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软土地基泛指那些由淤泥及具有淤泥性质的“软土”构成的地基,由于其内部含有较多的水分,导致存在较多空隙,表现出承载能力弱、凝固性差、容易变形等问题,整体表现为牢固度差;由于需要对软土地基进行必要的科学处理,严重影响与阻碍水利工程的建设施工质量和进度,为水利工程埋下了安全隐患。以陕北地区常见的湿陷性黄土软土地基为例,其广泛分布在陕北及关中两个区,厚度一般大于10米,地基湿陷等级一般为Ⅱ级到Ⅳ级,有较为敏感的湿陷性,该类软土地基一般埋藏比较深,这样湿陷发生可能较为迟缓,其会随着承受荷载变化出现局部地基破坏或者地基整体滑动现象;也可能导致在开挖深基坑过程中出现基坑隆起、坑壁失稳等问题。因此,必须使用夯实、换填、排水、挤密、加筋和胶结等技术方法加固地基,旨在改良软土地基的工程特性、降低地基压缩性变化、提高地基抗剪强度以及改善地基动力特性和透水特性。
2水利工程中有效的软土地基处理方法
2.1置换填土法置换填土法不失为一种较好的软土地基处理方法,处理效果较为明显持久,但由于对客观条件要求较高,实际操作起来难度较大。具体操作方法是利用灰土、水泥等硬度较高的土质、材料取代软土,操作过程中注意做到均匀散落于地基之上,目的是保证洒落后土质有更高的承载能力,使其满足进一步的水利工程施工要求。该种软土地基处理方法,存在的问题在于其工程量较大,成本较高,不够经济,操作实施过程中为了有效控制工程成本,尽量就地取材。为了提高工程地基的防渗透性和地基承载能力,需要对替换后的填土进行再次夯实处理,必要时可以采用分层夯实方法。
2.2排水固结法软土地基处理,主要是通过各种技术方法来降低地基土质中的水分含量,达到增强土体强度的目的,可以尝试使用排水固结法处理。通过引入专门的排水设备(如塑料水管、沙井)排出软土地基内部的水分,以此来减小软土地基的土孔隙率,促使地基固结发生变形,从而有效提高地基牢固度。排水固结法较适用于那些饱和、软弱土层;如果是渗透性较低的泥炭土,由于可能导致最终的排水效果较差,应当慎重使用该方法。
2.3夯锤强夯法软土地基处理方法选择与地基内部土体性质密切相关,如果是沙土、黄土构成的软土地基,可以考虑使用夯锤来对软土进行夯实处理。一般情况下,用于夯实土体夯锤的夯力要求在80kN及以上,以此保证土体牢固,从而保证软土地基较高的牢固度和稳定性。以南水北调中线一期工程中某河段施工为例,该河段渠道地基为黏砂多层结构,且半挖半填,挖方深度为7.0~10.5m;渠道底板土质为细砂、重砂壤土和中壤土,渠坡由细砂、重砂壤土和中壤土构成,且重砂壤土、细砂土质分布不均,具有中等偏弱的透水性,而重砂壤土有明显的地震液化潜势。面对该特点的软土地基,在水利工程施工过程中可以考虑使用强夯法处理,单击夯击能3000kN•m时击四遍;其中前三遍夯锤落距可以保持在15m,第四遍满夯过程中落距可以降为5m。使用该技术方法处理完成后,需要对强夯区进行必要的标贯检测、土样室内化验分析,一般情况下都能够明显消除重砂壤土的地震液化问题,使处理后质量能够满足工程设计要求。如果由于地下水位较高,导致强夯后软土地基仍然不合格,可以考虑进行垫土辅助处理。
2.4水泥旋喷法水泥旋喷法是一种通过专用旋喷设备形成水泥旋喷桩来提高软土地基承载能力的方法。该方法较适用于冲填土、软黏土等土质软土地基加固。该方法的基本原理是通过在旋喷桩上设置一个能够发挥特别功能的注浆管,将这个注浆管放入到一定深度的软土层中,然后缓慢向上提升,这时喷嘴会以一定速度转动,而注浆管会在强压力作用下喷出水泥浆液,其与土体接触融合,在水泥浆液凝固后形成所谓的旋喷桩,达到牢固软土地基、防止渗水的目的。旋喷桩的强度、牢固度较高,且不容易被压缩,能够起到很好的土质改良作用。但是水泥旋喷方法也不是万能的,在使用该方法之前需要准确核查土体的成分,如果土体中含有较多的有机质成分,如塘泥土、泥炭土,建议不要使用该方法。
2.5管桩桩基法桩基法是当前水利工程施工建设中应用较为广泛的软土地基加固方法。由于其具有良好的牢固性质,被广泛应用于含水量较大的软土地基处理,其中以钢筋混凝土管桩和预应力管桩使用居多。仍然以前边所述的南水北调中线一期工程某河段为例,鉴于该河段地基土质,经研究后决定采用挤密砂石桩方法处理渠道地基;挤密砂石桩桩位布置为三角形,桩距为200cm、桩径为60cm。挤密桩施工前,先复核每根桩的桩位放线,成桩后再次检查桩位位置是否有偏差,如果发现存在偏差或者漏桩现象要及时纠偏和进行补桩。施工过程中挤密砂石桩跳打进行,由两侧向中间方向试验成桩,均匀分布、逐步加密,及时进行夯填。如果施工是在既有建筑物附近,该桩位是背离建筑物方向。
