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Abstract: the soft soil is mainly composed of natural water content, high compactness, carrying capacity of silt sediment and a little low degradation of soil. Soft soil is refers to the seaside and lakes, valley, beach deposition natural high water content, high porosity ratio, high compactness, shear strength low fine-grained soils. Has a natural high water content, high natural than big pore, high compactness, shear strength consolidation coefficient is low, the small, consolidation time is long, high sensitivity, disturbance of poor permeability, soil layer upon layer, the distribution of each layer of complex, large difference between the physical and mechanical properties, etc.
Key words: soft soil treatment methods; Foundation treatment; Engineering characteristics
中图分类号:TU4文献标识码:A 文章编号:
一、工程特性
软土工程的特性主要有以下几点:a、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,导致建筑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。
二、软土地基处理方法
(1) 换填
当软弱土地基的承载力或变形满足不了设计要求,而软弱土层的厚度又不是很大时,基础地面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后分层换填强度较大的砂或其它性能稳定、无侵蚀性的材料,并压实至要求的密度为止,这种地基处理方法称为换土垫层法,简称为换填法。它适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基。对软土厚度小于3米的情况,一般可采用全部挖除换填的方法。对厚度大于3米的情况,通常只采取部分挖除换填的方法。全部挖除换填从根本上改善了地基,不留后患,效果最佳,是最为彻底的措施。
(2) 强夯法
它一般是用50t左右的强夯机,将大吨位(100~400KN)的夯锤起吊到6~40米的高度,自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基土中形成冲击波和动应力,使地基土压密和振密,以加固地基土,达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性目的。
强夯法施工设备简单,不需加固材料、费用低、周期短,经济易行和节省材料,有利于环境保护等特点。但应注意,强夯法有严格的土质适用范围,主要适用于处理素填土、杂填土、砂土、低饱和度粘土、粉土和黄土地基。软土的饱和度接近1,是不宜使用强夯法的。但在有些地区,软土中夹多层松砂,具“千层饼”状构造,为夯击时高孔隙水压力的消散提供了条件,故成功的实例也不少见。所以,采用强夯法首先应考虑的是地层构造。
(3) 土工织物加固法
通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等,使这种人工复合的土体,可承受抗拉、抗压、抗剪或抗弯作用,以提高地基承载力,减少沉降和增加地基的稳定。它适用于各种软弱地基。
加固法的基本原理是通过土体与筋体间的摩擦作用,使土体中的拉应力传递到筋体上,筋体承受拉力,而筋间土承受压应力及剪应力,使加筋土中的筋体和土体能较好发挥各自的作用。
(4) 排水固结法
排水固结法是处理软粘土地基的有效方法之一。基本原理是软土地基在附加荷载作用下,逐渐排出孔隙水,使孔隙比减小,产生固结变形。在这个过程中,随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散,土的有效应力增加,地基抗剪强度相应增加,并使沉降提前完成或提高沉降速率。对于天然地基,该法或是先在地基中设置砂井或塑料排水带等竖向排水体,然后利用建(构)筑物本身重量分级逐渐加载;或是在建(构)筑物建造以前,在场地先进行加载预压。因此,一般排水固结法是由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统目前主要有袋装砂井和塑料排水板等竖向形式,并辅以砂垫层作横向排水体,而加压系统主要利用建筑物本身重量逐级加载或利用场外材料加载预压。加压系统与排水系统二者缺一不可,没有加压系统,孔隙水不能自然排出,而没有排水系统,孔隙水又不能快速而顺畅地被排出。
这是一种使用多年的方法,至今仍被普遍采用,其主要特点是理论成熟,施工设备简单,费用低。如砂井排水法,对于盛产砂料的地区,当是首选方案。但由于排水固结法需要预压荷载,且预压时间长,对工期紧迫、缺乏压载条件的工程是难以采用的。此外,排水固结法只能加速固结沉降而不能减少固结沉降量,对于对沉降和不均匀沉降要求严格的工程必须慎重选择。大量的实测资料表明,排水固结法的有效处理深度约为12~15m,超过这一深度,孔隙水压力消散相当困难和缓慢,故设计时应加以考虑。当地基中有下伏透水层时,排水速度将大大加快。近年来,塑料排水板应用日广,施工机械应以静压插板机为好,而实际工程中多采用振动插入法,这对灵敏度高的软土来说,扰动太大,破坏了软土的结构强度。所以,无论是砂井或塑料排水板,其间距均不易太密。
它主要适用于处理软粘土、淤泥和淤泥质土等地基。但当粘土层与有充足水源补给的透水层相间,有大量地下水流入时,或地质条件比较复杂时,不宜采用。
(5) 化学加固法
1) 水泥土搅拌法
此种方法是通过搅拌机械将水泥或(石灰)等材料与软弱地基土搅拌成桩柱体,这种桩柱体成为水泥粘土桩、石灰粘土桩或某胶结物粘土桩,它具有一定的强度和水稳性。
搅拌桩柱体与四周软土组成复合地基,可以提高地基承载力、提高地基强度、增大地基变形模量,减少地基沉降,阻止水体流动,增强地基的稳定性,阻止地下水的渗透。水泥土搅拌法不仅可以较大地提高地基土的承载力,而且在加固深度内可以减少原地基沉降量的1/3至2/3,沉降较快趋于稳定,在方案选择时,具有明显优势。与其他处理方法相比,水泥土搅拌法一般造价较高,水泥用量大。
适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土和含水量较高的粘性土、粉土等软土地基,用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时宜通过试验确定其适用性。分为喷粉法(或称干法)及喷浆法(或称湿法)两种,这两种方法的加固机理和设计方法相同,仅施工方法不同,因而从实用条件出发也宜分别采用。天然含水量小于30%的软弱土层,例如杂填土及粉粒含量高的粉土、砂土宜采用喷浆法;如地基土为天然含水量大于30%、塑性指数大于10的软土则宜采用喷粉法。从搅拌效果看,相对于同样的搅拌时间,喷粉法比喷浆法获得的强度高,且强度离散性小。但喷浆法施工简单,质量容易控制,尤其在加固料的计量方面,水泥浆的计量比水泥粉的计量容易得多。
2) 旋喷法
这种方法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻到设计深度的土层,将浆液或水从喷嘴中高压喷射出来,形成喷射流冲击破坏土层。当能量大、速度快呈脉动状的射流,其动压大于土层结构强度时,土颗粒便从土层中剥落下来,一部分细颗粒随浆液或水冒出,其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小,有规律的重新排列,浆液凝固后,便在土层中形成一个固结体,可提高地基承载力,减少沉降,还可起到支挡与防渗的作用。
它适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。
3) 灌浆法
这种方法是指利用液压、气压或电化学原理通过注浆管把浆液均匀的注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式,赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置,一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度大、防水防渗性能高的和化学稳定性好的“结石体”。按灌浆理论分为:渗透灌浆、压密灌浆和霹雳灌浆。灌浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高,且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土等地基。
三、结语
第一节 一般规定
1、 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的粉土与黏性土等地基,当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时,应通过现场试验确定其适用性。
2、 强夯施工前,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、建设规模及建筑类型确定。
第二节 设计
1、强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验资料或经验时可按下表预估。
单击夯击能(KN·m) 碎石土、砂土等 粉土、黏性土、湿陷性黄土等
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1000 5.0~6.0 4.0~5.0
2000 6.0~7.0 5.0~6.0
3000 7.0~8.0 6.0~7.0
4000 8.0~9.0 7.0~8.0
5000 9.0~9.5 8.0~8.5
6000 9.5~10.0 >8.5~9.0
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注:强夯法的有效加固深度应从起夯面算起。
2、 强夯的单位夯击能量,应根据地基土类别、结构类型荷载大小和要求处理的深度等综合考虑,并通过现场试夯确定。在一般情况下,对于粗颗粒土可取1000~3000KN·m/m2;细颗粒土可取1500~4000KN·m/m2。
