深厚砂卵石地基岩土工程论文

2022-04-13

近日小编精心整理了《深厚砂卵石地基岩土工程论文(精选3篇)》,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。DOI:10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.050摘要:论文简单介绍了CFG桩复合地基的作用机理,文章通过2个高承载力复合地基加固处理工程案例分析,说明CFG桩不仅在地基条件较好时适用,也适用于粉土、粉砂等较软弱地基土的加固处理。

深厚砂卵石地基岩土工程论文 篇1:

富水砂卵石地层深基坑降水成井工艺研究

摘 要:洛阳地铁一号线某车站在深基坑开挖过程中发现地下水位远高于设计阶段勘察地下水位,地处洛河Ⅰ级台地,地层为砂卵石地层。降水管井施工困难,缩颈、塌孔现象严重,结合现场地质状况,分析各类成孔钻机特点,优化降水井成井工艺,选用长螺旋钻机压灌泥浆护壁成孔,成功解决富水卵石地层成井措辞塌孔、缩颈等问题,且具有成井效率高、施工质量可控、施工成本较低等优点,长螺旋钻机成井工艺的成功应用为类似地质情况下基坑降水施工提供借鉴。

关键词:富水砂卵石;深基坑;降水井;长螺旋钻机;泥浆护壁

Study on Dewatering Technology of Deep Foundation Pit in Water Rich Sandy Cobble Stratum

ZHANG Xiaotao

(Sinohydro  Bureau11 Co.,Ltd,Zhengzhou Henan 450001)

随着越来越多深、大基坑的出现,我国对于深基坑工程技术的研究也逐渐深入。在进行深基坑开挖时,不可避免遇到地下水位较高的情况,为了防止地下水带来的涌砂、地面变形、边坡失稳、地基承载力降低等情况的出现,对地下水的处理尤为重要。基坑的开挖深度越大,地下水对施工的危害性就越大,地下水处理成功与否直接影响整个工程的进度,其中地下水是影响深基坑安全的重要因素之一,尤其是在地质条件较为复杂的地区,必须要对地下水进行妥善处理,有效地减小地下水对深基坑的影响,以保证工程的可靠性与经济性。

洛阳地铁1号线塔湾站施工场地的地势平坦,所处地貌为洛河Ⅰ级阶地,位于洛河古河道范围内。根据勘察报告,在塔湾站勘探深度内自上而下依次为人工填土层、黄土状粉质黏土及黄土状粉土,下部为圆砾、卵石,广泛分布在该区,厚度15~30 m,地下水的类型主要为卵石孔隙潜水,地下水埋藏深度8.90~10.50 m,坑开挖深度17~18 m。为确保工程顺利进行,结合现场实际地质情况,采用管井井点降水对基坑进行施工降水,能起到良好的降水效果[1],有效降低地下水次生灾害的发生,确保质量安全,保证施工进度。本文以塔湾站特殊的水文地质条件为例,探讨研究适合富水砂卵石地质条件下降水井成井工艺[2-4]。

1 水文地质情况

1.1 地质情况

施工范围内上覆第四系全新统人工填土(Q4ml),其下为第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)黄土状粉质黏土、黄土状粉土、细砂、卵石、第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)粉质黏土、粉土、细砂、卵石。详见图1。

1.2 水文情况

施工范围的地貌单元为洛河Ⅰ级阶地,地下水类型主要为卵石孔隙潜水,主要赋存于②层卵石层中,地下水埋藏深度为8.90~10.50 m,水位标高为115.41~117.14 m。地下水主要接受大气降水补给,局部受洛河河水影响形成侧向补给,排泄方式主要为人工开采及侧向径流。工程区内地下水位年变幅一般为1~3 m。

2 成井工艺选择

2.1 成井工艺对比

2.1.1 冲击钻成井。降水井施工多采用冲击钻泥浆护壁成井,应用广泛,适用于各类地层,成井技术成熟。但存在着以下缺点:成井时间长;需要根据地质情况及钻进过程动态调节泥浆比重,泥浆制备量大;钻渣为黏稠泥浆,排渣次数多,且处置困难;施工场地文明施工差;砂卵石地层中受冲击振动影响极易产生塌孔、缩颈,成井质量差。

