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摘要:本文主要结合自身的施工经验,探讨在实际的施工过程中,如何进行软土地基的处理,以确保建筑工程上部结构的安全使用。
关键词:建筑工程,软土地基,施工处理,方法与技术。
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
一、建筑工程软土地基的特点与性质
在建筑工程施工过程中,所谓的软土地基,主要是指淤泥质土、淤泥、泥炭质土、泥炭以及部分的冲填土或者杂填土。根据我国《岩土工程勘察规范》(GB50021--2002)给予软土地基下的定义是:在施工地基土壤中,凡是土壤的天然孔隙比大于1.0,并且天然含水量大于液限的细粒土的,就视为软土地基,一般来说,这种特殊的地基土壤,具有以下的一些特点及性质:
1)首先,土壤的孔隙比较大,e≥1.0,压缩性高,a1-2>0.5MPa-1,属高压缩性土;
2)土壤的承重能力较差,当进行地基施工的时候,由于受到施工的振动、搅拌等,土壤的内部结构不稳定,容易遭到破坏,强度也会明显的降低,其灵敏度在3~16之间。
3)软土的天然含水量都会比较高,W>WL,而且呈现出流塑的状态,同时,渗透性差,通常渗透系数k≤i×10-6cm/s,抗剪强度低,天然不排水抗剪强度一般小于30kPa;
4)此外,软土还具有流变性,所以,在不变的荷载作用下,很容易会持续的变形,并且会导致抗剪强度的不断衰减。具体表现为在固结沉降之后,还会继续发生较大的次固结沉降。这类软土在荷载作用下,沉降稳定历时长,沉降量也不均匀,软土中常常夹有厚薄不等的粉土或粉细砂层,容易会造成建筑物的倾斜、裂缝等事故的发生。
二、建筑工程软土地基施工处理方法与技术
在建筑工程中,对于软土地基处理方法及主要技术,就是要充分地利用软土地基表层的密实土层作为基础的持力层,从而减少建筑物对地基土的附加压力,并且采用排水稳固的方法,利用砂井进行预压,使得土壤密度及承重性增加,提高地基的承载力。
1、排水固结法
排水固结法,又称为预压法,就是在建筑物建造之前,首先在天然的地基中设置砂井等竖向排水体,使土体附加压力增大,从而将土体中的水通过空隙排出,使得地基逐渐牢固结实,发生沉降,土壤的强度也得到逐步的提高。一般来说,排水固结法通常由排水系统和加压系统两部分组成:加压系统有堆载预压和真空预压两种,而排水系统则有普通砂井、袋装砂井和塑料排水带等,从而提高地基的承载力与稳定性,因而排水固结法是一种常用的软弱地基处理措施。下面,将从砂井的技术要求作为切入点,分析如何进行排水加固软土地基。
(1)砂井的直径和间距
砂井的直径和间距由黏性土层的固结特性和施工的期限确定,因此,砂井的直径不宜太小或者太大,太小的话,容易造成施工中缩颈或砂井不连续等质量问题,也会造成灌砂率的不足,如果是太大,也是一种经济浪费,因此,一般常用的砂井直径为300~400mm,而砂井之间的间距常为砂井直径的6~9倍,一般不应小于1.5m。
(2)砂井深度
砂井深度的选择与土层分布、地基中附加应力的大小、施工期限和条件等因素有关。当软黏土层不厚、底部有透水层时,砂井应尽可能穿透软黏土层;当软黏土层较厚,但间有砂层或砂透镜体时,砂井应尽可能打至砂层或透镜体;当软黏土层很厚,其中又无透水层时,可按地基的稳定性及建筑物变形要求处理的深度来决定。按地基抗滑稳定性控制的工程,如路堤、土坝、岸坡、堆料场等,砂井长度应通过稳定分析确定,砂井长度至少应超过最危险滑动面2m。以沉降控制的工程,如压缩土层厚度不大、砂井易贯穿、压缩土层深厚,则砂井深度应根据在限定的预压时间内应消除的变形量确定。
(3)砂井的布置和范围
砂井常按梅花形和正方形布置。由于梅花形排列较正方形紧凑和有效,应用较多。砂井的布置范围应稍大于建筑物基础范围,扩大的范围可由基础轮廓线向外增大约2~4m。
(4)砂垫层在砂井顶面应铺设排水砂垫层,以连通各个砂井形成通畅的排水面,将水排到场地以外。砂垫层厚度一般为0.3~0.5m;水下施工时,砂垫层厚度一般为lm左右。为节省砂子,也可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层,砂沟的高度一般为0.5~1.0m,砂沟宽度取砂井直径的2倍。
