山地住宅工程的地基基礎處理技術應用

■王 坤

（中國建筑第二工程局有限公司）

引 言

山地是與平緩坡地和平原相區別的一種自然地貌，建造在山地上的城市展現出了與平原城市不同的環境特征與空間形態，如國外雅典、羅馬，國內山城重慶、東方之珠的香港等。而隨著我國城市化不斷推進，基于耕地保護與城市建設發展要求，建設了越來越多山地住宅，依山而建，可有效緩解耕地壓力，解決城市發展居住需求，為人們展現出了不一樣的景觀。但是，山地住宅建設與平原建筑不僅是外部空間的區別，其建筑技術差異也較大，盡管可以山地優勢資源為依托打造特色效果，但由于山地生態脆弱性，地質結構復雜，需要做好地基處理工作，以保證住宅工程穩定性。

1 山地地基特點

山地地形起伏較大，地質構造較為復雜，區域不同地質構造也有所不同，如同為西南區域的云南與重慶，盡管均為山地，遍布溶洞、石林、峽谷等喀斯特景觀，但降雨、氣溫等有所不同，尤其是云南省作為地震多發省份，境內分布多條地震斷裂帶，工程建設中抗震已經成為主要任務。我國山地地基特性總結而言主要有以下特點：

（1）地面高差大。山地在建設城市過程中，由于其自身存在自然坡度，在此種場地建設必定會構成挖填方巖土質邊坡，通常是同一建筑單體基礎分別放置在挖、填方區，如若處理不當，將會導致地基產生不均勻沉降，進而對上部結構造成危害[1]。

（2）地質構造復雜。山地由于成因導致其地質構造十分復雜，土層在豎向與平面分布上差異較大，不僅存在薄厚不均的情況，各層物理力學指標也存在諸多差異。

（3）巖基起伏變化大。山地此種地形將會導致建筑物基礎持力層處于不同地質層，進而會造成建筑物產生不均勻沉降。

（4）不良地質與薄弱層現象多。如古池塘河道溝渠存在淤泥細砂等區域，土層局部軟弱，可能產生在建筑場地中，如若處理不當同樣會造成不均勻沉降。根據山區災害研究表明，滑坡、泥石流和崩塌等災害，全球全部山區均可能發生此情況，以新隆起山系災害活躍度最高。近幾年來的“昭通魯甸地震”、“玉樹地震”、“汶川地震”等則充分體現了崩塌、泥石流、滑坡及地震斷裂帶所造成的不良地質災害危險性，建筑物建設在斷裂帶上，即便采取抗震設計也難以避免造成嚴重損壞[2]。另外，工程建筑的土洞、巖溶強烈發育也是隱患，在選擇建設場地過程中，應當盡量將不良地質避開，基于合理地基基礎，選擇先進地基處理技術，方能提高經濟效益。

2 山地工程地基基礎處理技術概述

2.1 樁基礎工程

樁基礎是由承臺與承臺連接樁身所構成，可分為高承臺與低承臺樁基，高承臺樁基是指樁身高出地面一部分，處于地面之上；低承臺樁基則是低于地面，藏在土的底部位置，承臺接觸土體本身[3]。在建筑樁基中一般使用低承臺樁基，尤其是土質較差地方，應用樁基礎較為普遍。

2.1.1 分類

根據不同施工方法樁基礎分類方式也有所差異：

按照摩擦力可將樁基礎分為摩擦樁與端承載樁。摩擦樁具有摩擦優點，可與基部構造物與成樁形成張立樁與拉力樁，主要用于載體層較深或沒有較硬載體層的底部位置。而端承樁則是應用在承載層結構上，有助于承載構造物。

按照施工方式可分為灌注樁與預制樁。灌注樁需要在施工現場鉆孔，達到設定深度后放入鋼筋，之后澆筑混凝土，具有施工難度低的優點，尤其是人工挖孔樁，不會受到機械數量限制，可在同一時間進行樁基施工，節省時間，但具有承載力低、用料多的缺點[4]。而預制樁則是通過打樁機在地面打上預制鋼筋混凝土樁，具有高要求、高強度、節省用料的優點，可用于高要求建筑，但具有工期長、施工難度高的缺點。

