袁 媛,張楚涵,段鴻川,唐龍英
西南交大峨眉校區(qū),四川峨眉山 614202
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各種建筑物也日益發(fā)展,一般情況會(huì)選擇良好的地基來(lái)承建構(gòu)筑物,但有時(shí)也不得不在地質(zhì)條件不好的地基上興建。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異,建筑物的規(guī)模也越來(lái)越大,對(duì)地基承載力的要求也越來(lái)越高,一般的天然地基就很難滿足其承載要求。
在土木工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的軟弱土和不良土主要有:軟黏土,人工填土,濕陷性土,部分沙土和粉土,有機(jī)質(zhì)土和泥炭土,膨脹土,垃圾土,多年凍土,等等。在實(shí)際的建筑工程中,天然地基是否是軟弱地基或不良地基也是相對(duì)而言的。在實(shí)際中遇到時(shí)應(yīng)宜靈活處理。
地基處理主要解決的是:地基承載力及穩(wěn)定問(wèn)題、沉降變形問(wèn)題、地基滲透破壞問(wèn)題、動(dòng)荷載下的地基液化、失穩(wěn)和震陷問(wèn)題等等。地基處理的方法有很多種不同的分類。其中根據(jù)地基處理的作用機(jī)理進(jìn)行的分類主要有:置換法、排水固結(jié)法、夯實(shí)法、振密與擠密法、加筋法、膠結(jié)法、冷熱處理法、組合地基法等等。
置換法是指利用物理性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟土體,以形成雙層地基或復(fù)合地基,實(shí)現(xiàn)提高地基承載力、以減少沉降的目的。加固原理屬于置換的地基處理方法有:換土墊層法,擠淤泥法,褥墊法,砂石樁置換法,強(qiáng)夯置換法等等。其中主要的為換填墊層法。工程實(shí)踐表明:換填墊層法主要用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等的淺層處理。其一般處理深度為2m~3m。
排水固結(jié)法又稱預(yù)壓法,是指在建筑物建造以前,在建筑場(chǎng)地進(jìn)行加載預(yù)壓,使地基的固結(jié)基本完成和提高地基土的強(qiáng)度的方法。其主要由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩大部分組成。排水系統(tǒng)主要在于改變地基原有的排水邊界條件,增加孔隙水排出途徑,縮短排水距離。加壓系統(tǒng)主要作用是給地基土增加固結(jié)壓力,是起固結(jié)作用的荷載。該方法是對(duì)天然地基或先在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體,然后利用建筑物本身重量分級(jí)逐漸加載,使土體中的孔隙水排出,逐漸固結(jié),地基發(fā)生沉降,同時(shí)土的抗剪強(qiáng)度逐漸提高的一種加固方法。其主要適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土和沖填土等飽和黏性土地基。
夯實(shí)法是通過(guò)外加壓力使土體中孔隙壓縮,改變土體的松散狀態(tài),使土體孔隙或裂隙減少,密實(shí)度增大,強(qiáng)度提高,透水性降低,抗水穩(wěn)定性增強(qiáng),改善土體抗振動(dòng)能力及提高地基承載力的方法。同時(shí),夯擊還可以提高土層的均勻程度,減少將來(lái)可能出現(xiàn)的差異沉降。目前,應(yīng)用強(qiáng)夯法的工程范圍極為廣泛,工程實(shí)踐證明,砂土、碎石土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基一般均能取得較好的處理效果。
