程所在的地层构造、地下构造特点和水文分布特征进行详细了解，若地基岩层结构较为松散，需慎重选择加固处理技术[4]。在勘测工程所在地的地下构造特征过程中，勘察人员需重点明确工程所在地是否为地震带，若工程所在地为地震带（即地震多发区域），则需采取更加科学与合理的加固处理技术，以保证工程具有良好的抗震度，从而提高工程的稳定性和安全性。
2.2地基稳定性验算
通过地质勘察获取工程所在地地层构造、地下构造特点及地层水文分布特征的相关数据和信息后，为排除钻探勘测过程中没有勘测出来的影响场地适宜性和地基稳定性的因素，相关工作人员还需对地基的稳定性进行进一步验算，从而能有效弥补钻探勘测的不足。例如，钻探勘测在勘测石灰岩地带岩土工程过程中往往难以显示完整的数据，且难以勘测出断裂层的非均匀地质情况，从而导致地质勘察结果数据不完整或可靠性不足，为弥补钻探勘测的不足，就可以应用地基稳定性验算。在验算过程中，验算人员需严格根据国家的现有标准或行业内的具体规定，全面分析施工工程的重要性、施工地区地质的渗漏状况、地基的沉降状况以及建筑物倾斜状况等，然后，选择先进、权威性较强和所得数据具有可靠性的验算方法进行地基稳定性验算。在具体验算过程中，可以根据《建筑地基基础设计规范》要求，采用圆弧法验算地基的稳定性，也可借鉴国外运用地基整体破坏原理，根据刚体平衡原理进行地基稳定性验算的验算方法进行地基稳定性验算，如在验算塑形地基稳定性过程中，可假设塑性地基的深度为1/4或1/3，并根据该假设分析和计算地基承载力[5-8]。
2.3地基基础设计
完成地基稳定性验算后，便是开展地基基础设计。地基基础设计具有非常重要的作用，其不仅是推动后续地基加固施工顺利开展的前提条件，且设计质量的好坏对加固施工的质量也具有直接的影响，因此，就需要设计人员严格做好地基基础设计[9]。
2.4地基加固施工
地基加固施工则是指采用根据工程所在地的实际地质条件、工程造价预算等，采取合理的方法对地基进行加固处理，以促进岩土地基达到规定规定岩土地基建筑施工要求。
3.岩土地基基础整体设计
全面做好岩土地基整体设计，是推动岩土地基加固处理顺利开展和提高地基加固处理质量的基础条件，因此，需要设计人员全面做好岩土地基基础整体设计，而做好岩土地基基础整体设计，就需掌握相应的设计方法[10]。
在确保岩土工程地质勘察信息数据准确性的前提条件下，设计人员在进行岩土地基基础设计过程中， 需全面考虑岩土工程勘察过程中的地基选型、结构设计和施工技术等，设计出合理的岩土地基基础设计方案。例如，若岩土工程拟建区域的地基承载力较强，在设计过程中可选用独立基础形式进行设计；若岩土工程拟建区域土质条件一般，在设计过程中可选用桩基础进行设计；若拟建岩土工程为高大的建筑结构，对沉降有较高要求，在设计过程中可选用成本较高的箱筏或桩箱基础进行设计[11]。在岩土地基结构设计过程中，设计人员则需全面考虑施工过程中的地基结构出现的沉降和地基倾斜问题，以确保岩土地基结构符合岩土工程勘察结果要求。在设计基基础施工技术应用过程中，除了要全面总结岩土工程施工时存在的问题或不足，同时还需考虑实践中可能的问题或不足、垃圾废料以及其他因素对地基的影响，并将这些因素纳入到设计方案中，才能全面提升岩土地基设计质量。
工程中常用的地基基础形式有很多种，如扩展基础、条形基础、筏型基础、箱型基础以及桩基础等，现对其中常见的几种基础形式的设计方法做简单介绍。
（1）扩展基础设计
为促进扩展基础计算的准确度提高，需要设计人员根据建筑物的变形要求和地基的承载能力，对工程的地基基础底面积、基础和变阶处的高度进行计算，并根据计算结果确定扩展基础的冲切和剪切，最后，根据计算得出的冲切和剪切，做好地基基础底板的配筋设计[13]。
（2）桩基础设计
在进行桩基础设计过程中，设计人员首先要对桩基的功能和受力特点进行全面分析，并对桩基自身重量、桩基的竖向和水平承载力以及极限承载力进行计算，若桩基顶面及侧面部分暴露在土层上面，还需计算压屈，然后，根据计算结果合理设置桩基础位置。若岩土地基为强度较弱的土层、湿陷性较严重的黄土或结构松散的填土，则会导致桩基的周边存在着软弱土层，从而导致桩基长期承受较重荷载作用，增加桩周土中有效应力，从而易引发桩基础发生沉降变形，对此，还需要设计人员严格做好软土层中的桩基础设计[14]。
