试析施工技术中的地基加固技术

时间：2014-09-25 22:10:27 阅读量：0次 所属分类：科技论文

摘要：高层建筑持力层下卧软弱砂夹层地基处理的设计模式、施工方法和检测手段，并结合工程实例予以说明。

　　摘 要：为了确保建筑工程的质量，就必须要做好地基加固处理工作。在具体地基处理技术的选择使用上，需根据具体条件，将新技术与已成熟的方法相结合，以保证地基能够得到有效地加固，使地基强度提高，并确保地基承载力满足建筑物设计要求。

　　关键词：地基;加固;处理;方法

　　一、地基加固处理的重要性

　　1.可以解决地基承载力或稳定性的问题

　　地基承载力或稳定性问题是指地基在建筑物荷载(包括动、静荷载的各种组合)的作用下是否能够支持上部结构的正常使用并保持稳定。采用地基加固处理后，可以使地基承载力满足要求，这样在建筑物的荷载作用下，建筑物地基就不会产生整体或局部剪切破坏，从而保证建筑物的正常使用与质量安全。

　　2.可以解决水平位移、沉降、不均匀沉降的问题

　　在建筑物的荷载(包括动、静荷载的各种组合)作用下，其地基将产生水平位移、沉降、不均匀沉降。采用地基加固处理后，能够使地基变形(水平位移、沉降、不均匀沉降)低于允许值，从而保证建筑物的正常使用与质量安全，不会给建筑物造成严重的破坏。

　　3.可以解决渗透问题

　　渗透问题主要包括两个方面：(1)地基中的水力比降高出其允许值时，这时地基土就会因管涌与潜蚀产生破坏，甚至导致建筑物遭到破坏;(2)堤坝蓄水构筑物地基渗流量高出其允许值时，这会造成较大水量损失，严重时可以导致蓄水失败。为此，需要对这样的建筑场地进行地基加固处理，以满足建筑物对地基的要求。

　　二、地基加固处理的方法

　　1.预压法

　　预压法是在建筑物建造前,对建筑物进行预压,使土体中的水排除,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。

　　(1)堆载预压法

　　建造建筑物之前,用临时堆载的方法对地基施加荷载,给予一定的预压期.使得地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。

　　此法适用于各类软弱地基,包括天然土沉积土层或人工充填土层,如沼泽土、淤泥水力充填土;较广泛用于冷藏库、机场跑道、集装箱码头等沉降要求高的地基。

　　此法的施工工艺如下：

　　①预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载。

　　②大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业，对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业。

　　③堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度，底面应适当放大。

　　④作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。

　　(2)砂井堆载预压法

　　此法是在软弱地基中用钢管打孔，灌砂设置砂井作为竖向排水通道，并在砂井顶部设置砂垫层作为水平排水通道，在砂垫层上部压载以增加土中附加应力，附加应力产生超静水压力，使土体中孔隙水较快地通过砂井从垫层中排出，以达到加速土体固结，提高地基土强度的目的。

　　此法适用于透水性底的饱和软弱黏性土加固;用于机场跑道、油罐、水水工结构、道路、堤坝码头、岸坡等工程地基的处理。

　　(3)袋装砂井堆载预压法

　　此法是在普通砂井堆载预压基础上改良和发展起来的一种新方法。其特点是：

　　①能保证砂井的连续性，不易混入泥沙。

　　②打井设备实现了轻行化，比较适应在软弱的地基上施工。

　　③采用小截面砂井，用砂量大为减少。

　　④施工速度快。

　　⑤工程造价低。

　　(4)塑料排水板堆载预压法

　　此法是将带状塑料排水板用插板机将其插入软弱土层中，组成垂直和水平排水系统，然后在地基表面堆载预压，土中孔隙水沿塑料板的沟槽上面溢出地面，从而加快软土地基的沉降过程，使地基得到压密加固。

　　适用范围同砂井堆载预压法和袋装砂井堆载预压法。

　　(5)真空预压法

　　此法是在软黏土地基表面铺设砂垫层，用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气，使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出，地基土得到固结。为了加速固结，也可采用打砂井或插塑料排水板的方法，即在铺设砂垫层和土工薄膜之前打砂井或插排水板，达到缩短排水距离的目的。

