浅论当前地基处理技术中的桩基础技术

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  摘 要:在当前高层建筑施工中,做好地基处理工作是非常重要的一环,其中桩基础在地基处理中的应用也是广泛。本文分别对地基处理、桩基础进行了分析和论述,并提出一些施工中的合理建议。
  关键词:桩基础;地基处理;发展;应用
  Abstract: In the current high-rise building construction, foundation treatment is very important, which is widely used in pile foundation in foundation treatment. This paper on the foundation treatment, pile foundation are analyzed and discussed, and put forward some reasonable suggestions in construction.
  Key words: pile foundation; foundation treatment; development; application
  
  中图分类号:TU74
  1 地基处理概述
  1.1 地基处理的方法
  进行地基处理是为了提高地基承载力,减小地基沉降,有时也为了减小地基的渗透性。考虑到各种地基处理方式的运用,我们也可以将获取的人工地基分成两种类别:第一,对天然的地基土体进行土质改良,可以利用原位压实法、强夯法、预压法等多种方式;第二,复合地基的形成,主要是天然地基土体与复合土相互的形成,也可以由插入的材料与天然地基土体形成。在地基处理方式上,分成两种类型:第一,复合地基的形成;第二,对天然地基进行土质改良处理。
  在选择地基处理方法的时候,可以根据以下几个方面的原理进行。
  (1)置换
  置换是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土或不良土,形成双层地基或复合地基,以达到提高地基承载力、减少沉降的目的。置换主要包括以下地基处理方法:换土垫层法、强夯置换法、石灰桩法、EPS超轻质料填土法、挤淤置换法和褥垫层法等。
  (2)預浸水法
  预浸水法宜用来处理湿陷性黄土层厚度大于1Om,自重湿陷量的计算值不小于500mm的场地。浸水前宜通过现场试坑浸水试验,确定浸水时间、耗水量和湿陷量等。
  (3)灌入固化物
  灌入固化物是向地基中灌入或拌入水泥、石灰、或其他化学固化材料,在地基中形成复合土体。灌入固化物主要包括以下几种地基处理方法:深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、挤密灌浆法和电动化学灌浆法等。
  (4)振密、挤密
  振密、挤密是指采用振动或挤密的方法使地基土体进一步密实,以达到提高地基承载力和减少沉降的目的。振密、挤密主要包括以下几种地基处理方法:表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密桩法等。
  (5)加筋
  在地基设计当中进行加筋处理需要较高的设计强度,需要模量较大的筋材。从而达到降低沉降、提升地基承载能力的目的。因此,可以使用钢筋混凝土、强度较低的混凝土等强度较高、模量较大的筋材。在进行地基处理中,加筋主要采取土钉墙法、锚固法、加筋土法、刚性桩复合地基法以及树根桩法等。
  (6)冷热处理
  冷热技术在进行地基处理时,主要是通过加热、冻结以及焙烧的方式来改变土体本身的物理力学性质。在处理中,主要是采取了烧结法以及冻结法两种方式。
  (7)托换
  托换主要是加固原本建筑物的地基,从而达到减小沉降,满足地基承载能力的具体要求。托换主要包含综合加固法、基础加宽法、桩式托换法、墩式托换法等方式。
  (8)纠倾和迁移
  纠倾主要是矫正由于不均匀沉降而导致建筑物出现倾斜的现象,迁移则指的是建筑物由于受到外界作用,出现了整体移动的现象。纠倾与迁移主要是采取了综合纠倾法、加载纠倾法、顶升纠倾法等方式。
  1.2 地基处理技术发展中存在的问题
  在地基处理技术的发展过程中,我们也不可避免的会遇到以下几点问题。
  (1)在选择地基处理方式时没有按照因地制宜的方式;
  (2)不能正确评价各种地基处理方法的适用性;
  (3)施工单位素质差影响地基处理质量;
  (4)施工机械简陋影响地基处理水平和质量;
  (5)地基处理理论落后于实践;
  (6)不少工法缺乏完善的质量检验手段。
  1.3 地基处理技术发展展望