3、 夯点的夯击次数,应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定,且应同时满足下列条件:
A.最后两击的平均夯沉量不大于50mm,当单击夯击能量较大时不 大于100mm。
B. 夯坑周围地面不应发生过大的隆起。
C. 不因夯坑过深而发生起锤困难。
4、 夯击遍数应根据地基土的性质确定,一般情况下,可采用2~3遍,最后再以低能量夯击一遍。对于渗透性弱的细粒土,必要时夯击遍数可适当增加。
5、 两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时,可根据低级土的渗透性确定,对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间,应不少于3~4周;对于渗透性好的地基土可连续夯击。
6、 夯击点位置可根据建筑结构类型,采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取5~9m,以后各遍夯击点间距可与第一遍相同,也可适当减小。对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程,第一遍夯击点间距宜适当增大。
7、 强夯处理范围应大于建筑物基础范围。每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2至2/3。并不宜小于3m。
8、 根据初步确定的强夯参数,提出强夯试验方案,进行现场试夯。应根据不同土质条件待试夯结束一置数周后,对试夯场地进行测试,并与夯前测试数据进行对比,检验强夯效果,确定工程采用的各项强夯参数。
第三节 施工
1、 一般情况下夯锤重可取10~20t。其底面形式宜采用圆形。锤底面积宜按土的性质确定,锤底静压力值可取25~40kPa,对于细颗粒土锤底静压力宜取小值。锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔,孔径可取250~300mm。
2、 强夯施工宜采用带自动脱钩装置的履带式起重机或其它专用设备。采用履带式起重机时,可在臂杆端部设置辅助门架,或采取其它安全措施,防止落锤时机架倾覆。
3、 当地下水位较高,夯坑底积水影响施工时,宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料。夯坑内或场地积水应及时排除。
4、 强夯施工前,应查明场地内范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等,并采取必要的措施,以免因强夯施工而造成破坏。
5、 当强夯施工所产生的振动,对邻近建筑物或设备产生产生有害的影响时,应采取防振或隔振措施。
6、强夯施工可按下列步骤进行:
1) 清理并平整施工场地;
2) 标出第一遍夯点位置,并测量场地高程;
3) 起重机就位,使夯锤对准夯点位置;
4) 测量夯前锤顶高程;
5) 将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由下落后,放下吊钩,测量锤顶高程,若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑底整平;
6) 按设计规定的夯击次数及控制标准,完成一个夯点的夯击;
重复步骤3)至6),完成第一遍全部夯点的夯击;
7) 用推土机将夯坑填平,并测量场地高程;
8) 在规定的时间间隔后,按上述步骤逐次完成全部夯击遍数,最后用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程。
7、强夯施工过程中应有专人负责下列监测工作:
1)开夯前应检查夯锤重和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求;
2)在每遍夯击前,应对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差和漏夯应及时纠正;
3)按设计要求检查每个夯点的夯击次数和夯沉量。
8、施工过程中应对各项参数及施工情况进行详细记录。
第四节质量检验
1、检查强夯施工过程中的各项测试数据和施工记录,不符合设计要求时应补夯和采取其它有效措施。
2、强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验。对于碎石土和砂土地基,其间隔可取1~2周;低饱和度的粉土和黏性土地基可取2~4周。
【关键词】:软弱地基;软土;地基处理
软弱地基是一种强度低、稳定性差的不良地基。其高含水量、高孔隙率、易被压缩等缺点是造成建筑地基沉降的致命因素。所以,怎样恰当合理的处理软弱地基的致命缺陷,成为了困扰工程设计施工人员的难题。下面对建筑施工中常用的软弱地基处理技术进行逐一介绍。
一、排水固结法处理软弱地基
技术原理:在建造建筑物以前,通过抽取空气、增加压力、布设排水井以及电渗等技术手段,促使汗水量大的地基进行排水固结,达到固结沉降的目的,最终使得软弱地基的承载能力得以增强。
1、沙井法
此法是将若干排列有序的沙井布置在软弱土地基中,并在其上铺以砂沟或是砂垫层,使得地基排水的通道得以增多,排水的距离得以缩短。若在砂井的基础之上再辅以预压堆载,则地基排水固结和地基强度增长速度将进一步加快,此综合处理软弱地基的措施在施工界被称为砂井预压堆载法。此法主要被用于处理低透性软粘土地基。
2、预压堆载法
预压堆载法同样是为了实现软土地基的固结沉降和地基承载能力的提高,在建筑物基础施工以前,将与建筑物等重的重物预先堆载至欲施工场地,对地基进行堆载预压处理。若堆载重物的重量远大于建筑物的重量,我们通常称为超载预压。超载预压比普通预压技术好在能使软弱地基排水固结速度更快,节省施工时间。根据预压堆载中施以的排水方法的不同,预压堆载有可细分为砂井预压堆载、塑料排水板预压堆载、天然地基预压堆载。工程上,天然地基预压堆载技术通常被用在软弱地基厚度小于四米的基础施工中,而砂井和塑料排水板预压堆载技术由于能更快速的使地基排水固结,常被用于软弱地基厚度大于四米的地基施工中。
3、电渗法
此法是将通有直流电的金属电极置入待处理的地基土中,在地下形成强大的直流电场,水在电场力的作用下从阳极附近渗透到阴极附近,再用水泵等器械将汇集在阴极的水抽出,同时阻止水在阳极处得到补充,经此过程地下水位会有效地降低,地基土中的含水量也会大大减少。经过排水固结的软弱地基的强度和承载能力势必得到大幅度提高。工程实例证实,将电渗法和以上所介绍的预压堆载法结合使用,将更加迅速有效地解决饱和软粘土不良地基问题。
运用置换法改造软弱地基
1、夯挤置换技术
夯挤置换技术是将砂石或碎石放入到用夯锤或沉管在地基中夯出的夯坑或沉管中,将地基土向夯坑周围挤压,使得桩体与原有土体形成新的复合型地基。由于桩中填入了透水性好的碎石和砂石,形成了排水性良好的竖向通道,对软弱地基的排水也起到了很好的副作用。经过夯挤的土体向周围挤压,地面随之隆起,使得地基土中超静孔隙水压力升高,当超静孔隙水压力降下来后地基土承载能力也会相应的提高。
2、冲振置换技术
对于强度稍好的软粘土地基处理问题,我们可以运用冲振器械生成高速、高压水流,借助水流的冲振作用在软弱地基中形成孔洞,然后将卵石、碎石等填料分批分层填入孔洞中,使原有土体与该孔洞桩体形成新的复合地基。含有若干孔洞桩的新型复合地基的抗压性和承载力会得到大幅提高。
3、置换填土法
置换填土法是用工程性质较好的散体材料(如碎石、砂石、素土)将建筑地基以下一定范围内的软弱不良地基土替换,并运用作业机械对新填土进行分层夯实。软弱地基由于换填了工程性质良好的材料,必然使得地基沉降量减少,承载能力提高。此外事实证明,换填的散体材料有助于下部不良土体的排水固结作用,起到提高地基土强度、防止地基土冻胀的作用。
固化剂拌入法处理软弱地基
1、固化剂深层搅拌技术
固化剂深层搅拌技术主要被应用于处理饱和软粘土质地基。它是将水泥或水泥浆作为主固化剂,通过专门的机械将固化剂植入待处理地基土中与原有地基土进行强制拌和,经过一些列物理化学反应,形成水泥土的桩体,与原地基土组成复合地基。软弱地基土体的性质、掺入固化剂的量及掺和物搅拌的均匀性都影响着水泥土桩的强度以至关系到复合地基的强度和承载性能。所以,施工前务必弄清不良土的性质、设计好固化剂掺入量,保证施工安全有效进行。
2、高压旋喷桩技术
此技术是通过预打钻孔将装有特殊喷头的注浆管伸到待处理深度, 然后以高压浆液冲切软弱土体。同时,边喷射浆液边旋转提升注浆管, 使其浇筑成水泥土的圆柱体; 若只将喷嘴进行提升处理, 则会形成墙状水泥固结体, 它对增大地基承载能力, 降低地基沉降量以及形成防渗帷幕都有很大的帮助。此方法不仅具有使用范围广,机械设备简单等优点,它还具有很强的环保性。
加筋法加固软弱地基
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它是以化纤、塑料、合成橡胶等人工合成的聚合物为原料,制造成各种产品,置于土体表面、内部或土层之间,起到保护和加强土体的作用。通常工程上采用土工织物作为加筋,广泛应用于施工中。
加筋法是将抗拉压性好的拉筋、土工聚合物埋设在地基土中,来减少各种类型的软弱地基的沉降量、增强地基承载能力,从而达到保障建筑物的安全稳定的目的。对于一些缺土少石的地区,使用高强度的土工合成材料,能够使软弱不良地基承受更大的应力,大大增强了地基抗拉压刚度和地基的整体性。
五、碾压夯实法处理软弱地基
1、强夯法
工程中遇到大面积砂土、粘性土、杂填土、素填土等土质的地基处理是往往采用强夯法。顾名思义,强夯的意思就是强力夯实。强夯法是利用重夯锤的重力势将碎石或石块夯穿土层,使其在地基中形成桩。桩与原有软弱地基土形成的复合地基,起到了提高地基承载力的作用。强夯法具有施工质量高、速度快,经济适用等优点。但由于夯锤不断有高处落下敲击石块会发出巨大的噪音,所以此方法不适于市区等人口密集地施工。
2、重锤夯实法。
重锤夯实区别于强夯法之处是利用重锤自由下落所产生的强大夯击力来夯实地基表层,使原本软弱的地基表面形成一层较为均匀的硬壳层,获得一定厚度的持力层。但施工前应注意先进性若干次试夯,以确定技术参数如:夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯击时应按一定的顺序;对于基底标高不同的地基应按由深及浅夯实。
3、机械表层碾压法
采用碾压机械或低能夯实机械对较为松软的地表土进行压实处理。此法适用于膨胀土地基、素填土地基、杂填土地基、季节性冻土型地基、湿陷行黄土地基、和浅层软弱不良地基的大面积基坑开挖和处理工程。也可对分层填筑土进行压实。当填筑土层或地表土层含水量较高时可采用分层铺垫石灰、水泥进行压实的方法,使土体得到加固。但此法只限于浅层的软弱地基处理。
【参考文献】
[1] 张晓青. 浅谈几种软土地基处理的方法[ J]. 山西建筑,2009, 35( 6).
[2] 郭继武. 建筑地基基础设计及工程应用[M ]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.
[3] 马小峰.浅谈软土地基处理方法[J].山西建筑,2008.