2.1.2 旋挖钻机成井。旋挖钻泥浆护壁成井施工,施工速度快,适用性广泛,适用于大多数地层条件。最近几年旋挖钻泥浆护壁成井施工在深基坑降水井施工中多有应用。旋挖钻机成井缺点如下:排渣次数多,对井壁擾动严重,尤其是在砂卵石地层中极易造成塌孔、缩颈现象;施工场地文明施工差;泥浆制备量大。

2.1.3 长螺旋钻机成井。长螺旋钻机成孔技术成熟。长螺旋钻机适用于大多数地质条件,多用于桩基施工,在降水井施工中应用较少,参照长螺旋钻机成桩工艺,在降水井施工应用中效果明显。成井速度快,通过钻杆螺旋叶片排渣,无须提钻排渣,对井壁扰动较小;提钻过程泵送灌注泥浆护壁,降低塌孔、缩颈风险;钻渣不含泥浆,消纳方便,降低环境污染,场地内文明施工良好;井管安装完成后,井内泥浆可抽出重复利用,降低泥浆制备量,节能环保;机械成本低[5-8]。

2.2 工艺选择

施工区域内细砂、卵石、第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)粉质黏土、粉土、细砂、卵石地层性状不稳定,在成井过程中外力受扰动影响极易塌孔、缩颈。结合洛阳地铁施工工筹、施工成本、文明施工情况综合分析选用长螺旋钻机成井施工[9-10]。各项参数对比见表1。

3 成井工艺

降水管井施工按照“施工作业准备→测量放样→开孔与护筒埋设→设备就位→钻进成孔→清孔换浆→井滤管安装→滤料回填→止水回填→洗井→下泵试抽水验收”流程进行。

3.1 施工作业准备

施工作业前应根据施工场地布置图设置施工作业场区、材料堆场、设备堆场等各类区域。将施工用水引至现场,选好排水口及联系好排渣场地及车辆。施工作业现场应确保通水、通电、通路与场地平整,且符合下列规定:现场供水、供电能力应满足施工作业用水、用电的要求。

3.2 测量放样

①基准线、基准点按要求设在不受施工影响的区域。放样前应复核测量基准线、基准点。施工过程中加强基准线、基准点的保护,以防止破坏。②井位放样过程中,应与前期掌握的场地条件进行校核,标明受地下障碍物等影响的井位。对于可清除的地下障碍物,应当及时清除;不能清除的,及时与设计人员沟通后重新调整井位。③测量放样后及时对井位进行标识,标识物做到清晰、牢固和不易破坏。④放样完成后应进行放样复核,做好每个井位放样复核记录表。测量放样后井位与设计井位的偏差应控制小于200 mm。

3.3 开孔施工

开孔时应轻探慢挖,确认无异物。开孔孔径不得小于设计孔径,开孔进入原状土深度不应少于200 mm。表层地质条件不好的应埋设护筒。

3.4 设备就位

成孔钻机设备就位后,应调整钻机平整度,稳固钻机并落实作业安全防护措施。正式操作前应校正钻架垂直度,钻杆与钻具中心应保持在同一铅垂线上。钻具中心应对准孔位中心或护筒中心,与孔位中心或护筒中心偏差不应大于200 mm。开钻前应复核钻头直径、长度、钻杆根数、长度、垂直度、机台高度、计算机上余尺,并一一记录在案,以确保孔深与孔径。成孔钻机设备移位时,应先切断电源再移动设备。移动期间应有专人指挥,并应由专人看护电缆线以防压坏。

3.5 钻进成孔

①钻机就位。首先用定出井位中心,利用护桩检查桩孔的中心位置是否正确,然后调整钻机,使钻头中心和桩孔中心两者在同一铅垂线上,并测量钻杆的垂直度,其偏差不得大于20 mm。②钻孔前,根据地质、水文资料制备适当比重的泥浆。③钻机安装就位后,底座和顶端要平稳,不得产生位移和沉陷。初钻时速度适当控制,采用缓慢钻进,使最初成孔竖直、圆顺,防止孔位偏心、孔口坍塌。进入正常钻进后,可适当提高钻进速度。钻进过程中及时清理钻渣,并保持钻机周边文明施工(见图2)。

