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摘要:湿陷性岩土,包括干旱和半干旱地区的湿陷性碎石土、湿陷性砂土,湿陷性黄土及其他湿陷性岩土,在施工过程中,这种地基需要做特殊的处理,因此,文章主要针对湿陷性岩土地基的处理方法进行详细的论述与分析。
关键词:建筑工程;施工技术;湿陷性地基;处理方法
一、湿陷性黄土地基的缺陷
湿陷性黄土在天然状态下,孔隙率高,孔隙大,且由于生物等作用,天然剖面呈竖直节理的管状孔隙:千燥时呈淡黄色,湿润寸呈褐黄色;由于胶结物的凝聚和结晶作用,其骨架被牢固地黏结,使黄土地基具有较高的强度和较小的压缩性,当遇水侵蚀后,水分子楔入土体颗粒之间,破坏土体薄膜,于是结合水联系减弱,盐类溶于水中,各种胶结物软化,使黄土骨架的抗剪强度迅速降低。在上部荷载压力作用下,颗粒向大孔中移动,骨架挤紧,其结构迅速破坏,导致黄土地基湿陷,引起建筑物的不均匀下沉、倾斜和墙体裂缝等变形,严重时还会倒塌。
二、湿陷性地基的处理方法
选择好的方法处理湿陷性黄土地基,是保证建设工程的质量和降低成本的关键。必须根据建筑物的类别、湿陷性黄上的特性,施工条件和当地材料,经综合技术经济比较论证确定。
(一)非自重湿陷性地基的处理方法
1.垫层法(换上法):根据建筑结构情况及地基的岩土工程勘察报告中的土质情况,将表层的湿陷性的黄土挖除,一般深度不小于1m,或为基础宽度的1倍以上。当土挖好经检查已达到设计要求的土层,方可用亚黏土、灰土等回填,但不能用耕植土、淤泥、淤泥质土、冻土做填土料;必须控制填土料的质量,土块的粒径不宜大于50mm,含水量要控制在最佳范围内,每层的虚铺厚度和压实遍数,应根据上质、压实系数和机具性能确定,按表2.选用。碾压轮迹或夯迹应相互搭接,防止漏压:控制垫层质量的压实系数c,应符合下列要求:当垫层厚度不大于1m时,其压实系数不得小于0.93。
当垫层厚度大于3m时,其压实系数不宜小于0.95。夯填后,土的孔隙率、孔隙都减小,湿陷性降低,则浸水后不会出现过大沉陷。
2.重锤夯实法:利用重锤自由下落时的冲击能来夯实浅层湿陷性黄土地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层。夯实的影响深度与锤重、锤底直径、落距以及土质条件等因素有关。夯实时如采用重15kN,底面直径1.15m的锤,落距3—4m,其有效夯实深度为1.1—1.2m,与锤径相当。停夯标准:随着夯打遍数增加,每遍土的夯沉量逐渐减少,当最后二遍平均夯沉量不大于10—20mm时,可以停夯。
(二)自重湿陷性黄土的处理方法
1.强夯法:强夯法就是从高处落下重锤,给地基以强大的冲击力和振动,使自重湿陷性黄土地基压实得到加固,夯击一般使用100—120t级的大型吊车,将重锤吊到设计要求高度后自由落下,加固深度可达10—20m。采用强夯法处理湿陷性黄土地基时,土的含水量宜低于塑限含水量的l%—3%。在拟夯实的上层内,当土的含水量低于10%时,宜加水至塑限含水量;当上的含水量大于塑限含水量3%时,宜采取适当降低含水量措施。强夯法加固地基的机理有三方面:
(1)加密作用,即指上中空气或气体的排出;
(2)固结作用,指的是水或流体的排出;
(3)预加变形作用,指的是各种颗粒成分在结构上的重新排列,还包括颗粒组构或形态的改变。
