现今,中国的建筑业有了迅猛的发展,建筑工程规模不断增大,数量日益增多。随着可用于建设土地的减少,需要进行地基处理的工程大量增加。由于地基处理设计水平的提高、施工工艺的改进和施工设备的更新,我国地基处理技术有了很大发展[1]。
1、地基处理的常见技术和方法
1.1土工合成材料的处理方法
土工合成材料是近年来随着化学合成工业的发展而迅速发展起来的一种新型土工材料,主要由条纶、尼龙、腈纶、丙纶等高分子化合物组成[1]。如土工格栅、土工格室、土工带、土工膜、土工织物等,它的显著优势是质轻、操作简捷、整体连续性强,一般适用于岩土工程的反滤、隔离、加固和排水部分。采用该种方法时,一般是在边坡位置或者是较软的地基部分安装土工和板筋材料,以使原地层变为复合土地,达到增强软弱土地基承载力的目的。土工合成材由于具有耐腐蚀性、抗拉强度好、重量小、渗透性好等优点,故比砂石垫层法能够节约大量材料、费用。土工合成材料在下列工作中有着广泛的应用:对软弱地基进行加固,提高其稳定性;或者应用于道路的加强层,防止路基产生下沉和翻浆的情况;用在挡土墙加固中,能够有效预防河道、海岸护坡被冲毁等[2]。
1.2换填垫层的处理方法
换填垫层适用于处理各类浅层软弱地基,砂石垫层法是其中常用的一种方法。对于建筑范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘等坑穴,可采用该方法处理,其工作步骤是彻底清除基础底面下方某一区域的软弱土,并把基础底面压实,最后使用无腐蚀性并且级配良好的砂石来分层夯实至基础面,该部分便会变成地基持力层,最终大大增加地基的承载力[2]。由于砂石垫层作为较硬层分布于上部,对荷载具有明显的扩散作用,使垫层下原土层承受的压力降低。同时,由于砂石垫层的透水性较好,能够让基底下的孔隙水压力迅速消去,最终起到提高饱和土抗剪强度的作用,预防了塑性破坏事件的发生。该方法不需要大型设备且成本低、操作简捷,所以应用范围很广。
1.3强夯的处理方法
强夯法是反复将夯锤提到一定高度使其自由落下,给地基以冲击和振动能量,从而提高地基的承载力并降低其压缩性,改善地基性能[1]。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、填土等,在堆场、公路机场、房建等工程得到广泛应用,具有加固效果显著、施工期短、费用低等优点。此外,强夯法还能够加固粉土或粉砂,消除其液化性。然而,软土、饱和粉土及含水率较大的回填土等地基,由于土层含水量难以消散,夯实效果较差,可采用强夯置换法以提高加固效果,即在夯实的基础上在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料。强夯法要科学的制定设计施工的各种技术参数,例如夯击的次数、遍数、间距、最适宜的夯击能和加固的区域,并根据现场实施效果进行改善调整。
1.4夯实水泥土桩地基的处理方法
夯实灰土挤密桩为近年创新、发展起来的一种新型复合地基,称为夯实水泥土桩地基[3]。该施工技术的具体操作如下:先用小型成孔机成孔,然后用少许的水泥和土混在一起搅拌均匀,再将其分层填入孔内夯实,使其成为水泥土桩,借助水泥具有的胶凝作用,便可以使桩体的整体强度增加。这种处理方式能够使地基的承载力大大增强,并且成桩使用的灰土桩施工机和工作方式都很简捷,花费的时间短且成本很低,特别适合用于地下水位上、含水率范围在12%~23%的湿陷黄土或新填土类型的软弱地基,能取得较好的经济与技术效果。
1.5水泥粉粉煤灰碎石桩的处理方法