2.6高压灌浆法高压灌浆法是水利工程软土地基处理的主要方法之一,一般采用液压或者气压的方式,向软土地基内部灌入有凝固功能的浆液,或使用注浆管将水泥浆液均匀注入到软土层中,目的是赶走原有软土层中的水分、空气,促使软土层发生变形。浆液的凝固作用在于使原有软土层中的松散颗粒、裂隙进一步胶结成新的结合体,从而提高原有软土层的承载力、压缩模量,起到加固软土地基的作用。灌注浆液一般选择水泥浆、黏土浆等。
2.7材料加筋加固法该方法是将软土地基的填土用土工布垫隔,通过移动限制保护软土地基不发生偏向位置移动,减少软土地基应力水平,从而有效提高软土地基硬度,保证其稳定性;加筋加固则是将原本浩大的工程重量均分到加固材料和地基基础上,即使软土地基上面的工程发生滑动,也能利用摩擦力防止其发生脱离,以此达到更加牢固地基的目的。这里需要注意的是,施工过程中本着节能环保原则,应尽量减少由于软土地基处理对地下水体造成的危害。
关键字:软土地基 地基处理 施工方法
Abstract: in the modern architectural design, the soft soil foundation treatment problems have attracted wide attention. Although the soft soil foundation with high water content, but between the hole and the hole slot, leading to poor permeability, low strength, and usually produce uneven settlement and subsidence phenomenon, based on this will be under the action of an external force, we must find out the corresponding strategy, improve the foundation deformation and stability conditions, reduce the soft soil the pore, improve the soft soil density, enabling better together between soil particles. This paper discusses several methods of soft soil foundation treatment.
Keywords: soft soil foundation treatment construction method
中图分类号:TU471.8文献标识码:A 文章编号:
在现代道路设计中,软土地基因其自身特点:含水量高,孔缝隙大,导致渗透性差,强度低,于是在外力的作用下通常会产生不均匀沉降或沉陷等现象,因此,软土地基处理问题已受到各界的广泛关注。
1.1软土地区的概念
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细颗粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、透水性差、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
软土地基上的建筑通常沉降量较大且沉降稳定需要的时间较长,所以处理是否合理,将关系到工程质量、进度。因此,科学、合理、有效地选择合适的地基处理方法对工程建设具有重要的意义。
1.2软土地基处理的意义
在过去的一段时间里,公路经过软土地区时,由于线路等级标准不高,路基宽度窄、立交少、纵坡要求不严,且低路堤多,因此对路基大部分地段处理工程少,仅重视桥头高路堤部位的处理。出现高速公路之后,因要求全立交、桥涵通道多,路堤高度多超过软土填土极限高度。加之软土中含有大量亲水胶体微粒,土体多呈海棉状结构,因其孔与孔的缝隙大、含水量多、透水性差、抗剪强度低、压缩性强在路堤高填土的自重作用下,要经过较长时间才能趋于压密稳定,因此其沉降稳定要花费较长时间。此外软土结构在超负荷交通量的作用下,路基容易产生侧向膨胀挤出滑动,基底沉降现象也会更严重。为了增强压密稳定力度和较短时间达到最终沉降,消除侧向滑动位移,以免路堤向两侧膨胀挤出,确保路基及其外侧建筑物安全,因此必须对软基进行处理。