【关键词】软弱土地基;地基处理
软弱土一般指抗剪强度较低、压缩性较高、渗透性较小的淤泥、淤泥质土、某些冲填土和杂填土以及其它高压缩性土层。主要受力层由软弱土组成的地基称为软弱土地基。
软弱土物理性质:一是含有很多细颗粒及大量有机腐植质;二是颜色深灰色或暗绿色,有臭味;三是一般天然含水量在40%~70%之间,有的大于70%,孔隙比>1.0,天然容量在15~18kN/m3之间。力学性质:强度极低,压缩性大,透水性差。工程特性:地基承载力低,强度增长缓慢,加荷后易变形且不均匀,变形速率大且稳定时间长,具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。
1 软弱地基加固处理方法
鉴于软弱土地基承载力低,压缩性大,透水性差,不易满足水工建筑物地基设计要求,故需进行处理,下面介绍软弱土地基几种处理方法。
1.1 桩基法
当淤土层较厚,难以大面积进行深处理,可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样,早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩,目前钢筋混凝土预制桩(钢筋混凝土桩和预应力管桩)由于具有较强承载力,投资省,质量有保证,施工速度快等特点,得到普遍运用。
软弱土层较厚地基处理还可以采用灌注桩,打灌注桩至硬土层,作承载台,灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩,但两种方法灌注桩还存在一些技术难题,一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题;二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题,桩身混凝土灌注质量,桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。
1.2 换土垫层法
当淤土层厚度较簿时,也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理,鉴于换砂不利于防渗,且工程造价较高,一般应就地取材,以换填泥土为宜。换土垫层法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基承载力特性,提高抗变形和稳定能力,施工时应注意坑边稳定,保证填料质量,填料应分层夯实。换土垫层法的主要作用是:提高浅基础下地基的承载力、减少沉降量和加速软土层的排水固结。实践证明:换土垫层可以有效地处理某些菏载不大的建筑物地基问题,例如:一般的三四层房屋、路堤、油罐和水闸的地基。
1.3 化学加固法
利用化学溶液或胶结剂,通过压力灌注或搅拌混合等措施,而将土粒胶结起来的地基处理方法称为化学加固法。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。化学加固法有高压旋喷法和电硅化法等。
高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩,提高闸基承载力,达到控制沉降的目的。这种方法用途较广,作为旋喷桩可以提高地基的承载力,作为连续墙则可防渗止水,此外,还应用于深基础的开挖,以便防止基坑隆起或减轻支撑的侧壁压力等。高压旋喷法对加固淤泥软土地基具有明显效果,如福建省龙海市某水闸由于淤泥软基不均匀,沉陷闸基沉降最大达到0.63m,加固时采用单管高压旋喷灌浆处理,每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔,沿闸墩轴线两侧布孔,灌注水泥浆,成桩直径0.5m,伸入闸基础10.5m,采用灌浆压力为20MPa,经过处理后闸基沉降基本得到控制。
利用硅酸钠(水玻璃)为主的混合溶液进行化学加固地基的方法称为硅化加固。该法是在透水性较大的土中,利用一定的压力将浆液通过一根下端带孔的管子注入土中,使土中的硅酸盐达到饱和程度。硅酸盐在土中分解时形成的凝胶转变为固态胶结物,把土粒胶结起来。硅化法的优点是加固作用快,工期短,亦可以用于处理已建成工程的隐蔽部分。但是这种方法所用的浆液价格太贵,一般只在特殊的工程中应用。
1.4 排水固结法
排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施,由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体,利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系,根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。下面介绍效益较高塑料排水板处理淤泥软基方法,插入软基排水板,当填筑基础及上部建筑物时,荷载作用软基,地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内,由砂层向两侧排出,从而提高基底承载力,塑料排水板要在砂垫层完成后施工,由测量人员测量出需处理范围,标出每根排水板具置,插板机对中调平,把排水板在钻头安放好,开动打桩机锤打钻杆,将地面上塑料排水板截断,并留有一定富余长度,在塑料排水板四周填砂后即完成本根施工。
1.5 碾压夯实法
一定含水量范围内的土通过碾压或夯实之后,可以提高其强度,降低其压缩性。碾压夯实法除了应用于整平基坑或对填土层夯实外,还应用于处理杂填土和地基表层的松散土。一般的夯实影响深度很浅,只能应用于整平基槽或对填土分层夯实。如果要求增大处理的影响深度,就必须具有较大的压实或击实能量,如采用重锤夯实、机械碾压和振动压实等方法。近年来夯实技术的发展突破了原来的压实机理,出现了强夯法。这一方法已在许多工程中应用,并取得了较好的结果。
2 软弱地基处理方法的选择
在地基处理中,我们要遵循的原则是:技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。可根据以下条件进行选择:
2.1 地质条件
不同的方法适用于不同的地质条件,可参看有关规范。
2.2 设计施工条件
设计时应考虑工期及用料情况:工期不宜安排得太紧;时间充分,施工时地基稳定性好,遗留问题少。工程用料要求就地取材。施工时应采用科学的管理方法。
2.3 场地环境条件
要考虑施工时对周围环境的影响。如:新填土会挤压原有道路、房屋,产生侧向位移或附加沉降;用砂桩、砂井时,施工有噪声,靠近居民点会扰民;采用降低水位法时,要考虑引起周围地基的下沉和对周围居民用水的影响故应预先调查或做隔水墙,并考虑施工后注水复原的问题;采用填土堆载时要有大量的土料运进运出工地,会影响交通和环境卫生;打石灰桩、灌注药物或采用电渗排水时,会污染周围地下水,应慎重对待。
2.4 结构物条件
要考虑结构物的等级、结构体系、断面形状、位置、埋深、使用要求和建筑材料等因素对所选择加固方法的影响,特别是有地下结构物(地下室、涵洞、地铁等),或者结构物高低不同、沉降不均时,应当特别注意。
3 结束语
以上介绍了较为常用的软弱土地基处理的几种方法和选择软弱土地基处理方法的原则。最后,本人认为设计人员不仅要选择好软弱土地基的处理方法,而且还要考虑其建筑物结构优化设计,尽量采用较为轻型结构,减轻上部重量,这样将会减少对软弱土地基处理的造价。
参考文献:
[1]林宗元.主编《岩土工程治理手册》.辽宁科学技术出版社,1993.
[2]华南工学院、南京工学院、浙江大学、湖南大学编《地基及基础》.中国建筑工业出版社,1981.
关键词: 地基处理 强夯
中图分类号:TU471文献标识码: A
地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固,用以改良地基土的工程特性。
1 强夯法简介
强夯法在国际上称为动力压实法或称动力固结法,这种方法是反复将夯锤提到高处使其自由落下,给地基以冲击和振动能量,将地基士夯实,从而提高地基的承载力,降低其压缩性,改善地基性能。
强夯是法国梅那(Menard)技术公司于1969年首创的一种地基加固方法,国际上称动力压实法或动力固结法。它通过一般8~30t的重锤(最重可达200t)和8~20m的落距(最高可达40m),反复对地基土施加很大的冲击能,一般能量为1000~8000kN・m。在地基土中所产生的冲击波和动应力,可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时,夯击能还可提高土层的均匀程度,减少将来可能出现的差异沉降。
第一个工程是用于处理滨海填土地基,该场地表层为新近填筑的约9m厚的碎石填土,其下是12m厚疏松的砂质粉士。场地上要求建造20栋8层居住建筑。由于碎石填土是新近填筑的,如采用桩基,负摩擦力将占单桩承载力的60%~70%,十分不经济。经研究采用堆载预压法处理地基,堆土高度5m,历时3个月,只沉降200mm。最后改用强夯法处理,单位夯击能为1200kN・m/m2,只夯击一遍,整个场地平均夯沉量达500mm。建造的8层居住建筑竣工后,其平均沉降仅为13mm。强夯法由于具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工期短、节约材料、施工文明和施工费用低等优点,很快就传播到世界各地。
我国于1978年开始先后在天津新港、河北廊坊、山西白羊墅、河北秦皇岛等地进行强夯法的试验研究和工程实践,取得了较好的加固效果,接着强夯法迅速在全国各地推广应用。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。经过处理后的地基既提高了地基土的强度、又降低其压缩性,同时还能改善其抗振动液化的能力,所以这种处理方法还常用于处理可液化砂土地基等。
我国沿海地区人口稠密,人均耕地面积甚少,随着改革开放的不断深化,沿海地区建设规模迅速扩大,建设用地紧缺,若大量占用农田,必将严重影响农业生产。要解决此矛盾,惟一出路是向海要地,即“填海造地”。目前国内“填海造地”常采用开山填海的方法,即将开山所得的石块抛入海中堆积而成,但由此堆填起来的场地不仅非常疏松,而且极不均匀,如不作处理,就不能作为建设场地。采用常用方法处理这种地基不仅造价昂贵,而且效果差。因此,填海地基的处理就成为沿海地区建设中的难题。20世纪80年代中国建筑科学研究院和石化北京设计院等采用强夯法处理填海地基建造重要工业建筑获得成功,并在沿海地区推广应用,为我国广大沿海地区进行大规模“填海造地”工程提供了经济有效的地基处理方法和经验,并解决了建设与农业争地问题,具有重大的经济效益和社会效益。
