论文部分内容阅读
【摘 要】 近年来沿海滩涂临海建设的高层建筑工程逐渐增多,对于地基工程的施工要求也相对较为严格,沿海滩涂地区多为软土地基,使用桩基础的施工其施工的质量严重影响到整个高层建筑的质量。本文简单阐述了高层建筑软土地基桩基础的施工处理措施,为提高高层建筑工程质量奠定良好的基础。
【关键词】 高层建筑;软土地基;处理措施
引言:
在软土地基上进行高层建筑工程施工是一项较为复杂且系统的工作,想要进一步提高工程质量,就必须对软土地基进行有效的处理。为此,在实际工程中,施工人员应当了解并掌握软土地基的施工技术,并将之合理应用于工程当中。只有这样,才能确保建筑工程顺利进行,也才能有效提升工程项目的整体质量。
1、软土地基的基本特征
依据相关规范中给出的概念可知,所谓的软土具体就是指从软塑至流塑状态的一种饱和土层,其土质类型相对较多,大体上可归纳为以下几大类:淤泥、粉质粘土、泥炭、粉土等等,几乎所有软土的天然含水量都超过30%。虽然软土在自然状态下能够保持稳定,但是当土体本身受到外界扰动时,它的结构便会遭到破坏,这样一来土体就会出现流动,其稳定性便会下降。所以,在建筑工程中需要对软土地基进行相应的处理,以此来确保土体本身的稳定性。软土的种类虽然相对较多,但是它们均具有以下工程特征:(1)天然含水量相对较高,通常都大于液限,最高时甚至会超过200%;(2)天然孔隙比大,一般都>1.0;(3)飽和度均高于100%;(4)容重较小,约为1.5-1.9kN/m3;(5)渗透系数比较小,其范围大多数都在10-6~10-8cm/s,同时,自然沉降固结的速度非常缓慢,而且时间相对较长;(6)粘粒含量高,塑性指数较大,约为13-15左右;(7)强度指标较小,抗剪强度低,流动变形特性非常显著。
2、高层建筑桩基础施工前期工作
2.1工程现场的准备
在进行桩基础施工时,在施工现场遇到既有障碍物是较为经常发生的问题,其不仅有架空线路,而且周边建筑物的基础结构、地下管线及构筑物等在施工现场都较为常见,这些障碍物如果在施工之前不进行清除,则会对施工中的正常生产操作带来较大的影响,所以需要事先采取必要的防护措施或是整改方案,确保施工项目能够有序的进行,实现施工效率的提升。另外,在高层建筑桩基础施工时需要较多的大型施工机械,这就需要在施工前对场地进行平整和压实,这样不仅可以确保施工机械的稳定性,而且对于桩基础施工的垂直度也有较大的影响。
2.2施工规划与技术准备
在进行桩基础施工前,需要根据工程资料及设计图纸来对施工中地下存在的管线及周边结构物采取必要的保护措施,然后再根据项目的具体特点并在总体规划基础上来对制定具体的施工方案,从而合理对施工计划、材料供应及劳动力安排及设备管理等制定具体的计划,确保施工能够有效的达到相关规范和标准的要求,确保施工的质量和安全。然后还要由技术人员和设计人员共同来进行试桩,并在试桩过程中对桩基础施工的具体工艺参数进行掌握。依据工程前试桩的检测结果来最终确定工程桩的实际桩长与数量。
2.3施工放线
在进行桩基础施工时需要对场内各个控制点进行确定,而且施工进行时,还需要对各控制点进行复核,因为在施工操作及机械运行过程中极易导致各控制点的准确性受到影响。同时在施工结束后还需要对施工桩的实际位置进行进一步的复核。为了确保施工桩位的准确性,需要根据设计图纸及施工网格对场内的控制线进行确定,然后根据具体的项目施工要求对基础桩位图纸进行标记和编号,确保布置轴线及尺寸的数据参数的准确性。同时在桩基础施工中还需要对成桩标高进行严格控制,需要对每个桩体施工完成后的标高进行测量和记录,对于施工的水准点的设置,需要设置在三个以上,而且其设置的位置还不能对后续的沉桩施工带来影响。
3、高层建筑常用软土地基桩基础施工处理方法
3.1 CFG桩地基处理法
