摘要:近年来,随着经济建设的蓬勃发展和人们生活水平的提高,高层建筑和超高层建筑越来越多,建筑面积和规模也随之越来越大,对地基沉降和变形的要求越来越严。然而,我国幅员辽阔,地质各异,天然地基并不能承受越来越大的上部荷载,对于在不良土质地基上的高层建筑,就需要对天然的软弱地基进行处理(或加固)。本文对各种地基的处理方法做出论述,为广大同仁在工作中提供参考。
关键词:软弱地基;加固;处理方法
Abstract: in recent years, along with the vigorous development of economic construction and people living standard rise, more and more high-rise buildings and ultra-high buildings, construction area and the scale is bigger and bigger, as the foundation settlement and deformation demands more and more strict. However, our country is a large country, and different geology, natural foundation can not bear more and more top load, in the poor soil foundation in high-rise building, you need to deal with natural soft ground reinforcement. In this paper, all kinds of foundation treatment methods are discussed, in the work to provide the reference for colleagues.
Key words: soft ground; Reinforcement; Processing method
中***分类号:TU472文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
1地基处理方法分类
地基处理方法的分类有很多种。按时间可分为临时处理和永久处理;按处理深度可分为浅层处理和深层处理;按土性对象可分为砂性土处理和粘性土处理、饱和土处理和非饱和土处理。
在地基的处理方法中,基本是利用置换、夯实、挤密、排水、加筋、胶结和热学等原理对地基进行加固。在常见的地基处理方法中,一种处理方法往往具有多种处理效果,比如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重处理效果;石灰桩既能挤密又能吸水,吸水后又再一次紧密等。
2深层搅拌法
深层搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种方法。它是利用水泥或石灰等材料作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,有固化剂和软土间产生的一系列的物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固体,从而提高地基强度和增大变形模量。根据施工方法的不同,深层搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌,后者使用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。
2.1深层搅拌法的特点
(1)深层搅拌那法优于将蛊惑及和原地基软土搅拌混合,因而最大限度的利用了原土;(2)搅拌时不会使地基侧面挤出,故对周围原有建筑物的影响很小;
(3)按照不同地基土 的性质及工程设计的要求,合理选择固化剂及其配方,设计比较灵活;
(4)施工时无振动,无噪音,无污染,可在市区内和密集建筑群中进行施工
(5)土体击鼓后重度基本不变,度软弱下卧层不致产生附加作用;
(6)与钢筋混凝土桩基相比,节省了大量的钢材,并降低了造价;
(7)根据上部结构的需要,可灵活多样的采用柱状、格栅状和块状等加固形式。
2.2深层搅拌法使用范围
深层搅拌法可用于加固软土地基,提高软土地基的承载能力,降低沉降量,提高边坡的稳定性,一般适用于以下情况:
(1)作为建筑物或构筑物的地基,厂房内具有地面荷载的地坪,高填方路堤下基层等;
(2)进行大面积的地基加固,防止码头岸壁的滑动,深基坑开挖时防坍塌。防坑底隆起,减少软土中地下构筑物的沉降;
(3)加固道路、桥涵等;
(4)作为地下防渗墙以阻止地下渗透水流,对桩栅或板桩背后的软土加固以增加侧向承载能力。
2.3深层搅拌使用技术参数选择
(1)桩长。根据工程要求的置换率和承载力确定桩长。一般湿法的加固深度不宜大于20m,干法的加固深度不宜大于15m。
(2)加固形式的选择。搅拌桩应根据地基土性质及上部建筑物对变形的要求进行选择,可采用柱状、壁状、格栅状、块状等不同形式。