对于工业废渣来说,采用强夯法处理的效果也是理想的。我国冶金、化学和电力等工业排放大量废渣,堆积如山,不仅占用大量土地,而日造成环境污染。工程实践证明,将质地坚硬、性能稳定和无侵蚀性的工业废渣作为地基或填料,采用强夯法处理,能取得较好的效果,从而解决了长期存在的废渣占地和环境污染问题,同时还为废渣利用开辟了新的途径。
必须指出,对饱和度较高的粉土和黏性土地基,一般来说,强夯法处理效果不显著,应慎用。
至今采用强夯法处理地基的工程范围是很广的,有各类工业与民用建筑、油罐、仓库、储仓、飞机场跑道、铁路和公路路基及码头堆场等。
我国引人强夯法至今20多年来已进行了上千项工程的强夯施工,工程数量之多,居世界第一。实践证明,绝大多数工程采用强夯法处理地基均获得了成功,不仅处理效果明显,而且取得了显著的经济效益和社会效益。总之,强夯法在某种程度上比其他处理方法应用得更为广泛,更为有效和更为经济,已成为我国最常用的地基处理方法之一。
强夯法施工中的振动和噪声会对环境造成一定的影响。对振动有特殊要求的建筑物,或精密仪器设备等,当强夯振动有可能对其产生有害影响时,应采取隔振或防振措施。
2 加固原理
强夯法处理地基是利用夯锤自由落下产生的冲击波使地基密实。这种由冲击引起的振动在土中是以波的形式向地下传播的。这种振动波可分为体波和面波两大类。体波包括压缩波和剪切波,面波如瑞利波、乐夫波等。
如果将地基视为弹性半空间体,则夯锤自由下落过程,也就是势能转换为功能的过程,即随夯锤下落,势能越来越小,动能越来越大,在落到地面以前的瞬间,势能的极大部分都转换成功能,夯锤夯击地面时,这部分功能除一部分以声波形式向四周传播,一部分由于夯锤和土体摩擦而变成热能外,其余的大部分冲击功能则使土体产生自由振动,并以压缩波(亦称纵波、P波)、剪切波(横波、S波)和瑞利波(表面波、R波)的波体系联合在地基内传播,在地基中产生一个波场。离开振源(夯锤)一定距离处的波场如图1所示。
图1重锤夯击在弹性半空间地基中产生的波场
根据Miller 等(1955)的研究,以上三种波占总输入能量的百分比分别为R波占67.3%,S波占25.8%,P波占6.9%。
关于士中弹性波的研究,国内外不少学者作了较为系统的论述,这些研究均认为P波和S波在强夯过程中起夯实加固作用,且认为P波的作用是最重要的。
2.1 加固非饱和土的原理
采用强夯法加固非饱和士是基于动力压密的概念,即用冲击型动力荷载,使士体中的孔隙体积减小,土体变得更为密实,从而提高其强度。非饱和土的固相是由大小不等的颗粒组成,按其粒径大小可分为砂粒、粉粒和黏粒。砂料(粒径为O.074~2mm)的形状可能是圆的(河砂),也可能是棱角的(山砂);粉粒(粒径为O.005~0.074mm)则大部分是由石英和结晶硅酸盐细屑组成,它们的形状接近球形;非饱和士类中的黏粒(粒径小于0.005mm)含量不大于20%。在士体形成的漫长历史年代中,由于各种非常复杂的风化过程,各种士颗粒的表面通常包裹着一层矿物和有机物的多种新化合物或胶体物质的凝胶,使土颗粒形成一定大小的团粒,这种团粒具有相对的水稳定性和一定的强度。而土颗粒周围的孔隙被空气和液体(例如水)所充满,即土体是由固相、液相和气相三部分组成。在压缩波能量的作用下,土颗粒互相靠拢,因为气相的压缩性比固相和液相的压缩性大得多,所以气体部分首先被排出,颗粒进行重新排列,由天然的紊乱状态进人稳定状态,孔隙大为减小。就是这种体积变化和塑性变化使土体在外荷作用下达到新的稳定状态。当然,在波动能量作用下,土颗粒和其间的液体也受力而可能变形,但这些变形相对颗粒间的移动、孔隙减少来说是较小的,这样我们可以认为对非饱和土的夯实变形主要是由于颗粒的相对位移而引起。因此亦可以说,非饱和士的夯实过程,就是土中的气相被挤出的过程。
2.2 加固饱和土的原理
传统的固结理论认为,饱和软土在快速加荷条件下,由于孔隙水无法瞬时排出,所以是不可压缩的,因此用一个充满不可压缩液体的圆筒,一个用弹簧支取着活塞和供排出孔隙水的小孔所组成的模型来表示。梅那则根据饱和士在强夯后瞬时能产生数十厘米的压缩这一事实,提出了新的模型,这两种模型的不同点如图2所示。
图1重锤夯击在弹性半空间地基中产生的波场
根据梅那提出的模式,饱和土强夯加固的机理可概述为:
(1) 渗透系数随时间变化
在强夯过程中,土体有效应力的变化十分显著,且主要为垂直应力的变化,由垂直向总应力保持不变,超孔隙水压力逐渐增长且不能迅速消散,则有效应力减小,因此在强夯饱和土地基中产生很大的拉应力。水平拉应力使土体产生一系列的竖向裂缝,使孔隙水从裂缝中排出,土体的渗透系数增大,加速土体的固结,当土中的超孔隙水压力很快消散,水平拉应力小于周围压力时,这些裂缝又复闭合士体的渗透性又减小。
此外,由于饱和土中仍含有1%~4%的封闭气体和溶解在液相中的气体,当落锤反复开夯击土层表面时,在地基中产生极大冲击能,形成很大的动应力,同时在夯锤下落过程中会和夯坑土壁发生摩擦,土颗粒在移动过程中也会摩擦生热,即部分冲击能转化成热能。这些热量传人饱和土中后,就会使封闭气泡移动,而且加速可溶性气体从土中释放出来。由于饱和土体中的气相体积增加,吸收夯击功能后具有较大的活性,这些气体就能从土面逸出,使土体积进一步减少,并且又可减少孔隙水移动时的阻力,增大了土体的渗透性能,加速土体固结。
(2) 饱和土的可压缩性
对于理论上的二相饱和土,由于水的压缩系数β=5x10-4MPa-1,土颗粒本身的压缩性更小,约为6x10-4MPa-1。因此当土中水未排出时,可以认为饱和土是不可压缩的。但对于含有微量气体的水则不然,如无气水的压缩系数为β0,水在压力p时的含气量为x,此时的压缩系数为β,则二者之间的关系为:
假定p=1以及x=1% (即含气量为1%),则此含气水的压缩系数β=0.100495MPa-1。也就是说含气量为1%的水的压缩系数比无气水的压缩系数要增大200倍左右,即水的压缩性要增大200倍。因此含有少量气体的饱和土是具有一定的可压缩性的。在强夯能量的作用下,气体体积先压缩,部分封闭气泡被排出,孔隙水压增大,随后气体有所膨胀,孔隙水排出,超孔隙水压力减少。在此过程中,土中的固相体积是不变的,这样每夯一遍液相体积就减小,气相体积也减少,也就是说在重锤的夯击作用下会瞬时发生有效的压缩变形。
(3) 饱和土的局部液化
在夯锤反复作用下,饱和土中将引起很大的超孔隙水压力致使土中有效应力减小,当土中某点的超孔隙水压力等于上覆的土压力(对于饱和粉细砂)或等于上覆土压力加上土的黏聚力(对于粉土、粉质黏土)时,土中的有效应力完全消失,土的抗剪强度降为零,土颗粒将处于悬浮状态达到局部液化。当液化度达到100%,土体的结构破坏,渗透系数大大增加,处于很大水力梯度作用下的孔隙水迅速排出,加速了饱和土体的固结。
3 设计
强夯法已在工程中得到广泛的应用。有关强夯机理的研究,虽然国内外巳做了不少工作,但至今未取得满意的结果。其主要原因是各类地基土的性质差别很大,看来很难建立适用于各类士的强夯加固理论。有必要按不同土类分别研究强夯机理及其相应的设计计算方法。
由于目前强夯法尚无成熟的设计计算方法,主要设计参数如有效加固深度、夯击能、开击次数、夯击遍数、间隔时间、夯击点布置和处理范围等都是根据规范或工程经验初步选定,其中有些参数还应通过试夯或试验性施工进行验证,并经必要的修改调整,最后确定适合现场土质条件的设计参数。
3.1 强夯法的主要设计参数
(1) 有效加固深度
强夯地基的加固深度常用有效加固深度来表示,对强夯处理地基设计来说,主要是根据工程要求的加固深度和加固后要求达到的主要技术指标来确定有效加固深度,所以有效加固深度是选择强夯施工采用的夯击能的主要依据,也是反映处理效果的重要参数。
强夯法创始人梅那(Menard) 提出了用下列公式来估算影响深度H:
式中M――夯锤重(t);
H――落距(m)。
从上述梅那公式中可以看出,其影响深度仅与夯锤重与落距有关,而实际上影响有效加固深度的因素很多,除了夯锤重和落距以外,夯击次数、锤底单位压力、地基土性质、不同土层的厚度和埋藏顺序以及地下水位等都与加固深度有着密切的关系。
《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2012规定,强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或地区经验确定。在缺少试验资料或经验时,可按表6.3.3-1进行预估。
表6.3.3-1 强夯的有效加固深度(m)
注:强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起;单击夯击能E大于12 000kN・m时,强夯的有效加固深度应通过试验确定。
(2) 夯击能
夯击能分为单击夯击能和单位夯击能。
1) 单击夯击能
单击夯击能(即夯锤重和落距的乘积)一般根据工程要求的加固深度来确定。我国初期采用的单击夯击能大多为l00OkN・m,随着起重机械工业的发展,目前采用的最大单击能为15000kN・m,国际上曾经采用的最大单击能为50000kN•m,设计加固深度达40m。
2) 单位夯击能
单位夯击能指施工场地单位面积上所施加的总夯击能,单位夯击能的大小与地基土的类别有关,在相同条件细颗粒土的单位夯击能要比粗颗粒土适当大些。此外,结构类型、荷载大小和要求处理的深度也是选择单位夯击能的重要因素。单位夯击能过小,难于达到预期加固效果,单位夯击能过大,不仅浪费能源,对饱和黏性土来说,强度反而会降低。根据目前我国工程实践,在一般情况下,对于粗颗粒土单位夯击能可取1000~3000kN•m/m2,细颗粒土为1500~4000kN•m/m2。
(3) 夯击次数
夯点的夯击次数是强夯设计中的一个重要参数。夯击次数一般通过现场试夯确定,常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定的原则。目前常通过现场试夯得到的夯击次数与夯沉量的关系曲线确定。