（3）箱筏基础设计
在进行箱筏基础设计过程中，设计人员首先要对箱形基础的高度进行确定，以确保箱形基础的高度符合地基结构高度规范要求和地基结构的自身承载能力。其次，还需根据地基受力、防水、刚度等实际状况指标确定箱形基础中底板的厚度，并根据这些指标数据合理计算箱形基础正方截面的承载力度，斜方向截面的承载力度等，以促进岩土地基能够满足各方荷载作用下的冲切力度要求[12]。由于梁板式筏基底板不仅会受到结构自身和上方建筑物的荷载冲切力，同时还需承受正截面和斜截面双方面的承载，因此，在设计箱筏基础过程中，设计人员还需将基础梁的部分位置的承载能力计算出来，并根据计算结果合理设置基础梁的部分位置。在设计平板式筏基时，则需将平板式筏基边缘的受力程度计算出来，并根据计算结果对该基础进行合理设计，以促进其能满足冲切力度需求和与梁板式筏基基础底板相同[15]。
4.岩土地基加固处理施工方法
4.1强夯加固处理法
强夯加固处理法是一种利用重锤进行重力施工，从而促进强土体的压实度增强，进而促进地基稳定性提高的加固技术。在强夯加固处理过程中，需要施工人员合理控制重锤的质量、重锤高度和土体之间的距离，一般来说，多选用重量为8～10t的重锤进行施工，重锤高度和土体之间的距离控制为20m。该种加固处理技术具有加固设备少、成本低、操作简便、能预防粉砂质黏土跟粉砂液化等众多优势，从而使得其成为目前被广泛认可的岩土地基加固方式之一，在砂性土、杂填土、高回填土、黄土地基等土质条件均能达到良好的加固处理效果。它的缺陷在于需对施工过程中的各项技术参数(如夯击力度、遍数等)进行严格确定，才能达到良好的施工效果，并且，采用强夯加固处理技术对岩土地基进行加固处理，需多次重复对地基进行夯实，可产生一定的振动力和噪音，从而会对建筑物的使用寿命及周边居民生活造成一定的不良影响。另外，对于软土、饱和粉土、高含水量回填土为主的地基，采用强夯加固处理技术进行加固施工处理，也存在较大的难度，可引发夯基出现不同程度的沉降，因此，强夯加固处理技术一般不建议在该类地基加固处理中使用[16]。
4.2换填加固处理法
换填加固处理法指的是采用具有良好性质的土或一些碎石、煤渣、工业废料等物质对不良性质的软土进行替换，以促进软土地基结构稳定性提高的加固处理技术，并且，还能实现废物的循环利用。该种加固处理施工技术具有技术含量较低、操作简便等优势，主要适用于土层较疏松的软弱土层、气温较低所致的冻土层和黏性较强及湿性较大的黄土。按照加固处理方法的不同，换填加固处理法又可细分为强制挤出换填法和开挖换填法两种施工方式，其中，强制挤出换填施工法指的是利用路基土自身的重力强制性挤出地基中的不良软土，开挖换填施工法指的是将炸药加入到软土中，利用爆破的力量将地基中的软弱土挤出，这两种加固处理方法在实际施工过程中均存在一定的缺陷问题，如强制挤出换填施工法会对地基周围的土质结构产生一定的不良影响，开挖换填施工法中采用的爆破法所产生的震动，可影响地基周围的环境，因此，施工人员需根据实际情况需求谨慎考虑和决定是否采用换填加固处理技术进行岩土地基加固处理。另外，根据岩土工程中地基的土质状况，换填加固处理法又可分为部分开挖和全部开挖两种，一般来说，对于表层土质不良的地基可采用部分开挖，也即将表层的不良土质挖去，替换成工程性质优良用土，以促进地基土质的性状得到改善。
对于不良土质厚度达到3米的地基，则需将不良地基土全部挖除，然后，替换成性质良好的土[17]。
4.3竖向排水固结处理法
竖向排水固结处理法指的是将排水通道加入到软土地基中，以促进软土的渗水系数增大和软弱地基中水分的排出速度加快，从而使软土地基中的水分快速排出并固结，从而达到提高软土地基密度和强度的加固效果。在应用竖向排水固结处理法进行岩土地基加固处理过程中，施工人员可在软土地基内设置竖向的排水通道或横向的排水管道，这样可促进软土地基内的水分迅速排出和以最短的距离到达土基表面。在上述两种排水管道中，以竖向排水通道最为常用，在施工实践过程中，施工人员可采用分阶段施工法与堆载预压法配合使用的方法设置竖向排水管道。竖向排水固结处理法主要适用于厚度较大的粘土土质地基加固施工处理，不适用于砂层土、泥炭质土地基加固处理。
