土木工程地基处理方法的探讨罗明研

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广州市电力工程设计院有限公司510220

摘要:随着经济的不断发展,城市建设源源不断的进行,土木工程施工发展也是越来越迅速,这就决定了建设工程施工竞争越来越大,而土木工程施工中地基建设重中之重,地基处理的好坏直接关系着整个工程的质量和安全。在土木工程施工中,对地基处理的方法较多,选择处理方法要根据工程的实际情况,选择适用的方法,从而保证地基的安全。

关键词:地基;处理方法;土木工程

引言:我国的地基处理技术有了大的发展,强夯处理法、震动沉管砂石桩法、套管砂石桩法、深层搅拌桩法、CFG桩法、灌注桩及灌注桩后压浆法、高强预应力管桩及洛阳铲成孔的水泥土桩法等,都在我国得到了广泛的应用。大批引进国外的先进技术,初步形成了具有中国特色的地基处理技术及其支护体系,许多领域达到了国际先进水平。大直径灌注桩,石灰桩、碎石桩、高喷注浆、深层搅拌、真空预压、动力固结、塑料排水板法,托换技术大刚度柔性桩复合地基,大桩距的较短钢筋混凝土疏桩复合地基,深基坑工程及其支护体系等先进方法都得到了迅猛开发与应用。

一、常用的地基处理方法

地基处理在我国历史悠久,尤其近几十年来,随着机械工业的发展,各种地基加固处理技术不断出现,传统的加固方法不断改进。当今地基处理技术中常用的地基处理方法大致可分为置换法、压密法、挤密法、复合地基法、排水固结法、化学胶节法及加筋法等,尤其复合地基法在地基处理中效果显著。当然为了达到预期的效果,有些地基必须要从当地的实际出发来考虑。

(1)选择地基处理方法应考虑的因素

影响地基处理的因素是多方面的,地基物理力学性质、地质土埋藏条件、上部结构特点、地方材料来源、加固的目的性、现场施工设备、周围环境条件、工期长短及造价等。因此,在确定地基处理方法前应充分考虑各方面因素和现场的实际条件,经多方论证才能进行地基处理,这样才能使经济效果达到最优化。在选择地基处理方法时,应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类别和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素。经过技术经济指标比较分析后择优采用。地基处理方法很多,各种处理方法有它自身的适用范围、局限性和优缺点,没有一种方法是万能的,工程地质条件干变万化,各个工程间地基条件差别很大,根据不同的实际,对地基的要求也不同,而且机具、材料等条件也会因地区不同有较大差别。

(2)地基处理方法的选择原则

地基处理方法的选择,应坚持因地制宜的原则,针对不同地基的实际情况,采取相应的处理措施。当地基为膨胀土地基、湿性地基可用置换垫层法;松散软土可采用压密法;对于软土较厚,且埋藏较深宜采用预压法、强夯法及复合地基法;持力层不均匀地基可用夯实法调整地基均匀性;对于深厚淤泥质土,可采用排水预压、真空预压及水泥深层搅拌法。在选择处理方法时须考虑对环境的影响,合理的地基处理方法原则上一定要是技术上可靠的、经济上合理的,又能满足施工进度的要求。通过比较分析可以采用一种地基处理方法,也可采用两种或两种以上的地基处理方法组成的综合处理方案。在确定地基处理方法时,还要注意环境保护、节约能源,避免因为处理地基对地表水和地下水产生污染,振动噪音对周围环境产生不良影响等。例如,强夯法施工应选择白天人们上班时间,避免夜间作业;注浆法及石灰桩法在管体中让化学浆与土充分混合凝固,拔除管体可避免对周围土的污染。

二、较常用的几种地基处理方法

①地基处理的目的主要有:提高土的抗剪强度,使地基保持稳定;降低土的压缩性;降低土的渗透性或渗流的水力梯度,防止或减少水的渗漏,避免渗流造成地基破坏;改善土的动力性能,防止地基产生震陷变形或因土的振动液化而丧失稳定性;消除或减少土的湿陷性或胀缩性引起的地基变形。

②浅层土地基处理的方法主要有:换填法、排水固结法、加筋法、注浆法、强夯法等。

③换填法:浅层处理的一种常用和有效的方法。将基础底面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去,然后分层换填强度较高的砂、碎石、素土、灰土、粉质黏土、粉煤灰、矿渣及其他性能稳定和无侵蚀性的材料,并碾压、夯实至要求的密实度为止。换填法的适用范围为:淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土、地基及暗沟、暗塘等的浅层处理或不均匀地基处理。当在建筑物范围内上层软弱土较薄时,可采用全部置换处理;对于建筑物范围内局部存在古井、古墓、暗塘、暗沟或拆除旧基础后的坑穴等,可采用局部换填法处理。换填法的处理深度通常控制在3m以内较为经济合理。换填法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。

