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摘要:地基处理就是为满足建筑上部结构对地基承载力的要求,采取人工的方法对地基的主要受力层采取物理或化学技术措施进行必要的加固和改良,达到提高地基土体承载力效果,满足设计要求,保证地基稳定,减少房屋的沉降量和不均匀沉降,消除湿陷性黄土的湿陷性和抗液化性,以满足施工要求。本文对建筑地基处理技术进行了探讨。
关键词:建筑地基处理技术 探讨
中图分类号:C35文献标识码: A
一、喷粉桩地基技术
这是近年从高压喷射注浆法改进发展起来的一项新技术,系采用喷粉桩机成孔,用压缩空气将水泥粉体输送到钻头,以雾状喷射到加固地基的土层中,借钻头的叶片旋转加以搅拌,使充分混合,形成水泥土桩体,与原地基构成复合地基,达到加固软弱地基的目的。它具有可加固、改良地基,提高地基承载力(2~3倍)和水稳性;对环境无排污、无噪声;机具设备简单,液压操纵方便迅速,技术易于掌握,成桩效率高(8m长桩,每台桩机可成100根/d);造价低(每根桩每1m造价为20元左右)等优点。适用于7层以下民用建筑、有地下水或土的含水率大于23%的粘性土、砂土软土地基作浅层(深14m以内)加固,目前已在10多个省市推广应用,已取代高压喷射注浆桩、灰土挤密桩大量应用于工程上,仅郑州地区就已在350多项工程上使用,取得良好的技术经济效果。
二、排水固结地基技术
在软弱地基用堆载,或设置砂井、袋装砂井、塑料排水板或真空预加压的方法迫使地基中的孔隙水迅速排出,使土体加速固结,以提高地基抗剪强度和承载力,并使建(构)筑物的后期沉降量减少到设计允许范围内。它具有机具设备简单,就地取材,节约三材,缩短施工期限,降低工程造价等优点,这一工艺已在工程上逐渐得到广泛应用。适用于各类软弱土地基,包括沼泽土、淤泥、淤泥质土、饱和粘性土以及水力冲填土等,较广泛地用于住宅建筑、冷藏库、油罐、水池、水工结构、机场跑道、路堤、堤坝、集装箱码头、桥台、铁路等沉降要求较高的地基。如某炼油厂10座1万m3钢制油罐工程,直径31.88m,高14.07m,采用钢筋混凝土环形基础,高2.3m,中间填砂,坐落在滨海软弱粘性土地基上,该场地含水量高(30.1%~50.2%),压缩性大,抗剪强度低,地基承载力仅60~70kPa,远不能满足油罐荷载(191.4kPa)要求。地基处理采用砂井并充水预压方案,在基底设直径40cm、深18m的砂井252根,间距2.5m,采用等边三角形布置,基础外设2排砂井,以利于基础外地基强度的提高,减小侧向变形。油罐安装完后充水至顶预压,经80d充水加荷和30d预压,共110d。根据实测,地基孔隙水压力基本消失,实测沉降值为1.88m,与计算推算的最终沉降值1.90m接近,表明采用砂井充水预压法处理油罐地基效果良好。
三、水泥粉煤灰碎石桩地基技术
1、碎石桩与水泥粉煤灰碎石桩的联合处理
由于桩基技术具有把来自地基上部荷载力传输到地基的深部,利用缓冲的方式来消解冲击力的作用。选用水泥粉煤灰碎石桩来代替单一的碎石桩,能够提供足够的承载力。同时碎石桩的作用也发生了改变,转向了消除上部地层液化的现象。利用两种方法各自优势的发挥,来减缓地基沉降速率。
2、強夯法与碎石桩法的联合处理
