建筑施工中软土地基处理技术论文_朱杰

建筑施工中软土地基处理技术论文_朱杰

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摘要:在我国现代化的经济发展中,人们对于建筑的需求在日益的提高,这已经成为我国当前的重点项目建设,在我国建筑事业不断发展的过程中,出现了软土地基的处理问题,目前在国内较为常用的地基处理方法有:垫层法、强夯法、和灰土挤密桩、石灰桩、砂桩、碎石桩、深层搅拌法和高压旋喷注浆法等。总结建筑软土地基在处理方法中出现的问题。

关键词:建筑施工;软土地基;地基处理方法

引言:

对于软土地基来说,自身的特点是:软(弱)土是指淤泥、淤泥质土、充填土、杂填土或其他高压缩性土。其中淤泥是在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作用而形成,为天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土;天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5、但大于或等于1.0的粘性土或粉土称为淤泥质土。地基与建(构)筑物的关系极为密切,建(构)筑物的安全与正常使用,地基基础起着非常重要的作用。据调查统计,世界各国各种土建,水利、交通等类的工程事故中,因地基问题造成的工程事故的比例最大。软基处理恰当与否,关系到整个工程质量、投资和进度,其重要性已逐渐被人们所认识。

1、软土地基对于建筑的危害

软土地基的危害是承载力低,变形大,特别是不均匀变形大,而且变形稳定时间很长,几年甚至几十年。往往造成建筑物沉降大且不均匀,造成建筑物开裂,倾斜等。

2、建筑施工中软土地基的处理技术以及应用

2.1换土垫层法

换土垫层法的原理是:将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土或不良土挖去,以质地坚硬、强度较高、性能稳定、压缩性较小、具有抗侵蚀性的砂、砾、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填,并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动,使之达到要求的密实度,形成良好的人工地基。垫层能有效扩散基底压力,提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀、消除膨胀土的胀缩作用等。适用于各种软弱土及山地不良地基的浅层处理。使用的主要材料:砂、砾石、石渣、粉煤灰、矿渣等。使用的主要机械设备:人工挖土或机械挖土、垫层材料运输、压实或夯实机械。

2.2挤淤置换法

挤淤置换法的原理是:依靠换填材料的自重以及借助于其他外力,如压载、振动、爆炸、强夯或卸荷等,使软弱层遭受破坏后被强制挤出而进行的换填处理。适用于厚度较小的淤泥地基。

2.3强夯置换法

强夯置换法是一种普遍运用的方法,其原理是采用边填碎石边强夯的强夯置换法在地基中形成碎石墩体,由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基,以提高地基承载力、减少沉降。适用于人工填土、砂土、粘性土和黄土、淤泥和淤泥土地基。使用的主要材料:碎石、矿渣等。使用的主要机械设备:夯锤、起重设备、脱钩装置及运输装卸机械。

2.4碎石桩(置换)法

原理是在软粘土地基中采用沉管法或其它方法设置密实的砂桩或碎石桩,以置换同体积的粘性土形成砂石桩复合地基,以提高地基承载力。同时砂石桩还可以同砂井一样起排水作用,以加速地基土固结。适用于软粘土地基。使用的主要材料:砂或碎石、砾石。使用的主要机械设备:打桩机。

2.5振冲置换法

振冲置换法的原理是利用振冲器在高压水流作用下边振边冲在地基中成孔,在孔内填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石桩。碎石桩与桩土间形成复合地基,以提高承载力,减小沉降。适用于不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。使用的主要材料:碎石、砾石。使用的主要机械设备:振冲器、起重机或施工专用平台和水泵。

2.6加载预压法

原理是在建造建筑物之前,天然地基在预压荷载作用下压密、固结,地基产生变形,地基土强度提高,卸去预压荷载后再建造建筑物,完工后沉降小,地基承载力也得到提高。堆载预压有时也利用建筑物自重进行。当天然地基土渗透性较小时,为了缩短土体排水固结的排水距离,加速土体固结,在地基中设置竖向排水通道,常用形式有普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等。当采用竖向排水通道时,也分别称为袋装井法、袋装砂井法或塑料排水带法等。

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2.7降低地下水位法

原理是通过降低地下水位,改变地基土受力状态,其效果如堆载预压,使地基土固结。在基坑开挖围护设计中可减小作用在围护结构上的土压力。适用于砂性土或透水性较好的软粘土层。

2.8石灰桩法

原理是通过机械或人工成孔,在软弱地基中填入生石灰或生石灰块加其他掺合料,通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩周土的物理力学性质,并形成石灰桩复合地基,可提高地基承载力、减少沉降。适用于杂填土、软粘土地基。使用的主要材料:生石灰。使用的主要机械设备:打桩机或洛阳铲成孔。