4.4高压喷射注桨处理法
高压喷射注桨处理法指的是对地基土层预定的位置用钻机先钻孔，再插入注浆管，然后，采用高压喷射注桨机将具有良好加固性能的浆液注入到软土地基或严重破坏的土体周边，以促进高压浆液和软土地基充分混合均匀，待浆液凝固，便可使软土地基形成新的固结体，从而能使原有地基承载能力显著提升，进而能达到软土路基加固处理效果。
3.5水泥粉煤灰碎石桩处理法
水泥粉煤灰碎石桩处理法指的是在沉管碎石桩中加入水泥、粉煤灰、碎石、水等材料，制成地基桩体，以利用水泥和粉煤灰所具有的快速凝胶作用，促进地基桩体的强度和整体性显著提升，并通过桩体将水泥粉煤灰碎石桩的应力传递到深层地基中，以促进地基的整体应力提高，从而避免其发生变形、沉降等病害问题。该种地基加固处理方法可适用于粉土、粉质粘土、松散土等多种土质的地基加固处理，不仅能达到良好的施工质量控制和提高地基加固质量，同时还能降低地基施工加固处理成本。
3.6土工聚合物加固处理法
土工聚合物加固处理法指的是将化纤合成材料加入到岩土路基中，以促进岩土路基稳定性提高的加固处理技术，采用化纤合成材料对岩土路基进行加固处理，具有众多的应用优势，原因在于化纤合成材料本身具有众多的优良性能，如抗拉能力强、连续性好、质量轻、抗腐蚀性能强、加固补强、排水、隔离等，这些特征使得其与岩土路基充分混合后，可显著提高岩土土体的弹性和路基的抗拉能力、承载能力，从而能有效提高地基的稳定性，降低地基沉降和变形发生率。化纤合成材料除了具有加固、排水等作用外，同时其还有具有价格低廉、安全性能高、施工操作简便等优势，可最大限度了缩短岩土路基加固处理施工周期和节约施工投资成本[18]。
3.7淤土层加筋加固处理法
淤土层加筋加固处理法指的是将土钉墙、拉筋材料及注浆材料等一些特殊材料加入到建筑物施工的基础软弱处和土基中，以促进淤土层路基的强度和抗荷载能力提高。在实际施工过程中，施工人员可直接将比较粗钢筋以及型钢、钢管形成的土钉打入到软土路基中，也可采用钻孔、插筋及注浆的方式来设置土钉墙，以促进土钉墙和其周围的土体结构形成复合土体结构，从而提高复合土体结构的稳定性，避免其因结构不稳定和在外力荷载下发生变形。土钉墙加固处理技术可适用于弱胶结砂土、粘性土及降水之后的人工填土等岩土路基加固施工处理。采用拉筋材料行淤土层加筋加固处理，则需要选择摩擦系数比较大、抗拉能力比较强及耐腐蚀较强的网状、带状、丝状等拉筋材料进行岩土路基加固处理，这些拉筋材料属于土工织物，具有较高的受拉作用，不仅能提高基地的受拉应力，同时还能对基底应力的分布情况进行有效调整，从而显著减少地基侧向位移发生率，进而能有效提高地基的稳定性。
5.岩土地基加固处理设计和施工案例分析
5.1工程概况
某小学为新建校区，首期拟建一幢教学楼，框架结构，首层面积100×10.50m2，楼高4-5层，初拟采用天然地基浅基础。根据场地岩土工程勘察及补充岩溶勘察资料显示，场地下伏基岩灰岩层中岩溶较发育，上覆土层中局部地段发育土洞及存在软弱地基土层不良地质问题。浅层地基层中存在软弱地基土，如果不采取有效加固处理，势必留下隐患，导致局部地基失稳，引起上部建(构)筑物不均匀下沉，造成恶性事故发生。为此，建设单位及设计部分要求对场地内土洞发育部位及浅层软弱地基土进行加固处理，确保浅基础工程实施可靠，保证建筑物安全稳定。
5.2化学灌浆充填固结处理设计
5.2.1设计依据
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)，场地的《岩土工程勘察报告》和《岩溶勘察报告》，以及设计单位提供对土、溶洞的处理意见。
5.2.2化学灌浆充填固结处理方案设计
根据本场地岩土地基条件，下伏基岩岩溶较发育，上覆土层部地段发育土洞，并且在浅层存在软弱地基土层， 拟建教学楼初步拟定采用天然地基浅基础型式，因此，对基础下卧层中发育的土洞及软弱地基土需进行加固处理，经多种地基处理方法对比，从效果、工程施工实施的可行性、经济效益及工期等多方面比较，对土洞采用静压化学灌浆充填固结法，即对土洞空间充填，并对部分软弱充填物进行注浆固结，对浅层软基采用压力化学灌浆固结法处理。
