【摘要】軟土屬于黏性土質類型,這類土質介于軟塑狀態(tài)和流塑狀態(tài)之間,淤泥、淤泥質土都屬于軟土。軟土是經(jīng)過水流沖擊產(chǎn)生的沉淀形成,軟土中含水量大于液限,天然孔隙比達到1.5以上。軟土地基構成包括富含細微粒松軟土,即粉土和黏土,以及較大空隙的有機質土等。確定軟土地基一方面要參考地基條件,另一方面要根據(jù)地基上方填方構造導致地基沉降效果,或者填方不穩(wěn)定狀態(tài),確定軟土地基應對地基層構造、規(guī)模開展深層次調研,結合多方面調研結果最終確定地基類型。文中對常見的房屋建筑工程軟土地基施工技術進行了詳細闡釋,對于施工中常見問題產(chǎn)生原因進行了分析,并提出了科學性建議。
【關鍵詞】建筑工程;軟土地基;加固施工
【中圖分類號】TU471.8 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028(2024)05-0109-03
0 引言
房屋建筑工程施工建設中,軟土地基是地基工程施工建設時常遇到的土質類型。軟土含水量較大,抗壓性能較差,伸縮性較大。軟土地基對房屋施工質量產(chǎn)生不利影響,甚至威脅到房屋的穩(wěn)定性和安全性。軟土地基施工需要十分謹慎對待。
1 軟土地基特點以及處理
1.1 軟土地基的本質特點
建筑工程施工建設中,軟土地基問題是不可規(guī)避的問題。軟土地基具有較高的含水率,這個特點導致軟土地基的承載力低于其他地基類型。
(1) 觸變性較強。軟土地基的狀態(tài)受外界作用而發(fā)生變化。無外力作用下呈現(xiàn)固體狀態(tài),外力作用將導致其出現(xiàn)流動狀態(tài)。
(2) 較高的壓縮性。軟土地基內(nèi)部孔隙較多,直接導致較高的壓縮系數(shù),極易造成變形。
(3) 透水性較低。軟土地基自身含水量較大,因此滲水性能較差,滲透率不高。
(4) 質地不均勻。軟土地基的非均質性特點較為明顯,軟土中流動變化較為常見。施工期間,軟土地基的土質決定了應力,因此地基存在非均質性狀態(tài),施工不均勻現(xiàn)象正是由于該特點導致。
1.2 處理軟土地基的意義
房屋建設施工過程中要密切關注軟土地基狀態(tài),否則,一旦發(fā)生沉陷或者地基變形將對房屋結構產(chǎn)生破壞。這與設計規(guī)范完全不符,也給后續(xù)工程施工留下安全隱患。所以,有必要對軟土地基進行科學處理。施工前應做好對地質資料的分析和整理,收集各方面信息確定地基類型,根據(jù)地基特點確定加固手段,達到提升地基承載力的作用,防止地基沉降或者變形,保障建筑工程的整體安全性。加固措施是為后續(xù)施工奠定施工質量基礎,也是為施工人員的施工安全提供保障,對于房屋結構安全也將產(chǎn)生積極作用[1]。
2 技術手段和技術要點
房屋建筑工程施工中針對軟土地基施工采取的技術手段和技術要點見表1。
2.1 孔內(nèi)深層強夯施工技術操作和注意事項
孔內(nèi)深層強夯施工技術在處理地基方面采取擠密、置換方式,對深層地基能夠達到較好的處理效果。操作包括鉆孔、沉管、掏孔等環(huán)節(jié),對鉆孔部位進行從上到下填料,采取分層填料夯實方式,確保軟土地基具備較強的承載力。利用密實性樁體或樁間土實現(xiàn)較高承載力,強行擠壓樁間土將導致四周承受更大的擠壓力。擠密后,樁間土水平方向將產(chǎn)生強大的壓縮作用,綜合以上兩種作用,樁間土的地基承載力將不斷加強。
利用這種技術施工需要注意,成孔機要始終以垂直角度作業(yè),垂直度要達到孔深2.5%之內(nèi)。成孔中心部位偏差率要求較高,限定在樁徑25%范圍內(nèi)。施工樁頂部距離預留500~1 000 mm,高于設計標高標準。分層填料種類、填料數(shù)量和填料錘擊具體數(shù)量要根據(jù)相關規(guī)范要求確定。
2.2 深層攪拌樁技術操作和注意事項
深層攪拌樁施工所需原材料包括水泥、石灰、粉煤灰、添加劑等。這是一種就地成樁的加固軟土地基方法,能夠讓高含水量軟土轉變?yōu)樗嗤粒嵘浲劣捕?,強化固定效果。這種方法在城市工程施工中十分常見,施工操作期間不需要鉆孔樁泥漿護壁,不需要水下灌注混凝土,也沒有對樁距離、樁徑、排列方式的限制,且施工過程中不會產(chǎn)生過大噪聲。對所使用材料沒有更高限制,是一種環(huán)保技術。
