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        建筑施工過程中的地基處理技術(shù)

        2021-03-16 04:03:18
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2021年24期
        關(guān)鍵詞:灰土注漿施工

        蔣 靜

        (四川開放大學(xué),四川 成都 610073)

        0 前言

        隨著市場經(jīng)濟、城建事業(yè)的發(fā)展,建筑產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展新機,新結(jié)構(gòu)、新設(shè)計不斷涌現(xiàn),在眾多施工工藝研究、開發(fā)進程中,地基處理主要是由其關(guān)鍵性決定的,如果地基施工存在缺陷,就無法保證整個建筑工程的質(zhì)量;同時,這也與地基施工的復(fù)雜性、困難性息息相關(guān),有必要從實踐角度出發(fā),對其施工方案、經(jīng)驗進行總結(jié)。

        1 建筑工程地基基礎(chǔ)分類

        1.1 樁基礎(chǔ)工程

        樁基礎(chǔ)工程整體剛度較高,主要由承臺、樁身構(gòu)成,面對橫向載荷、上覆載荷時,具有較強的承載能力,可以有效緩解建筑不均勻沉降問題,豎向載荷承載表現(xiàn)同樣十分可觀。由于其自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)固,即使在面對液化土壤施工場景時,也能保持較為堅硬、厚實的狀態(tài)。從摩擦力原理角度看,樁基礎(chǔ)主要可分為2 種類型,端承樁可用于地層堅硬的區(qū)域,如巖石結(jié)構(gòu)中;而摩擦樁則更傾向于較軟、較深的載體層。從施工方式上看,預(yù)制樁采用事先制備方案,由工廠統(tǒng)一定制鋼筋混凝土樁,運至現(xiàn)場后,使用打樁機設(shè)備完成安裝,適用于基礎(chǔ)要求較高的施工場景;灌注樁施工相對簡單,使用時需要準確把握鉆孔部位,樁孔打完后及時防止鋼筋籠,凝結(jié)后即可形成完整樁體[1]。

        1.2 深基坑支護工程

        深基坑支護工程具有臨時性、輔助性特征,主要目的是解決放坡施工難、安全系數(shù)低的問題,可以在專用支護結(jié)構(gòu)的幫助下,提升基坑壁的穩(wěn)定性,保證土方開挖作業(yè)的順利開展。深基坑支護工程危險系數(shù)較高,設(shè)計、施工不當(dāng)會帶來嚴重后果,當(dāng)前隨著建筑工程規(guī)模的擴大,該工程大深度、大面積的轉(zhuǎn)變趨勢十分明顯,對深度5m~10m 的基坑,多采用深層攪拌技術(shù)[2],借助大型機械設(shè)備,對軟土、混凝土等進行拌合,使其均勻、充分地交融,形成穩(wěn)固的樁墻,提升地基穩(wěn)定性。土釘墻支護是該體系中,應(yīng)用頻率最高的方式,操作時需要借助土釘、混凝土等進行交工,提升地層承載力,除此以外,排樁支護、地下連續(xù)墻等,也是較為常見的類型。

        1.3 混凝土基礎(chǔ)工程

        混凝土基礎(chǔ)工程形式較為多樣,條形基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)均是較為常見的種類,施工環(huán)節(jié)首先要進行鋼筋放樣、制作,重點關(guān)注鋼筋網(wǎng)綁扎質(zhì)量,對交叉點的牢固性進行細致檢測,防止其出現(xiàn)位移現(xiàn)象。對獨立基礎(chǔ)來說,當(dāng)設(shè)計方案采用雙向鋼筋時,要額外關(guān)注縱向鋼筋受力情況,外部附著的混凝土保護層厚度適當(dāng)加大,以不低于40 mm 為佳。鋼筋連接環(huán)節(jié),接頭要嚴格避開受力集中點,單根縱向受力鋼筋中,接頭控制在2 個以內(nèi),如果采用綁扎搭接接頭,也要對縱向鋼筋受拉力情況進行針對性分析,相鄰2 主體之間,接頭應(yīng)當(dāng)間錯開來,盡可能優(yōu)化其受力結(jié)構(gòu),減少薄弱處承載壓力。模板施工中,則要保證其密封性、平整性,同時立足于不同基礎(chǔ)形式,合理設(shè)計澆筑方案,控制好相關(guān)參數(shù)。

        2 建筑工程地基處理施工要點

        2.1 靜壓灌漿處理技術(shù)

