【摘 要】我國地域面積遼闊,各個地方的土質差別大,軟弱地基分布廣,在各類軟弱地基上進行土木工程建設往往需要對天然的地基進行地基處理。隨著我國土木工程的持續(xù)快速發(fā)展,地基處理技術也相應提高。軟弱地基需要經過地基處理技術,形成人工地基才能滿足建筑物對地基的要求。地基處理是否恰當,不僅影響建筑物的安全和使用,而且對建設進程、工程的造價有著直接影響。本文對地基處理的定義與分類進行了闡述,并對地基處理在工程中的應用展開討論。
【關鍵字】地基;處理技術;工程應用
1 地基處理的定義與分類
1.1地基處理的定義
地基處理有著多種定義,其一是對建筑物和設備的基礎下的受力層進行提高其強度和穩(wěn)定性的強化處理。其二是改善或加固地基的天然狀態(tài),使之符合工程要求的技術措施。還有一種解釋,根據(jù)青冶工程(QYTC)技術人員的經驗,地基處理一般是指用于改善支承建筑物的地基(土或巖石)的承載能力或抗?jié)B能力所采取的工程技術措施。
1.2地基處理的分類
地基處理主要分為基礎工程措施和巖土加固措施這兩類。基礎工程措施,不需要改變地基的工程性質,只需對地基工程做基礎施工措施;巖石加固措施,需要對地基的土和巖石進行加固,以改善其工程性質。
選定了適當?shù)幕A形式,不需要改變地基的工程性質就可滿足要求的地基稱之為天然地基;如果是已進行加固后的地基便稱為人工地基。地基處理工程的設計和施工質量對建筑物的安全有著直接關系,要是地基處理不當,往往會發(fā)生工程事故,并且事后的補救措施都是比較困難。因此,確保地基處理工程質量是相當重要的,這就要求工程管理人員要對地基處理要求實行嚴格的質量控制和驗收制度。
1.3地基加固方法如下:
1.3.1置換法
將建筑物基礎地面以下一定范圍內的軟弱土層挖除,置換以良好的無侵蝕性及低壓縮性的散粒材料(土、砂、碎石)或與建筑物相同的材料,然后壓實或夯實。一般閘基用砂或碎石置換,稱砂墊層或碎石墊層。
1.3.2強夯法
強夯法指是指用重錘從一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結的方法,其目的是增強軟弱基地的承受能力。固結法跟強夯法是一樣的,施工人員利用起吊設備,將20噸重左右的重錘也同樣提升到20米左右的高度使其自由下落,依靠強大的夯擊能和沖擊波作用夯實土層。強夯法主要用于砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基。對一些非飽和的粘性土地基,一般采用連續(xù)夯擊或分遍間歇夯擊的方法,并根據(jù)工程需要通過現(xiàn)場試驗以確定夯實次數(shù)和有效夯實深度。
1.3.3排水法
排水法是采取相應措施使軟地基表層或內部形成水平或垂直排水通道,然后在土壤自重或外界荷載作用下,土壤中的水分迅速排出,使土壤固結。 如排水井法:
在地基內按一定的間距打孔,孔內灌注透水性良好的砂,縮短排水路徑,并在上部施加預壓荷載的處理方法。它可加速地基固結和強度增長,提高地基穩(wěn)定性,并使基礎沉降提前完成。
1.3.4振沖法
振沖法是指使用振沖器加固地基,在砂土中加水振動使砂土密實。適合使用振沖法的土質有:粘性土、砂性土、淤泥質粘性土等。處理粘性土地基時,只能用振沖置換法,也就是通過置換填料來達到要求的密實度。而處理砂性土地基時,是利用振沖時孔內砂土坍陷而下沉方法擠密,常稱作振沖擠密法,相對密度可達70~80%以上,有的甚至可達92~95%,但還需要填入當?shù)厣巴痢?/p>
1.3.5 灌漿
利用灌漿泵或漿液自重,經鉆孔把漿液壓送到巖石、砂礫石層、混凝土或土體的裂隙、接縫或空洞內的過程稱為灌漿。借助于壓力把漿灌漿液壓送到建筑物地基的裂隙、斷層破碎帶或建筑物本身的接縫、裂縫中的工程。通過灌漿可以提高被灌地層或建筑物的抗?jié)B性和整體性,改善地基條件,保證建筑物安全運行。
2 地基處理在工程中的應用
2.1地基處理的設計
2.1.1地基處理設計是建筑工程設計工作的重要內容
地基基礎承受著建筑結構的各種作用,是保證建筑物安全性、可靠性的基礎。并且,工程建筑物的基礎造價一般情況下能占到建筑工程造價的百分之二十左右,對基礎設計進行合理的經濟預算,是工程造價成本控制的關鍵之一。
地基處理設計時,應考慮上部結構以及基礎和地基的共同作用,為了增加建筑物對地基不均勻變形的適應能力,必要時還應采取有效措施,加強上部結構的剛度和強度。對已選定的地基處理方法,應按建筑物地基基礎設計等級,選擇代表性場地進行相應的現(xiàn)場試驗,并進行必要的測試,以檢驗設計參數(shù)和加固效果,同時為施工質量檢驗提供相關依據(jù)。