  随着最近二十年地基处理技术的发展,国内在地基处理方法的应用上也有了进一步的发展。在地基处理技术上,主要包含以下几点:
  (1)提高各种工法的施工能力,需要做好地基处理新机械的研制
  在土木工程建设当中,我国施工机械方面所具备的能力与国外相比还存在较大的差距。虽然最近几年已经有了很大的改变,但是在振冲法、深层搅拌法以及高压喷射注浆法等工法当中还存在一定的差距。随着我国综合国力的不断提升,地基处理施工机械方面也获得了进一步的发展,各种地基处理的工法也取得了进一步的提高,对国内地基处理水平也有巨大的帮助。
  (2)地基处理理论发展的促进
  随着地基处理实践技术的不断发展,地基处理理论也必然会获得发展,而理论方面的进步也必将促进实践技术的快速发展。
  (3)地基处理新技术得以发展
  随着地基处理新工艺、新机械、新资料以及处理理论的发展,更多新的、满足地基处理的方法也随之产生。土工合成材料的应用也可以称之为岩土工程的一次革命,土工合成材料的发展与应用也必定会促进地基处理新技术获取新的发展空间。例如:在边坡加固当中,就是用了三维土工网络加植被的方式。在工程建设当中,地基处理方法的发展也是必要的。
  (4)地基处理测试技术的发展
  地基处理测试技术主要包含地基处理的效果评价以及处理方法本身的质量检验。测试技术的发展,对信息化施工也有帮助作用,对地基处理技术水平的提升,发展地基处理的监测技术、现场试验以及原位测试都有着重要意义,因此,我们需要对其高度重视。
  2 桩基础概述
  2.1 桩基础发展
  桩基础是最古老的基础形式之一。今天它已成为软弱地基上高、重建筑物、桥梁、码头、海洋平台等结构最常用的基础处理形式。并且它在施工技术革新、桩型开发应用和设计理论研究各方面至今仍然异常活跃,显现出强大的生命力和广阔的发展前景。
  桩基础主要是通过承台将若干根桩的顶部相互连接在一起,形成一个整体,以此来共同承受静荷载。其结构形式选用主要依据上部结构特点和地质条件。
  2.2 桩基础的功能与作用
  桩基础之所以能够得到广泛应用,主要是在于桩基础具备多种功能:
  (1)根据土体的接触面和桩身四周,将荷载传布给桩周围的土体之中,摩擦桩主要依靠这种功能承载,同时柱底也分担少量荷载。当桩底持力层为软弱土或钻孔桩底部存在软弱沉淀层时,则桩底难以分担荷载,只能依靠桩周土承载,这时桩就成为纯摩擦桩。
  (2)荷载能够通过桩的底部传给桩端刚硬持力层。
  (3)桩身能够穿过液化土层,在稳定的土层进行支撑。一旦发生了地震等现象,在浅部土层液化的作用下,桩基能够与深部稳固的土层进行拼接,使其具备良好的承载能力。
  2.3 桩基础适用范围
  从以往的施工经验来看,以下情况通常采用桩基础:
  (1)在倾斜方面,高耸的建筑物等有着严格的要求。
  (2)如果建筑物地面出现了过大的荷载,地基沉降过量也可能威胁到建筑物。
  (3)对于动力机械基础,或者是沉降速率、沉降有着严格设备要求的基础。
  (4)在建筑物受到了较大的荷载,浅地基不均匀、软弱,例如:天然地基的采用中,出现了过大的地基沉降等。
  (5)建筑物相对重要,不允许出现过大的沉降的时候。
  2.4 桩身混凝土强度设计要求
  桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求,计算中应按桩的类型和成桩工艺不同,将混凝土的轴心抗压强度设计值乘以工作条件系数ψc,桩身强度应符合下列要求:
  桩轴心受压时:Q≤Apfcψc
  式中 fc—混凝土轴心抗压强度设计值;
  Q—相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值;
  Ap—桩身横截面积;
  ψc—工作条件系数,预制桩取0.75,灌注桩取0.6—0.7(水下灌注桩或长桩时用低值)。
  3 结语
  综上所述,地基处理技术在最近几年飞速发展,新工艺、新技术不断地涌现。桩基础属于深基础中的一种,也是比较常见的地基处理形式。它一般是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成的。桩基础由于沉降速率较低、自身具备较高承载力、沉降量相对较小等特点,因此,能够承受由于水平荷载、垂直荷载以及机器产生的振动和动力等作用。所以当天然地基上的浅承载力不能满足要求而沉降过大或地基稳定性不足时,经常在地基处理时采用桩基础。因此,与桩基相关的各项技术也取得了长足的进步,出现了不少新的桩型、成桩工艺、检测、测试方法,但仍有待进一步完善与发展。
  
  
  参考文献:
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