1.3软土地基处理主要工程特性
软土工程的特性主要有以下几点:
不稳定性。当软土受到扰动时会变成稀释流动状态;
b、高压缩及不均匀沉降。由于软土的压缩系数很大,当垂直压力达到一定值时,软土会发生压缩变形,导致道路沉降量较大及沉降不均匀;
c、低渗漏性。软土渗透系数小,固结所需时间较长;
d、沉降速度快。
软土地基有极大的危害性,如果不处理或处理不当,就会造成地基失稳,使构造物沉降过大或不均匀沉降,对构造物造成不同程度的危害。接下来了解软土地基处理常用的几种方法。
软土地基处理方法
2.1排水固结法
排水固结法是目前我国公路软土地基处理的首选方法之一。排水固结法不仅施工简便,而且经济适用、可行性强。软土地基处理排水固结法,主要是通过在软土地基中设置竖向排水体,使原有地基的边界条件发生改变,孔隙水的排除途径增加,如此一来,在很大程度上缩短了固结时间。一般情况下,为了达到上述目的,常采用袋装砂井和塑料排水板配合砂垫层。
2.2粉体搅拌法
粉体搅拌法(简称粉喷法),是用特制的设备和机具,将加固剂粉体材料(水泥或石灰)通过压缩空气的传送,与地基土强行拌和,使之产生充分的物理、化学反应后,形成一定强度的桩体(简称粉喷桩)。粉体搅拌法是一种改善土质,提高地基强度的软土地基加固方法,可以广泛地适用于淤泥质土,杂填土,软粘土等地基加固。
2.3添加剂法
添加剂法是在软土层处理过程中加入生石灰、水泥等等物料以改良土壤的结构成分。使软土变为可凝固土或者是高强度土,最终加固路基的整体强度。在这个阶段中最主要的掌握好添加剂的成分和与土壤的配比度,不能使土壤过于干燥也不能是土壤里的水分含量太高否则将起不到最初的设想效果。此外对于混合土的搅拌过程和凝结的时间上也应该进行很好的把握。
2.4强夯法
强夯法主要是针对软土地基的强度问题。通过将重锤升到一定高度,使其自由落下,靠冲力夯击地基,如此反复,以提高地基的强度、降低地基压缩性。因此,软土地基处理强夯法更适用于处理碎石土、砂土、粉土、杂填土和素填土等地基,除了能达到提高地基的强度、降低地基压缩性的目的之外,还能有效提高软土地基抗振动液化的能力、消除软土的湿陷性。
这里需要指出的是,强夯法在处理饱和度较高的粘性土时,处理效果并不显著,尤其是对淤泥和淤泥质土地基的处理效果更差。因此,为了取得更好的效果,在采用强夯法时,我们要充分结合软土的物理力学性质,与综合加固方法同时进行,但是这种方法费用较高。
2.5加筋法
加筋法也是处理软土地基常用方法之一。加筋法主要是针对软土地基整体变形问题。通过将抗拉能力很强的土人工合成材料埋置于土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,使土与加筋材料形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。
2.6碎石桩法
碎石桩法是对软土采取震动钻孔的形式然后在孔内注入碎石块,已形成碎石桩网络分布的形式,从而加固路基的过程。这种方法由于有了震动装置的广泛应用以及机械化的操作已经被推广开来而应用的比较广泛,同时这种操作方法只是置换小部分的软土就能达到坚固路基的作用。在高等级公路的施工中经常被采用。况且它还有一个主要的优点就是较少受地下水位的影响,相较高架桥的方式又节省了不少的资源和劳力。
三、加强和改善软土路基施工技术的措施以及建议
3.1创建自己的理论知识体系作为明确的指导
要加强和改善软土路基施工技术,首先要创建自己的理论知识体系作为明确的指导。这就要求我们根据我国的公路建设基本国情来制定公路软土地基建设的理论框架和知识体系,成为指导软土地基处理技术的有力措施和重要方法。
3.2公路工程施工中现代化设备的购进与研发
改善软土路基施工技术就要求我们提高公路工程施工的专业性和技术性,要求我们必须加强施工中的现代化机器设备的使用。主要途径可以从购买和研发新设备两个方面着手。
3.3严格控制施工质量
施工质量是可以人为控制的工程指标。加强对工程施工的监管是有效的防止因为施工错误或者是疏忽给软基处理技术造成效果下降的现象。因此在施工过程中,要指派专业人员常驻工地监督每道工序的质量,可委托监理单位负责该项工作。
四、结束语
综上所述,软土地基的处理质量直接影响到我国路基的基础承载能力,也是保证道路安全、高效运营的关键,我们必须给予高度重视。在选择软土地基处理方法时,由于方法很多,我国各地区的环境,土质皆有不同,我们一定要结合实际情况,力求用简单经济的施工方法完成任务!