        靜壓注漿法施工需要在一定壓力條件下進行,通常液壓、氣壓均是較為常見的形式,結(jié)合注漿管的使用,可以將固化漿液便捷、快速地打入地層,起到填充、擠密的功效。套管護壁注漿法是其中應(yīng)用較多的方式,實踐環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)先定位鉆孔布局,護筒采用鋼板材料,厚度4mm~8mm 為宜,內(nèi)徑的設(shè)計要以鉆頭直徑為基礎(chǔ),大100mm~200mm 為佳,在鉆孔過程中,同步壓入套管,深度設(shè)計要結(jié)合土質(zhì)進行,黏土地層中,不得少于1m,砂土中則要大于1.5m,隨后進行洗孔、注漿管下放等操作,隨著管路的提升分段完成灌注[3]。除套管護壁注漿法以外,鉆桿注漿法、預(yù)埋花管法也可作為備選方案。為提升地基處理綜合性能,還可以從注漿液自身性質(zhì)出發(fā),引進新材料、新技術(shù),例如水玻璃-水泥雙液注漿等。

        2.2 旋噴高壓注漿處理技術(shù)

        旋噴高壓注漿法是以化學(xué)注漿法為依托衍生、發(fā)展起來的,綜合了高壓水射流切割技術(shù)優(yōu)勢,應(yīng)用時需要事先固定高壓噴嘴,并以10MPa~25MPa 壓力開展施工,將調(diào)配完成的泥漿注入相應(yīng)孔洞中,提升地基物化性能,當(dāng)前在碎石土、砂土等地基土層類型中,均有較高的適用性,對淤泥質(zhì)土、粉土等典型軟土地基中透水性高、孔隙率大等問題,也有明顯的改善作用。實踐環(huán)節(jié)還要特別注意旋噴距離控制,設(shè)置科學(xué)的鉆孔參數(shù),以噴射管尺寸為標準,通常情況下口徑應(yīng)當(dāng)比該測量數(shù)值大2cm~5cm,深度則要多50mm~100mm。孔鉆孔深度較深,達到20mm~30mm 時,要對孔隙率進行合理調(diào)整,通??刂圃?%以內(nèi)為佳[4]。總體來說,旋噴高壓注漿處理技術(shù)占地面積較小、噪聲控制相對容易,綜合優(yōu)勢十分明顯。

        2.3 夯實法處理技術(shù)

        在軟弱地層處理中,強夯法的應(yīng)用十分多見,它利用了重錘自身質(zhì)量,在自由落體原理支撐下,強化地層所受沖擊,從而促進地基固化、凝結(jié),在實踐應(yīng)用環(huán)節(jié),要合理選擇重錘質(zhì)量,通??刂圃?0t~40t 為宜,其中設(shè)備吊升時,高度則要維持在10mm~40mm,通過反復(fù)地下落、沖擊完成操作。強夯法對砂性土有較為明顯的加固作用,在非飽和黏性土中,同樣十分適用,現(xiàn)場情況允許時可以采用連續(xù)夯擊方式,若現(xiàn)場環(huán)境受限,也可分遍、間歇夯擊。夯實法的優(yōu)勢在于操作簡便,可滿足較多地層的加固需求,對夯實后的地基進行強度檢測,通常可以達到原先的2~5 倍,同時可以較為明顯地改善變形、沉降量以及土層的可壓縮性,加固深度非??捎^,可達到6m~10m。

        2.4 換土法處理技術(shù)

        在建筑工程地基處理技術(shù)體系中,換土法的發(fā)展歷史較為悠久,適用場景也相對廣泛,通常來講可分為以下幾種:首先是砂石墊層,其在飽和、非飽和軟土地基施工中,均有較高的適用性,但在濕陷性黃土、面積堆積等地基中功能性較差,要盡量避免使用。材料制備環(huán)節(jié)要做好檢測,選用的石屑、粗砂等質(zhì)地要足夠堅硬,同時不含垃圾、雜質(zhì),含泥量控制在5%以下,若工程現(xiàn)場采用了粉細砂材料,則要考慮壓實度、強度限制,適當(dāng)摻入碎石,總體摻量控制在30%以上,粒徑則要維持在50mm 以內(nèi),拌合環(huán)節(jié)要保證均勻度,采用專業(yè)手段對出料進行檢測,不均勻系數(shù)d60/d10 應(yīng)當(dāng)≧5[5]。施工采用分層填筑、壓實方案,密實度檢測達標后,方可進行下層施工。其次是灰土換土施工,這種方式采用消石灰作為墊層材料,使用前應(yīng)當(dāng)嚴格過篩,粒徑控制在5mm 以內(nèi),對灰土體積配比給予充分重視,通常來講2 ∶8以及3 ∶7 均可,含水量誤差不得超過2%,同樣采用分層夯實方案。