CFG桩是水泥、粉煤灰碎石桩的简称,由碎石、石屑粉煤灰产适量水泥加水拌合,用长螺旋钻或其他成桩设备制成的一种具有一定粘结强度的桩。其自身有一定的粘结性,可在全长范围内充分发挥桩周摩阻力和端承力,桩土应力比(n)一般为10-40.复合地基承载力的提高幅度较大,并有沉降小,稳定快的特点。适用于填土、饱和及非饱和粘性土、松散砂土、粉土等。对塑性指数高的饱和软粘土要慎用。
CFG桩复合地基加固机理包括置换作用和挤密作用,以置换作用为主。CFG桩可以全长受力,地基土质好、荷载不大时可将桩设计的短一些,地基土质差,荷载大时,将桩设计的长一点。如果地基土很软,而荷载又大时,柔性桩很难满足设计要求,而CFG可通过分散应力集中实现。CFG桩桩土应力比可达10-40,桩在复合地基中承担荷载40%-75%,提高地基承载力可达4倍。
CFG桩复合地基基础通过一定厚度的褥垫层与桩和桩间土相联系。若基础和桩间不设置褥垫层,装和桩间土传递垂直荷载与桩基相类似。当桩尖落在坚硬土层上,基础受荷载后,桩顶沉降变形小,绝大部分荷载由桩承担,桩间土的承载力很难发挥。褥垫层厚度很小时,桩对基础产生应力集中,当褥垫层厚度大于10cm时,应力集中明显降低。褥垫层越厚土承担的荷载越多,相反则土承担的荷载越少。褥垫层越厚桩顶水平位移越小,褥垫层大于10cm时桩体不会发生水平断折。
3.2高压旋喷法
高压喷射注浆法又称旋喷法,它利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,用高压脉冲泵将化学药剂(如水泥浆液、以水玻璃为主的浆液、以丙烯酸胺为主的浆液、以纸浆液为主的浆液等)通过钻杆下端的喷射装置,向四周以高速水平喷入土体,借助液体的冲击力切削土层,使喷射流程内土体遭受破坏,与此同时钻杆一边以一定的速度旋转,一边低速徐徐提升,使土体与水泥浆充分搅拌混合,胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度的圆柱体,从而使地基得到加固。 3.3重锤夯实法
重锤夯实法能够增加软基的强度,方式是起重锤,从高处落下,重锤的上下过程中形成对软基夯实打击的冲击力,这样的锤击可以形成一种固结,使软基的密度增加,进一步增强了软基的承载力,对地基稳定很有好处。现场施工过程中往往结合现场地基情况先进行填料,填料一般为碎石、砂砾石、风化砂等的混合料。具体填料厚度根据现场地质情况确定,一般情况下填土厚度为1-2m。
施工之前先在场区内选择比较有代表性的区域,区大小约50m*50m,回填混合料之后按照设计图纸要求与施工方案进行试夯,以确定填料虚铺厚度,提锤夯击次数,当两次夯击沉降量小于设计要求的沉降量或出现周边隆起时应停止夯击。施工强夯时先对重点部位进行重点点夯,如独立柱基础下、地基土相对软弱区域。两遍点夯之后对现场进行整平处理,整平后对整个强夯区域再进行一遍普夯。
施工过程中如果发现有提锤困难区域时应停止夯击,联系设计、勘察单位共同研究方案进行处理,或换填或加固。
3.4錘击沉预制方桩、预应力管桩法
在沿海滩涂地区,地下水含盐量大,氯离子含量高,达到强腐蚀的浓度。在这种情况下应使用掺加防腐剂的预制混凝土方桩。预制方桩的优点是生产工艺简单,质量容易保证。缺点是预制混凝土方桩生产周期长,单桩质量大运输不方便,施工时需要吊车配合吊装。如果地形复杂桩长难于确定,难免出现桩的浪费。施工中应仔细对照地质勘察报告,合理选择桩长,尽量减少桩的浪费。如果地下水氯离子浓度为中等腐蚀以下,可以考虑使用预应力混凝土管桩,为了降低腐蚀侵害,可在管桩桩芯灌注混凝土。预应力管桩加工周期短,强度增长快,施工沉桩简单,施工工期短。
3.5垫层与砂石垫层换填法