参考文献:
[1]李俊平. 浅析高速公路软土路基的施工处理[J]. 科技资讯. 2010.(03)
[2]石振明;鹿存亮;软土路基沉降有限元分析[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
论文关键词:软土地基基础 设计 处理方法
论文摘要:防止地基不均匀沉降对建筑物的危害,是软土地基房屋设计的一个十分重要的问题。软土地基础设计实用方法与要点结合工程实践,对存在软土地基时的基础设计时应采取的措施和注意事项进行了分析。结合工程实践,对存在软土地基时的基础形式、设计时应采取的措施和注意事项进行了分析。
引言
软土地基一般是指抗剪强度较低、压缩性较高以及具有其它不良性质的地基土,如天然的淤泥与淤泥质土。软土地基上的房屋及其地基基础设计,应充分考虑软土地基的变形特征,防止其对建筑物的危害。过大的均匀沉降虽然也会严重影响建筑物的使用和外观,但从结构安全的角度看不致有什么影响,而不均匀沉必将使建筑物发生裂缝、扭曲或倾斜。影响其使用和安全,严童时甚至倒塌破坏。
近十几年来,我国基本建设规模不断扩大,其建设规模从速度前所未有,因而在诸如建筑、水利、国防、交通和铁道等土木工程建设中,愈来愈多地遇到大量而复杂的不良地基及地基处理问题,地基处理日益得到人们重视。地基基础设计与施工是否恰当关系到整个工程质量、进度和投资,合理地选择地基设计方法,做好基础施工中的质量控制是降低造价的重要途径之一。
1、基本设计原则与要求
1.1基本技术要求
软土工程设计应以最少的投资,最短的工期,达到设计基准期内安全运行,并满足所有的预定功能要求,即包括三个方面:(1)预定功能要求;(2)安全性和耐久件要求;(3)投资和工期的经济性要求。
1.2注意场地条件,防治灾害应充分搜集场地的地形、地质、水文、水文地质等资料,作为设计的依据。场地可能的自然灾害,如暴雨、洪水、地震、滑坡、泥石流等;由于工程建设引起的灾害,如采空塌陷、抽水塌陷、边坡失稳、管涌、交水等;均应在堪察、预测和评价的基础上,采取有效防治措施。
1.3合理选用岩土参数选用岩土参数时,应注意其非均质性与参数测定方法、测定条件与工程原型之间的差异、参数随时间和环境的改变,以及出于工程建设而可能产生的变化等。由于土体参数是随机变量与模糊量,故在划分工程地质单元的基础上,应进行统计分析,算出各项参数的平均值、标准差、变异系数;确定其特征值和设计值。在选定测试方法时,应注意其适用性。
1.4定性分析与定量分析结合定性分析是岩土工程分析的首要步骤和定量分析的基础。对于下列问题一般只作定性分析:(1)工程选址和场地适宜件评价;(2)场地地质背景和地质稳定性评价;(3)土体性质的直观鉴定。定量分析可采用解析法、图解法或数值法性。考虑安全储备时,可用定值法或概率法。都应有足够的安全储备以保证工程的可靠定性分析和定量分析,都市在详细占有资料的基础上,运用较为成熟的理论和类似工程的经验,进行论证,并宜提出多个方案进行比较。
2、软土地基的设计常用处理方法
2.1强夯法处理。强夯法是利用重锤自由落下的巨大冲力能所产生地冲击波反复夯击地基土,将夯面以下一定深度地土层夯实,以提高地基的承载力和土体的稳定性,降低压缩性。强夯置换和强夯挤密在加固机理上是不同的,应用范围也不相同。强夯挤密法常用来加固碎石土、砂土、低饱和度的新性土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基。对于饱和度较高的粘性土等地基,如有工程经验或试验证明采用强夯法有加固效果的也可采用。通常认为强夯挤密法只适用于塑性指数小于10的土。对于设置有竖向排水系统的软粘土地基,是否适用强夯法处理目前尚有不同看法。强夯置换施工前,应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区,进行试夯或试验性施工。试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建筑规模及建筑类型确定。对于一般的软土地基加固有着良好的效果。现在常用的强夯技术加固软土地基的方法有:挤密碎石桩加夯法、砂桩加夯法、真空/堆载预压加强夯、强夯碎石墩。
2.2粉煤灰应用法。
粉煤灰具有容量小,渗透性好,有较高的静力抗剪强度,较低的压缩性,与石灰等碱性物质产生水化反应后产生凝硬性。根据软土地基存在的弱点,利用粉煤灰可处理软土地基。粉煤灰应用的主要有二灰桩,粉煤灰混凝土桩,粉煤灰固结桩等,与土体形成复合地基加固深层软土地基。