对于碎石土、砂土、低饱和度的湿陷性黄土和填土等地基,夯击时夯坑周围往往没有隆起或虽有隆起但其量很小,在这种情况下,应尽量增多夯击次数,以减少夯击遍数。但对于饱和度较高的黏性土地基,随着夯击次数的增加,土的孔隙体积因压缩而逐渐减小,但因这类土的渗透性较差,故孔隙水压力将逐渐增长,并促使夯坑下的地基土产生较大的侧向挤出,而引起夯坑周围地面的明显隆起,此时如继续夯击,并不能使地基土得到有效的夯实,而造成浪费。
目前,在工程实践中,除了按现场试弄得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定夯击次数外,同时要满足最后两击的平均夯沉量不大于下列数值:当单击夯击能小于4000kN•m时为50mm;当单击夯击能为4000~6000kN•m时为100mm;当单击夯击能大于6000kN•m时为200mm。 除此之外,夯坑周围地面不应发生过大的隆起。还要考虑施工方便,不能因夯坑过深而发生起锤困难的情况。
(4) 夯击遍数
夯击遍数应根据地基土的性质确定。一般来说,由粗颗粒土组成的渗透性强的地基,夯击遍数可少些。反之,由细颗粒土组成的渗透性低的地基,夯击遍数要求多些。
根据我国工程实践,对于大多数工程,采用点夯遍数2~3遍,最后再以低能量满夯2遍,满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击锤印搭接。对于渗透性弱的细颗粒土地基,必要时夯击遍数可适当增加。
(5) 间隔时间
两遍夯击之间应有一定的时间间隔,以利于土中超静孔隙水压力的消散。所以间隔时间取决于超孔隙水压力的消散时间。但土中超孔隙水压力的消散速率与土的类别、夯点间距等因素有关。对于渗透性好的砂土地基等,一般在数小时内即可消散完。但对渗透性差的黏性土地基,一般需要数周才能消散完。
当缺少实测孔压资料时,可根据地基土的渗透性确定间隔时间,对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间,一般应不小于3~4周;对于渗透性好的地基则可连续夯击。
(6) 夯击点布置
夯击点布置是否合理与夯实效果和施工费用有直接关系。
夯击点位置可根据建筑结构类型进行布置,一般采用等边三角形、等腰三角形或正方形布点。对于某些基础面积较大的建筑物或构筑物(如油罐、筒仓等)为便于施工,可按等边三角形或正方形布置夯点;对于办公楼和住宅建筑来说,则根据承重墙的位置布置夯点更合适些。对单层工业厂房来说,可按柱网来设置夯击点。因此,穿击点的布置应视建筑结构类型、荷载大小、地基条件等具体情况,区别对待。
夯击点间距的确定,一般根据地基土的性质和要求加固的深度而定。对于细颗粒土,为便于超前孔隙水压力的消散,夯点间距不宜过小。当要求加固深度较大时,第一遍的夯点间距更不宜过小,以免夯击时在浅层形成密实层而影响夯击能往深层传递。此外,还必须强调指出:若各夯点之间的距离太小,在夯击时上部土体易向侧向已夯成的夯坑中挤出,从而造成坑壁坍塌,夯锤歪斜或倾倒,而影响夯实效果。根据国内经验,第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5~3.5倍,每二遍夯击点可位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。对要求加固深度较深,或单夯击能较大的工程,第一遍夯击点间距宜适当增大。
(7) 处理范围
由于基础的应力扩散作用,强夯处理范围应大于建筑物基础范围,具体放大范围可根据建筑结构类型和重要性等因素考虑确定。根据工程经验,对于一般建筑物,每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2~2/3,并不宜小于3m。
3.2 强夯法设计中应注意的几点
(1) 采用强夯法与其他地基处理方法相结合的综合处理方案
当岩土工程条件较为复杂或建筑物对地基要求较高时,采用单一的地基处理方法处理地基,往往满足不了设计要求或处理费用较高。在这种情况下由两种或多种地基处理措施组成的综合处理方法很可能是最佳选择。很多工程实例证明,采用了综合处理方法取得了很好的技术经济效果。
由于强夯法处理地基的主要优点是处理效果显著、适用土类广和施工费用低。所以在选择地基处理方案时,考虑选用强夯法与其他地基处理方法相结合的综合处理方案。将会有较多的选择性和较优的经济性。值得在工程中推广应用。
(2) 认真对待现场试夯
根据设计初步确定的强夯参数,提出强夯试验方案进行现场试夯,这是必不可少的重要环节,必须认真对待。根据不同土质条件待试夯结束一至数周后,对试夯场地进行检测,与与夯前测试数据进行对比,检验强夯效果,并确定工程采用的各项强夯参数,若不符合设计要求,则应改变设计参数。在进行试夯时也可采用不同设计参数的方案进行比较,择优选用。
(3) 周密布置夯击点
布置夯击点是强夯法设计中的重要内容,如夯击点布置欠妥,不仅将会影响夯实效果,甚至发生工程事故。上部结构基础的平面布置,是布置夯击点的主要依据。要做到承重结构基础下均有夯击点,这点对于填士地基来说尤为重要。有的工程出了事故,正是由于没有注意这一点,所以对填土地基来说一定要保证建筑场地每一部位均有夯击点。
(4) 重视表层土的夯实
在工程实践中,当进行夯后质量检验时,常发现表层士的密实程度要比下层土差,究其原因,主要是与选用的满夯方法与遍数不当有关。因为强夯的加固顺序是先深后浅,即先加固深层土,再加固中层土,最后再加固表层土。按照目前强夯施工工艺;是先用2~3遍点夯分别加固深层士和中层土,最后采用低能量满夯加固表层土。当点夯完成后,常用推土机将夯坑回填推平,因此夯坑底面标高以上的填土比较疏松,加上强夯产生的强大振动,亦会使周围已经夯实的表层土可能有一定程度的振松,所以通过满夯来将表层土夯实。但是目前大部分工程的低能量满夯是采用点夯的开锤,低落距夯击,由于点夯的夯锤较重,而表层土因无上覆压力,侧向约束小,所以夯击时土体侧向变形大,对于碎石、砂土等粗颗粒松散体来说,侧向变形就更大,更不易夯实。由于表层土是基础的持力层,如果处理不好将会降低地基承载力和增大建筑物的沉降和不均匀沉降,因此必须高度重视表层
土的夯实。建议在进行低能量满夯时,采用质量较小的夯锤,多次夯击,锤印搭接。低能量满夯的遍数不宜少于2遍。
主要参考文献
《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2012 中华人民共和国住房和城乡建设部2013年
【关键词】地基土;处理;设计
在我国改革进程中,作为一项分享改革红利的民生工程,水利工程项目的建设一直是国家和的重点,也是惠及于民的重点工程。在水利工程项目的建设过程中,河堤作为河道整治中的重点工程项目,其施工方案和施工质量一直是研究的重点,但是,由于各类河堤除了要承担防洪功能之外,还应具备通行功能和景观功能,因此,对于河堤的地基的处理与设计就是河堤工程施工的基础,需要引起极大重视,保证河堤地基的处理质量和设计方案能够使河堤工程长远的发挥其功能,促进人与自然的和谐。由于各类河道的地质条件不一,因此,笔者选取所熟悉的而且也是实践较多的几类河堤地基土进行介绍,然后分析其处理与设计过程。
一、河堤施工过程中常见不良地基土类型
我国地域辽阔,地质结构和土壤质量非常不均匀,在进行河堤工程项目建设施工时,需要先做好勘测设计工作,对建设用地及周边的地质和水文特征展开科学的调查,确定具体的土质,然后再采用相关技术进行处理,确保相关河堤工程项目建设的顺利进行。如下对我国河堤工程项目建设过程中常见的不良地基土土质进行介绍。
(一)软粘土
软粘土是河堤工程项目建设过程中常见的不良地基土土质类型,这种地基土的特点就是强度很低、十分容易变形、渗透能力较差,这样的特点的地基土对河堤工程项目建设带来的危害十分严重,此类土质的地基土处理过程十分复杂。
(二)湿陷性黄土
在我国的南方地区,在河道改造工程中,对于河堤工程项目建设,湿陷性黄土类型的不良地基土也是十分常见。这样的地基土土质,会在覆土层的自重力、竖向附加荷载等各种外力的作用下,使土层的整体结构产生变化,随之发生显著的变形。湿陷性黄土类型的地基土,在河堤项目建设过程中必须经过科学改造,才能避免工程建设过程和完工后带来的安全和质量问题。
(三)膨胀土
膨胀土主要矿物成分是蒙脱石,在我国许多地区均有分布,此类土质的承载力相对而言较高,这类土具有遇水会膨胀、干燥就收缩和反复的膨胀变形等特性,浸水会使土层的承载力下降、干化会出现干缩裂缝,此类土性质极不稳定。这类土的显著特征是随着土层内水分的变化,土质条件就会变化,对工程质量有严重的危害。
(四)饱和松散砂土
饱和松散沙土主要是由粉砂或者细砂组成的,这些成分的土质在常见的情况下,通过静荷载的作用而保持较高的强度,但是如果遇到如地震或者是外力作用,土质结构会出现液化反映,使得整个地基出现大范围的沉陷变形,对地基的稳固性造成严重的威胁。
二、河堤施工过程中常见不良地基土的处理与设计
地基土的质量对河堤建筑整体质量影响很大,对于在不良地基土进行河堤工程项目建设时,一定要先依据河堤地基土的情况进行科学的分析,然后设计出适宜的地基处理方案,然后依据设计方案采取适宜的技术对地基土进行改造,使得地基的整体能力达到相应的施工要求与施工标准。如下,对不良地基造设计过程中的常用地基处理技术进行简要论述。
(一)置换法
不良造中,置换法是常用的处理技术,其主要有换填法、振冲置换法和夯(挤)置换法三种。
1、换填法
换填法是挖除地基表面的不良地基土,用压密特性好的土重新回填然后在压实或者夯实,在地基土中形成良好的持力层,进而改变地基的承载力特性,提高地基土的抗变形能力和稳定性能。施工的重点是要将不良地基土全部挖除,而且要注意坑边稳定,对于填料一定要保证质量,压实过程要分层进行。
2、振冲置换法
振冲置换法是用高压水射流不良地基土层,然后采用专门的振冲机具,进行边振动边冲洗,在地基中成孔,然后在将碎石或卵石等填料填入孔中,形成桩体。这类桩体与原有的地基土形成复合地基,达到提高地基承载力,较小地基土的压缩性的目的。本法施工注意事项是:对于强度低的软粘土此法作用效果差,应慎重采用。
3、强夯法与强夯置换法