在实际的地基处理中,先在填土层中对碎石桩做好处理,以达到对地基土进行排水固结和挤密的目的,再对强夯点进行选定,在强大的冲击力的作用下击散碎石桩,沿着桩径将碎石挤入附近的护土层,以使其能在地基的上部形成密实的碎石,并与土混合的硬壳层及碎石桩复合地基,进而使房屋建筑对地基强度稳定性的要求得到满足。强夯法在施工中的运用非常关键,其夯击中的夯击次数、深度和夯沉量等的把握准确与否,关系着夯击效果的发挥程度。夯击加固深度的确定,是根据土层实际湿陷和厚度等级来实现的。单位夯击量要对地基的结构类型载荷大小、计划夯击的深度和土壤属性等进行综合考虑。而地基土的性质决定了夯击的次数,可以先夯两到三遍,再以低能量进行夯击一遍。
3、水泥粉煤灰碎石桩与粉喷桩的联合处理
水泥粉煤灰碎石桩与粉喷桩的联合处理,通过利用各自的固结能力与天然的地基土混合形成了复合地基,具有增强粉喷桩的侧限约束作用和发挥水泥粉煤灰碎石桩高承载力的特点。由于上部地基土采用了粉喷桩,改善了其变形能力,有利于土体的抗剪强度得到提高,使原先固结好的土体由于水泥粉煤灰碎石桩的嵌入,形成的破坏得到避免。无论碎石桩与水泥粉煤灰碎石桩的联合处理,还是水泥粉煤灰碎石桩与粉喷桩的联合处理,都涉及到了桩自身强度,桩自身如果在浇灌中不能满足设计的要求,将会对混凝土的密实性和均匀性造成严重的影响。
四、桩基础及施工技术
1、桩基础概念:桩基础由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基;若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。当今,高层建筑物随处可见,桩基础得到了广泛的应用,其重要性显而易见。
2、桩基础的种类及施工技术
桩基础包括钢筋混凝土预制桩和钢筋混凝土灌注桩。预制桩的施工方法又有锤击沉桩法、静力压桩法和振动法。灌注桩有沉管灌注桩、钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩。
3、施工技术:
预制桩施工技术
1)锤击沉桩法:是利用桩锤下落产生的冲击力使桩身克服与土层的摩擦力阻力,把桩送到规定的深度或有效持力层上。锤击沉桩法宜采用“重锤低击,低锤重打”的方法效果会更好。
2)静力压桩法:是通过压桩机把预知的混凝土方桩或是管桩分段压入土中形成地基。常用方法一般采用分段压入,逐段接长的方法。压桩机在压桩时不能停顿,压同一个根桩时,应连续进行,并仔细观察压力表的数值变化,当达到预先规定值时,便可停止压桩。压力表的数值是判别桩身的质量和承载力的依据,因此,压力表必须是经过有关部门验定合格后方可使用。施工过程中应对施工场地地下情况进行了解,并严格控制桩身垂直度,以防止发生桩身偏移、桩身反弹、断桩等现象发生,从而影响桩基质量。静力压桩法由于其施工方便,噪声小,振动小、占用场地少等特点,特别适合在居民区和闹市繁华地段施工。该方法施工工艺简单,造价低,检测方便的特点已被广泛应用。
3)振动法:是带有振动器的打桩机,通过震动使桩尖与土层发生振动以减少桩面摩擦阻力,使桩身顺利送入土层中。该方法使用松散砂土、粘土和软土沉桩。
2、灌注桩施工技术
灌注桩是在施工现场打钻成孔然后灌注混凝土或放钢筋笼后灌注混凝土的施工方法。
1)钻孔灌注桩:据施工场地的地质情况和地下水位分布状况,确定采用成孔钻头类型,根据上部结构需要和地下岩土性质确定灌注桩的桩径。对土质较好,便于成孔的,可采用长螺旋钻将地下土旋出,形成桩孔,可干成孔也可采用泥浆护壁方法,桩孔验收合格后再将验收合格的钢筋笼起吊,慢慢放入桩孔中,然后浇筑混凝土。对于采用泥浆护壁的灌注桩,应随时检测控制泥浆密度,依据沉渣厚度决定是否需要二次清孔。灌注桩的质量检测较其他类型桩严格,在钻孔和成孔后要防止塌孔和串孔现象发生,所以,施工前应将相应的保证措施落实到位。