2.2.1二灰桩法。(1)以粉煤灰为主的二灰桩,主要是对软土地基产生挤密和置换作用。用于软土地基加固时,使复合地基承载力较天然地基承载力提高了142%,桩间土承载力提高了46%。(2)以石灰为主的石灰—粉煤灰桩,配比为粉煤灰:生石灰=3:7-1:9,主要对地基产生置换,成孔挤密,膨胀挤密,脱水挤密和胶凝作用。
2.2.2粉煤灰固结桩。在软土地基中采用粉煤灰固结桩,具有成型可靠,形状任意选择,造价低廉,改良地基的效果好,抗变形能力强,桩体密实度高等优点。粉煤灰固结桩由粉煤灰,石膏,水泥加水而成,加压注入尼龙袋中,挤密周围土体,必要注浆管可上下反复二次压浆,尼龙袋具有模板,过滤脱水,加压和增强等作用,由于灌注加压排水措施,尼龙袋微孔在灰浆向外渗出的过程中,水只能向外渗,并被隔离在袋外,形成固结硬化均匀的桩体。
2.2.3粉煤灰混凝土桩。粉煤灰混凝土桩由粉煤灰,碎石,中粗砂和水泥组成,在软土地区采用钻孔压浆工艺施工粉煤灰混凝土桩时,必须使混凝土的塌落度达到140-180mm,且碎石最大粒径为1-3cm,为保证桩身强度和降低成本,掺入35%-45%中粗砂作为细骨料。粉煤灰桩和桩间土一起通过铺设在其上的褥垫层形成复合地基,其承载力的提高具有很大的可调性,沉降变形小,造价低。加入粉煤灰后,使桩体具有明显的后期强度。根据其桩身强度较高的特点,在软土地基中采用就可得到更高的承载力。
2.3、水泥土粉喷桩法。粉喷桩与周围的土体形成复合地基,与土体结合紧密,承载能力较大,其桩体上存在应力集中现象,大部分荷载由桩体承担,桩间土上的应力相应的减少,使复合地基承载力较原土层有所提高,沉降量有所降低。采用该法加固软土地基时,水泥粉具有较大的吸水,发热和膨胀作用,对桩间土起到一定的加固作用,同样提高复合地基的强度。
在利用水泥土粉喷桩加固软土地基时,需考虑各种因素对加固强度的影响:①要以水泥粉为加固料,其强度最高;②搅拌时间为2min时就可以达到最佳的搅拌效果,若搅拌时间太长,强度会有所降低,若搅拌的时间未达到2min时,强度会很低;③置换率越高,强度越高,而随着龄期的增加,强度大致呈线性增加;④当含水量为某值时,桩体的强度达到最高,一般桩体的需水量为4kg/m。
2.4、渣土桩法。在加固过程中,由于重锤的冲击能造成一系列压缩波,使土体内出现排水网络,土的渗透性骤然增大,孔隙水迅速排出,孔隙压力很快消散,从而产生瞬时沉降,使土体压密,强度提高;同时重锤的冲击作用使填料向夯击方向和侧向挤密,从而对其周围的土体产生挤密加固作用,形成一个自内向外的挤密圈。在挤密过程中,周围土体的孔隙水压力随之增高,形成超静孔隙水压力。根据巴伦固结原理因为固结时间与排水距离的平方成正比,所以,增加排水途径,缩短排水距离,才能加速软土固结,提高地基承载力。加固柱体本身与软基有不同强度,它既是软土固结的排水体,又是基础的渣土桩。渣土桩和挤密后的地基同组成复合地基,从而提高地基强度并减小地基变形。
2.5、排水固结法。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的* 排水系统通常有普通砂并、袋装砂井和塑料排水带等;加压系统通常有堆载预压法、真空预压法、降低地下水位法、电渗法和联合法。近几年来,排水系统采用塑料排水带和袋装砂井较多,加压系统采用堆载预压和真空须压法较多,也有采用真空加堆载联合顶压法,以及利用建筑自重加载法。
2.6、复合地基处理法。复合地基是用专门机械将固化剂、水泥、石灰或掺加粉煤灰单一的或混合物喷出后,在地基深处就地与软土强制搅拌,利用固化剂和软土间发生的一系列物理化学作用,在原地基中形成强度、刚度较大的加固桩体,同时也使桩周土体性质得到改善,使桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外部荷载,可实现稳定条件下的快速填土。这些加固土桩,不考虑加固土桩加快地基的排水固结速度和对地基的挤密作用,仅考虑桩的置换作用、应力集中效应,进而减少总沉降量。加固土桩按施工划分有拌和法和粉喷法。
3、结束语
毫无疑问,任何一个建筑物都需要好的地基基础,尤其是建在软弱地基上的建筑物。设计是优质地基基础的主线,而施工则是其设计目标能否实现的关键阶段,只有做好统筹规划与施工管理,才能做到事半功倍,确保建设质量和效果。
参考文献
[1]叶书麟.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.