水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩,是受到沉管碎石桩的启发而发展出来的新型软弱地基处理工艺[4]。它的具体工作步骤为:把一定量的粉煤灰、石屑和水泥填入沉管碎石内,然后添加适量的水搅拌之后形成桩体,通过粉煤灰和水泥的胶凝作用后,桩体的整体强度便会增加。但CFC桩和碎石桩是有差异的,它是将柔性砂石桩和刚性混凝土桩结合起来的,虽然强度不是太大,但却能最大化的利用桩体间的承载力,然后将该荷载传递到深层地基内。完成该工作后产生的复合地基的承载力比天然地基增大很多。这种桩的具体施工过程和沉管碎石桩的施工过程相比没有很大的差异,主要是添加了一个搅拌环节。操作简捷、工艺性强、易把握质量、成本低、水泥耗费量少是这种桩体的显著优势。所以这种桩体在砂土、粉土、粘土和松散土中应用很广,是一种较普遍的地基处理方式。
1.6高压旋喷桩的处理方法
高压旋喷桩是一种采用高压水或高压浆液形成的高速喷射流束,冲击、切割、破碎地层土体,并以水泥基质浆液充填、掺混其中,形成桩柱或板墙状的凝结体[1]。适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、填土等地基,对土中含有较多大直径块石、高含量有机质的工程应根据现场试验结果确定其适用性。旋喷桩施工可根据工程需要及土中条件选用单管法、双管法和三管法,加固体形状可分为柱状、壁状、条状或块状。旋喷注浆有强化地基和防渗漏的作用,可用于既有建筑和新建工程的地基处理、地下工程及堤坝的截水、基坑封底、被动区加固等。
2、工程实例
某工程位于滨海地区,建筑物主要由防洪堤、堆场等组成,场地土层分布从上至下主要为填土,松散状,厚约3-6m;淤泥质土,软塑,厚约2-5m;泥岩,强风化,厚度>10m。其中防洪堤为60年代兴建的旧堤,堤身及堤基防渗达不到现有要求,局部堤坡有崩塌现象,需要防渗加固,且在中间段由于受海水冲刷,已有30m左右堤段出现堤坡滑塌现象,有缺堤危险,需尽快处理;堆场地基松散,承载力不满足设计要求,需加固。
根据工程场地存在的实际问题及建筑要求,需对工程场地内不满足工程要求的地基土层进行处理,以下为地基处理方案及加固效果。
(1)防洪堤中间滑塌段急需修复,挖除滑塌体后拟采用粘性土分层碾压回填,加设土工织物增强堤坡稳定性,加固效果良好。
(2)防洪堤由填土组成,堤基为淤泥质土,拟采用高压喷射对堤身及堤基做防渗加固处理,采用摆喷形式,形成壁状防渗体,密封效果良好。
(3)防洪堤外脚采取高约2m的浆砌石挡墙护脚措施,由于挡墙地基土为淤泥质土,厚度不大,拟对该层采用换填垫层处理方法,挖除淤泥质土后换填块石再铺垫砂砾石,经现场试验地基承载力及抗滑性满足要求。
(4)堆场面积较大,上部土层主要为填土,深浅不一,拟采用强夯法处理,局部填土较厚或含淤泥质土地段采用块石强夯置换处理,处理后地基承载力及变形满足设计要求。
3、结束语
本文论述了地基处理技术的常见方法及其适用条件,并结合工程实例分析了其中几种方法的综合应用。由于现有工程的规模越来越大,场地跨度范围也相应增大,所处的地质环境更加复杂,需要处理的岩土工程问题也更加多样性,往往采用单一的地基处理手段难以达到设计要求,需要根据建筑设计要求及场地岩土条件综合利用多种地基处理的方法,以达到最佳的技术和经济效果。
参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)[S].北京:中国建筑工业出版社,2012
[2]孟兆鑫.浅谈岩土工程中的地基处理技术[J].门窗.2011(12):225-226
[3]潘显卓.浅论岩土工程勘察技术的思考[J].佳木斯教育学院学报.2012(05):455
[4]万齐.关于深基坑的支护设计与岩土勘察技术探讨[J].价值工程.2012(31):122-124
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