2.1.2地基基礎設計,必須堅持因地制宜、就地取材、保護環(huán)境和節(jié)約資源的原則
根據(jù)工程勘察資料,綜合考慮結構類型、材料情況與施工條件等因素,精心設計。對于濕陷性黃土、多年凍土、膨脹土以及在地震和機械振動荷載作用下的地基基礎設計,應符合現(xiàn)行有關標準、規(guī)范的規(guī)定。當基礎處于侵蝕性環(huán)境或受溫度影響時,應符合國家現(xiàn)行的有關強制性規(guī)范的規(guī)定,采取相應的防護措施。在軟弱地基和嚴重不均勻土層上,宜采取措施,加強基礎的整體性和豎向剛度。盡可能采用天然地基,如地基較差,通過經濟比較,天然地基造價較高時,可采用樁基或其他人工基礎。
2.1.3地基基礎設計選型時應考慮的因素有以下幾點:
工程地質水文地質條件;上部結構類型和荷載情況,假如地基有足夠的承受能力,那么基礎分布方式可與豎向結構分布方式相同。但由于有時土或荷載的條件,需要采用滿鋪的伐形基礎;建筑安全等級、體型和使用要求,當建筑物的高度只有幾層時,墻下地形基礎和柱下的方形基礎結合使用,就足以把荷載傳給地基;建筑結構單元的劃分;鄰近建筑基礎和地下設施情況及其相對關系;地下室的設置及防水要求;材料供應和地方材料;施工水平和設備;工期及造價;抗震設防及其他特殊情況。
2.2地基處理方法
2.2.1地基處理的優(yōu)劣,關系到整個工程的質量
合理的地基處理、上部結構設計,可以減輕和消除地基對上部建筑物的不利影響。目前,經常使用的地基處理方法有換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和堿液法等。
2.2.2地基處理方案的步驟
首先,大量搜集各方面的工程資料、地質條件及地基基礎的設計材料。
其次,根據(jù)建筑工程的結構類型、承受限度以及使用要求,并結合周邊環(huán)境及鄰近建筑物地形特點、土質特征、地下水文特征等因素,初步選定可供考慮的地基處理方案。同時,還應考慮地基與上部結構的相互作用。 然后對初步選定的各種地基處理方案,分別從處理效果、材料來源及消耗、機具條件、施工進度、環(huán)境影響等方面進行仔細的技術經濟分析和對比,根據(jù)安全可靠,施工方便,經濟原則,符合自己的實際情況,按照最佳的加工方法。要特別注意的是,每一種處理方法都有一定的適用范圍、局限性和優(yōu)缺點,而不是萬
最后,因為地基土層的性質復雜多變,所以在確定地基處理方案時,工程技術人員要有過硬的技術操作能力,重大工程的設計更要請專家參加。就目前一些重大的工程案例來說,由于設計部門的工作人員缺乏經驗以及過分保守,加上工程技術人員技術不過關,給工程帶來嚴重損失。
2.2.3地基處理的維護
經過地基處理后,應在施工期間進行沉降觀測,必要時應在使用期間繼續(xù)觀測,用以評價地基加固效果和作為使用維護依據(jù)。
3地基的處理方法綜合應用
地基存在的問題往往相互關聯(lián)的,因此,除土質條件外,不同的構造物對地基的要求各不相同。單一的處理方法,由于受工期、資金等多方面限制,往往難以解決問題,如飽和軟粘土為軟弱土層,其作地基的主要障礙是含水量大(呈飽和狀態(tài)),因此沉降量大、承載力低、強度和穩(wěn)定性差。要使其固結并具有足夠的承載力,一般情況下難以辦到,若單一采用堆載預壓來提高承載力,則短期內難見成效;若采用復合的方法,綜合發(fā)揮幾種方法的各自優(yōu)勢,問題就不難解決。
地基處理技術是整個工程是否成功的關鍵。正確的地基處理、上部結構設計,可以減輕和消除軟弱地基對上部建筑物的不利影響。在建筑物施工中會遇到各種軟弱不良的地基,這種地基天然含水量過大,承載能力低,在荷載作用下容易產生滑動或固結沉降,以致造成建筑物的不穩(wěn)性。如何采用合理的方法進行地基處理,滿足設計和使用要求,這是地基基礎工程中的關鍵性問題,工程技術人員要認真總結經驗,掌握好建筑地基處理技術,保障建筑工程施工的正常與安全。
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再次,根據(jù)建筑物的重要性和復雜性在相適應的場合進行測試和試驗建設,以及必要的測試檢查、數(shù)據(jù)計算和試驗效果。如果不滿足設計要求,應找出原因修改措施,以滿足設計要求的目的。