强夯法也叫动力压实法和动力固结法。此类方法是采用夯锤(质量在10~50顿范围内),将夯锤提升到一定高度(10~30米),利用自由落体运动的冲击力,对地基形成强烈冲击,并使地基进行振动,地基层得到有效压缩,地基的承载力得到提升,地基沙土的抗液化能力得到改善,最终达到消除湿陷性黄土地基的湿陷性。强夯法在使用后,土层的均匀程度提高,减少地基将来可能会产生的差异沉降。
上世纪80年代后期,在湿陷性黄土地基的处理技术中,在强夯法的基础上,强夯置换法出现了。强夯置换法相较于强夯法,增加了一道处理工序,即首先不是用夯锤直接锤击,而是在夯坑内回填填充物,具体填充物是颗粒材料,常用的如块石、碎石等,然后再用夯锤反复夯击,最终形成砂石桩与湿陷性黄土构成的复合地基,从而提高地基的承载力并减少地基沉降。在工程实践中,强夯法加固效果显著和适用土类广等优点得到广泛证明,强夯法对于各种地质条件的湿陷性黄土均能取得较好效果。
(二)土挤密桩法和灰土挤密桩法
挤密桩法利用的是机械进行成孔过程中对土层的横向挤压作用,使桩孔内的土被挤向周围,各个桩间土挤密,然后依据挤密桩法的不同,向桩孔中注入介质,土挤密桩法则是将素土(粘性土)填入桩孔中,灰土挤密桩法是将灰土分层填入桩孔内,然后分层夯填密实,达到设计标高。
在工程实践中,土挤密桩、灰土挤密桩适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土地基,此法处理深度在5~15米之间,尤其适用于含水量饱和度较低的湿陷性地基,不但能消除地基的湿陷性还能有效提高地基承载能力。但是,当地基含水量大于25%、饱和度超过60%时,由于在成孔及拔管过程中,桩孔及其周围容易缩颈和隆起,故挤密效果差,因此此方法不适用于地下水位以及毛细胞和地带的湿陷性黄土地基。土挤密桩挤密法适用于以消除地基土的湿陷性;灰土挤密桩挤密法适用用提高地基土的承载能力或者增强其水稳定性。
总结:
对于河堤地基的处理,以往在设计与处理的过程中,由于技术水平、经济条件和发展思想等的制约,使得地基处理水平不具备可持续使用的能力,对于河道的整治和河堤功能的发挥没有起到很好的促进作用。在科学技术水平快速发展的今天,河道地基土的处理,应从长远考虑,使河堤地基在经过有效的设计和处理之后,能够长远的发挥其作用,保证河堤长久为民服务。
参考文献:
[1]梁毅,周卫明,.深圳河福田保税区段河堤地基处理及设计[A].中国土木工程学会市政工程分会、天津市市政工程设计研究院、浙江省宁波市城乡建设委员会.中国土木工程学会1998年全国市政工程学术交流会论文集[C].中国土木工程学会市政工程分会、天津市市政工程设计研究院、浙江省宁波市城乡建设委员会:,1998:4.
关键词:地基基础地基分析地基处理
Abstract: In today's society, rapid economic development, the construction industry also will set off a boom. Now, high-rise buildings are the most concern in the construction industry. In this paper, the foundation of the civil investigation, and cites a few ground treatment measures.Key words: foundation; foundation analysis; ground handling
中图分类号:[TU973+.35]文献标识码:A 文章编号:
地基是指建筑物下面支撑基础的土体或岩体。它仅是底层的一部分,即受建筑物荷载影响的那部分。地基的好坏会直接影响到建筑物的安全使用。随着建筑行业的飞速发展,有时候不仅需要选择在地基条件良好的场地从事建设,而且有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建。既有地基土质条件不会依人的意愿而改变,因此,无论是在勘察,设计和施工及使用期间,都会遇到地基问题。
一 地基的重要性及处理的目的和意义
地基是建筑物的根基,又属于隐蔽工程,它的勘察、设计和施工质量直接关系着建筑物的安危。工程实践表明,建筑物的事故很多都与地基有关。建筑物的地基基础一旦发生问题,后果往往不堪设想,补救相当困难,而其所需的费用也相当大。加拿大的特朗斯康谷仓和意大利的比萨斜塔就是地基处理不好的典型案例。
就目前的建筑物而言,地基应该满足三个基本要求:一、作用于地基上的载荷不超过地基承载力,并有足够的安全储备,即满足地基的强度和稳定性要求。二、地基的变形不超过建筑物的容许变形值,即满足地基的变形要求。三、地基无滑动的危险。
在建筑学中地基的处理是十分重要的,上层建筑是否牢固地基有无可替代的作用。建筑物的地基不够好,上层建筑很可能倒塌,这样说一点也不为过,而地基处理的主要目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件。相对于对高层建筑的追求,科学技术的日新月异也使结构物的载荷日益增加,对变形的要求越来越严,因而一般可被评为良好的地基,也可能在某种特定条件下非进行地基处理不可,因此,地基处理的重要性也日益增加,成为制约工程建筑的主要因素。
二 地基分析
地基设计的问题比较多,主要有地基的应力分布,基底压力及地基中的附加应力。地基基础设计中所关心的两个主要问题是地基的变形和稳定。其中变形主要指沉降,稳定性丧失也与过大沉降有关系。
地基最终的沉降计算是建筑物地基基础设计的主要内容。地基最终沉降量指在外荷作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量,要达到这一沉降量的时间取决于地基排水条件。地基最终沉降量的计算方法有多种,包含:弹性力学法、分层总和法、应力面积法和考虑应力历史影响的沉降计算发。本文主要采用分层总和法来计算。它采用侧限条件压缩性指标,并运用了平均附加应力系数计算,还规定了地基沉降计算深度的标准及提出了地基的沉降计算经验系数,使得计算成果接近于实测值。
沉降计算及预测在地基处理占有重要地位,也是评价地基处理质量的主要指标及制定维修养护计划的基础。沉降计算的分层总和法的基本原理是:分别计算基础中心下地基各分层土的压缩变形量,认为基础的平均沉降量等于压缩变形量的总和。
下图为沉降与时间实测关系图:
计算公式规范推荐的地基最终沉降量s(mm)的计算公式如下:
式中 s′--按分层总和法计算出的地基沉降量(mm);在计算地基沉降是特别注意的是:1、地基变形计算深度的确定。沉降计算深度可采用《建筑地基基础规范》中的方法来确定。2、应力和变形的关系。在前述有关地基土中的应力和变形中,都把地基假设成直线变形体,从而直接应用了弹性理论解答。实践表明:对于低压缩性的土,当建筑物的荷载不大,基础底面的平均压力不超过土的比例界限时,它的应力和应变成直线关系,可以得到与弹性理论解答相近的结果。而当荷载增大后,情况却大不相同。又如高压缩性的软土在一开始它的应力和应变间的关系就是非线性的。因此,为了研究高压缩性土的变形和反映在更大的荷载范围下的变形的真实情况,就有必要把土看成作为非线性变形体。3、土的压缩性指标的选定。从基础最终沉降量计算公式可以看出:基础沉降计算的准确性与土的压缩特性指标有着密切的关系,有时,由于压缩性指标选用不当,或根本不可靠,使得沉降计算完全失去意义。土的压缩性指标应该完全反映出土在天然的状态下受建筑物的荷载后的实际变形特征,但是,在现有条件下,室内实验与荷载实验时地基上所保持的应力状态和变形条件都和实际有所区别,而且对于不同的土和不同的实验条件,这些差别也不一样。4、地基变形计算的精确度问题。对于压缩性较大的地基,计算往往小于实测值;对于压缩性小的地基,则恰恰相反。为了提高地基变形计算的精度,在对比总结了一些地基变形计算与实测的基础上,对不同压缩的地基,《建筑地基基础设计规范》提出了相应的修正系数ψ,并认为只有正确选用了ψ,就能使地基变形计算的精确度普遍有所提高。但是,修正系数ψ的确定还不是很精确。三 浅谈地基处理
1、地基处理的重要性
地基处理是工程建设的第一部重要工序,既是高层建筑施工质量控制的基础,也是整个施工质量保障的关键所在。地基基础施工的质量往往决定着整个工程建设的质量。要想建设高质量的工程项目,地基基础施工的质量控制是核心。慎重研究比较,合理选择运用地基处理方案,对于保证建筑物安全可靠,节省投资,加快工程进度都具有十分具有重要的意义。
2、地基处理的主要方法和应用
地基处理的方法有很多种,但是不管采用哪种方式,处理后的建筑场地都必须满足强度、变形、动态稳定、透水性及特殊土地基稳定性的要求。各种地基的处理方法各有各的优缺点和适用范围,没有一种方法解决所有问题,具体工程的地质条件也多种多样,各个工程间地质情况差别巨大,对地基的要求也不尽相同。主要地基持力方法有:换土垫层法、重锤表层夯实、强夯、振冲、砂桩、水泥搅拌等。
通过长时间的实验调查研究,我们发现换土垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土,软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。振冲法适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力,减少地基沉降量,还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗碱强度。 砂桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。水泥土搅拌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。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用于法。
在确定地基处理方案时,需要考虑多方面考虑,选取不同方案进行对比,以确保达到最好的效果。
四 结束语
随着社会的继续前进和发展,工程建设的数量越来越多,并且对工程建筑的质量要求也不停地提升,好的地基是工程建筑的有力保障,为有做好了工程建设中地基施工的建设,才能保证包管工程建设的质量。
参考文献:
[1]龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京.中国建筑工业出版社.2002.