2)沉管灌注桩:它是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备,将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致),形成桩孔,然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土,边振东边浇筑混凝土便拔出钢管成桩。由于该工艺噪声较大,振动太大会影响周围建筑,所以不适合在居民区和繁华闹市区施工。适用于一般黏性土、淤泥、淤泥质土、稍密的砂石及杂填土层中使用。
3)人工挖孔灌注桩:是采用人工的方式挖掘成孔,然后安装钢筋笼,浇筑混凝土形成的桩。该方法重要的是做好挖孔人工的安全保护,所以,为防止孔壁坍塌和流沙、流泥现象发生,合理的护壁措施显得尤为重要。对深度大于10米的桩,应设送风装置,开工前5分钟送风,要保证与孔下作业人员的通讯联系有效畅通。超大直径人工挖孔灌注桩,在建筑、道路桥梁、设备基础、等工程中,应用较为普遍,其优点是较为经济、直观,质量能够保证,比其他的。但它有一定的局限性,一般在地下水位以上的土层中,干作业成孔较为理想;在有较丰富的上层滞水带和地下水较丰富的地区,涉及到降排水,施工难度增大,不建议采用此方法。
结束语:建筑技术在建筑工程中不断发展运用,除了需满足提高地基持力层承载力外,还应有效地控制建筑物的沉降。因此,必须采用有效的施工技术,保证建筑物整体使用寿命。所以,在房屋建筑环境日益复杂化的今天,科学、合理和正确的地基处理技术、方法和工艺,对房屋建筑施工效率的提高,成本的降低和质量的保证,具有积极的现实意义。
参考文献
[1] 林良进.地基处理选择与桩基选型研究[D].厦门大学,2009.
[2] 王凤亮.房屋建筑工程中地基处理施工技术的探讨[J].现代装饰(理论),2011,(02).
[3] 张国强.房屋建筑工程中地基处理施工技术的探讨[J].科技传播,2011(16).
关键词:建筑地基处理技术 探讨
中图分类号:C35文献标识码: A
一、喷粉桩地基技术
这是近年从高压喷射注浆法改进发展起来的一项新技术,系采用喷粉桩机成孔,用压缩空气将水泥粉体输送到钻头,以雾状喷射到加固地基的土层中,借钻头的叶片旋转加以搅拌,使充分混合,形成水泥土桩体,与原地基构成复合地基,达到加固软弱地基的目的。它具有可加固、改良地基,提高地基承载力(2~3倍)和水稳性;对环境无排污、无噪声;机具设备简单,液压操纵方便迅速,技术易于掌握,成桩效率高(8m长桩,每台桩机可成100根/d);造价低(每根桩每1m造价为20元左右)等优点。适用于7层以下民用建筑、有地下水或土的含水率大于23%的粘性土、砂土软土地基作浅层(深14m以内)加固,目前已在10多个省市推广应用,已取代高压喷射注浆桩、灰土挤密桩大量应用于工程上,仅郑州地区就已在350多项工程上使用,取得良好的技术经济效果。
二、排水固结地基技术
在软弱地基用堆载,或设置砂井、袋装砂井、塑料排水板或真空预加压的方法迫使地基中的孔隙水迅速排出,使土体加速固结,以提高地基抗剪强度和承载力,并使建(构)筑物的后期沉降量减少到设计允许范围内。它具有机具设备简单,就地取材,节约三材,缩短施工期限,降低工程造价等优点,这一工艺已在工程上逐渐得到广泛应用。适用于各类软弱土地基,包括沼泽土、淤泥、淤泥质土、饱和粘性土以及水力冲填土等,较广泛地用于住宅建筑、冷藏库、油罐、水池、水工结构、机场跑道、路堤、堤坝、集装箱码头、桥台、铁路等沉降要求较高的地基。