④排水固结法:当建筑物构筑在软粘土地基上时,常采用排水固结法处理地基。此法可使土体中的孔隙水得到排除,土体慢慢固结,达到减少沉降和提高承载力的目的。排水固结是通过排水和加压两个系统来完成的。排水固结法分为堆载顶压法、沙井堆载预压法、真空预压法、降低地下水位法和电渗法。堆载预压法是在建筑物施工前,用其他荷重或堆土的手段对地基进行预压,从而提高地基承载能力,减少建筑物建成后的沉降量。为了加速地基承载能力的提高,缩短预压时间,常在地基打入沙井,然后进行堆载预压,这种方法称为沙井堆载预压法。

⑤加筋法:是在软弱中层中沉入树根桩、砂桩或人工填土的路堤或挡墙内铺设的土工聚合物作为加筋,形成的人工复合土体,承受抗拉、抗剪或抗弯作用,以此来改善土体的抗压、工程性质,从而提高地基承载力,减少沉降是增加地基的稳定性。土工聚合物是指各种合成纤维如丙纶、尼纶、维纶、腈纶或其他合成材料制成的一系列新型建筑材料或预制构件,现有的成品有:土工织物、土工膜、塑料排水板、塑料衬垫等等。土工聚合物埋在土中能发挥的作用。

⑥注浆法:利用液压或气压或电化学原理,通过注浆手段将浆液注入地层中,浆液以充填、渗入和挤密的方式进入多种介质的孔隙、裂隙中,浆体自身、浆体与周围土壤介质(或岩石)发生物理化学反应,发生胶结作用最后形成一个新的复合体,强度大,抗变形能力大、防渗漏,抗化学腐蚀能力提高。根据采取不同的注浆方法及相应的注浆材料,注浆法可应用于砂及砂砾地基、湿陷性黄土地基、粘性土地基。注浆法的基本原理及其应用已形成一门新的学科分支——岩土工程化学。

⑦强夯法:将重锤(100~400kN)从高处自由落下(落距6~40m),给地基施以强大的冲击力和振动,使地基土压密和振密,以加固地基土,达到提高粗粒土强度、减小软土压缩性、改善砂土抗液化条件、消除湿陷性黄土湿陷性的目的。主要的施工要领是:注意节拍、轻三下、拍(重)一下、重一下、轻几下、左右前后各一下、回头再来补一下。强夯法在实践中被证实是较好的地基加固方法之一。

⑧深层土地基处理的方法主要有:水泥搅拌法、灌注桩、预制桩、CFG桩、DDC桩等。

⑨深层搅拌法是利用水泥浆、石灰或其他材料作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械强制搅拌,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基,从而达到提高地基的承载力和增大变形模量的目的,分为干法和湿法;钻孔灌注桩由于施工机械的不同分为:冲孔灌注桩、钻孔灌注桩等。后压浆工艺也和灌注桩相结合,提高了桩基承载力,优化了桩基设计;预制桩有PHC管桩、预制方桩、钢管桩等,有施工速度快,环境污染小等特点。CFG桩、DDC桩施工灵活方便也有较多应用。

三、四地基处理施工过程中和施工完成后应注意的问题

①地基处理施工过程中,现场人员仅仅了解如何施工是不够的,还必须很好的了解所采用的地基处理方法的原理、技术标准和质量要求,经常进行施工质量和效果检验,以保证施工的质量。

②地基处理施工过程中和施工完成后需要做好监测工作。

③处理工作结束后.就尽快用可能的手段来检验处理的效果。

④对于重要工程的地基处理工作.或开发、利用新的地基处理方法,或者在进行地基处理方法比较时,最好在大规模施工之前进行小型现场试验,以检验地基处理办案的可靠性,可获得设计计算的参数值和施工控制指标以及施工经验。

⑤反分析可获得必要的参数数值。用以验证设计,监测工程安全,便于进入下一阶段的设计计算。根据实测资料的反分析,而得出的参数值要比前一阶段的计算更为接近实际,必要时可据此修改设计。此外,通过反分析可使人们获得许多宝贵的经验。在施工过程中和完成后,监测和反分析同时进行,是解决上述工程问题一种比较合理的方法。

结束语

综合国力决定科学技术的发展,而科学技术的发展也影响这地基处理技术的发展。随着我国科学技术的不断发展,一些新技术、新工艺、新材料、新设备不断涌现,许多领域到达国际领先水平。展望地基处理的发展将迎来更加辉煌灿烂的明天,诸多领域有待岩土工程界开发、创新、研究、探索。我国地基处理必将在设计、施工、检测等环节有更大的发展和突破。

参考文献:

[1]关宁.土木工程建筑施工技术研究2013,3

[2]艾怡.地基施工处理技术在建筑工程中的应用.20144

[3]张司范.对房屋建筑施工中地基处理技术问题的研究2011.5

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