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摘要:地基是指建(构)筑物下支承基础的土体或者岩体。常作为建(构)筑物地基的土层有砂性土、粉土、粘性土、素填土、碎(卵)石土和岩石等。地基处理是指提高地基承载力,以改变其变形性能或者改善渗透性能而采取的一系列技术方法。目前应用较广泛、技术较成熟的地基处理方法有很多,一些新技术也在不断的涌现。
关键词:地基处理;桩基础;地基承载力;复合地基
一、前言
一般天然地基主要面临以下问题:①承载力及稳定性不满足;②渗透及液化;③压缩及不均匀沉降;④其他特殊土质相关问题。当天然地基存在上述情况之一或者其中几个时,需采取适当的地基处理措施以满足上部结构的安全要求和正常使用。通过地基处理,可以达到以下目的:①增强地基承载力;②改善地基土透水性;③提高土的抗振动性能;④降低地基土压缩性;⑤消除黄土的湿陷性或膨胀土的胀缩性等。
二、常用地基处理方法
目前常用的地基处理方法有:置换法、深层密实法、振动水冲击法、砂石桩法、深层搅拌法、桩基础等。
(1)置换法是以提高地基承载力、减少基础沉降量、防止地基冻胀、消除膨胀土的胀缩作用、加速软土的排水固结等为目的,适用于不均匀地基及浅层软弱地基,包括淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、松散的杂填土、素填土、膨胀土、季节性冻土等地基。置换的垫层材料主要有中砂、粗砂、卵石、砾石、碎石、灰土、矿渣等。
(2)深层密实法是以提高地基土的强度、降低土层压缩性、提高抗振动性能、消除黄土的湿陷性等为目的,适用于杂填土、素填土、碎(卵)石土、砂性土、湿陷性黄土、饱和度较低的粉土、粘性土等地基。
(3)振动水冲击法简称振冲法,是以提高地基承载力、减少建(构)筑物地基沉降量、提高地基的稳定性、消除地基液化等为目的,分为振冲置换法和振冲密实法两种,通过振冲置换,使置换的桩体与粘性土组成复合地基,或者使砂性土振动挤密、振动液化。适用于粉土、粉质粘土、砂性土、杂填土、素填土等地基。
(4)砂石桩法是以提高地基土的强度、降低土层压缩性、加速软土的排水固结为目的,使桩与桩间土形成复合地基,也可防止砂性土的振动液化,增加软弱粘性土的整体稳定性。适用于杂填土、素填土、粘性土、砂性土、粉土等地基。
(5)深层搅拌法是以提高地基承载力、减少地基沉降量为目的,利用固化剂通过深层搅拌机械,将固化剂和软土强制拌和,经过一系列的物理、化学反应,使软弱土体硬结成为整体,从而形成桩或者地下连续墙,使地基具有水稳定性、整体性和具备足够强度要求,适用于淤泥及淤泥质土、素填土、粉土、粘性土、黄土以及饱和松散的砂性土等地基。
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三、桩基础处理方法
桩基础是一种常用的深基础形式,作用是将上部荷载传至地下承载力较好的土层,因其承载能力高、稳定性好、沉降量小、适应性强等特点而被广泛应用于水利建筑物、港口、桥梁等工程中,既能承受竖向荷载,也能承受水平荷载,既能抵抗上拔荷载,也能抵抗振动荷载,适用于软弱地基或软硬不均匀的地基、湿陷性黄土、膨胀土、荷载大且伴有较大偏心的建筑物地基等,随着科学技术不断发展,桩基础的设计理论、工艺、类型、计算方法和试用范围等都有了很大的进步。
桩基础按照承载力性状可分为摩擦型桩和端承型桩;按照施工方法可分为预制桩和灌注桩等;按照设置效应可分为挤土桩、非挤土桩和部分挤土桩;按照功能和作用可分为水平荷载桩、竖向抗压桩、抗拔桩、复合应力桩和锚桩等;按照桩径大小可分为小直径桩、中等直径桩和大直径桩;按照截面形状可分为方桩、圆桩、多边形桩和异形桩等。