柱状加固形式:这种击鼓形式适用于处理局部饱和软粘土夹层和表层与桩端土质较好的建筑物地基。一般工业厂房的***柱基础、设备基础、构筑物基础、多层住宅条形基础下达地基加固记忆用来防止滑坡的抗滑桩等采用这种加固形式。
壁状或格栅状加固形式:在深厚软土层或土层分布不均匀的场地,对于上部建筑长高比大、刚度小、易产生不均匀沉降的长条状住宅楼,采用壁状与格栅状加固形式可以减少产生不均匀沉降的可能性。这种形式也常用作基坑开挖的围护结构及用来防止边坡塌方和岸壁滑动。
块状加固形式:这种形式适用于上部结构单位面积荷载大,不均匀沉降控制严格的构筑物地基。在软土地区开挖深基坑时,为防止基坑隆起或增大坑底土的被动土压力及对基坑进行逢低隔渗处理等也常用块状加固形式。
(3)桩径。深层搅拌桩的直径一般为500—700mm。
3挤密桩
土和灰土挤密桩是利用城管、冲击、爆扩等方法将钢管打入土中侧向挤密成孔,然后将备好的素土(粘性土)或灰土、石灰、粉煤灰混合物(简称二灰)分层填入孔中并夯实而形成土桩、灰土桩或二灰桩,他们分别于挤密的桩间同组成复合地基——土和灰土挤密桩复合地基,承受上部荷载。该方法是适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、新近堆积黄土、素填土和杂填土的一种地基加固方法,在我国西北、华北地区应用较为广泛。一般以消除地基湿陷性为主时,宜选用土桩,以提高地基的承载力或水稳性;降低压缩性为主时,宜选用灰土桩或二灰桩。
挤密桩特点:
土和灰土挤密桩与其他地基处理方法比较,有以下主要特点:
(1)土和灰土机密桩成桩时为横向挤密,但同样能达到所要求加密的处理后的最大干密度指标,可消除地基土的湿陷性,提高承载力,降低压缩性。
(2)与换土垫层相比,不需要大量开挖回填,可节省土方开挖和回填土方工程量,工期可缩短50%以上。
(3)处理深度较大,可达12—15m。适于加固地下水位以上,天然含水量为12%—25%,厚度为5—15m的新填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基。当地基土含水量大于23%以及饱和度大于0.65时,打管时成孔质量不好,且易对临近已回填的桩体造成破坏,拔管后容易缩径,不宜采用土或灰土机密桩。
(4)可就地取材,应用廉价材料,降低工程造价2/3;二灰桩可利用工业废料(粉煤灰),节省费用。
(5)机具简单,施工方便,功效高。
4水泥粉煤灰碎石桩
水泥粉煤灰碎石桩,简称CFG桩,是近年来发展起来的、用于处理软弱地基的一种新方法。它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥,加水拌合后制成的一种具有一定强度的桩体。其骨料仍为碎石,用掺入石屑来改善颗粒级配;掺入粉煤灰来改善混合料的和易性,并利用其活性减少水泥用料;掺入少量水泥使其具有一定粘结强度。通过调整水泥的用量及配合比,可使桩体强度等级达到C7—C15,具有明显的刚性桩特性。通常在桩顶与基础之间辅设一层150—300mm厚的中砂、粗砂、级配砂石或碎石(称为褥垫层),以利用桩间土发挥承载力,与桩组成复合地基。CFG桩是一种低强度混凝土桩,可充分利用桩间土的承载力共同作用,并可传递荷载到深层地基中去,具有较好的技术性能和经济效果。
4.1 CFG桩的作用
CFG桩击鼓软弱地基主要有两种作用,即桩体作用和挤密作用。
CFG桩不同于碎石桩,它的桩身为具有一定粘结强度的混合料,在荷载作用下桩的压缩性明显比其周围软土小,是基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上,出现应力集中现象,使桩起到“桩体作用”。CFG桩身具有一定的粘结强度,在垂直荷载的作用下桩身不会出现压胀变形,桩承受的荷载通过桩周的摩擦阻力和桩端阻力传到深地基中,其复合地基承载力提高幅度较大,约4倍或更大。另外,CFG桩复合地基变形小,沉降稳定快(比碎石桩变形小3.5倍,比沉降稳定快2.5倍。CFG桩采用振动沉管法施工,对土体产生振动和积压,使土得到“挤密作用”,使加固后桩土的力学性能大为改善,从而使复合地基的承载力显著提高。
4.2 CFG桩特点及适用范围
(1)改变桩长、桩径、桩距等设计参数,可是承载力在较大范围内调整;
(2)有较高的承载力,承载力提高幅度在250%—350%,对软土地基承载力提高更大;
(3)沉降量小,变形稳定、快。如将CFG桩落在较硬土层上,可较严格的控制地基沉降量在10mm以内;
(4)工艺性好。由于大量采用粉煤灰,成桩时桩体材料是有良好的流动性与和易性,灌注方便,易于控制施工质量;
(5)节约大量水泥、钢材,利用工业废料,消耗大量粉煤灰,降低工程费用。与预制钢筋混凝土加固相比,可节省投资30%—40%。
CFG桩适用于多层和高层建筑地基,如砂土、粉土、松散填土、粉质粘土、淤泥质粘土等的处理。
结束语
地基处理作为建设工程中的重要一环,直接关系到建筑物建设的整体质量,又因其在问题出现后不易补救,所以要对施工前数据分析处理,提出科学的施工计划,施工过程中要严格的检查质量问题,一旦发现及时解决,只有这样才能彻底解决建筑物的质量问题。
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