(5)砂井和砂垫层的材料砂井和砂垫层的砂料宜采用中粗砂,砂井砂料含泥量应小于3%,砂垫层砂料含泥量应小于5%,砂垫层的干重度应大于15kN/m³。
2、真空预压法
真空预压法是先在需加固的软土地基表面铺设一层透水砂垫层或砂砾层,再在其上覆盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布,四周密封,与大气隔绝,在砂垫层内埋设渗水管道,然后与真空泵连通进行抽气,使透水材料保持较高的真空度,在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力,将土中孔隙水和空气逐渐吸出,从而使土体固结。对于渗透系数小的软黏土,为加速孔隙水的排出,也可在加固部位设置砂井、袋装砂井或塑料排水带等竖向排水系统,真空预压法具有如下特点:首先不需分期加荷,缩短了工期,取得较好的施工效果;此外,在施工过程中,不需要大量的堆载,所以节省了运输费用及工程的整体造价水平;再次,施工过程中无噪声、无振动、无污染,符合绿色施工的标准要求。适用于饱和均质黏性土及含薄层砂夹层的黏性土,特别适用于新回填土、超软黏性土地基的加固。
3、高压喷射注浆法
在建筑施工过程中,如果遇到砾石层中,砾石直径不太大的情况,就可以采
用高压喷射注浆法,但是,不能用于地下水流速过大的地层。高压喷射注浆法作为近四十年来广泛应用的地基处理技术之一,正处在不断推广、不断改进的时期。从工程实践分析,高压喷注水泥土主要在软土地区用做地基加固和桩基础。我国的软土地区分布很广,所以,高压喷射注浆技术的应用前景是很广阔的。
三、工程实例分析
1、工程概况
广西南宁市某施工建筑项目,紧靠邕江边,外围尺寸为48m×48.15m×20.35m(长
×宽×高)。其软弱地基用高压旋喷桩加固,该工程施工历时100d,完成旋喷钻孔345个,累计钻孔进尺5100m,旋喷加固桩369根。
2、工程地质情况
该建筑项目所在位置的表层为块石碴料,其下分别为淤泥、河床沙砾和粉黏
土。在施工过程中,表层大块石含量较多,而且厚度也很大,一般为3~7m,1号井块石直径为0.5m以上,含量达50%,3号井碎石层分布含量为50%~80%。
3、方案选择及加固设计
原计划在地下连续墙完成后,挖至-5.5m,做深层搅拌桩加固软土地基,但实际上,在建筑物附近河侧块石层埋藏较深,当基坑挖至-5.5m时,仍有3~7m厚的块石层,深搅无法施工。鉴于此种情况,设计实施在建筑物临河一侧的块石层较厚处,布置5排旋喷桩,排距为1.8m,孔距为1.8m,要求旋喷桩直径为1.20m,有效桩长为8m,复合地基承载力为17t/㎡,根据实际开挖情况.最终确定在每个泵房并实施旋喷桩的根数(1号井138根、2号井29根、3号井挖7根,共计划294根)。为确保施工质量及加固后的复合地基承载力达到设计标准,通过对高喷、灌浆各种类型的比较分析,最后决定采用新的二重管法进行高压旋喷施工。
4、施工工艺
应用的以加固软基为主的二重管法的浆压,一般为20MPa,而这次应用的高压浆泵,目的主要是以防渗、加固为主所以射浆压力可达到50MPa,不需要使用高压水,同时,返浆量也较小,使得桩体质量得到有力的保证。施工工艺的具体参数如下:浆压30MPa,浆量20L/min,浆液密度1.52~1.60,气压0.7~0.8MPa,空气量60~80m³/h,提升速度lO~20cm/min。
四、结束语
综上所述,在地基施工过程中,如果遇到软土地基,施工技术人员一定要按照特殊地基从处理方法进行加固。正所谓万丈高楼平地起,地基的牢固与否,直接关系到建筑工程的整体质量,在实际施工过程中,就要实事求是,利用科学合理的施工工艺来进行加固,以确保建筑物可以顺利地安全地投入使用。
参考文献:
[1]旷利军.软土地基施工处理及要求[J] .《科园月刊》,2011年4期.
[2]龔智辉.采空区软土地基及一般软土地基施工处理浅析[J].《湖南交通科技》,2012年4期.