(1)摩擦型桩分为摩擦桩和端承摩擦桩,深入软弱土层,通过将土层挤压密实,利用桩侧土层的摩擦作用,将上部荷载传递扩散至桩周围的土层中,以提高土层的承载力和密实度,摩擦桩是在极限承载力状态下由桩侧阻力承受桩顶荷载,端承摩擦桩主要由桩侧阻力承受桩顶荷载,而桩端阻力很小,可忽略不计。摩擦型桩的群桩中距一般不宜大于6倍的桩径,振动下沉桩中距一般不宜大于4倍的桩径,锤击法和静压沉桩法中距一般不宜大于3倍的桩径。
(2)端承型桩分为端承桩和摩擦端承桩,穿过软弱土层而深入坚硬土层或岩层,将上部建筑物的荷载通过桩身传递至桩端坚硬土层或岩层上,端承桩是在极限承载力状态下由桩端阻力承受桩顶荷载,摩擦端承桩主要由桩端阻力承受桩顶荷载,而桩侧摩擦阻力很小,可忽略不计。支承或者深入岩基的桩中距一般不宜小于2倍的桩径,边桩至承台边缘的距离一般不宜小于0.5倍的桩径且不大于0.25m。
(3)预制桩是用沉桩设备将预先在工厂或施工现场制作成的桩打入、压入或振入地下,如振动下沉桩、静力压桩、锤击桩、水冲沉桩等,强度高、用料省是其突出的优点,根据材料不同又可分为钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩、管桩、管柱、木桩、钢桩等,施工时需要分节沉桩,接头可采用钢板角钢焊接或硫磺胶泥锚固形式。钢筋混凝土管桩一般直径为0.4~0.8m,每节长度为4~15m不等,管壁厚度不宜小于8cm,各管节采用法兰盘加螺栓连接,适合用于摩擦型桩;管柱一般直径为1.5~5.8m,管壁厚度为10~14cm,各管节采用螺栓连接,适合用于端承型桩;钢桩具有强度高、承载力大、易于运输搬运、起吊和沉桩、贯入土层能力强等特点,一般直径为0.4~1m,每节长度不宜超过12~15m,各管节采用焊接连接,主要有钢管桩和H型钢桩。
(4)灌注桩首先在施工场地的桩位上用机械或人工钻孔,将钢筋笼放入,而后在孔内浇灌混凝土,特点是能适应各种土层,施工时噪音小,无震动和挤土,而且不需要接桩。按照成孔的方式不同可分为挖孔灌注桩、钻孔灌注桩、冲孔灌注桩、沉管灌注桩及爆扩成孔灌注桩等,泥浆护壁钻孔灌注桩适用于砂性土、粘性土以及碎(卵)石土等,具有适用性强、施工简单、操作方便等优点,但不适用于可能发生流沙或易塌孔的土层;干作业成孔灌注桩适用于地下水位以上的素填土、粉土、粘性土、中等密实的砂性土或风化岩层等,但不适用于淤泥、淤泥质土或有地下水的土层;人工钻孔灌注桩适用于无地下水或渗流量较小的土层,一般直径为1.2m以上;沉管灌注桩适用于砂性土、粘性土层,桩径较小,常为0.6m以下,是通过振动或锤击,将带有桩尖的钢套筒深入土层以成孔,在管套内向下吊放钢筋骨架,自下而上边浇筑混凝土边上拔套管,从而完成灌注桩。
四、结语
近几年,国内外地基处理技术方面在不断的完善与发展,一些老方法得到了改进,同时又不断涌现新的方法。设计工作及施工中,可根据不同建(构)筑物的荷载要求以及施工场地的水文地质条件,选用适宜的地基处理方法或者不同的桩基础型式,目前一些新技术、新工艺、新桩型的发展,也有力地推进着上部建(构)筑物结构的改进和发展,同时为建(构)筑物结构的设计工作提供了更多优选方案。
参考文献:
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[4] 周广炎.浅谈地基处理方法的选择与创新 [J].中国科技纵横.2010.
作者简介:黄鑫(1987-12-24),女,汉族,籍贯:天津市,当前职务:水工设计,当前职称:中级工程师,学历:大学本科,研究方向:水工建筑物 河道治理
论文作者:黄鑫
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/7
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