关键字: 地基处理;研究现状;适用范围
中图分类号:TU47文献标识码: A 文章编号:
一、前言
建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化,这就必须对地基进行加固、处理,以满足其稳定和沉降的要求。地基处理技术在一些欧洲国家发展较早[1],也取得了许多相关的研究成果和实践经验。我国地基处理技术的发展过程大体上可划分为两个阶段。第一个阶段,砂石垫层法、砂桩挤密法、石灰桩、化学灌浆法、重锤夯实法、堆载预压法、挤密土桩和灰土桩等地基处理技术先后被引进及开发利用。第二个阶段,大批国外先进的地基处理技术被引进,从而大大促进了我国地基处理技术的应用和研究。
二、地基处理方法
1、强夯法和强夯置换法
强夯法处理地基有设备简单、效果显著、经济和施工快的特点。强夯置换和强夯挤密在加固机理上是不同的,应用范围也不相同。强夯挤密法常用来加固碎石土、砂土、低饱和度的黏性土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基。对于厚度小于6m的软黏土层采用强夯置换法处理,边夯边填碎石等粗粒形成深度为3~6m,直径2m左右的碎石桩体与周围土体形成复合地基,也已取得较好的加固效果。
2、排水固结法(静力排水固结法)
排水固结法又称预压法,适用于淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基。饱和软黏土在荷载作用下,孔隙中水慢慢被排出,土的孔隙比减小,随着超静孔隙水压力消散,有效应力提高,土的强度增加。
3、深层搅拌法
深层搅拌法是通过特制机械沿深度将固化剂与地基土强制搅拌就地成桩加固地基的方法,当固化剂(水泥或石灰)为粉体时又称为粉体喷射搅拌法。深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土和含水量较高的地基及承载力特征值不大于120Kpa的黏性土、粉土等软土地基。该法目前在国外特别是日本和美国应用很广,国内近些年发展较快。
4、高压喷射注浆法
是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度,以高压喷射流使固化浆液与土体混合,凝固硬化加固地基土体的方法。它适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。
5、加筋地基
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料,是岩土工程应用的合成材料产品的总称。加筋地基是将基础下一定范围内的软弱土层挖去,然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层来做地基持力层。当埋设方式和数量得当时,就可以极大地改善地基承载力。土工合成材料的应用被称为岩土工程革命,土工合成材料进一步发展势必促进地基处理新技术的发展。
6、静动力排水固结法
静动力排水固结法是近些年来发展起来的一种软土地基处理新技术,它利用改进的强夯法的夯击机具与排水固结法中排水体系针对包括高含水量的软黏土地基进行处理。该法最早在深圳等地针对软土地基进行了大量的工程实践及监测测试,取得了成功,之后得到了逐步的推广运用。
7、CFG桩法
随着我国基础建设进程的加快,CFG 桩复合地基处理技术在我国的应用前景更加广阔。CFG 桩复合地基处理技术的主要特点是加快了施工速度、提高了施工质量、降低了施工成本,建设工程的经济效益和社会效益能够得到充分的保证,和其他地基处理技术相比,具有非常明显的优势,为建设单位、建设企业及业内人士较为关注的建设工程三大问题:施工进度、质量控制和成本控制难题得以解决。
8、水泥土搅拌桩法
水泥土搅拌桩法在施工中较为常见[2],其加固机理是用水泥做固化剂,通过使用特制的深层搅拌机械,在钻进的同时往软土中喷射水泥浆液,在地基深处将软土固化成为具有足够的强度的水泥土,这些加固土、柱体与柱体间的土构成了一种复合地基,从而达到地基加固的目的。水泥土搅拌桩法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。水泥土搅拌桩加固的特点是施工工期短,效率高,施工中无振动,无噪声,无地面隆起,不排污,不挤土,不污染环境,施工工具简易,费用低廉等。
9、旋喷桩法
旋喷桩法是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程,将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后,从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来,形成一股能量高度集中的液流,直接破坏土体,喷射过程中,钻杆边旋转边提升,使浆液与土体充分搅拌混合,在土中形成一定直径的柱状固结体,从而使地基达到加固。旋喷桩适用范围较为广泛,具有施工占地少、振动小、噪音较低等优点,但其施工工艺比较复杂,需要配置专门的旋喷设备,成本较高,且容易污染环境,对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。