2.9深层搅拌法

原理是利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙水泥土增强体,形成复合地基以提高地基承载力,减小沉降。深层搅拌法分为喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种,也可用它形成防渗帷幕。适用于淤泥、淤泥质土和含水量较高、地基承载力不大于120KPa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。使用的主要材料:水泥。使用的主要机械设备:深层搅拌机,按搅拌轴分为单轴和双轴两种,按喷射方式分为浆液喷射和粉体喷射两种。配套设备:浆液喷射主要有灰浆搅拌机、灰浆泵,粉体喷射主要有粉体发送器、空气压缩机以及计量器等。

2.10高压旋喷注浆法

原理是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进预定位置,然后用20Mpa左右的浆液或水的高压流冲切土体,形成水泥土增强体。有单管法、二重管法、三重管法。在喷射浆液的同时通过旋转、提升形成定喷、摆喷和旋喷。可形成复合地基以提高承载力,减少沉降,也常用它形成防渗帷幕。适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大块石,或有机质含量较高时应通过试验确定其适用性。使用的主要材料:水泥。使用的主要机械设备:钻机、高压泵、泥浆泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆管、制浆机等。以上论述的几种软土地基处理方法,仅仅是众多处理方法中较具代表性的,在各个不同的工程建设过程中,建设人员要针对不同的地质条件、技术条件、设备条件、资金力度等因地制宜的采用一种最为经济合理,施工方便的地基处理技术。本文将要重点介绍的喷粉桩加固地基处理技术,就是一种具有加固工艺合理、施工简单、技术可靠、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、工期短、占地面积小等优点的处理技术。水分以及孔隙中的气体能够顺利的排出,增加了土体的固结强度,提高了路面地基的承载力。而强夯布置法:对于厚度小于6m的软黏土层进行具体的处理,采用的是边夯边填的方式,形成一定的碎石桩体以及周围土体会形成复合地基,这就大大的增强了路面地基的加固效果。

3、现有软土地基处理方法中应注意的问题

3.1未能因地制宜合理选用处理方法

在合理选用地基处理方法方面有时存在一定的盲目性。例如饱和软粘土地基不适宜采用振密、挤密法加固。根据工程地质条件和地基加固原理,因地制宜合理选用处理方法特别重要。在这方面,目前主要问题是对几个技术上可行方案进行比较、优化不够。采用的不是较好的方法,更不是最佳方案。有时工程问题是解决了,但造价高和工期长。

3.2不能正确评价每种地基处理方法的适用性

每种地基处理方法都有一定的适用范围,但部分人会因追求利益而盲目扩大其应用范围,对这种情况施工单位更应注意。

3.3施工单位素质差影响地基处理质量

这方面最典型的例子是搅拌桩施工。上海市建委曾发文禁用粉喷深层搅拌法,接着不少地区也采取类似措施。深层搅拌法不能满足地基处理要求并不是深层搅拌法工法本身不成熟,也不是深层搅拌法加固地基设计方法不对。影响施工质量主要是施工单位素质和施工机械两方面问题。先分析施工单位素质存在的问题。近年来,地基处理施工队伍的快速膨胀,造成绝大多数施工队伍缺乏必要的技术培训,熟练技术的人员普遍缺乏。除此之外,还存在偷工减料现象。其它地基处理方多少也存在类似问题。

3.4施工机械简陋影响地基处理水平和质量

近二十几年来,我国地基处理施工机械发展很快,许多已形成系列化产品。但应看到与我国工程建设需要相比较,差距还很大。还以深层搅拌法为例,施工质量不仅与施工单位素质有关,也与目前应用的施工机械设备不完善有关。简陋的机械要保持稳定良好的施工质量是困难的。

3.5地基处理理论落后于实践

从实践一理论一再实践的角度看,实践先于理论是一般规律,对土木工程更是如此。但重视理论研究,用理论指导实践也是很重要的。对地基处理各种工法及一般理论缺乏深入系统的研究也是发展中存在的问题之一。

3.6不少工法缺乏完善的质量检验手段

完善的质量检验手段是保证施工质量的重要措施。目前不少工法缺乏完善的质量检验手段。前面多次提到的深层搅拌法也是如此。

4、结束语

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。软土地基的处理方法很多,我们应该结合实际情况、各地区的环境与土质的不同而选用相应的解决措施。借鉴前辈在工程实践中的宝贵经验,在实际工程中需要我们勇于探索,力求用最简单 最经济的施工方法完成任务!

参考文献:

[1]中国建筑科学研究院.《建筑地基基础设计规范》.北京:中国建筑工业出版社2002

[2]铁道第一勘察设计院.《铁路工程地质手册》[M].北京:中国铁道出版社,1999

[3]建设部综合勘察研究设计院.《岩土工程勘察规范》.北京:中国建筑工业出版社,2001

论文作者:朱杰

论文发表刊物:《基层建设》2016年11期

论文发表时间:2016/8/4

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