由于湿陷性黄土一般都处于非饱和状态,土中基本上不存在或只有极少的自由水,因此,在强夯过程中不涉及到孔隙水压力消散和排水固结的一系列问题。为简化施工顺序提供有利条件,在平面上的夯位排列无须像夯实饱和土那样采用较大距离的跳点夯,而可按纵横方格网点排列力式,一个夯位紧按一个夯位地顺序夯击,可减少夯锤在平面上移动所耗费的工时,有效地提高施工效率。
强夯处理地基的质量检验:
(1)强夯施工记录。每个夯点的累计夯沉量,不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%。
(2)在每500~1000㎡面积内任选一处,自夯面下5—8m深度内,每隔0.5—1m取土样测定土的于密度,湿陷系数筹指标。
(3)当需要采用静力触探等方法测定强夯土的承载力时,宜在地基强夯结束一个月后进行,根据检验结果,应对不合格处进行补夯,或采取其他补救措施。直至达到试夯或设计规定的各项指标为止。
2.挤密法:
成孔后,3个孔之间土的最小挤密系数,对Ⅰ、Ⅱ级建筑不宜小于0.92,对其他建筑不宜小于0.90。土桩或灰土桩适用于地下水位以上、处理深度为5—15m的湿陷性黄土或杂填土地基。地下水位以下或土的含水量超过25%时,不宜采用。土桩适用于以消除地基土的湿陷性为主要目的湿陷性黄土地基;而灰土桩还能提高土的承载力。采用土或灰土桩挤密的地基,桩孔的直径(d)以300—600mm为宜,桩孔的布置以等边三角形排列为宜。
3.加强防水设施和处理:湿陷性黄土地基不受到水浸湿,地基即使不处理,也不会发生湿陷。为此,施工和使用过程中都要加强防水意识,防止降水和给排水浸湿黄土地基,这是防止建筑物沉降的主要措施之一。
(三)设计方面的措施
1.在设计上必须有防水措施,做好总体的平面设计,保证整个场地排水畅通,并做好防洪设施。凡是给水管、排水管、排污水管、排工业废水管等管道、窨井、储水池等,与建筑物要有l0m左右的距离:做好屋面的防水和集中排水的处理,建筑物周围的散水宽度不小于1.5m,靠四周外墙面,要留15—20mm宽的隔离缝。沿长度方向,应不超过12m设一条伸缩缝;转角处要设对角缝,缝内填嵌柔性防水密封膏或沥青砂浆,防止雨水渗入。
2.为使建筑物能尽量减少因地基局部浸水所引起的差异沉降,必须采取相应的结构措施,以适应这种差异沉降,而不致遭到严重破坏,继续保持其整体稳定性和正常使用。选用适应不均匀沉降的结构类型,如铰接排架、钢筋混凝土框架结构、框剪结构、箱型基础等;加强建筑物的整体刚度,控制多层砖混结构建筑的长高比(L/h≤3),增设横墙,按《砌体结构设汁规范》中要求设置变形缝,设置构造柱、钢筋混凝上圈梁,窗台下的墙体内增设砖配筋带或钢筋混凝土构件,预留适当的沉降空隙。当管道穿墙寸,管道顶部与墙洞顶要留200—400mm的空隙。
(四)施工技术措施
1.根据湿陷性黄土的特性和设计要求,编制好施工组织设计文件,合理施工程序:在平整场地的同时,做防洪、排水设施,护坡和挡土墙,接通水电,修筑道路,并先敷设排水管道,保证现场排水畅通。
2.先施工地下工程,后施工地上工程。无施工深,重、高的工程,后施工浅、轻、低的工程。
3.设置沉降观测点,观测建筑物的沉降,并做好记录。如有特殊变化,须及时研究分析原因,作必要防范处理?观测和记录建筑场地内的地下水位变化情况,
4.搅拌站、储水池、淋灰池等,与永久性建筑物的距离,在非自重湿陷性黄土场地不宜小于12m,在自重湿陷性黄土场地不宜小于20m,并应有排水、防水措。
5.基槽或坑底面应有一定的坡度,在基础位置外宜设集水坑,及时排除积水。从基槽(坑)内挖出的土,在外围堆成土堤;土堤坡脚至基槽(坑)边缘距离不宜小于lm:在基础施工的始终,要严格防止地面水流入坑或槽内。