10、灰土桩
灰土挤密桩法的发展,具有我国自己的特点[3],其施工工艺比较简单。由于灰土具有一定的胶凝强度,桩体可分担较多基础荷载,同时又能较快地传布于一定深度的地基土层中,因此,灰土挤密桩地基的基础效果较好,而且灰土桩的材料主要是白灰和土,可以就地取材,经济效果更好。灰土桩是用石灰和土按一定比例拌和,并在桩孔内夯实加密后形成的桩,这种材料可达到挤密地基效果,提高地基承载力,消除湿陷性,提高地基抗变形能力。灰土桩承担的荷载是通过桩周摩擦力向周围土体传递的[4]。
三、结论
不同的地基采用的地基处理的方法不同,相同的地基由于设计和施工要求的不同,采用的方法也不同,在进行地基处理时,要充分调查现场的实际情况以及设计要求,采取多种方案进行比选,在实用性、经济性、环保性等方面做到最优。
参考文献
[1] 戢英, 软土地基处理技术及在公路施工中的应用[D].天津,学位论文,2006.12。
[2] 叶书麟,叶观宝,地基处理[M].北京:中国建筑工业出版社,2006。
[3]中华人民共和国建设部,建筑抗震设计规范(GB50011-2001)[S].北京:中国建筑工业出版社,2001,20-23。
【关键词】房建工程,地基处理,问题,解决策略
中图分类号: TU47 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
房建地基处理,实践性强,社会性广,是一件复杂的系统工程。采取合理的房建地基技术,能够切实保障土质软弱的地基不变形,保障房屋不因水流作用而下陷,保障房屋不因地震等自然灾害而轻易失稳,对房屋地基强度和稳定性有着非常关键的意义。
二、我国房建地基处理技术的发展现状
地基处理技术按处理时间分类,包括临时处理和永久处理;按地基处理深度分类,包括分浅层处理和深层处理;按处理方式分类,包括化学处理和物理处理。我国地基处理技术,在50年代自前苏联引进,与我国房建工程特点不断融合,逐步形成了符合我国国情的地基处理技术新体系,许多处理技术措施已得到较为成熟的发展,部分创新技术在世界领域遥遥领先。新发展主要体现在以下两个方面:
第一,研究开发出了深层搅料、塑料排水版法、石灰桩等方法,并在实践工程中得到广泛应用。建筑废料和建筑垃圾,并不是直接处理后扔掉,采取废物利用,加强资源的利用率。废钢渣被利用开发成钢渣桩复合地基,而城市建筑垃圾则被利用开发成碴土桩复合地基,不但坚固,更能节约成本。这些措施,有利于提高资源利用率,减少污染,节省工程时间和工程成本,促进城市建设。
第二,创新了各种更符合社会发展和建筑要求的处理技术。比如托换技术,大刚度的柔性桩复合地基,钢筋混凝土疏桩复合地基,钻孔压浆成桩法,这些新技术层出不穷。再比如,大直径灌注桩越来越多地应用在软土、黄土等地基建设中,少污染低成本,适合我国的土质,更夯实了地基。地基处理技术,因此不但有利于房建工程的质量保证,更有利于项目预算的降低。
三、常用的地基处理技术方法
1.预压法
该法适用于软黏土、粉土、杂填土、泥炭土地基,基本方式为预先对地基施加一定静荷载,压密地基土,然后卸除荷载。目的在于排除土体中的孔隙水,土体慢慢固结,提高软弱地基的承载力,同时减少建成后的沉降量。该方法使用机具十分简单,可以直接就地取材,而且工期短,造价低。地基土层的渗透特性、厚度以及预压荷载的大小等因素,可按照地基固结理论对其计算预计,然后决定出预压所需的时间。在具体施工过程中,应当严密监测地面沉降以及土中孔隙水压力的消散情况,灵活控制预压。
2.换土垫层法
适用于浅层软弱地基及不均匀地基处理。基本方式为挖除浅层软土,用强度较高、压缩性较低并且没有侵蚀性的材料,进行分层夯实。目的在于提高持力层的承载力,减少部分沉降,有效消除湿陷性和胀缩性,改善土的可液化性能。在寒冷地区,可采用砂垫层,有效防止地基土的冻胀。在膨胀土地基中,则可用来消除其胀缩作用。
3.振冲法
振冲法,也叫振动水冲法,适用于处理松散砂卵石、砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等地基。基本方式是利用起重机将振冲器吊起,启动潜水电机带动偏心块,使振动器产生高频振动,并启动水泵,通过喷嘴喷射高压水流,在边振边冲的共同作用下,把振动器沉到土中的预定深度,经过清孔之后,从地面向孔内逐段填入碎石,使其在振动作用下被挤密实,达到要求的密实度之后,就可以提升振动器,循环操作直到地面,在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基。目的在于提高软弱地基的承载力,同时减少建成后的沉降量,此加固方法快速而经济,非常有效。
4.强夯法
基本方式是在地基表面施加振冲力以击实浅层土,通过质量8到10kg的重锤从10到20m的高度自由下落所产生巨大的夯实能,对土体产生很大冲击力,夯实土体。目的在于提高土体强度,同时降低压缩性。适用于砂性土、非饱和黏性土及杂填土地基,对于非饱和的黏性土地基,可连续夯击或分遍间歇夯击。该法可用在陆上施工和水下夯实,操作简单,工期短,成本低,加固效果好。但施工噪声大,震动大,不利于周边现有建筑物,因此不适合房屋密集区。