在房屋建筑工程的软土地基处理措施中,砂垫层与砂石垫层换填这一方法应用的比较广泛。砂垫层与砂石垫层通过用压实的砂垫层或石垫层来替换地基基础下部的部分软土层,从而使地基强度与承载力得到大幅提升,有效减少沉降量,能够使软土层加速排水固结。(1)砂垫层与砂石垫层换填的材料要求。砂垫层与砂石垫层最好采用质地坚硬、级配良好的粗砂、中砂、碎石、石屑、砂砾或是其他的工业废料粒作为换填材料。有些地区可能缺少粗砂、中砂以及砂砾,这时可以采用细砂,同时还要掺入一定量的卵石或碎石,其掺量按照设计规定要求进行(含石量小于等于50%)。使用的砂石材料不能含有垃圾、草根等有机杂质。用于排水固结软土地基的材料,其含泥量最好不要超过30%,卵石与碎石的最大粒径最好不要超过50mm。(2)砂垫层与砂石垫层换填的施工准备。在施工前应进行验槽,把浮土清除干净,基槽的边坡要确保稳定,草地与两侧如果有沟、井、孔洞等必须加以填实。(3)砂垫层与砂石垫层换填的施工要点。最好将砂垫层与砂石垫层底面铺设在同一标高上,若深度存在不同,施工程序为先深后浅。土面应挖成斜坡或台阶搭接,注意对搭接处进行捣实。在分段施工时,接头处必须作成斜坡,且每层斜坡都要错开0.5m到1m之间,然后进行充分捣实。当采用碎石垫层进行换填时,为了确保基坑底面表层软土不会发生局部破坏,必须在基坑底部与四侧铺设一层砂,待砂层铺设完毕后再铺设碎石垫层。砂垫层与砂石垫层必须分层铺垫,并分层压实,其铺设方法主要有:平振法、水撼法、插振法、碾压法及压实法等。
4、结束语
处在竞争日趋激烈的建筑产业市场下,高层项目用地资源开发越来越普通化,这间接体现了建筑产业市场的建设发展进程脚步加快的发展态势明显。因此,对于有关责任施工单位应能切合项目实际以高层项目对象作为客观研究重点,并在组织好人、机、料的组织管理要素前提下,积极研究软粘土所处地质的严峻开工条件,以此才能保障软土地质环境下地基土层有关工序作业的质量控制水平,为后续项目作业工序有力衔接提供基础保障
参考文献:
[1]陈龙生.高层建筑软土地基桩基础施工处理措施[J].中华建设,2012,09:266-267.
[2]和素旗.建筑工程软土地基施工处理技术要点探析[J].门窗,2013,07:80-81.
[3]张桂霞.浅谈房屋建筑工程软土地基基础处理方案[J].中国科技信息,2013,23:55-56.
【关键词】 高层建筑;软土地基;处理措施
引言:
在软土地基上进行高层建筑工程施工是一项较为复杂且系统的工作,想要进一步提高工程质量,就必须对软土地基进行有效的处理。为此,在实际工程中,施工人员应当了解并掌握软土地基的施工技术,并将之合理应用于工程当中。只有这样,才能确保建筑工程顺利进行,也才能有效提升工程项目的整体质量。
1、软土地基的基本特征
依据相关规范中给出的概念可知,所谓的软土具体就是指从软塑至流塑状态的一种饱和土层,其土质类型相对较多,大体上可归纳为以下几大类:淤泥、粉质粘土、泥炭、粉土等等,几乎所有软土的天然含水量都超过30%。虽然软土在自然状态下能够保持稳定,但是当土体本身受到外界扰动时,它的结构便会遭到破坏,这样一来土体就会出现流动,其稳定性便会下降。所以,在建筑工程中需要对软土地基进行相应的处理,以此来确保土体本身的稳定性。软土的种类虽然相对较多,但是它们均具有以下工程特征:(1)天然含水量相对较高,通常都大于液限,最高时甚至会超过200%;(2)天然孔隙比大,一般都>1.0;(3)飽和度均高于100%;(4)容重较小,约为1.5-1.9kN/m3;(5)渗透系数比较小,其范围大多数都在10-6~10-8cm/s,同时,自然沉降固结的速度非常缓慢,而且时间相对较长;(6)粘粒含量高,塑性指数较大,约为13-15左右;(7)强度指标较小,抗剪强度低,流动变形特性非常显著。
2、高层建筑桩基础施工前期工作
2.1工程现场的准备