2.1.2 特點

（1）樁基礎擁有較高單樁和群樁剛度，在相鄰重力荷載與自身重力作用下，通常不會產生超過允許值的不均勻沉降，且能夠確保建筑物傾斜度在允許范圍內。

（2）持力層較為堅硬，具有較高承載力特征值，所以樁基礎裙裝承載力與單樁承載力均較高，可承擔全部豎向荷載。

（3）有較大抗側剛度，可承受傾覆荷載與橫向荷載，即可承載地震對建筑物所發生的水平作用，以確保建筑物擁有抗傾覆力。

（4）樁經過可液化土壤嵌在堅硬巖石或支撐在穩定堅實土壤上，當地震來臨后，所造成的地震沉降，在深層土壤淺層土壤液化，仍擁有充足隆起能力與抗壓能力，以確保高層建筑穩定性，不會產生過多傾斜與沉降。

2.2 深基坑工程

深基坑指的是開挖深度≥5m，或地下室≥3層，或是盡管深度在5m以內，但周圍環境、地質條件與地下市政管線較為復雜的工程[5]。深基坑土方開挖中，如若現場缺乏放坡條件，且放坡后難以確保施工安全，架設臨時支撐與放坡無法滿足施工需求，則選擇支護結構實現臨時支護，以確?；颖诜€定性。

2.3 混凝土基礎工程

混凝土基礎形式包含條形基礎、獨立基礎、筏形基礎及箱型基礎，在基礎混凝土工程中，由模板、鋼筋、混凝土、混凝土施工縫處理、后澆帶混凝土等共同構成分項工程。高層結構應用筏形基礎或箱型基礎時，長度如若在40m以上，則需要設置貫通后澆施工縫，貫通鋼筋，寬度在80cm以上。

3 工程概述

某工程項目處于山東省昌樂縣，位于山東半島中部，東鄰青島、西靠濟南、北依渤海、境內擁有309國道與濟青高速，地理位置優越，交通便利。昌樂谷擁有悠久歷史文化，物產資源豐富，城市發展迅速，項目區域擁有顯著優勢。本次工程范圍是以房屋土建施工、配套設施施工、室外管線安裝工程、景觀綠化工程、地下車庫工程、小區道路工程等為主。規劃項目總面積約為27.01公頃，23.02公頃建設用地，建筑總面積235445.15㎡，由地上建筑與地下建筑構成，小區容積率為1.02，建筑密度21.91%，綠地率是36%，總人口4902人，戶數1643戶，停車位地下306個，地上738個。

項目位于北溫帶季風氣候帶，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎熱濕潤，年度降水集中于7-9月份，年平均溫度12℃，最大凍土深度0.5m。地行為山地，西北低、東南高，從102-40m海拔逐漸升高，坡度是6-11%，為山地住宅。項目場地地形起伏較大，受人工改造，分布梯田與采石坑。

4 山地住宅工程的地基基礎處理技術應用措施

以項目住宅樓A15號為例，其建筑面積是6635.69㎡，此單體工程是全現澆鋼筋混凝土架構，完成主體結構施工后發現地梁開裂，且存在不均勻沉降，最大沉降值達到100mm。經過檢查后發現柱梁墻存在裂縫，最長是2000mm，最寬是1.5mm。

4.1 山地地基處理問題

4.1.1 地質勘察問題

地層與巖土性質如下：第一層為素填土，顏色以灰黑色為主，整體土質松散，成分多為玄武巖碎塊，局部則是建筑垃圾；第二層為粉土，顏色以黃褐色和淺黃為主，土質中密稍濕，韌性較低、不見光澤；第三層為粉質黏土，顏色以棕紅色和黃褐色為主，強度與韌性中等，無搖震反應，可塑性強；第四層為含鈣質結構，顏色以棕紅色為主，底部有玄武巖碎塊和礫石；第五層為風化玄武巖，以灰黑色和雜色為主，敲擊易碎，堅硬等級是極軟巖[6]。工程施工中由于土質不均勻分布，且住宅又存在地下一層，導致基礎處于不同持力層，造成主體受力不均出現上部結構扭矩彎矩的情況，進而導致建筑物產生裂縫。

4.1.2 設計計算問題

項目上部結構與地基基礎存在涉及不合理性，亂套用其他工程圖紙，設計計算錯誤，未經過驗算。首先，此項目工程處于粘土天然地基，需深埋基礎在1.1m以上，過小的基礎尺寸嚴重降低了其受沖切承載力。并且，整體框架設計存在失誤，配筋不足、構件截面尺寸過小，含鋼量低，上部建筑荷載與高差較大，未能在設計中進行處理，導致地基產生不均勻沉降。