6.采用土或灰土做垫层,应在坑底面打夯,同一夯点,不宜少于三遍。
7.基础施工完成,经有关单位检查验收后,要及时做好墙基槽和柱基坑的回填土工作,选用最佳含水率的黏土料分层分皮夯填密实,严格按《建筑工程质量检验评定标准》中要求用环刀法取样,测定压实后土的干土质量密度,其合格率不应小于90%,不合格干土质量密度的最低值与设计值的差不应大于0.08g/cm³,且不应集中在一处。创造条件先做好室外混凝土散水和底层的室内地坪,然后再进行上部工程施工。必须做好成品保护工作,如扩大外脚手架竖撑下的垫块,防止压碎。
8.屋面施工的同时,应做好天沟、水斗、水落管等,将雨水及时排出,防止渗入地基土中。
(五)加强使用维护管理
1.给水、排水管道和热力管网系统,必须定期检查。一般每隔15d检查一次,遇有漏水或故障,要立即断绝水源、气源,排除故障,修补后方可继续使用。
2.应经常检查防护莅围以内的防水地面、散水,排水沟等,发现断裂、阻塞而积水等情况,及时修补和疏通,防止雨水渗入地基,引起建筑物在渗漏处的一侧墙身下沉,倾斜和裂缝。
3.有的散水宽度太窄,沉降沿外墙面裂缝断裂,雨水沿缝隙渗入地下,使墙基持力土层湿陷沉降。
三、结语
在施工过程中,一旦发现建筑物有下沉,或墙、柱或地面有裂缝时,应立即检查附近的水管、储水池等有无漏水情况。如有漏水,要迅速关闭水源,测定地基土的含水量,觀测沉降并做好记录,进行综合分析,研究处理方案,控制沉降的发展,确保建筑的使用安全。
参考文献
[1]李魁.强夯法处理湿陷性地基的施工管理[J].新疆有色金属,2006,(1).
[2]刘伟,张庆华.强夯法在冷却塔湿陷性地基处理中的应用[J].山东工业大学学报,2001,(10).
作者简介:李少正(1970- ),男,广西贵港人,供职于广西华东建设有限公司,研究方向:工业与民用建筑。
关键词:建筑工程;施工技术;湿陷性地基;处理方法
一、湿陷性黄土地基的缺陷
湿陷性黄土在天然状态下,孔隙率高,孔隙大,且由于生物等作用,天然剖面呈竖直节理的管状孔隙:千燥时呈淡黄色,湿润寸呈褐黄色;由于胶结物的凝聚和结晶作用,其骨架被牢固地黏结,使黄土地基具有较高的强度和较小的压缩性,当遇水侵蚀后,水分子楔入土体颗粒之间,破坏土体薄膜,于是结合水联系减弱,盐类溶于水中,各种胶结物软化,使黄土骨架的抗剪强度迅速降低。在上部荷载压力作用下,颗粒向大孔中移动,骨架挤紧,其结构迅速破坏,导致黄土地基湿陷,引起建筑物的不均匀下沉、倾斜和墙体裂缝等变形,严重时还会倒塌。
二、湿陷性地基的处理方法
选择好的方法处理湿陷性黄土地基,是保证建设工程的质量和降低成本的关键。必须根据建筑物的类别、湿陷性黄上的特性,施工条件和当地材料,经综合技术经济比较论证确定。
(一)非自重湿陷性地基的处理方法
1.垫层法(换上法):根据建筑结构情况及地基的岩土工程勘察报告中的土质情况,将表层的湿陷性的黄土挖除,一般深度不小于1m,或为基础宽度的1倍以上。当土挖好经检查已达到设计要求的土层,方可用亚黏土、灰土等回填,但不能用耕植土、淤泥、淤泥质土、冻土做填土料;必须控制填土料的质量,土块的粒径不宜大于50mm,含水量要控制在最佳范围内,每层的虚铺厚度和压实遍数,应根据上质、压实系数和机具性能确定,按表2.选用。碾压轮迹或夯迹应相互搭接,防止漏压:控制垫层质量的压实系数c,应符合下列要求:当垫层厚度不大于1m时,其压实系数不得小于0.93。