在进行桩基础施工时,在施工现场遇到既有障碍物是较为经常发生的问题,其不仅有架空线路,而且周边建筑物的基础结构、地下管线及构筑物等在施工现场都较为常见,这些障碍物如果在施工之前不进行清除,则会对施工中的正常生产操作带来较大的影响,所以需要事先采取必要的防护措施或是整改方案,确保施工项目能够有序的进行,实现施工效率的提升。另外,在高层建筑桩基础施工时需要较多的大型施工机械,这就需要在施工前对场地进行平整和压实,这样不仅可以确保施工机械的稳定性,而且对于桩基础施工的垂直度也有较大的影响。
2.2施工规划与技术准备
在进行桩基础施工前,需要根据工程资料及设计图纸来对施工中地下存在的管线及周边结构物采取必要的保护措施,然后再根据项目的具体特点并在总体规划基础上来对制定具体的施工方案,从而合理对施工计划、材料供应及劳动力安排及设备管理等制定具体的计划,确保施工能够有效的达到相关规范和标准的要求,确保施工的质量和安全。然后还要由技术人员和设计人员共同来进行试桩,并在试桩过程中对桩基础施工的具体工艺参数进行掌握。依据工程前试桩的检测结果来最终确定工程桩的实际桩长与数量。
2.3施工放线
在进行桩基础施工时需要对场内各个控制点进行确定,而且施工进行时,还需要对各控制点进行复核,因为在施工操作及机械运行过程中极易导致各控制点的准确性受到影响。同时在施工结束后还需要对施工桩的实际位置进行进一步的复核。为了确保施工桩位的准确性,需要根据设计图纸及施工网格对场内的控制线进行确定,然后根据具体的项目施工要求对基础桩位图纸进行标记和编号,确保布置轴线及尺寸的数据参数的准确性。同时在桩基础施工中还需要对成桩标高进行严格控制,需要对每个桩体施工完成后的标高进行测量和记录,对于施工的水准点的设置,需要设置在三个以上,而且其设置的位置还不能对后续的沉桩施工带来影响。
3、高层建筑常用软土地基桩基础施工处理方法
3.1 CFG桩地基处理法
CFG桩是水泥、粉煤灰碎石桩的简称,由碎石、石屑粉煤灰产适量水泥加水拌合,用长螺旋钻或其他成桩设备制成的一种具有一定粘结强度的桩。其自身有一定的粘结性,可在全长范围内充分发挥桩周摩阻力和端承力,桩土应力比(n)一般为10-40.复合地基承载力的提高幅度较大,并有沉降小,稳定快的特点。适用于填土、饱和及非饱和粘性土、松散砂土、粉土等。对塑性指数高的饱和软粘土要慎用。
CFG桩复合地基加固机理包括置换作用和挤密作用,以置换作用为主。CFG桩可以全长受力,地基土质好、荷载不大时可将桩设计的短一些,地基土质差,荷载大时,将桩设计的长一点。如果地基土很软,而荷载又大时,柔性桩很难满足设计要求,而CFG可通过分散应力集中实现。CFG桩桩土应力比可达10-40,桩在复合地基中承担荷载40%-75%,提高地基承载力可达4倍。
CFG桩复合地基基础通过一定厚度的褥垫层与桩和桩间土相联系。若基础和桩间不设置褥垫层,装和桩间土传递垂直荷载与桩基相类似。当桩尖落在坚硬土层上,基础受荷载后,桩顶沉降变形小,绝大部分荷载由桩承担,桩间土的承载力很难发挥。褥垫层厚度很小时,桩对基础产生应力集中,当褥垫层厚度大于10cm时,应力集中明显降低。褥垫层越厚土承担的荷载越多,相反则土承担的荷载越少。褥垫层越厚桩顶水平位移越小,褥垫层大于10cm时桩体不会发生水平断折。
3.2高压旋喷法
高压喷射注浆法又称旋喷法,它利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,用高压脉冲泵将化学药剂(如水泥浆液、以水玻璃为主的浆液、以丙烯酸胺为主的浆液、以纸浆液为主的浆液等)通过钻杆下端的喷射装置,向四周以高速水平喷入土体,借助液体的冲击力切削土层,使喷射流程内土体遭受破坏,与此同时钻杆一边以一定的速度旋转,一边低速徐徐提升,使土体与水泥浆充分搅拌混合,胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度的圆柱体,从而使地基得到加固。 3.3重锤夯实法