需要注意送漿地保持連續(xù)和均勻,樁間噴灰量要足夠,否則將對成樁質量造成影響。樁頂1.5 m內(nèi)采取重復攪拌、重復噴漿操作,以達到壓實效果。此外,鉆頭需要注意在接近樁底施工時應原位旋轉2 min。
2.3 擠密碎石樁技術操作方法和注意事項
擠密碎石樁施工要提前做好樁位布置工作,然后在樁位上完成取土和成孔工作,再將填料填入孔內(nèi)、夯實填料位置。成樁后,要做好墊層鋪設工作,然后擠密碎石樁,進行下一個樁位施工操作。為了保證成樁參數(shù)更加精準,大面積施工開始之前需要開展成樁試驗。樁機就位要達到標準垂直度,垂直度偏差以不超過1.5%為宜,防止后續(xù)出現(xiàn)斷樁。碎石量要準備充足且純凈,防止殘留植物垃圾等雜質。沉樁操作過程中發(fā)現(xiàn)單獨大體積石頭,必須移除。
應用碎石擠密樁方式對軟土地基加固能夠起到較好的擠密效果。樁間土逐漸得到密實,地基承載力超出未擠密前五倍,地基固結沉降時間大幅縮短。碎石擠密樁技術對施工場地有一定要求,工期時間較短、施工成本較低,軟土地基承載力明顯提升,這些是該技術的優(yōu)勢[2]。
2.4 換土墊層技術操作方法
換土墊層技術旨在提升軟土地基承載力,以達到建筑施工要求。換土墊層技術是為去除地基中原有的不適合土層,替換為質地堅硬的材料,包括中砂、粗砂、砂礫、碎石、石屑、工業(yè)廢料等具有較高的硬度。這些材料填充能夠讓軟弱地基增加承載力,使原有地基承載力得到有效改善,達到建筑施工對于地基承載力要求。該技術應用材料需要具備較高的穩(wěn)定性,且不容易被侵蝕。例如土墊層、砂墊層、碎石墊層、灰土墊層、礦渣墊層、砂卵石墊層等。該技術能夠提升淺層地基承載力,確保沉降量不斷降低,有利于軟弱土層快速排水、快速固結。軟土地基施工過程中應用換土墊層技術較為普遍,技術人員結合施工條件確定墊層種類,完成換土墊層技術施工。
2.5 粒料樁加固法操作方法
粒料樁加固法通過振動或者沖擊完成具體施工操作,在處理軟土地基方面卓有成效。先在軟土地基上打孔,將碎石材料或者其他提前準備的硬質材料壓入孔內(nèi),材料在孔內(nèi)形成粒料樁體,提升軟土強度。在地基松散的房屋建筑工程中應用頻率較高。黏土中含有較多顆粒物,粒料樁加固法對壓實十分有利,顆粒物和粒料樁形成雙重承重力。
施工前,技術人員要對墊層狀態(tài)有所了解,防止土層被破壞,關注豎向排水環(huán)節(jié)是否順暢,保證軟土地基中多余水分被全部排除。
軟土地基的種類和自身狀態(tài)決定了處理方式的差異性,通常在處理地基工作完成之后,需要檢查施工技術效果,為整體工程質量打下堅實的地基基礎。
2.6 置換技術操作方法
置換技術是通過對軟土置換,利用復合材料填充地基,以提升強度和固化效果。
置換方法根據(jù)選擇材料不同命名。①石灰樁置換法。石灰樁具有較強的加固效果,被用在軟土地基置換中主要依據(jù)較高的塑性指標。石灰樁在加固效果方面遠遠高于水泥。施工過程中,利用機械和人工方式在軟土地基上成孔,將石灰填入樁體內(nèi)。樁體自身具備吸水功能和膨脹效果,使樁基周邊松軟的土質進一步加固。②碎石置換法。利用振動振沖器或者沖擊荷載向土層內(nèi)推進樁管,地基中立即形成孔洞,向孔洞內(nèi)填充碎石。同時,利用振動振沖器振實,加大碎石樁密實性。樁體和周邊土體聯(lián)合形成復合材質地基,碎石樁置換了原有的軟土,確保地基承載力逐步提升,并有效防止地基沉降,加固地基穩(wěn)定性。
2.7 排水固結技術操作方法
排水固結技術在控制地基沉降方面效果明顯。在地基荷載作用下,通過合理布置豎向排水井,將軟土地基內(nèi)孔隙中的水分順利排出,縮小孔隙,強化地基穩(wěn)定性,確保地基更加穩(wěn)固。該技術還有助于提高軟土地基的承載力,加強其抗剪強度,對地基沉降起到明顯的控制作用,降低沉降速度。常用到的有三種方法。①電滲法。這種方法需要將金屬電極插入軟土中,利用電流排出軟土內(nèi)富含的水分,進而使軟土含水量降低,軟土地基更加密實、緊致,穩(wěn)定性也同步提升。②堆載預壓法。運用該方法需要準備大型土石構件等材料,確保材料結構大于建筑物或者與建筑物相等。將材料在房屋建筑施工前堆在軟土地基上,并對其進行預壓,加大地基承載力。③砂井法。砂井可以用于提升排水速度,將砂井設置在黏土地基中,同時將墊層鋪設在砂井上。軟土地基排水只需要向砂井排放即可,有效縮短排水長度,使軟土地基更加穩(wěn)固、堅實[3]。