        2.5 深層密實處理技術(shù)

        在厚度、深度較大的地層以及泥炭類型地層中,深層密實處理技術(shù)的適用性較為明顯,使用便捷,見效極快,具體施工中可分為2 種不同類型,首先是振沖法,操作時需要借助大型起重設(shè)備,對振沖器進行提升作業(yè)后,啟動潛水電機,帶動器具高頻振動,并開啟水泵按鈕,形成高壓噴射水流,在水體沖擊作用下,地層中會出現(xiàn)較為明顯的孔洞,此時在其中填筑砂石骨料,借助振動作用力密實骨料,提升其與原有地基的融合程度,形成強度高、承載能力強的復(fù)合地基。其次是深層攪拌法,這種方法根據(jù)化學(xué)固化原理,應(yīng)用時需要選擇性能優(yōu)良、成本適宜的固化劑,將之與軟土充分拌合,在物化反應(yīng)作用下,形成穩(wěn)定性較高的整體,通常情況下選用水泥漿即可,這種復(fù)合地基強度較高,可以很好地承載建筑負荷。

        2.6 排水固結(jié)處理技術(shù)

        軟土自身透水性能較強,在作為建筑工程地基使用時,很容易受載荷影響,產(chǎn)生狀態(tài)失衡的問題,進一步導(dǎo)致地基沉降、失穩(wěn)事故,同時,在部分軟土地層中,飽和松散粉細砂賦存量較高,當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害來臨時,這種土質(zhì)極易發(fā)生液化,大幅削弱建筑原本的抗震性能,在黃土地質(zhì)環(huán)境中,地基也很容易受土質(zhì)濕陷性、膨脹性干擾,出現(xiàn)很多不穩(wěn)定因素,因此采用必要的排水固結(jié)技術(shù),可以高效排除土層中的水分子,改善土層壓縮特性、剪切特性等,從而起到承載力提升的作用。實踐應(yīng)用中,排水固結(jié)法又可分為3 種,首先是砂井法,應(yīng)用時需要借助打樁機、高壓水槍等設(shè)備,在地層中打出分布均勻、規(guī)律的孔眼,并灌入中、粗粒徑的砂體,使其構(gòu)成相對獨立的排水柱,在砂井頂部,還應(yīng)當(dāng)配備相應(yīng)的砂墊層,以縮短排水途徑,施工中要注意控制砂井直徑,通常以20mm~30mm 為佳,墊層頂部可以施加載荷,提升排水效率,圖1 為某地基工程砂井剖面示意圖。

        圖1 砂井地基工程剖面圖

        其次是堆載預(yù)壓法,應(yīng)用于工程建設(shè)之前,適當(dāng)增大填土載荷,使其有計劃地發(fā)生沉降,以提升地基強度,施工完成后要定期進行強度檢測,一旦達到設(shè)計標準,則要及時卸去載荷。最后是電滲排水法,應(yīng)用階段需要設(shè)計若干金屬電極,將之插入軟弱地基,接通電路后,利用水分子在陰、陽極之間的運動規(guī)律,促進水分排出,優(yōu)化地基性能。

        2.7 高真空擊密法處理技術(shù)

        從原理上看,高真空擊密法實際上是利用強夯法、排水固結(jié)法的優(yōu)勢,在擊密操作下,對土層空隙中的水分子進行排擠,形成“正壓”,同時借助真空排水方式,在土層中形成“負壓”狀態(tài),2 種作用力下壓差進一步形成,促進水體快速排出。實踐環(huán)節(jié)首先進行排水板施工,各構(gòu)件采用編號管理方式,插點布局應(yīng)當(dāng)符合設(shè)計要求,誤差不能超過1cm,盡可能保持垂直,誤差控制在1.5%以內(nèi),排水板本身質(zhì)量要有所保障,不能出現(xiàn)扭結(jié)、斷裂的問題。其次進行密封墻施工,墻體軸線應(yīng)當(dāng)經(jīng)過細致測量,采用雙排樁設(shè)計,樁徑以700mm 為佳。隨后使用高真空排水技術(shù)制造負壓環(huán)境,其結(jié)構(gòu)可見圖2。最后采用夯錘,對指定夯擊點作業(yè),按照標準設(shè)計夯擊次數(shù),提升夯擊質(zhì)量,施工結(jié)束后注意對地基強度進行檢測,承載力應(yīng)當(dāng)保證在120kPa 以上。