3.6 提钻灌浆

钻进至钻孔设计底标高后,应在原地空钻5 s,使钻头保持在孔底标高处继续转动,进一步粉碎孔底泥块并旋转带出,整平孔底。提钻前将钻杆提至离孔底50 cm,进行泥浆灌注,将孔内的泥浆充盈系数逐步灌至1.10,然后缓慢正向旋转提钻并同时灌注泥浆。

3.7 井管安装

①井滤管安装应在钻机完全提出灌注完成泥浆后进行,遇塌孔时不得置入井管。②滤管、井管应在平整地面上先行拼装。钢质滤管、井管间应用包箍套接并满焊,套接高度上下不小于100 mm,确保滤管、井管的连接严密和牢固。③滤管部位应包纱网。纱网包扎范围应超出滤管上下端各不少于200 mm,并应用镀锌铁丝扎紧。④滤管上下两端应各设置一套扶正器,扶正器直径应比孔径小50 mm;井管上扶正器间距不宜大于10.0 m。⑤沉淀管底部应采用钢板焊封,封堵钢板厚度不宜小于4.0 mm。

3.8 滤料回填

3.8.1 填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底30~50 cm处,井管上口应加闷头密封,从钻杆内泵送泥浆边冲孔边逐步调浆,使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返出,将孔内的泥浆比重逐步调到≤1.05时,然后开小泵量按井的构造设计要求填入滤料,滤料应沿井孔缓慢均匀回填。

3.8.2 滤料回填时宜采用动水回填。滤料回填过程中随时计量回填量并测量填料高度,滤料最终回填量不得小于设计量的95%,回填高度不得小于设计高度。

3.9 止水回填

回填土以黏土、粉质黏土为主,严禁用块石、建筑废料等其他固体杂质回填。

3.10 抽出泥浆、洗井

回填完成后井内泥浆抽至泥浆池,调制后用于下一成井灌注。随后进行空气压缩机气举法洗井,不小于2 h。在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机抽水洗井,吹出管底沉淤,直到水清不明显含砂为止。空气压缩机气举法洗井后应测量井内沉淀物高度。最终管内沉淀物高度不大于井深的5‰。

3.11 下泵试抽水验收

洗井完成后应安装水泵进行试抽水,试抽水时间2~3 h。试抽水出水量不应与计算出水量有很大出入,试抽成功,代表该井成井完毕,可以投入使用。试抽过程中应观测出水的水色并测量出水含砂量(单位体积水样中所含的砂样量),抽水稳定后,应当检定出水含砂量体积比不得超过1/20 000。试抽过程中应计量管井流量,抽水稳定后,井内的水位应处于安全水位以下。对出水量小于同类井平均流量30%的管井,应采取补救措施以达到设计要求。

4 成效分析

4.1 在地铁车站深基坑降水井施工,采用长螺旋钻机,明显提高了工效,施工质量得到了保证,地铁车站深基坑降水设计64个降水井,井深28 m,冲击钻投入3台,旋挖钻机投入1台,降水施工阶段节省工期23 d。计算如下:

冲击钻成井时间-长螺旋钻机成井时间=(28×64/3-0.6×64)/24=23.29 d

4.2 富水卵石地层长螺旋钻机降水井施工与传统的冲击钻将水井施工工艺相比,施工效率高,安全文明投入少,能更好地减少投入,效益更高,为项目带来了显著的经济效益。

计算依据如下:

人工费=人工每天费用×节省工期×人员总数=0.026×23×20=11.96万元

用电费用=材料单价×数量=0.000 1×(23×15×24×64)=52.99万元

机械费用=冲击钻单价×数量-螺旋钻单价×数量=(0.025 5×64×28-0.014 2×64×28)=20.25万元

管理费=项目管理人员×节省工期=8×0.03×23=5.52万元

经综合测算节约成本约90.72万元。较传统降水施工方法降低了成本,经济效益显著。

5 结语

长螺旋成孔工艺自身具有很多优点,适用范围广,广泛应用于除岩层、超大粒径卵石地层以外的各类地层中,长螺旋压灌泥浆护壁成井工艺大大提高了降水井施工速度。通过调长螺旋中空钻杆泵压灌浆护壁,有效防止砂卵石地层成井过程塌孔。与传统冲击钻成孔相比,在施工质量、工期和经济效果等方面取得良好的效果,长螺旋钻机施工降水井工艺具有极高的推广使用价值,该工艺的成功应用为其他工程深基坑降水提供借鉴依据。

参考文献:

[1] 毛建伟,马信,王龙.管井井点降水在粉土质砂地层高水位深基坑施工中的应用[J].西部探矿工程,2019(11):21-24.