5.2.5土洞静压灌浆充填固结处理设计
利用水泥、粉煤灰浆液通过钻孔静压注入土洞内，对土洞空间进行充填，对软弱充填物胶结固化，形成较密实坚硬的固结体，杜绝水土流失通道，阻止土洞继续扩展，消除地基隐患。
5.2.4浅层软基高压注浆固结处理
通过钻入软弱地层的钻孔用高压注浆导管将水泥 + 添加剂配制的浆液挤压内土层空隙，通过化学反应凝固胶结，使软弱土层固化结实成较坚硬密实的土体，从而有效提高地基强度和承载力。
5.3化学灌浆处理施工技术参数及工艺流程
5.3.1施工技术参数
土洞静压灌浆充填固结施工参数分别为：①灌注核压力：0.5～0.8MPa,当压力 >0.8MPa，终止灌注。②泵送浆量：20～40L/min。③浆液配比：水泥干料（水泥 + 粉煤灰或粘土粉）：水=1：6。④掺入早强剂（视灌浆易流失程度而定）一般为 0.2%。⑤自上而下分段灌注，即在土洞洞体孔段内自 洞底至洞顶分段自下而上灌注，每段长不超过 2.00m，一般分三段灌注， 洞体高者分数段灌注。
浅层软弱地基土高压注浆固结处理施工参数分别为：①注浆压力：0.8～1.2MPa，当浆压达 1.2MPa 以上，终止灌注。②泵送浆量：20L/min。③浆液配比：采用 425＃R普硅水泥，水泥（干料）：水 =1：06～0.8。④掺入0.2%早强剂。⑤软土加固处理孔段长在 5～6m,分三段自 下而上灌注，每段灌注长 1.50～2.00m。
5.3.2施工工艺流程
施工分钻探成孔，下管封固井壁和井口，实施压力灌浆或间歇二次灌浆等过程。在预定的孔位钻孔至土洞或溶洞底板，软土段钻至软土层底部，下入￠127 钢管至土洞底，或软土层底面，以封闭不需灌浆加固地段，同时送入水泥浆液冲洗井壁，有水泥浆液溢出井口为止，然后下入输浆导管，导管底端封闭，侧面有数对￠5～8m 喷浆孔，同时用胶板封闭井口，自下而上分段实施灌浆。同时，每灌浆一段， 提拔套管1.50～2.0m,使浆液在有效灌浆段土洞或软土段能充分均匀扩散。工艺流程为：布孔钻机就位→钻孔至预计孔深位置→下入￠127导管→水泥浆液洗孔至井口溢出水泥浆液→封闭井口实施灌浆至一定压力→起拔导管 1.5-2.00m→压力灌浆至一定压力→起拔导管，重复上述程序 3-4 次（即分 3-4段灌浆）， 本孔施工完毕→移位至下一钻孔重复上述工艺流程实施灌浆。灌浆过程中如在土（溶）洞洞体孔段浆液护花流失过快，则实施间歇式灌浆，经第一次序灌浆后间断8小时，待浆液达到初凝后，再次补充灌浆。
土（溶）洞灌浆处理：在成孔后用￠127套管切实封闭洞顶以上土层，使浆液不至上串或涌溢出孔口，保证灌注充填于洞体有效范围内。
套管下入封好井壁后，用水泥浆液冲洗孔，使孔底部分泥浆水等冲洗涌挤出孔口外，以纯净水泥浆充填固结，达到固化加固效果。
实行分段间歇隔式灌注，分段即自下往上分段，每段提拔灌浆管 1.50～2.00m间隔，即当浆液扩散流失太大时，则采取灌注一段后间歇 5-8小时待前段灌注浆液达初凝后，再灌注后一段。
灌浆压力掌握先大后小再大的过程，即先用较大压力和泵灌注扩散到一定范围后，减压灌注充填土洞空间，充满后再加大浆压，使之充盈封闭洞顶部位。
配比合理，浆液应充分搅拌，使浆液均匀可灌性强。
6.结语
岩土是组成地壳的任何一种土岩石和的统称，部分岩土地质结构较为坚固和稳定，不易发生变形和沉降，另外，还有一部分结构性能较差的软土，这类软土结构较疏松，在自身重量和外力荷载下极易发生变形和沉降，从而会对地基结构整体稳定性和上部建筑物的安全性造成不良影响，对此，就需要设计人员和施工人员全面做好软土地基的加固处理，如设计人员需做好岩土地基整体设计，施工人员则需严格按照软土地基的加固处理设计要求和工程所在地的实际情况等，采用强夯加固处理法、换填加固处理法、竖向排水固结处理法、高压喷射注桨处理法、水泥粉煤灰碎石桩处理法、土工聚合物加固处理法、淤土层加筋加固处理法等加固施工处理方法进行地基加固处理，才能全面提高地基地基的稳定性。
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