如某炼油厂10座1万m3钢制油罐工程,直径31.88m,高14.07m,采用钢筋混凝土环形基础,高2.3m,中间填砂,坐落在滨海软弱粘性土地基上,该场地含水量高(30.1%~50.2%),压缩性大,抗剪强度低,地基承载力仅60~70kPa,远不能满足油罐荷载(191.4kPa)要求。地基处理采用砂井并充水预压方案,在基底设直径40cm、深18m的砂井252根,间距2.5m,采用等边三角形布置,基础外设2排砂井,以利于基础外地基强度的提高,减小侧向变形。油罐安装完后充水至顶预压,经80d充水加荷和30d预压,共110d。根据实测,地基孔隙水压力基本消失,实测沉降值为1.88m,与计算推算的最终沉降值1.90m接近,表明采用砂井充水预压法处理油罐地基效果良好。
三、水泥粉煤灰碎石桩地基技术
1、碎石桩与水泥粉煤灰碎石桩的联合处理
由于桩基技术具有把来自地基上部荷载力传输到地基的深部,利用缓冲的方式来消解冲击力的作用。选用水泥粉煤灰碎石桩来代替单一的碎石桩,能够提供足够的承载力。同时碎石桩的作用也发生了改变,转向了消除上部地层液化的现象。利用两种方法各自优势的发挥,来减缓地基沉降速率。
2、強夯法与碎石桩法的联合处理
在实际的地基处理中,先在填土层中对碎石桩做好处理,以达到对地基土进行排水固结和挤密的目的,再对强夯点进行选定,在强大的冲击力的作用下击散碎石桩,沿着桩径将碎石挤入附近的护土层,以使其能在地基的上部形成密实的碎石,并与土混合的硬壳层及碎石桩复合地基,进而使房屋建筑对地基强度稳定性的要求得到满足。强夯法在施工中的运用非常关键,其夯击中的夯击次数、深度和夯沉量等的把握准确与否,关系着夯击效果的发挥程度。夯击加固深度的确定,是根据土层实际湿陷和厚度等级来实现的。单位夯击量要对地基的结构类型载荷大小、计划夯击的深度和土壤属性等进行综合考虑。而地基土的性质决定了夯击的次数,可以先夯两到三遍,再以低能量进行夯击一遍。
3、水泥粉煤灰碎石桩与粉喷桩的联合处理
水泥粉煤灰碎石桩与粉喷桩的联合处理,通过利用各自的固结能力与天然的地基土混合形成了复合地基,具有增强粉喷桩的侧限约束作用和发挥水泥粉煤灰碎石桩高承载力的特点。由于上部地基土采用了粉喷桩,改善了其变形能力,有利于土体的抗剪强度得到提高,使原先固结好的土体由于水泥粉煤灰碎石桩的嵌入,形成的破坏得到避免。无论碎石桩与水泥粉煤灰碎石桩的联合处理,还是水泥粉煤灰碎石桩与粉喷桩的联合处理,都涉及到了桩自身强度,桩自身如果在浇灌中不能满足设计的要求,将会对混凝土的密实性和均匀性造成严重的影响。
四、桩基础及施工技术
1、桩基础概念:桩基础由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基;若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。当今,高层建筑物随处可见,桩基础得到了广泛的应用,其重要性显而易见。
2、桩基础的种类及施工技术
桩基础包括钢筋混凝土预制桩和钢筋混凝土灌注桩。预制桩的施工方法又有锤击沉桩法、静力压桩法和振动法。灌注桩有沉管灌注桩、钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩。
3、施工技术:
预制桩施工技术
1)锤击沉桩法:是利用桩锤下落产生的冲击力使桩身克服与土层的摩擦力阻力,把桩送到规定的深度或有效持力层上。锤击沉桩法宜采用“重锤低击,低锤重打”的方法效果会更好。