振密和擠密是通過(guò)樁管打入地基或通過(guò)高壓水振沖時(shí)對(duì)較大深度范圍內(nèi)的軟土產(chǎn)生橫向擠密作用,從而使土的壓縮性減小,抗剪強(qiáng)度提高,并在土孔中填入砂、石、土、石灰或其他材料,加以振實(shí)或擠密而成為直徑較大的樁體,與軟弱土形成復(fù)合地基,共同承受建筑物的荷載。振沖碎石樁適用于砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土和雜填土等地基。對(duì)于處理不排水抗剪強(qiáng)度不小于20kPa的飽和黏性土和飽和黃土地基,應(yīng)在施工錢(qián)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。不加填料振沖加密適用于處理黏粒含量不大于10%的中砂。粗砂地基。
加筋法是土中加入條帶、成片纖維織物或網(wǎng)格片等抗拉材料,依靠它們限制土的側(cè)移,改善土的力學(xué)性能,提高土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的方法,且可減小地基沉降。常用的有土釘、加筋擋土墻、錨定板和土工合成材料的加筋技術(shù)。其主要應(yīng)用范圍包括加筋支檔結(jié)構(gòu)、加筋土堤壩、加筋承載結(jié)構(gòu)以及土坡原位加固強(qiáng)化及加筋墊層地基。
膠結(jié)法也稱為灌入固化物,是指向土體內(nèi)灌入或拌入水泥,水泥砂漿以及石灰等化學(xué)固化物,在地基中形成加固體或增強(qiáng)體,以達(dá)到地基處理目的。主要的有高壓噴射注漿法、灌漿法和水泥土攪拌法。實(shí)踐證明,高壓噴射注漿法加固技術(shù),主要適用于軟弱土層:淤泥,淤泥土質(zhì),流塑、軟塑或可塑黏性土,粉土,砂土,黃土,素填土和砂石土等地基。其處理深度較大,我國(guó)目前已經(jīng)達(dá)到30m以上。
冷熱處理法分為:凍結(jié)法和熱加固法。凍結(jié)法是通過(guò)人工冷卻,使地基溫度降低到孔隙水的冰點(diǎn)以下,使之冷卻,從而具有理想的截水性能,較高的承載力和較低的壓縮性。適用于軟黏土或飽和砂土地層中的臨時(shí)措施。熱加固法是通過(guò)滲入壓縮性的熱空氣和燃燒物,并依靠熱傳導(dǎo),將細(xì)顆粒土加熱到100℃以上,從而使土的強(qiáng)度增加,壓縮性降低。
組合地基法是將多種地基處理方法組合一起使用??蛇_(dá)到處理多種地基問(wèn)題的目的。實(shí)際工程中應(yīng)該考慮以實(shí)際的地質(zhì)情況而定。
值得注意的是在發(fā)生如下情況時(shí)應(yīng)該對(duì)已有建筑物的地基加固。
1)建筑物沉降或沉降差超過(guò)有關(guān)規(guī)定,建筑物出現(xiàn)傾斜、裂縫,影響正常使用,甚至危及建筑物安全;
2)既有建筑物需要加層,或者使用荷載增加,原有建筑物地基不經(jīng)加固不能滿足荷載增加對(duì)地基的要求;
3)地下工程、基坑工程等巖土工程施工對(duì)既有建筑物地基產(chǎn)生不良影響,可能危及已有建筑物的安全;
4)古建筑地基基礎(chǔ)需要補(bǔ)強(qiáng)加固。
在對(duì)已有建筑的加固應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面:
1)通過(guò)將原基礎(chǔ)加寬,減小作用在地基土上的接觸壓力和地基土中的附加壓應(yīng)力,或者通過(guò)基礎(chǔ)加深,使基礎(chǔ)置入較好的土層,同時(shí)地基承載力通過(guò)深度修正也有所增加;
2)通過(guò)改良地基土體或者改良部分地基土體,提高地基土體抗剪強(qiáng)度,改善壓縮性,以滿足建筑物對(duì)地基承載力和變形的要求。常用方法有高壓噴射注漿,壓力注漿,以及化學(xué)加固,排水固結(jié),壓密、縝密等技術(shù);
3)在地基中設(shè)置墩基礎(chǔ)活樁基礎(chǔ)等豎向增強(qiáng)體,通過(guò)復(fù)合地基作用來(lái)滿足建筑物對(duì)地基承載力和變形要求。常用的方法有錨桿靜壓樁、樹(shù)根樁或者高壓旋噴注漿等加固技術(shù)。
對(duì)既有建筑物地基加固技術(shù)又稱為托換技術(shù)。可分為:基礎(chǔ)加寬,墩式托換技術(shù),樁式托換技術(shù),地基加固技術(shù),綜合加固技術(shù)等等。
[1]鞏天真,岳晨曦主編.地基處理[M].科學(xué)出版社,2008.
[2]代國(guó)忠,齊宏偉主編.地基處理[M].重慶大學(xué)出版社,2010.
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