3 房建工程軟土地基施工常見問題
3.1 軟土下沉導致地基變形
軟土的性質決定其抗壓能力很差。土質松散不易塑形。建筑工程施工時軟土容易出現(xiàn)下沉現(xiàn)象,引發(fā)地基同步變形。大幅度地基下沉將導致地表裂縫增大,甚至引發(fā)建筑物倒塌。
3.2 地質強度低造成建筑物穩(wěn)定性降低
軟土地基中水分含量較高,軟土內(nèi)存在多個孔隙,土粒間缺乏連接,松散的土粒很難形成較高的抗壓強度。施工過程中,施工方忽視軟土地基中軟土特點,沒有對軟土層進行預先處理,后續(xù)建筑物穩(wěn)定性極易受到影響,給建筑物留下較大安全隱患。
3.3 忽視勘測軟土地基工作
地基勘測環(huán)節(jié)是了解軟土地基特點的重要施工程序。施工單位為了降低施工成本,忽視勘測軟土地基工作。這對地基施工極為不利,無法發(fā)現(xiàn)軟土地基中存在的問題,并及時作出補救措施。忽視了勘測軟土地基施工程序,將導致后續(xù)施工設計不全面,為后續(xù)施工留下安全隱患,甚至影響施工進度。
4 軟土地基的處理措施
4.1 安全培訓和施工技術培訓
施工技術人員要充分掌握軟土地基施工技術要點以及相關注意事項。施工前,施工部門要做好安全培訓。施工技術人員要學習軟土地基施工標準相關內(nèi)容,科學評估施工風險,掌握軟土地基的特點,施工前明確技術規(guī)范,開展地質調查工作,了解施工現(xiàn)場軟土地基特點和現(xiàn)實狀況,根據(jù)調查結果確定施工方案。
4.2 土工纖維鋪墊法增強承載力
軟土地基施工過程中,必須使用土工纖維材料鋪墊在軟土地基表面,以確保整體工程質量。土工纖維材料可以避免軟土地基出現(xiàn)塌陷或者其他不安全因素,提升軟土地基的穩(wěn)定性。鋪設土工纖維,僅有增強軟土地基承載功能,不會對軟土地基內(nèi)水分下降排出產(chǎn)生任何影響,也不會加重積水現(xiàn)象。
4.3 砂樁擠密法增強穩(wěn)定性
針對軟土的不穩(wěn)定性采取砂樁擠密法,既便捷又安全,并且在穩(wěn)定性方面效果顯著。砂樁擠密法施工操作耗時較長,需要預留充足時間。如果計劃工期較長,建議選擇這種方法。首先在軟土地基內(nèi)預定深度進行插入套管,并將砂料灌入其中。待砂料逐漸夯實之后,孔隙水順利排出,軟土地基自然下降,再開始后續(xù)的填筑工作。
4.4 標準的施工力度和施工強度保障施工效果
施工單位在進行軟土地基施工操作時,應對施工力度和施工強度做出合理預期。擠密砂樁技術操作時,確保砂石材料達到施工標準,再將材料注入地基。機械振動強度和沖擊次數(shù)、力度同樣要符合施工標準。
施工期間,一旦存在不符合施工標準的操作將無法保證地基質量,建筑工程整體質量更無從談起。軟土地基存在質量問題最明顯的就是地基沉降,一旦出現(xiàn)地基沉降直接引發(fā)地基工程變形。施工期間技術人員需要精通技術操作,遇到問題謹慎對待,尋求更加科學的解決辦法,保證工程施工有序推進,不給后續(xù)施工程序留下任何安全隱患。例如,軟土地基施工遇到濕陷性黃土土層,濕陷厚度僅為2 m,但不排除有局部濕陷性黃土土層達到4.8 m。處理這部分軟土地基需要強夯處理。設定6 m強夯寬度,運用25 kJ三角形沖擊壓路機,強夯次數(shù)控制在6次以上。嚴格按照標準強夯次數(shù)、機械型號以及強夯寬度,使土層更加密實,達到較好的施工效果。
5 結語
房屋建筑工程施工過程中,地基施工顯然是其他施工程序的前提和基礎,地基穩(wěn)固性需要得到十分重視。地基和建筑工程上部結構存在必然的關聯(lián)性,軟土地基的情況尤其特殊,軟土地基根據(jù)土層特點、施工現(xiàn)場特點呈現(xiàn)出多種復雜問題。施工技術人員必須深入分析這些問題,提前做好對軟土地基的勘測工作,了解土層結構和性質,確定具體的地基處理手段,運用合理的技術、機械、材料完成軟土地基加固處理工作,確保提升軟土地基穩(wěn)定性、堅固性,為房屋建筑工程打下堅實的地基基礎。
房屋建筑工程施工遇到軟土地基十分常見,應通過實踐中總結、積累經(jīng)驗和技術手法,針對各種問題提出相應的解決辦法。
參考文獻
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[作者簡介]劉曉穎(1980—),男,河北秦皇島人,大學本科,工程師,研究方向:建筑施工。