个人简介:覃志刘, 男(壮族), 广西大化人,本科学历,学士学位, 从事地基与基础工程施工技术工作。
关键词:建筑工程,软土地基,施工处理,方法与技术。
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
一、建筑工程软土地基的特点与性质
在建筑工程施工过程中,所谓的软土地基,主要是指淤泥质土、淤泥、泥炭质土、泥炭以及部分的冲填土或者杂填土。根据我国《岩土工程勘察规范》(GB50021--2002)给予软土地基下的定义是:在施工地基土壤中,凡是土壤的天然孔隙比大于1.0,并且天然含水量大于液限的细粒土的,就视为软土地基,一般来说,这种特殊的地基土壤,具有以下的一些特点及性质:
1)首先,土壤的孔隙比较大,e≥1.0,压缩性高,a1-2>0.5MPa-1,属高压缩性土;
2)土壤的承重能力较差,当进行地基施工的时候,由于受到施工的振动、搅拌等,土壤的内部结构不稳定,容易遭到破坏,强度也会明显的降低,其灵敏度在3~16之间。
3)软土的天然含水量都会比较高,W>WL,而且呈现出流塑的状态,同时,渗透性差,通常渗透系数k≤i×10-6cm/s,抗剪强度低,天然不排水抗剪强度一般小于30kPa;
4)此外,软土还具有流变性,所以,在不变的荷载作用下,很容易会持续的变形,并且会导致抗剪强度的不断衰减。具体表现为在固结沉降之后,还会继续发生较大的次固结沉降。这类软土在荷载作用下,沉降稳定历时长,沉降量也不均匀,软土中常常夹有厚薄不等的粉土或粉细砂层,容易会造成建筑物的倾斜、裂缝等事故的发生。
二、建筑工程软土地基施工处理方法与技术
在建筑工程中,对于软土地基处理方法及主要技术,就是要充分地利用软土地基表层的密实土层作为基础的持力层,从而减少建筑物对地基土的附加压力,并且采用排水稳固的方法,利用砂井进行预压,使得土壤密度及承重性增加,提高地基的承载力。
1、排水固结法
排水固结法,又称为预压法,就是在建筑物建造之前,首先在天然的地基中设置砂井等竖向排水体,使土体附加压力增大,从而将土体中的水通过空隙排出,使得地基逐渐牢固结实,发生沉降,土壤的强度也得到逐步的提高。一般来说,排水固结法通常由排水系统和加压系统两部分组成:加压系统有堆载预压和真空预压两种,而排水系统则有普通砂井、袋装砂井和塑料排水带等,从而提高地基的承载力与稳定性,因而排水固结法是一种常用的软弱地基处理措施。下面,将从砂井的技术要求作为切入点,分析如何进行排水加固软土地基。
(1)砂井的直径和间距
砂井的直径和间距由黏性土层的固结特性和施工的期限确定,因此,砂井的直径不宜太小或者太大,太小的话,容易造成施工中缩颈或砂井不连续等质量问题,也会造成灌砂率的不足,如果是太大,也是一种经济浪费,因此,一般常用的砂井直径为300~400mm,而砂井之间的间距常为砂井直径的6~9倍,一般不应小于1.5m。
(2)砂井深度
砂井深度的选择与土层分布、地基中附加应力的大小、施工期限和条件等因素有关。当软黏土层不厚、底部有透水层时,砂井应尽可能穿透软黏土层;当软黏土层较厚,但间有砂层或砂透镜体时,砂井应尽可能打至砂层或透镜体;当软黏土层很厚,其中又无透水层时,可按地基的稳定性及建筑物变形要求处理的深度来决定。按地基抗滑稳定性控制的工程,如路堤、土坝、岸坡、堆料场等,砂井长度应通过稳定分析确定,砂井长度至少应超过最危险滑动面2m。以沉降控制的工程,如压缩土层厚度不大、砂井易贯穿、压缩土层深厚,则砂井深度应根据在限定的预压时间内应消除的变形量确定。
(3)砂井的布置和范围
砂井常按梅花形和正方形布置。由于梅花形排列较正方形紧凑和有效,应用较多。砂井的布置范围应稍大于建筑物基础范围,扩大的范围可由基础轮廓线向外增大约2~4m。
(4)砂垫层在砂井顶面应铺设排水砂垫层,以连通各个砂井形成通畅的排水面,将水排到场地以外。砂垫层厚度一般为0.3~0.5m;水下施工时,砂垫层厚度一般为lm左右。为节省砂子,也可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层,砂沟的高度一般为0.5~1.0m,砂沟宽度取砂井直径的2倍。