当垫层厚度大于3m时,其压实系数不宜小于0.95。夯填后,土的孔隙率、孔隙都减小,湿陷性降低,则浸水后不会出现过大沉陷。
2.重锤夯实法:利用重锤自由下落时的冲击能来夯实浅层湿陷性黄土地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层。夯实的影响深度与锤重、锤底直径、落距以及土质条件等因素有关。夯实时如采用重15kN,底面直径1.15m的锤,落距3—4m,其有效夯实深度为1.1—1.2m,与锤径相当。停夯标准:随着夯打遍数增加,每遍土的夯沉量逐渐减少,当最后二遍平均夯沉量不大于10—20mm时,可以停夯。
(二)自重湿陷性黄土的处理方法
1.强夯法:强夯法就是从高处落下重锤,给地基以强大的冲击力和振动,使自重湿陷性黄土地基压实得到加固,夯击一般使用100—120t级的大型吊车,将重锤吊到设计要求高度后自由落下,加固深度可达10—20m。采用强夯法处理湿陷性黄土地基时,土的含水量宜低于塑限含水量的l%—3%。在拟夯实的上层内,当土的含水量低于10%时,宜加水至塑限含水量;当上的含水量大于塑限含水量3%时,宜采取适当降低含水量措施。强夯法加固地基的机理有三方面:
(1)加密作用,即指上中空气或气体的排出;
(2)固结作用,指的是水或流体的排出;
(3)预加变形作用,指的是各种颗粒成分在结构上的重新排列,还包括颗粒组构或形态的改变。
由于湿陷性黄土一般都处于非饱和状态,土中基本上不存在或只有极少的自由水,因此,在强夯过程中不涉及到孔隙水压力消散和排水固结的一系列问题。为简化施工顺序提供有利条件,在平面上的夯位排列无须像夯实饱和土那样采用较大距离的跳点夯,而可按纵横方格网点排列力式,一个夯位紧按一个夯位地顺序夯击,可减少夯锤在平面上移动所耗费的工时,有效地提高施工效率。
强夯处理地基的质量检验:
(1)强夯施工记录。每个夯点的累计夯沉量,不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%。
(2)在每500~1000㎡面积内任选一处,自夯面下5—8m深度内,每隔0.5—1m取土样测定土的于密度,湿陷系数筹指标。
(3)当需要采用静力触探等方法测定强夯土的承载力时,宜在地基强夯结束一个月后进行,根据检验结果,应对不合格处进行补夯,或采取其他补救措施。直至达到试夯或设计规定的各项指标为止。
2.挤密法:
成孔后,3个孔之间土的最小挤密系数,对Ⅰ、Ⅱ级建筑不宜小于0.92,对其他建筑不宜小于0.90。土桩或灰土桩适用于地下水位以上、处理深度为5—15m的湿陷性黄土或杂填土地基。地下水位以下或土的含水量超过25%时,不宜采用。土桩适用于以消除地基土的湿陷性为主要目的湿陷性黄土地基;而灰土桩还能提高土的承载力。采用土或灰土桩挤密的地基,桩孔的直径(d)以300—600mm为宜,桩孔的布置以等边三角形排列为宜。
3.加强防水设施和处理:湿陷性黄土地基不受到水浸湿,地基即使不处理,也不会发生湿陷。为此,施工和使用过程中都要加强防水意识,防止降水和给排水浸湿黄土地基,这是防止建筑物沉降的主要措施之一。
(三)设计方面的措施
1.在设计上必须有防水措施,做好总体的平面设计,保证整个场地排水畅通,并做好防洪设施。凡是给水管、排水管、排污水管、排工业废水管等管道、窨井、储水池等,与建筑物要有l0m左右的距离:做好屋面的防水和集中排水的处理,建筑物周围的散水宽度不小于1.5m,靠四周外墙面,要留15—20mm宽的隔离缝。沿长度方向,应不超过12m设一条伸缩缝;转角处要设对角缝,缝内填嵌柔性防水密封膏或沥青砂浆,防止雨水渗入。