        圖2 高真空排水技術(shù)示意圖

        2.8 CFG 樁與灰土擠密法處理技術(shù)

        CFG 樁是一種由混合材料組成的樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),它改變了單一碎石樁性能,引入粉煤灰、水泥等原料,按照一定配比拌合均勻后,制造出高黏結(jié)強度樁,在褥墊層等的依托下,形成完整、穩(wěn)固的復(fù)合地基,承載能力大幅改善,成本較低,效果極好。施工環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)做好清理、準備,同時建設(shè)排水溝,保證積水順暢地排出,混凝土灌注時,應(yīng)當(dāng)高出樁體設(shè)計標高50cm 左右,若樁間存在較多土塊,則要待到混合料齡期7 天以上,才能進行清理工作,防止斷樁事故發(fā)生?;彝翑D密技術(shù)同樣采用復(fù)合地基原理,以孔內(nèi)深層強夯法為依托,綜合灰土優(yōu)良性能,提升樁體穩(wěn)固性,施工時應(yīng)當(dāng)準備好螺旋鉆機,采用分層注入的方式操作,可以較好地解決濕陷性黃土中,地基變形的問題弊病。

        3 建筑工程地基施工實例分析

        建筑工程地基施工十分關(guān)鍵,該文以某地灰土地基建設(shè)實例為背景,對其中施工要點進行論述。

        3.1 施工準備

        在施工準備階段,要首先對材料、機具等進行清點、復(fù)核,在條件允許的情況下,優(yōu)先選用基槽中挖出的土方,注意做好清理工作,防止其中植物殘體、垃圾等影響施工質(zhì)量,過篩后嚴格檢測,將粒徑控制在15mm 以內(nèi),含水量符合設(shè)計標準,原料選用塊灰為佳,生石灰粉也可滿足使用需求,注意要確保充分熟化,過篩之后粒徑要足夠細化,不能存在超過5mm 的灰塊,同時控制水分。機具主要有手推車、標準斗等,打夯機形式較多,可根據(jù)需要比選,篩子應(yīng)準備2種不同孔徑,6mm~10mm 篩用于處理石灰粉,16mm~20mm篩用于處理工程用土。

        3.2 作業(yè)條件

        在鋪設(shè)灰土之前,要先對基坑進行釬探驗槽,處理好隱檢手續(xù),在基礎(chǔ)外側(cè),要優(yōu)先打好灰土,同時細致檢查防水層,一旦發(fā)現(xiàn)損壞要及時修補,若地下水位過高,淹沒基坑底部時,要采用必要的排水手段,以施工面標高為基準,水位要低于該數(shù)值0.5m 左右,并空出3d 的觀察期,確保其不會受水浸泡。注意結(jié)合工程特點分析,設(shè)置科學(xué)的壓實系數(shù)、施工條件,水平高程標記十分關(guān)鍵,可以在邊坡上釘設(shè)木橛,間隔為3m,邊墻上彈線標記。

        3.3 施工工藝

        灰土拌合質(zhì)量對地基影響較大,配比應(yīng)使用體積比,通常2 ∶8 或3 ∶7 較為可行,在拌合過程中保證均勻,翻拌2 次以上,通過顏色觀察可以初步判斷拌合情況?;彝恋鼗鶎恳筝^高,檢驗環(huán)節(jié)可以將灰土團緊,若兩指能夠捏碎,說明能夠滿足需求,若土體過于濕潤,要經(jīng)過適當(dāng)?shù)亓罆襁M行干燥?;彝龄佋O(shè)以分層方式進行,每層攤鋪厚度嚴格控制,具體數(shù)值可參照表1。夯打次數(shù)的設(shè)置不唯一,要結(jié)合干土密度、檢測結(jié)果確定,通常不能少于3 遍,分段施工場景中,接槎要避開墻角、柱基等部位?;彝龄佋O(shè)完畢后,要用拉線進行平整度測試,若有低洼、超高等情況,及時修補或鏟平處理,為工程質(zhì)量的提升奠定扎實基礎(chǔ)。

        表1 灰土地基分層攤鋪厚度參考值

        4 結(jié)論

        綜上所述,地基對建筑工程質(zhì)量有較大影響,地質(zhì)、水文條件等均會影響其穩(wěn)定性及安全性,實踐中務(wù)必要對地下水、土質(zhì)等進行細致分析,選取適宜的結(jié)構(gòu)形式和施工方案,采用全站儀對軸線、樁位等進行檢查,最大限度地減少誤差,同時綜合考慮干擾、噪聲、成本等因素,對機具、器械等進行合理調(diào)整,施工結(jié)束后,也要進行專業(yè)地檢測、驗收工作,及時發(fā)現(xiàn)不足和缺陷,全面提升地基處理工程質(zhì)量。

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