[2]康旭元.地基处理技术 [j].山西建筑,2005(31)
关键字:地基土质;地基处理;基桩选型
Abstract: the foundation engineering is the whole building construction foundation for the building of the construction of the building and constructing the normal use of after plays a decisive role. According to the practical geological conditions and needs of the project to choose the appropriate foundation treatment way and the foundation pile type, this is not just ensure the engineering quality, and also reduce project costs. This article through the actual geological type, foundation all kinds of method of different characteristics and the use of foundation piles conditions are analyzed, and understand foundation treatment and the foundation pile type this how to distribute, so as to ensure the engineering quality, reduce the cost of the project.
Keyword: foundation soil; Foundation treatment; Foundation pile type selection
中图分类号:TU4文献标识码:A 文章编号:
地基处理和基桩选型是建筑工程中最为基础的工程,只有进行合理科学的地基处理和基桩选型才能保证后续工程的顺利进行,保证工程的质量,降低工程的成本,推动建筑工程的发展。地基处理要根据实际的情况选择实际的处理方式,才能达到地基处理的效果。通过正确的基桩选型才能保证工程的质量和降低工程的成本。地基处理的选择和基桩选型对于建筑工程具有重要的意义。
一、地基处理和基桩选型的重要性。
建筑地基内部经过处理土层的各项物理力学指标就能满足建筑的荷载、变形等要求。建筑物基础可以直接设置在天然的地层上的这种地基则属于天然地基。但是在实际的施工中能够满足建筑的荷载、变形要求的地基很少,通常都需要对原有土层进行处理,这就是建筑的地基处理。而在建筑的地基处理方面需要选用很多的处理方式,来减少地基的沉降和变形,从而保证建筑工程的质量。而基桩具有稳定性好、承载力高、差异变形与基础沉降小、沉降的抗震性与稳定性好、能够适用于各种复杂的地质条件等特点,使得基桩在地基处理工程中得到广泛的应用。
(一)、各种常见的不同类型的不良地基土决定了地基处理的重要意义。
不良的地基土不能满足建筑构建的要求,对于建筑构建具有重大的影响,而常见的不良地基土有如下几种类型。
1、杂填土。所谓杂填土就是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。这些垃圾土一般分为三类:即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述。杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性差。
2、饱和松散砂土。粉砂或细砂地基在静荷载作用下常具有较高的强度。但是当振动荷载(地震、机械振动等)作用时,饱和松散砂土地基则有可能产生液化或大量震陷变形,甚至丧失承载力。土颗粒松散排列并在外部动力作用下使颗粒的位置产生错位,以达到新的平衡,瞬间产生较高的超静孔隙水压力,有效应力迅速降低。
3、软土。天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土为软土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。软土具有低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度的特点,不排水强度通常仅为5~30KPa,表现为承载力基本值很低.一般不超过70KPa,有的甚至只有20KPa。它形成于第四纪晚期,属于海相、泻湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉积物或河流冲积物。
4、冲填土。冲填土是指整治和疏浚江河航道时,用挖泥船通过泥浆泵将泥沙夹大量水分吹到江河两岸而形成的沉积土。冲填土的颗粒沉积分选性明显,粗颗粒较先沉积,同时在深度方向上存在明显的层理。含水量较高,一般大于液限,呈流动状态。
(二)地基处理的特性使地基处理具有重要的意义。
地基处理的几种特性可以满足实际的工程需求,保证工程的质量,保障建筑在构建后的正常使用。改善透水特性,采取一定的措施使地基土减轻水压力或不透水;改善压缩特性,通过提高地基土的压缩模量以减少地基土的沉降;改善剪切特性,地基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性,取决于地基土的剪切强度。为了防止剪切破坏以及减轻土压力,需要增加地基土的抗剪强度;改善动力特性.采取措施避免地基土液化;并改善其振动特性一提高地基的抗震性能;改善特殊土的某些特性。如消除黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩件等。这些特性使处理后的地基能够满足实际的工程需要,所以地基处理具有重要的意义。
二、常见的地基处理方式与地基处理方式的选择。
(一)、常见的地基处理方式
1、真空预压法与堆载预压法。真空预压法在饱和粘性土地基表面铺设砂垫层,设置砂井或塑料排水带,砂用土工薄膜覆盖且周围密封,用真空泵对砂垫层抽气.使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出.地基土得到固结。堆载预压法在建造建筑物之前,用临时堆载的方法对地基施加荷载.给予一定的预压期,使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。
2、振冲法。振冲法是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机后带动偏心块,使振冲器产生高频振动,同时开启水泵,由喷嘴喷射高压水流。在边振边冲的联合作用下,将振冲器沉入到土中预定深度,经过清孔后,即可从地面向孔内逐段填入碎石,每段填料均在振动影响下被振密挤实,达到要求的密实度后即可提升振冲器。如此重复填料和振密.直到地面,从而在地基中形成一个大直径的密实桩体,所形成的桩体与土组成复合地基。
3、换填垫层法。换填垫层法是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层,回填坚硬、较粗半径径的材料,并夯压密实从而形成垫层的地基处理方法。换填垫层可依换填材料不同,分为碎石垫层、砂垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层等。由于换填垫层施工简便,因此广泛应用于中小型工程浅层地基处理中。
4、强夯法和强夯置换法。强夯法又称动力同结法或动力压实法,是反复将质量一般为最大可达到200t的夯锤提高到一定高度(一般为10m-40m),使其自由下落,对地基土进行强力冲击,通过巨大冲击和振动能量提高地基承载力并降低其压缩性,改善地基性能。适用于处理碎石土、砾土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯置换法是在强夯形成的夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料,然后用夯锤夯击,重复此规程连续施工,形成一个墩体,称为强夯置换墩。
(二)地基处理方式的选择
地基处理方法种类繁多,各种处理方法都有它的优缺点和适用范围,没有一种方法解决所有问题。一般地说,在选择确定地基处理方案以前应充分地综合考虑以下几个方面的因素:
1.环境条件。一是气象条件,包括要求的安全度、重要性;二是噪声、振动情况。包括振动、噪声可能对周围居民或设施的影响;三是邻近构筑物情况,包括邻近的建筑物、桥台、桥墩、地下结构物等的情况;四是地下埋设物,包括上下水道、煤气、电讯电缆管线的位置;五是机械作业、材料堆放的条件和电力与供永条件。
2.要对地质条件进行系统而全面的分析和考虑,地质条件包括地形、地质、成层状态、土的各种指标、地下水条件。
3.材料的供给情况尽可能地采用当地的材料,以减少运输费用。
4.机械施工设备和机械条件,在有些地区有无所需的施工设备和施工设备的运营状况成为了采用何种措施的决定因素。
5.注意结构物条件的掌握,而结构物条件主要包括结构物形式、规模。
6.工程费用的高低、操作熟练程度。经济技术指标的高低。是衡量地基处理方案选择得是否合理的关键指标。在地基处理中,一定要通过综合比较,选择能满足加固要求的地基处理方案,选择技术先进、质量有保证且经济合理的方案。
三、基桩的设计与选型
基桩设计要实现安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境的目标,应综合考虑以下因素:地质条件、上部建筑结构类型、桩的使用功能与荷载特征、穿越土层、桩端持力层、地下水位、施工技术条件与环境(施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等)、注重概念设计即总体构思。
基桩选型按安全适用、经济合理的原则选择。基桩按承载力可分为摩擦型桩和端承桩;按成桩方法分为非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩;按桩径大小分为小直径桩、中直径桩、大直径桩。目前常用灌注桩、混凝土预制桩。
基桩工程应进行桩位、桩径、桩长的检验,满足桩身质量和单桩承载力的要求。基桩的布置是基桩概念设计的主要内涵,是合理设计优化设计的主要环节。桩位布置要满足中心距和边距要求,尽量使桩群承载力合力点与长期荷载重心重合。桩嵌入承台的长度对直径小于800mm的桩不宜小于50mm;对直径大于等于800mm的桩不宜小于100mm。桩顶高度位置由嵌入承台或筏板底标高处来确定。桩径d一般根据桩顶荷载大小施工机械和经验确定。桩长一般选择较坚实岩土层作为桩端持力层,合理确定桩端全断面进入不同持力层的深度(不包括桩尖部分):对于黏性土、粉土不宜小于2d;砂土不宜小于1.5d:碎石土不宜小于ld。当存在软弱下卧层时,桩端以下硬持力层厚度不宜小于3d。对于嵌岩桩的嵌岩深度,嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d,且不应小于0.2m;嵌入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于0.4d,且不应小于0.5m,倾斜度大于30%的中风化岩,宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度。对季节性冻土和膨胀土应满足抗拔稳定性验算要求,且不得小于4d及1倍扩大端直径,最小深度应大于1.5d。对液化土层以下稳定土层的长度,对于碎石土、砾、粗中砂、密实粉土、坚硬黏性土不应小于2d一3d,对其它非岩石土不宜小于4d-5d。另外对软土中基桩宜选择中、低压缩性土层作为桩端持力层。
结束语
地基处理工程在建筑工程中具有重要的意义,在进行地基处理方式的选择和基桩的选型方面要要根据实际的情况来定,因地制宜、就地取材、保护环境以及实现对资源的节约。通过科学合理的选择地基处理方法,节省工程成本、提高工程质量、缩短工程工期,优化整个地基基础工程的施工建设,保证建筑工程后续工作的顺利进行,保障建筑构建完成后的正常使用。
参考文献
[1] 李建红,聂江峰.常见不良地基土分类及其特点浅析[J].科学信息,2007,(23).