2.为使建筑物能尽量减少因地基局部浸水所引起的差异沉降,必须采取相应的结构措施,以适应这种差异沉降,而不致遭到严重破坏,继续保持其整体稳定性和正常使用。选用适应不均匀沉降的结构类型,如铰接排架、钢筋混凝土框架结构、框剪结构、箱型基础等;加强建筑物的整体刚度,控制多层砖混结构建筑的长高比(L/h≤3),增设横墙,按《砌体结构设汁规范》中要求设置变形缝,设置构造柱、钢筋混凝上圈梁,窗台下的墙体内增设砖配筋带或钢筋混凝土构件,预留适当的沉降空隙。当管道穿墙寸,管道顶部与墙洞顶要留200—400mm的空隙。
(四)施工技术措施
1.根据湿陷性黄土的特性和设计要求,编制好施工组织设计文件,合理施工程序:在平整场地的同时,做防洪、排水设施,护坡和挡土墙,接通水电,修筑道路,并先敷设排水管道,保证现场排水畅通。
2.先施工地下工程,后施工地上工程。无施工深,重、高的工程,后施工浅、轻、低的工程。
3.设置沉降观测点,观测建筑物的沉降,并做好记录。如有特殊变化,须及时研究分析原因,作必要防范处理?观测和记录建筑场地内的地下水位变化情况,
4.搅拌站、储水池、淋灰池等,与永久性建筑物的距离,在非自重湿陷性黄土场地不宜小于12m,在自重湿陷性黄土场地不宜小于20m,并应有排水、防水措。
5.基槽或坑底面应有一定的坡度,在基础位置外宜设集水坑,及时排除积水。从基槽(坑)内挖出的土,在外围堆成土堤;土堤坡脚至基槽(坑)边缘距离不宜小于lm:在基础施工的始终,要严格防止地面水流入坑或槽内。
6.采用土或灰土做垫层,应在坑底面打夯,同一夯点,不宜少于三遍。
7.基础施工完成,经有关单位检查验收后,要及时做好墙基槽和柱基坑的回填土工作,选用最佳含水率的黏土料分层分皮夯填密实,严格按《建筑工程质量检验评定标准》中要求用环刀法取样,测定压实后土的干土质量密度,其合格率不应小于90%,不合格干土质量密度的最低值与设计值的差不应大于0.08g/cm³,且不应集中在一处。创造条件先做好室外混凝土散水和底层的室内地坪,然后再进行上部工程施工。必须做好成品保护工作,如扩大外脚手架竖撑下的垫块,防止压碎。
8.屋面施工的同时,应做好天沟、水斗、水落管等,将雨水及时排出,防止渗入地基土中。
(五)加强使用维护管理
1.给水、排水管道和热力管网系统,必须定期检查。一般每隔15d检查一次,遇有漏水或故障,要立即断绝水源、气源,排除故障,修补后方可继续使用。
2.应经常检查防护莅围以内的防水地面、散水,排水沟等,发现断裂、阻塞而积水等情况,及时修补和疏通,防止雨水渗入地基,引起建筑物在渗漏处的一侧墙身下沉,倾斜和裂缝。
3.有的散水宽度太窄,沉降沿外墙面裂缝断裂,雨水沿缝隙渗入地下,使墙基持力土层湿陷沉降。
三、结语
在施工过程中,一旦发现建筑物有下沉,或墙、柱或地面有裂缝时,应立即检查附近的水管、储水池等有无漏水情况。如有漏水,要迅速关闭水源,测定地基土的含水量,觀测沉降并做好记录,进行综合分析,研究处理方案,控制沉降的发展,确保建筑的使用安全。
参考文献
[1]李魁.强夯法处理湿陷性地基的施工管理[J].新疆有色金属,2006,(1).
[2]刘伟,张庆华.强夯法在冷却塔湿陷性地基处理中的应用[J].山东工业大学学报,2001,(10).
作者简介:李少正(1970- ),男,广西贵港人,供职于广西华东建设有限公司,研究方向:工业与民用建筑。