4.1.3 臨近建筑物影響

隨著暴雪暴雨天氣來臨，項目與壽陽山狩獵場相鄰，獵場內積雪融化將會排入項目中，且獵場建筑高10層，相較于本項目水平面標高超出60m。西面與省道相連，過往卡車超載頻繁，將會對住宅樓產生振動效應。并且，附近有工程施工，當臨近工程土體擠壓和打樁震動后，則會對建筑物地基基礎造成影響，進而改變原有地下水水位，地基變形程度加大，設計考慮步驟或施工順序不當，均可能造成施工裂縫。

4.2 山地地基處理要點

處理地基結果將會對基礎選型具有決定性影響，也會影響工程造價。工程位于山區具有復雜地質特征，邊坡穩定和地基變形均勻性則是處理重點。在地基處理過程中，一方面需要考慮在自然條件下，建筑場地中是否存在滑坡現象及對場地穩定性有影響的斷層破碎帶，場巖基面起伏情況、場地周邊是否存在不穩定邊坡、有無影響地基穩定性臨空面、厚度與空間分布情況[7]；另一方面則需要考慮地基、基礎與上部結構的共同作用，情況必要可應用強化上部結構強度與剛度的方式，以促進建筑物適應能力提高，解決地基不均勻變形問題。

在選擇山地建筑過程中則需要評價場地，重點對土體、巖石穩定性進行評價，考慮建設過程中由于堆載、填方、挖方及卸載等可能影響場地穩定性的情況。建設過程中充分利用天然形成的山地植被與排水系統，做好適當改變，在易于攔截或導流位置將水引出，受到山洪影響部位則需要做好排洪措施，在汛期與雨季特變注重場地穩定性。而已經選擇地基處理方法后，需通過代表性場地現場實驗，做好必要測試工作，以保證設計參數的加固效果，為后續檢驗施工質量提供依據。

4.3 地基處理解決方案

4.3.1 加固糾偏原有地基基礎

對于住宅樓當前建筑情況，則需要采取地基基礎糾偏與加固技術。

（1）加固技術又可稱其為填充托換技術，主要有以下幾類：

一是墩式托換技術。事故發生基礎下挖坑到持力層，在坑底澆筑混凝土至地基，以新澆筑混凝泥土承擔或分擔上部建筑荷載。墩式托換技術主要是在原基礎下進行墩式基礎設置，保證基礎處于具有較高承載力的土層上，以達到滿足變形設計與承載力規范要求。

二是擴大基礎技術。通常采取鋼筋混凝土或混凝土進行基礎擴大，以減少地基變形和地基應力。在施工中是通過提高建筑物基礎底面積的方式，以將地基作用的擠出壓力減少，降低附加應力，從而減少沉降量，達到承載力要求。

三是地基加固技術。通常是利用處理地基方法對原地基填充土，或是部分地基土體加以改良，以減少地基沉降和提高承載力。

四是樁式托換技術。地質條件復雜、上部建筑荷載大且地下水位較高，則選用墩式托換技術會遇到一定困難，可選用樁基礎事故發生后對建筑物進行托換式加固，此種技術是在原基礎下安裝樁，以此樁承擔或分擔上部荷載，提高地基承載力。

五是綜合加固技術。是指對上述兩種或以上加固技術綜合應用，以達到減少沉降，提高地基承載力的目的。

（2）建筑地基糾偏技術，是當建筑物沉降差或沉降過大，對于建筑正常使用造成影響后，且需要糾斜、頂升的技術。糾正主要促使沉降小的部位沉降，讓其能夠均勻沉降以糾正建筑物，或是提升沉降大的位置以糾正建筑物[8]。頂升法則通常用于建筑物超過標準沉降值的時候，以提升方式將其提到一定高度；促沉糾斜則是通過加載影響地基形變，或是掏土調整地基變形以達到目的。

（3）施工組織方案。

當既有基地面積不合尺寸或基礎上產生裂縫可通過鋼筋混凝土將基礎加大。原始條形地基可承擔單面加寬柱基負荷，沿地基加固四邊下側擴展。在采取此方法中需要注意以下要求：

一是在加固舊基礎過程中，澆筑混凝土前后需對基礎鑿毛清理干凈，涂上高標號水泥砂漿，沿著地面水平位置設置錨筋，或是在角落中設置，通過鋼筋鉆孔植筋的方式做好焊接工作，此過程中必須焊牢加固筋與孔焊接鋼。