重锤夯实法能够增加软基的强度,方式是起重锤,从高处落下,重锤的上下过程中形成对软基夯实打击的冲击力,这样的锤击可以形成一种固结,使软基的密度增加,进一步增强了软基的承载力,对地基稳定很有好处。现场施工过程中往往结合现场地基情况先进行填料,填料一般为碎石、砂砾石、风化砂等的混合料。具体填料厚度根据现场地质情况确定,一般情况下填土厚度为1-2m。
施工之前先在场区内选择比较有代表性的区域,区大小约50m*50m,回填混合料之后按照设计图纸要求与施工方案进行试夯,以确定填料虚铺厚度,提锤夯击次数,当两次夯击沉降量小于设计要求的沉降量或出现周边隆起时应停止夯击。施工强夯时先对重点部位进行重点点夯,如独立柱基础下、地基土相对软弱区域。两遍点夯之后对现场进行整平处理,整平后对整个强夯区域再进行一遍普夯。
施工过程中如果发现有提锤困难区域时应停止夯击,联系设计、勘察单位共同研究方案进行处理,或换填或加固。
3.4錘击沉预制方桩、预应力管桩法
在沿海滩涂地区,地下水含盐量大,氯离子含量高,达到强腐蚀的浓度。在这种情况下应使用掺加防腐剂的预制混凝土方桩。预制方桩的优点是生产工艺简单,质量容易保证。缺点是预制混凝土方桩生产周期长,单桩质量大运输不方便,施工时需要吊车配合吊装。如果地形复杂桩长难于确定,难免出现桩的浪费。施工中应仔细对照地质勘察报告,合理选择桩长,尽量减少桩的浪费。如果地下水氯离子浓度为中等腐蚀以下,可以考虑使用预应力混凝土管桩,为了降低腐蚀侵害,可在管桩桩芯灌注混凝土。预应力管桩加工周期短,强度增长快,施工沉桩简单,施工工期短。
3.5垫层与砂石垫层换填法
在房屋建筑工程的软土地基处理措施中,砂垫层与砂石垫层换填这一方法应用的比较广泛。砂垫层与砂石垫层通过用压实的砂垫层或石垫层来替换地基基础下部的部分软土层,从而使地基强度与承载力得到大幅提升,有效减少沉降量,能够使软土层加速排水固结。(1)砂垫层与砂石垫层换填的材料要求。砂垫层与砂石垫层最好采用质地坚硬、级配良好的粗砂、中砂、碎石、石屑、砂砾或是其他的工业废料粒作为换填材料。有些地区可能缺少粗砂、中砂以及砂砾,这时可以采用细砂,同时还要掺入一定量的卵石或碎石,其掺量按照设计规定要求进行(含石量小于等于50%)。使用的砂石材料不能含有垃圾、草根等有机杂质。用于排水固结软土地基的材料,其含泥量最好不要超过30%,卵石与碎石的最大粒径最好不要超过50mm。(2)砂垫层与砂石垫层换填的施工准备。在施工前应进行验槽,把浮土清除干净,基槽的边坡要确保稳定,草地与两侧如果有沟、井、孔洞等必须加以填实。(3)砂垫层与砂石垫层换填的施工要点。最好将砂垫层与砂石垫层底面铺设在同一标高上,若深度存在不同,施工程序为先深后浅。土面应挖成斜坡或台阶搭接,注意对搭接处进行捣实。在分段施工时,接头处必须作成斜坡,且每层斜坡都要错开0.5m到1m之间,然后进行充分捣实。当采用碎石垫层进行换填时,为了确保基坑底面表层软土不会发生局部破坏,必须在基坑底部与四侧铺设一层砂,待砂层铺设完毕后再铺设碎石垫层。砂垫层与砂石垫层必须分层铺垫,并分层压实,其铺设方法主要有:平振法、水撼法、插振法、碾压法及压实法等。
4、结束语
处在竞争日趋激烈的建筑产业市场下,高层项目用地资源开发越来越普通化,这间接体现了建筑产业市场的建设发展进程脚步加快的发展态势明显。因此,对于有关责任施工单位应能切合项目实际以高层项目对象作为客观研究重点,并在组织好人、机、料的组织管理要素前提下,积极研究软粘土所处地质的严峻开工条件,以此才能保障软土地质环境下地基土层有关工序作业的质量控制水平,为后续项目作业工序有力衔接提供基础保障
参考文献:
[1]陈龙生.高层建筑软土地基桩基础施工处理措施[J].中华建设,2012,09:266-267.
[2]和素旗.建筑工程软土地基施工处理技术要点探析[J].门窗,2013,07:80-81.
[3]张桂霞.浅谈房屋建筑工程软土地基基础处理方案[J].中国科技信息,2013,23:55-56.