2)静力压桩法:是通过压桩机把预知的混凝土方桩或是管桩分段压入土中形成地基。常用方法一般采用分段压入,逐段接长的方法。压桩机在压桩时不能停顿,压同一个根桩时,应连续进行,并仔细观察压力表的数值变化,当达到预先规定值时,便可停止压桩。压力表的数值是判别桩身的质量和承载力的依据,因此,压力表必须是经过有关部门验定合格后方可使用。施工过程中应对施工场地地下情况进行了解,并严格控制桩身垂直度,以防止发生桩身偏移、桩身反弹、断桩等现象发生,从而影响桩基质量。静力压桩法由于其施工方便,噪声小,振动小、占用场地少等特点,特别适合在居民区和闹市繁华地段施工。该方法施工工艺简单,造价低,检测方便的特点已被广泛应用。
3)振动法:是带有振动器的打桩机,通过震动使桩尖与土层发生振动以减少桩面摩擦阻力,使桩身顺利送入土层中。该方法使用松散砂土、粘土和软土沉桩。
2、灌注桩施工技术
灌注桩是在施工现场打钻成孔然后灌注混凝土或放钢筋笼后灌注混凝土的施工方法。
1)钻孔灌注桩:据施工场地的地质情况和地下水位分布状况,确定采用成孔钻头类型,根据上部结构需要和地下岩土性质确定灌注桩的桩径。对土质较好,便于成孔的,可采用长螺旋钻将地下土旋出,形成桩孔,可干成孔也可采用泥浆护壁方法,桩孔验收合格后再将验收合格的钢筋笼起吊,慢慢放入桩孔中,然后浇筑混凝土。对于采用泥浆护壁的灌注桩,应随时检测控制泥浆密度,依据沉渣厚度决定是否需要二次清孔。灌注桩的质量检测较其他类型桩严格,在钻孔和成孔后要防止塌孔和串孔现象发生,所以,施工前应将相应的保证措施落实到位。
2)沉管灌注桩:它是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备,将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致),形成桩孔,然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土,边振东边浇筑混凝土便拔出钢管成桩。由于该工艺噪声较大,振动太大会影响周围建筑,所以不适合在居民区和繁华闹市区施工。适用于一般黏性土、淤泥、淤泥质土、稍密的砂石及杂填土层中使用。
3)人工挖孔灌注桩:是采用人工的方式挖掘成孔,然后安装钢筋笼,浇筑混凝土形成的桩。该方法重要的是做好挖孔人工的安全保护,所以,为防止孔壁坍塌和流沙、流泥现象发生,合理的护壁措施显得尤为重要。对深度大于10米的桩,应设送风装置,开工前5分钟送风,要保证与孔下作业人员的通讯联系有效畅通。超大直径人工挖孔灌注桩,在建筑、道路桥梁、设备基础、等工程中,应用较为普遍,其优点是较为经济、直观,质量能够保证,比其他的。但它有一定的局限性,一般在地下水位以上的土层中,干作业成孔较为理想;在有较丰富的上层滞水带和地下水较丰富的地区,涉及到降排水,施工难度增大,不建议采用此方法。
结束语:建筑技术在建筑工程中不断发展运用,除了需满足提高地基持力层承载力外,还应有效地控制建筑物的沉降。因此,必须采用有效的施工技术,保证建筑物整体使用寿命。所以,在房屋建筑环境日益复杂化的今天,科学、合理和正确的地基处理技术、方法和工艺,对房屋建筑施工效率的提高,成本的降低和质量的保证,具有积极的现实意义。
参考文献
[1] 林良进.地基处理选择与桩基选型研究[D].厦门大学,2009.
[2] 王凤亮.房屋建筑工程中地基处理施工技术的探讨[J].现代装饰(理论),2011,(02).
[3] 张国强.房屋建筑工程中地基处理施工技术的探讨[J].科技传播,2011(16).