二是保證加套混凝土價款部分地基上鋪設墊料，厚度等同于原基礎墊層材料厚度，從而讓加套后地基基礎和原本基礎基底標高及應力擴散條件相同。

三是將條形基礎單獨去端后分段分割，禁止在此階段中挖基坑，保證在連續長度下縮短暴露基礎時間，避免土壤浸泡軟化，進而導致基礎地基產生不均勻沉降。

4.3.2 上部結構地基基礎加固

根據A15住宅樓情況，對于相同基礎形式A17住宅樓在未施工上部結構前進行提前改正，完善施工處理方案，以做好地基承載力不足、地基變形過大的預防工作。

（1）地基挖至強風化玄武巖，將其施工為調節裝，保證平整垂直；

（2）延筏板基礎墊層寬度區高度不小于500mm，對毛石砼分層施工，每層厚度≤300mm，使用振搗器振實，強化養護；

（3）毛石砼南部磚模外側選用素土回填夯實；

（4）毛石砼北側則加深此部位砂石級配，分層壓實，系數≥0.94；

（5）擋土墻加強，沿基礎墊層外邊緣超出100mm寬，向下垂直作毛石砼，外側以素土回填夯實。

4.4 山地住宅工程地基基礎新加固技術

隨著我國經濟發展，建筑行業呈現迅猛發展態勢，對于建筑工程性能與質量也提出了更高要求。但以當前工程質量而言，仍有較大提升空間，出現問題原因以不同區域存在較大施工條件差異為主，即便為同一建筑施工場地，土質也可能產生差異。建筑施工中，地基實際情況如若掌握不準或處理不當，則會為工程留下隱患，進而對工程安全性與實用性造成影響，難以保護人們生命財產安全。因此，如若想要保證建筑工程質量，則需要做好地基基礎施工。在本次項目中，除了上述地基加固外，還可應用以下加固技術：

4.4.1 靜壓力樁加固技術

靜壓力樁加固主要是借助建筑物重力存在的反作用力，利用設備或液體壓設備，在土中分節壓入靜力壓樁預制樁，通過改變土壤顆粒結構、組成及間隙的方式，以加固建筑物地基基礎。在工程中應用靜力壓樁加固技術需要確保接駁上下靜壓力樁位置選用預埋角鐵焊接，為靜壓力樁穩定性和連續性提供保障[9]。施工中也需要對樁的液壓壓力加以控制，計算壓力達到設計負荷，并在壓入樁基礎上加固樁頭和焊接鋼管與澆筑承臺底座連為整體，以此將上部結構荷載傳遞到堅硬土層中，達到加固建筑物地基的效果。

4.4.2 灌漿加固技術

此技術主要是通過構建及支出改善地基加固注漿技術推力，以借助灌漿鉆機達到目的，在軟土基礎層上鉆入鉆孔，使用高壓注漿設備，在鉆孔中將水泥化學泥漿以漿料形式貫入到土壤中形成化學物理反應，產生水泥，之后通過擠壓拆分的方式，改善土壤性能結構，以提高軟土建筑物基礎強度，保證地基基礎承載力符合建筑施工需求[10]。在應用技術前需做好準備，確定軟土特點與分布位置，選擇合適注漿施工類型，通過科學施工以實現加固，在此過程中需要人員遵循操作要求，提高施工參數精準性，以穩定建筑基礎。

4.4.3 軟土地基真空預壓加固

此方法是鋪設密封膜在地基表面，以特制真空設備將密封膜內抽至真空，以保證土體垂直于排水通道與砂墊層形成負壓力，將水加速從孔隙排出，以固結土體，提高軟土地基強度。該方法適用于淤泥質土、淤泥和其他可排水凝固的軟黏土，在真空作用下固結土體，是不改變總應力條件下，增長孔隙應力，降低水壓力的過程。抽真空過程中，需要在豎向排水通道與砂墊層表面形成負壓，以讓排水通道、土壤和襯墊間構成壓力差，通過壓力差在排水管將土壤孔隙水不斷排出，以減少孔隙水壓力，增加有效用力。所以，在完成地基沉降預壓后，可提高其強度，不會產生地面不穩定或有害殘余沉降問題。施工工藝主要有四部分：一是密封膜，可分離大氣加固地基；二是為加快土壤排水固結，需進行排水渠道設置；三是高效率真空裝置；四是為提高安全性與節能性，需安裝自動記錄控制系統。通過對各個關鍵節點加強控制，方能提高地基處理效果。

結 論

綜上所述，在山地住宅項目施工中，為保證工程質量及開發效益，則應當根據山區地質做好地基處理工作，選址盡量避開不良地帶，做好統一規劃設計，保證平整場地標高合理性，以滿足地基設計要求。而在實際工程中，則應當根據工程情況在原有基礎上做好糾偏加固工作，以解決工程建設中存在的地質勘察、設計計算、臨近建筑影響等問題，從而保證建筑物施工質量，提高建筑物安全性與穩定性。