[2] 韩传梅,陈喜,武永霞.深基坑降水工程试验及降水方案设计[J].地下水,2007,(6):40-42,46.

[3] 定培中,肖利,李威,等.深厚透水性地层中大型深基坑降水方案设计探讨[J].长江科学院院报,2012(2):46-50.

[4] 罗利锐,刘秀峰,付国永.地铁车站深基坑降水方案设计[J].石家庄铁道学院学报,2007(1):48-51.

[5] 周晓,马嘉杰,朱培明,等.一种深基坑降水环保节能施工工艺:CN202010383189.2[P].2020-05-08.

[6] 苏烨,史小锐.深基坑降水施工技术的管理研究[J].施工技术,2012(S2):63-64.

[7] 魏德胜.长螺旋钻孔机钻进理论研究与实践[J].建筑机械,1991(6):33-35.

[8] 杨雁.长螺旋钻孔机钻杆中心压浆护壁水下灌注混凝土成桩法[J].建筑技术,1991(3):19-21.

[9] 赵鹏飞.长螺旋钻机在工程施工中的应用[J].西部探矿工程,2002(4):84.

[10] 蘇振兴.长螺旋钻在北京地区降水施工中的应用和降水效果评价[J].岩土工程技术,1996(1):50-53.

作者:张晓涛

深厚砂卵石地基岩土工程论文 篇2:

高承载力复合地基探讨

DOI:10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.050

摘 要:论文简单介绍了CFG桩复合地基的作用机理,文章通过2个高承载力复合地基加固处理工程案例分析,说明CFG桩不仅在地基条件较好时适用,也适用于粉土、粉砂等较软弱地基土的加固处理。地基土层较好的地基通过CFG桩复核地基加固处理后,可获得高承载力的复合地基。

关键词:承载力 复合地基 CFG桩

“水泥粉煤灰碎石桩”(又称CFG桩),是由砂、碎石、石屑、粉煤灰掺水泥加水,拌和后采取一定施工工艺制成的高粘结强度桩,通过CFG桩桩体、桩间土、褥垫层共同作用,并共同承担上部结构传递荷载的复合地基加固处理方法。CFG桩可充分利用桩间土的承载力及褥垫层共同发挥作用,并将上部荷载传递到深层地基土层中去,因此,CFG桩复合地基具有较好的技术性能和经济效益。

CFG桩复合地基适用于处理粘性土、粉土、砂土以及已经完成自重固结的填土地基。CFG桩可用于挤密效果较好的土,也可用于挤密效果较差的土:当CFG桩用于挤密效果较好的土时,地基承载力的提高对地基土既有挤密作用又有置换作用;当CFG桩用于挤密效果较差的土时,地基承载力的提高对地基土只有置换作用。CFG桩与其他复合地基的桩相比,由于其桩体材料较轻,因此置换作用尤为明显。

CFG桩复合地基与其他复合地基处理方法相比,具有以下优点:(1)CFG桩施工工艺简单,无场地污染,振动影响也较小。(2)CFG桩桩体材料中加入了工业废料——粉煤灰,有效地减少了环境污染,又能达到料废物利用的目的;并且仅需少量水泥,便于就地取材,节约了建筑材料。(3)CFG桩的受力特性与水泥搅拌桩类似。(4)CFG桩桩体不配筋,能充分发挥桩间土的承载力,相比普通混凝土桩,桩数减少,工程造价降低。