(5)砂井和砂垫层的材料砂井和砂垫层的砂料宜采用中粗砂,砂井砂料含泥量应小于3%,砂垫层砂料含泥量应小于5%,砂垫层的干重度应大于15kN/m³。
2、真空预压法
真空预压法是先在需加固的软土地基表面铺设一层透水砂垫层或砂砾层,再在其上覆盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布,四周密封,与大气隔绝,在砂垫层内埋设渗水管道,然后与真空泵连通进行抽气,使透水材料保持较高的真空度,在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力,将土中孔隙水和空气逐渐吸出,从而使土体固结。对于渗透系数小的软黏土,为加速孔隙水的排出,也可在加固部位设置砂井、袋装砂井或塑料排水带等竖向排水系统,真空预压法具有如下特点:首先不需分期加荷,缩短了工期,取得较好的施工效果;此外,在施工过程中,不需要大量的堆载,所以节省了运输费用及工程的整体造价水平;再次,施工过程中无噪声、无振动、无污染,符合绿色施工的标准要求。适用于饱和均质黏性土及含薄层砂夹层的黏性土,特别适用于新回填土、超软黏性土地基的加固。
3、高压喷射注浆法
在建筑施工过程中,如果遇到砾石层中,砾石直径不太大的情况,就可以采
用高压喷射注浆法,但是,不能用于地下水流速过大的地层。高压喷射注浆法作为近四十年来广泛应用的地基处理技术之一,正处在不断推广、不断改进的时期。从工程实践分析,高压喷注水泥土主要在软土地区用做地基加固和桩基础。我国的软土地区分布很广,所以,高压喷射注浆技术的应用前景是很广阔的。
三、工程实例分析
1、工程概况
广西南宁市某施工建筑项目,紧靠邕江边,外围尺寸为48m×48.15m×20.35m(长
×宽×高)。其软弱地基用高压旋喷桩加固,该工程施工历时100d,完成旋喷钻孔345个,累计钻孔进尺5100m,旋喷加固桩369根。
2、工程地质情况
该建筑项目所在位置的表层为块石碴料,其下分别为淤泥、河床沙砾和粉黏
土。在施工过程中,表层大块石含量较多,而且厚度也很大,一般为3~7m,1号井块石直径为0.5m以上,含量达50%,3号井碎石层分布含量为50%~80%。
3、方案选择及加固设计
原计划在地下连续墙完成后,挖至-5.5m,做深层搅拌桩加固软土地基,但实际上,在建筑物附近河侧块石层埋藏较深,当基坑挖至-5.5m时,仍有3~7m厚的块石层,深搅无法施工。鉴于此种情况,设计实施在建筑物临河一侧的块石层较厚处,布置5排旋喷桩,排距为1.8m,孔距为1.8m,要求旋喷桩直径为1.20m,有效桩长为8m,复合地基承载力为17t/㎡,根据实际开挖情况.最终确定在每个泵房并实施旋喷桩的根数(1号井138根、2号井29根、3号井挖7根,共计划294根)。为确保施工质量及加固后的复合地基承载力达到设计标准,通过对高喷、灌浆各种类型的比较分析,最后决定采用新的二重管法进行高压旋喷施工。
4、施工工艺
应用的以加固软基为主的二重管法的浆压,一般为20MPa,而这次应用的高压浆泵,目的主要是以防渗、加固为主所以射浆压力可达到50MPa,不需要使用高压水,同时,返浆量也较小,使得桩体质量得到有力的保证。施工工艺的具体参数如下:浆压30MPa,浆量20L/min,浆液密度1.52~1.60,气压0.7~0.8MPa,空气量60~80m³/h,提升速度lO~20cm/min。
四、结束语
综上所述,在地基施工过程中,如果遇到软土地基,施工技术人员一定要按照特殊地基从处理方法进行加固。正所谓万丈高楼平地起,地基的牢固与否,直接关系到建筑工程的整体质量,在实际施工过程中,就要实事求是,利用科学合理的施工工艺来进行加固,以确保建筑物可以顺利地安全地投入使用。
参考文献:
[1]旷利军.软土地基施工处理及要求[J] .《科园月刊》,2011年4期.
[2]龔智辉.采空区软土地基及一般软土地基施工处理浅析[J].《湖南交通科技》,2012年4期.
个人简介:覃志刘, 男(壮族), 广西大化人,本科学历,学士学位, 从事地基与基础工程施工技术工作。