5.桩基础处理法
桩基础处理法,比较古老,在桩型创新和施工工艺进步方面,其发展进步突飞猛进。桩基础形式很多,适用性和实用性大不相同,是地基处理技术中非常重要的组成部分。
(一)土桩及灰土桩,广泛应用于我国华北和西北地区,是由桩间挤密土和填夯的桩体组成的人工复合地基。基本方式是在基础底面形成若干个桩孔,再填入土或灰土,并进行分层夯实,实现地基承载力、水稳性的提高。此法适用于处理地下水位以上,深度5到15m的湿陷性黄土或人工填土地基。可用来消除湿陷性黄土地基的湿陷性,但是对于地下水位以下或是含水量超过25%的地基土,则不宜采用此法。
(二)砂桩属于散体桩复合地基,适用于挤密松散砂土、素填土、粉土、黏性土、杂填土等地基,又称挤密砂桩或砂桩挤密法。基本方式是通过振动、冲击或水冲在软弱地基中成孔后,然后把砂挤入土中,形成大直径的密实砂柱体的加固地基。砂桩法。对于饱和黏土地基,应通过现场试验后再确定是否采用,如果工程对变形控制要求不严的话,可用此法。此法还可用于可液化的地基处理。
(三)水泥粉煤灰桩是高黏结强度桩,由水泥、粉煤灰、高黏结强度桩、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成,同桩间土、褥垫层一道组成复合地基,适用于砂土、粉土、杂填土、黏土、淤泥质土等地基,可应用于独立基础、条形基础和筏基。对淤泥质土,则需要按照地区经验或现场试验,来确定其适用性。此方法适用性比较广,承载力提高幅度比较大,施工操作简便,工期短。
(四)混凝土桩,即用包括普通钢筋混凝土和预应力混凝土在内的混凝土制成的桩,桩的截面有方形、矩形、圆形和环形等,其中方形截面桩和环形截面桩最常用。混凝土桩应用面广,施工便捷,可操作性较强,桩体强度较高,耐久性良好,造价成本低,适用很多地基土处理,广泛用于水利建筑、工业建筑、民用建筑和桥梁的基础工程,也可用在边坡及基坑支护的抗滑或隔水工程。
另外,除了以上五种地基处理技术方法,还有其它方法。降低地下水位法及电渗法,基本方式是排水固结处理地基。挤孔内夯扩桩法、密砂石桩法、夯实水泥土桩法、爆破挤密法、深层搅拌法,该类方法都是利用振动、挤压,减小被压地基土体孔隙比,提高强度。加筋土法、树根桩法、锚固法,此类方法都是通过改善土体的工程性质,实现地基承载力的提高和沉降的减少,增强地基的稳定性。
四、房建地基处理中的常见问题及解决策略
1.常见处理问题
地基处理技术正在飞速发展中,但实践工作中仍然存在若干亟需改善的不足之处,主要体现为以下四个方面:
(一)前期准备工作不充足
房建工程前,施工企业应详细勘察房建施工场所的地理环境,全面了解其土质、水文、地貌、地形等各情况,对相关影响因素进行一一备案,同时寻求对措,预测潜在风险,提出预防策略。实践工程中,由于工期紧任务重,许多施工企业并没做好充足的前期准备工作,施工过程中面临突况,不得不停工考察,浪费工程时间,加大项目成本。
(二)降水防预工作不到位
降水是房建工程施工企业应重视的问题,降雨量的多少和降雨的时间对工程项目的质量和进度有着直接的影响。但实践工程中,降水预防工作通常被忽视,防预措施没有或者不到位,一旦发生大量降水,将对房建工程造成极大破坏。另外,降雨的数据分析不够准确,将对地下水水位变化产生不利影响,形成对地基的潜在威胁。
(三)全面性勘察的缺失
房建项目施工中,应随时监测周围环境的变化及地基问题,这些变化和因素短期内不会对宏观施工环境造成重大改变,但会最后累积成大变化,成为大问题。但在实践工程中,施工企业过于注重工程的工期及经费,轻视全面性勘查的意义,构成工程项目的潜在威胁。
(四)地基障碍物的调查力度不够
在房建地基的建设中,有时会遇到电力及通讯中使用的各种管道,这就是地基障碍物。施工企业应该重视这方面的布置,及时采取措施,绘制草图,寻找新的解决方案,否则,可能导致其他部门的干预和居民的反感,影响工程项目的正常运行。
2.解决策略
(一)施工前,应当仔细勘察周围的地形、地貌、水文及土质等环境因素,并将资料整理做好备案,留作备用。还应全面勘察周围的建筑物和施工条件,为处理技术做好前期准备工作。
(二)应了解工程所在地区的降雨情况,对降雨季节和降雨量进行准确的参数分析,采取相应的措施,做好针对性的水层漏水预防工作。还应充分考虑降雨时对地下水位可能造成的影响,杜绝地基坍塌发生,杜绝不必要的损失。
(三)全面分析工程项目的实际情况,选择最优方案,重视施工中的细节问题,建立统筹规划的分析方法,全面管理施工的各个方面,不可过分注重工期而忽略工程质量。
(四)房建施工前,应详细勘察地基障碍物,减少对施工过程所造成的干扰。还应对施工质量进行严格把关,全面分析施工过程中的各影响因素,严格审核,实现全面监督。
五、结束语
对房建地基进行处理中,应对施工现场合理分析,采取适当的地基处理技术,发现问题,采取针对性策略,进行妥善处理。应当按照质量标准要求,进行房建地基处理工作,从大环境着手,重视细节,确保稳定夯实的地基,从根基上为工程项目的施工做好铺垫,高效率低成本地完成工程任务和要求。
参考文献:
[1]朱治国.地基处理技术综述.[期刊论文]《科技情报开发与经济》.2011