CFG桩复合地基处理技术具有施工工艺简单、施工速度快、工期短、施工质量容易控制、工程造价低廉等优点,具有明显的经济效益和社会效益。

1 案例一

绵阳市某住宅项目拟建建筑物为18F框架—剪力墙结构,筏板基础、独立基础和条形基础;基底以下由粉质黏土、卵石层和强风化泥岩组成,上部土层厚度较大,均匀性差,纵、横向力学性能及均匀性差异较大,不能满足上部荷载要求。上部结构设计要求对住宅楼基底以下粉质黏土及卵石层进行CFG桩复合地基加固处理,桩端持力层为强风化泥岩,处理后复合地基承载力特征值:kPa。

1.1 基底地层结构

拟建物基底以下地层结构如以下几点。

(1)粉质黏土:褐黄色、可塑、稍湿、干强度中等,韧性中等,厚1.00~6.10 m。

(2)粉土:黄褐色,稍密~中密,稍湿,干强度低,韧性低,厚0.80~4.20 m。

(3)稍密卵石:卵石含量55%~60%左右,一般直径2~8 cm。被中粗砂充填,并含少量泥质成分。颗粒交错排列,部分接触。厚0.70~1.90 m。

中密卵石:卵石含量占60%~70%左右,一般直径4~8 cm,含少量漂石,被中粗砂和砾砂充填,并含15%左右的圆砾。厚0.70~2.0 m。

密实卵石:卵石含量>70%,一般直径10~20 cm,含较多漂石。被中粗砂和砾砂充填,并含10%左右圆砾。

(4)强风化泥岩:紫红色,其矿物成份为黏土质矿物,风化裂隙发育,岩体破碎,遇水易软化,厚1.20~2.60 m。

中等风化泥岩:紫红色,其矿物成分为黏土质矿物,层理清晰,风化裂隙发育,巨厚层状构造、局部有强风化泥岩夹层,整体结构,泥质胶结,胶结程度中等,锤击易碎。岩芯采取率平均约90%。岩石坚硬程度为软岩。

1.2 水文地质条件

场地地下水类型为填土层中的上层滞水、砂卵石层中的孔隙潜水和基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于粉质黏土和粉土层中,受大气降水及附近污水的补给;孔隙潜水是该场地主要的地下水类型,微具承压性,其水位埋藏较深,水量丰富,补给源主要是地下径流及大气降水。

1.3 设计计算

(1)設计参数。

CFG桩设计桩径800 mm,桩端伸入持力层800 mm,并在桩顶预留0.5 m的保护桩长。需要处理的地层有:粉质黏土、稍密卵石、中密卵石、密实卵石和强风化泥岩,桩端持力层为中风化泥岩。各土层物理力学参数见表1。

(2)承载力计算。

根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)CFG桩复合地基承载力特征值可按(1)式计算:

(1)

(1)式中:fsk为处理后桩间土的承载力特征值,根据场地土层情况和设计经验取fsk=140 kPa;Ra为单桩竖向承载力特征值;λ为单桩承载力发挥系数,根据经验取λ=1;m为面积置换率;Ap为桩截面积;β为桩间土承载力折减系数,根据经验取β=0.8。

单桩竖向承载力特征值可按(2)式估算:

(2)

(2)式中:up为桩周长;qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值;qp为桩端阻力特征值;n为桩长范围内所划分的土层数;Li为桩长范围内第i层土的厚度(m);ap为桩端端阻力发挥系数,根据经验取ap=0.8。

经计算得CFG桩单桩竖向承载力特征值:Ra=600 kN,面积置换率:m=0.32。

(3)桩的布置。

拟建物基础为筏板基础,CFG桩在筏板基础内按正方形布置,桩间距按下式计算:

de=1.13s

上式中:d为CFG桩直径;de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径;s为桩间距。

经计算得桩间距:s=1.2 m。

2 案例二

西昌市某项目拟建物为框剪结构、筏板基础。基底以下为粉土、粉质黏土、粉砂、砾石和卵石层。由于上部土层厚度变化大不能满足上部荷载要求,故要求对基底以下的粉土、粉质黏土、粉砂以及砾石采用CFG桩复合地基加固处理,桩端持力层为稍密卵石层,要求处理后复合地基承载力特征值:350 kPa。

2.1 基底地层结构

拟建物基底以下地层结构分述如下:

(1)粉质黏土:灰色~灰黑色,可塑~软塑状,湿~很湿,厚9.10~17.60 m。

(2)粉土:灰黑色,含少量砾石且不连续,厚1.40~9.70 m。

(3)粉砂:灰色,很湿~饱和,稍密,厚0.60~6.40 m。

(4)砾石:灰色~灰黑色,很湿~饱和,碎石成份以泥岩和砂质泥岩为主,填充物为粉土和细砂,磨圆度较差,分布不连续,厚0.40~3.10 m。

(5)卵石:灰白色,磨圆度较好,卵石含量为55%~65%,充填物以细砂、粉土为主,夹极少量粘性土,分布不连续,此次勘察未揭穿该土层。

2.2 水文地质条件

工程场地地下水类型为上层滞水,主要赋存于填土层中,受大气降水和地下水径流补给,地下水静止水位约2.55~2.85 m,水量较小。

2.3 设计计算

(1)设计参数。

CFG桩设计桩径800 mm,桩端伸入持力层800 mm,并在桩顶预留0.5 m的保护桩长。需要处理的地层有:粉土、粉质黏土、粉砂、砾石,桩端持力层为中密卵石。土层物理力学参数见表2。

(2)承载力计算。

根据案例一中公式(1)、(2)计算单桩承载力,经计算得单桩竖向承载力特征值:Ra=600 kN,面积置换率:m=0.24。

(3)桩的布置。

拟建物基础为筏板基础,在筏板基础内CFG桩按正方形布置,桩间距按下式计算:

de=1.13 s

上式中:d为CFG桩直径;de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径;s为桩间距。

经计算得桩间距:s=1.4 m。

3 处理效果

在工程施工期间和竣工后一年内对建筑物进行沉降观测以检验CFG桩复合地基处理的效果。根据观测资料,以上两个案例中建筑物在观测期内最大沉降量分别为12 mm和20 mm,CFG桩复合地基沉降较均匀,建筑物局部倾斜值均小于0.001,均满足规范要求,同时也满足建筑物后期使用要求,CFG桩复合地基处理效果较好。

4 结语

论文通过采用CFG桩复合地基处理得到高承载力复合地基的工程案例可知:通过大直径CFG桩复合地基加固处理,可获得高承載力的复合地基,说明大直径CFG桩在地基处理中是经济适用的;CFG桩不仅适用于地基土条件较好的地基处理,也适合于粉土、粉砂等较软弱地基土的加固处理,可为以后高承载力复合地基加固处理设计提供一定的参考。

参考文献

[1] 中华人民共和国行业标准,建筑地基处理技术规范, JGJ79-2012,J220-2012[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

[2] 朱晓翠,崔春龙,田玉中.大直径CFG桩在软土地基中的应用研究[J].江西建材,2014(10):79-80.

[3] 张良全.CFG桩在深厚杂填土中的应用[J].四川建筑,2013,33(3):94-95.

[4] 尚艳冬.CFG桩复合地基在攀西地区的应用[J].地基基础与岩土工程,2006,32(6):177-178.

[5] 张进友,宋春花,葛业瑾.CFG桩加固软土地基的工程实践[J].山西建筑,2001,27(6):45-46.

作者:朱晓翠 王鸿 田玉中

深厚砂卵石地基岩土工程论文 篇3:

试论建筑软弱土地基的几种处理方法

摘要:随着城市用地与人口的矛盾日益尖锐,土地变得越来越珍贵。在软弱土场地上建造多层住宅及办公楼是我们设计工作中经常遇到的问题。近年来,工程实践的要求推动了软弱土地基处理技术的迅速发展,地基处理的途径愈来愈多,地基处理不仅应用于拟建工程,也可用于已建工程的地基处理。本文作者对软弱土地基的处理提出了自己的看法。

关键词:软弱土 地基处理 方法

软弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土,由于软土地基的承载力较低,如果不做任何处理,一般不能承受较大的建筑物荷载。所以在软土地基上修建建筑物,必须重视地基的变形和稳定问题。因此在软土地基上建造建筑物,要求对软土地基进行处理。地基处理的目的主要是改善地基土的工程性质,达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求,包括改善地基土的变形特性和渗透性,提高其抗剪强度和抗液化能力,消除其它不利影响。