[2] 凡新.我国常用地基处理技术综述[J].化工矿产地质,2004.12,26(4).
[3] 王可,张磊.地基处理技术现状与发展趋势[J].工业技术,2008,(22).
关键词:建筑工程;软土地基;加固处理
Abstract: because of the soft soil foundation intensity is low, in some construction, the soil structure easy because construction of confusing and lead to the destruction of the structure by certain, and with China's high-rise buildings of the growing, for the settlement of foundation and strength requirement also increasingly, so for the processing of soft soil foundation are particularly important. This essay, taking as the major highway construction are introduced in this paper present the soft soil foundation treatment method of characteristics and practical, and combined with the engineering practice of the soft soil base used in the actual situation of processing technology, to present a summary of the processing time need focus on some of the factors.
Keywords: building engineering; The soft soil foundation; reinforcement
中图分类号:K826.16文献标识码:A 文章编号:
引言
随着社会飞速的发展,我国在基础建设上面花费了很大的人力和财力,建筑行业得到了飞速的发展,尤其是在公路建设方面进行了大规模的建设。但是建筑业的飞速发展也给地基和基础工程施加了不少技术性难题,例如在实际生活中,一些建筑工程就会不可避免的遇上地基经过软基地质的情况。由于软土地基具有容易变形,强度较低,固结较为缓慢等特点如果在施工过程中没有得到很好的处理,那么以一旦由于承受压力过大发生地基沉降,就会导致地基上建筑物不同程度上的损坏。基于此研究背景,本文提出并进行了软土地基处理方法及其技术的分析,并且结合实际对软土地基在处理时候所涉及的一些因素进行了分析。软土地基对于建筑的危害性很大,如何处理好软土地基已经是建筑业所面临的一个重大难题。
软土地基处理技术的发展历程及其应用
1.软土地基处理技术的发展历程
我国已经进入了大规模的经济建设时代,对于地基与基础工程的要求也越来越高,一方面给其提出了大量技术性的难题但是另一方面也极大的促进了地基基础工程的发展,并且促使我国的工程师在这一领域取得了巨大的成绩和突破性的进展。近几年来说,我国的地基处理技术已经逐步成熟,所研发的技术能够符合我国特殊地质和特殊工作环境,与此同时,我国也积极引进国外先进的软土地基处理方法及其技术并且将其改造和发展成适合本国国情的软土地基处理技术,并且有的在中国建筑中已经得到了实际的应用,例如股揭发和沙庄铺设法等等。
2.软土地基在实际生活中的应用
由于软土地基的特殊性,例如超限沉降,在软土上面修建一些路基或者是桥涵之类的构造物容易出现压缩、沉降、化纤或者是坍塌等危害性大的现象,我国工程师在防止路堤失稳、沉降观测控制、软土地基处理技术等方面取得了很大的成就。
2.1表层处理法。表面处理法主要是应用于地表面非常软弱的情况下。此种方法主要是利用排水、敷设或者是增添一些材料等等,来提高地面的强度,避免地基发生局部的剪切变形,能够确保施工进行机械作业的同时能够将填土荷载均匀地分布在地基上面。属于这一类的处理方法的主要有:表层排水法、砂垫层法、敷设材料法以及添加剂法等等。
2.2置换法。主要是通过一些较为优良的土质来代替那些软弱土,以此来确保填土的稳定性以及沉降量的减少。采用这类方法的主要是两种:一种是人工挖掘置换,另外一种是强制置换。就现在得工业发展水平而言,实施两种置换法都是较为容易的事情,并且在短期能够达到所要求的目的。但是人工挖掘置换较为可靠。所采用的优质土最好是收到水浸液不会降低承载力的粗粒土,但是注意在施工时候要进行充分的压实。
2.3加载法。加载法主要是为了增强施工地基的强度,以免今后在填土上面的构造物由于软土地基的沉降发生有害沉降而导致路面的破坏等等。而促使地基发生固结沉降的方法主要有一下几种:
在地基上增加总压。一般来说,是在填土荷载时候采用填土加载法。
减少土中的间隙水压一次来提高有效应力法。通过井点、竖井等来降低地下水,并且在其地表面铺砂一次来覆盖不透水膜以此形成真空并且依靠大气压的加载来促进固结的大气压加载法。
在采用填土加载法的时候要密切关注地基的稳定状态。但是降低地下水和大气压加载法就不必考虑到地基是否会遭受到破坏,但是由于考虑到该方法所使用的工程费用较大并且软土地基的特殊性及适应性的限制一般都很少单独采用以上方法。
2.4竖向排水法。在一些需要改造的软土地基中例如粘性土地基中插入一些垂直放置的排水管。这样可以缩短排水的距离,加快软土地基排水固结的速度,加强其的抗剪强度。根据所使用的排水柱的材料的不同可以分成沙井以及纸板排水这两种。
软土地基在进行处理时候需要着重考虑因素
在实际的对于软土地基的施工过程中,处理时候仍旧需要注意一些影响因素较多,主要有一下几点:
1.在做地基处理时要注意施工所在的土质条件。例如粘性土质一般采用的是压实法,在建筑施工采取处理方法的时候要注意对其的扰动尽量要小。而沙质土的流动性较大则采用的是纪实砂桩法或者是震动压实法来减小沙质土发生液化的可能性。
2.建设地基的组成情况。一般来说,如果软土基层相对较浅的话,只要进行相对简单的地址表层处理。重要的建筑基础则是采用的开挖填法措施。如果软土层相对较厚例如5—6米以下的湿陷性软土层则是采用荷载强压法、置换表层法等。对于一类的软土层较厚且无砂层的实际工程中,由于其固结和沉降所耗费的时间较长,一般情况下则是希望能够很快的排水,加快固结速度所以一般采用垂直排水法,或者是石灰桩法。
3.施工周围的环境。在建筑施工的过程当中,一般会对周围的环境产生影响,例如在处理地基的施工过程中机械的施工作业很容易就导致震动、噪音或者是地下水的变化。
总结
本文主要通过一些实例浅析了软土地基处理的一些方法以及在处理时候应该注意的因素,随着中国经济的发展,中国的工程建设在其经济建设发展中起着越来越重要的角色,然而工程建设的地基建设则是整个工程中最基础也是最重要的一项。若是出现一些地基沉降等问题可能会导致整个建筑安全的重大问题,虽然我国的建筑工程中对于软土地基的处理技术日益成熟,但是仍旧存在着一些问题。文章中所提出的一些方法及因素可以供相关工程进行参考,但是在实际操作过程中,仍旧要结合实际情况不断的总结自己的施工经验,积累更多关于软土地基处理技术的相关知识,这样才能使建筑工程的质量得到更好的保障。才能使得我国经济建设得到平稳快速的发展。
参考文献:
[1]谢永鹏浅谈公路路基与路面的常见问题[J]建材与装饰2007