　　此法施工要点是：先设置竖向排水系统，水平分布的滤管埋设宜采用条形或鱼刺形，砂垫层上的密封膜采用2—3层的聚氯乙烯薄膜，按先后顺序同时铺设。面积大时宜分区预压;做好真空度、地面沉降度、水平位移等观测;预压结束后，应清除砂槽和腐质土层。能够注意对周围环境的影响。

　　此法适于饱和均质黏性土及含薄层砂夹层的黏性土,特别适于新淤填土、超软土地基的加固。

　　2.换土垫层法

　　是将表层不良地基土挖除，然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实，形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。

　　根据所用的材料不同，有素土垫层换层法、灰土垫层换土法、砂和沙砾石垫层换层法、碎石和矿渣垫层换层法、碎砖三合土垫层换层法等，施工方法一般采用机械碾压法、重锤夯实法和平板振动法，对于沙石垫层还可以采用插振法、水撼法等。

　　换垫层施工要点：

　　①施工前应先验槽，清除松土，并打底夯两遍，要求平整干净，如有积水、淤泥应晒干。

　　②灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优含水量范围内，垫层的分层铺填厚度可取200—300mm。垫层施工可根据不同的换填材料选择施工机械，灰土宜采用机械夯打或碾压，沙石宜采用振动碾和振动压实机械。

　　③沙石垫层垫层底宜设在同一标高上，如深度不同，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行换层施工，搭接应夯压密实。灰土垫层分段施工时，不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝，上下两层的缝距不得小于500mm。灰土应拌合均匀并当日铺填夯实，灰土夯实后3天不得受水侵泡。

　　④垫层宽度的确定，视材料不同按计算取用。

　　⑤冬季施工，必须在垫层不冻的状态下进行，冻土及夹有冻块的土料不得使用，当日拌合灰土要在当日铺填夯完，表面要用塑料薄膜覆盖，以防受冻。

　　⑥垫层竣工后，应及时进行基础施工与基础回填。

　　3.强夯法

　　强夯法是一种软弱地基加固的技术，该方法一般采用80~300KN的重锤，以8~20米的落距自由落下，对土体进行强力夯实。其作用机理是用很大的的冲击能(一般为500~800千焦)，使土中出现冲击波和很强的应力，迫使土中孔隙压缩，土体局部液化，夯实点周围产生裂隙形成良好的排水渠道，土体迅速固结，同时，强夯技术可显著减少地基的不均匀性，降低基础差异沉降。

　　强夯法适用于处理碎石、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。

　　强夯施工前，应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区，进行试夯或实验性施工。试验区数量应根据建筑场地的复杂程度、建设规模及建筑类型确定。

　　夯锤底面形式宜采用圆形、锥底面积按土的性质确定，锥底静压力值可取25~40kPa，对于细颗粒土锥底静压力宜取小值。锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250~300mm。强夯施工采用带自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采用其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。

　　当地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，客采用人工降低地下水位或铺设一定厚度的松散型材料。夯坑内或场地积水应及时排除。强夯施工前，应查明场地内范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工造成破坏。当强夯施工所产生的振动，对临近建筑物或设备产生有害的影响时，应采取防振或隔振措施。

　　强夯施工可按下列步骤进行：

　　①清理并平整施工场地。

　　②标出第一遍夯点位置，并测量场地高程。

　　③起重机就位，使夯锤对准夯点位置。

　　④测量夯前锤顶高程。

　　⑤将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底平整。

　　⑥按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的锤击;重复步骤③至⑥，完成第一遍全部夯点的夯击。用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。

　　⑦在规定的时间间隔后，按上述步骤逐次完成夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表面松土夯实，并测量夯后场地高程。

　　4.挤密法

　　挤密法是在软弱地基中成孔后,在孔中填入砂、石、土等材料，并分层振实成桩，从而使桩挤密其周围的软弱或松散土层，土与桩组成复合地基，共同承受荷载。根据填入材料及施工方法的不同，挤密法有以下几种：

　　(1)土桩、灰土桩法。

　　对地下水位以上的湿陷性黄土、素填土、杂填土地基，可用此法进行处理，施工时将钢管打入土中，使土层得以挤密，然后在孔中分层填入素土或灰土，边拔管边振实填料而成桩，桩与土组成复合地基，灰土按体积2：8或3：7加适量水拌合均匀，夯实后具有一定的胶凝性，故灰土挤密桩比素土桩承载力高。桩距一般取2~3天。长度取决于需要加固土层的厚度及桩管的有效长度。桩群加固宽度不小于基础宽度的1.2倍，且每边各放出500，呈梅花行或正方形布置。

　　(2)砂石桩法。

　　沙石桩是采用振冲或冲击的方法，在软弱地基成孔，填入沙石料且挤压入土中，形成大直径挤实沙石桩的地基处理方法。主要包括砂桩挤密法、碎石桩挤密法和生石灰桩挤密法等。

　　①砂桩挤密法。砂桩挤密法施工时宜用捶击或振动沉管方法成孔。施工方法：a.定位;b.沉管灌砂;c.提升;d.下沉振实;e.再次提升;f.振实成桩。桩径d=300-600mm，桩距取3.5d,其他同石灰桩。砂桩挤密法适用于处理松砂、杂填土、素填土及黏粒含量不高的黏性土地基。但对饱和软黏土地基，挤密效果较差，施工时易破坏土的天然结构，采用时应慎重。同时，挤密的砂桩与排水砂井的作用相同，这样可加速地基土的固结。

　　②碎石桩法(振动水冲法)。在沙石中加入适量水后，经振动可使其更加密实。振冲法就是根据这一原理而发展起来的。施工步骤：a.定位;b.振冲下沉;c.加填料;d.振密;e.成桩。当振冲器下沉至设计深度后进行清孔,用循环水带水较稠的泥浆,然后向孔中填入沙石料同时喷水振动,自下向上逐段提升振实直至地面,形成密实的振动桩,一般称为碎石桩.

　　③灰桩挤密法.在下沉钢管成孔后、灌入生石灰碎块或在生石灰中加入20-30%的粉煤灰或火山灰，就形成了生石灰桩。由于生石灰的水比膨胀、放热、离子交换。胶凝反应等作用及成孔时的挤压等对桩周围土的作用，所以改善了土的性质，从而达到处理地基的目的。

　　5.深层搅拌法

　　深层搅拌法是通过特制的深层搅拌机，在地基深处就地将软土和固化剂强行搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的桩体，形成良好的复合地基。固化剂主要采用水泥、石灰等材料。深层搅拌桩在施工中一般采用二次搅拌工艺，即预搅沉钻喷浆提钻搅拌复搅沉钻复搅提钻。施工工艺：① 定位;② 预搅下沉;③ 制备水泥浆;④ 提升喷浆搅拌;⑤ 重复搅拌下沉、喷浆提升;⑥ 清洗、移位。

　　6.高压喷射注浆法

　　该法是利用钻机钻到预定深度，然后用高压泵把浆液通过钻杆端头的特殊喷嘴，以高压水平喷入土层。喷嘴在喷射浆液是，一面缓慢旋转，一面徐徐提升，借助高压浆液的喷液不断消切土层并与消切下来的土充分搅拌混合，胶体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即旋转桩，从而使地基得到加固。该法适用于处理淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土。人工填土、碎石土等地基加固，也可以用于既有建筑地基处理，深基坑侧壁挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、坝的加固等工程。

　　三、结束语

　　地基加固处理在整个建筑工程中有着十分重要的意义，它是一个建筑工程的基础，是建筑工程后期质量安全的重要保障。地基加固处理技术方法与措施有很多，而且目前还处在不断发展当中。随着新材料与新技术的大量产生，地基加固处理技术也必然在不断更新发展，主要表现在地基加固处理设计的计算理论、机械、地基处理材料、现场监测技术、施工工艺以及多种地基加固处理方法进行综合应用等。做好地基加固处理工作能够使建筑物的安全使用得到有效保障，只有准确掌握地基构造的施工方法、基本原理与适应土层范围，才能够在具体的应用中灵活使用地基加固处理技术。

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