1.碾压法与夯实法

碾压与夯实是修路、筑堤、加固地基表层最常用的简易处理方法。通过处理,可使填土或地基表层疏松土孔隙体积减小,密实度提高,从而降低土的压缩性,提高其抗剪强度和承载力。目前我国常用的有机械碾压、振动压实和重锤夯实,以及70年代发展起来的强夯法等。

机械碾压法是利用压路机、羊足碾、平碾、振动碾等碾压机械特地基土压实。振动压实法是通过在地基表面施加扳动把浅层松散土振实的方法,可用于处理砂土和由炉灰、炉渣、碎砖等组成的杂填土地基。重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提到一定高度(2.5~4.5m),然后使锤自由落下并重复夯击以加固地基。锤重一般不小于15kN,经夯击以后,地基表层土体的相对密实度或干密度将增加,从而提高表层地基的承载力。对于湿陷性黄土,重锤夯实可减少表层土的湿陷性;对于杂填土,则可减少其不均匀性。强夯法,又称动力固结法,其用起重机械将80~300kN的夯锤起吊到6~30m高度后,自由落下,产生强大的冲击能量,对地基进行强力夯实,从而提高地基承载力,降低其压缩性,是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。

2.换土垫层法

换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去,回填强度较高的砂、碎石或灰土等,并夯至密实的一种地基处理方法。常用的垫层有:砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。

垫层的设计要点。垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求,而且应符合经济合理的原则。其设计内容主要是确定断面的合理厚度和宽度。对于垫层,既要求有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱土层,又要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出。

施工要点:①垫层施工必须保证达到设计要求的密实度。密实方法常用的有振动法、水撼法、根压法等。这些方法都要求控制一定的含水量,分层铺砂厚约200~300mm,逐层振密或压实,并应将下层的密实度检验合格后,方可进行上层施工。②垫层的砂料必须具有良好的压实性。砂料的不均匀系数不能小于 5,以中粗砂为好,容许在砂中掺入一定数量的碎石,但要分布均匀。③开挖基坑铺设垫层时,必须避免对软弱土层的扰动和破坏境底土的结构。基坑开挖后应及时回填,不应暴露过久或浸水,并防止践踏坑底。当采用碎石垫层时,应在坑底先铺一层砂垫底,以免碎石挤入土中。

3.排水固结预压法

排水固结须压法是利用地基排水固结的特性,通过施加顶压荷载,并增设各种排水条件(砂井和排水垫层等排水体),以加速饱和软粘土固结发展的一种软土地基处理方法。根据固结理论,粘性土固结所需时间与徘水距离的平方成正比。因此,为了加速土层的固结,最有效的方法是增加土层的排水途径,缩短排水距离。

4.桩基法

当淤土层较厚,难以大面积进行深处理,可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样,早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩,目前很少使用,一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全,设备陈旧,技术落后,存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题;二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基,由于存在工期长,工后变形大等问题,已不再用作对变形有要求的建筑地基处理;三是民用建筑已禁用木桩基础。钢筋混凝土预制桩(钢筋混凝土桩和预应力管桩)目前由于具有较强承载力,投资省,质量有保证,施工速度快等特点,得到普遍运用。淤土层较厚地基处理还可以采用灌注桩,打灌注桩至硬土层,作承载台,灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩,但两种方法灌注桩还存在一些技术难题,一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题;二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题,桩身混凝土灌注质量,桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。

5. 拌和法

拌和法主要包括高压喷射注浆法和深层搅拌法。前者是以高压力使水泥浆液通过管路从喷射孔喷出,直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。深层搅拌法是利用水泥浆体、水泥作为主固化剂,应用特制的深层搅拌机械将固化剂送入地基土中与土强制搅拌,形成水泥土的桩体,与原地基组成复合地基。后者主要用于加固饱和软粘土,固化剂的掺入量及搅拌均匀性和土的性质是影响水泥土桩( 柱) 性质以至复合地基强度和压缩性的主要因素。

6.加筋法

加筋土是将抗拉能力很强土工合成材料埋置于土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力,使土与加筋材料形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。

本文只介绍了较为常用软弱土地基处理的几种方法,供大家参考。设计人员不仅要选择好软弱土地基处理方法,而且还要考虑其建筑物结构优化设计,尽量采用较为轻型结构,减轻上部重量,这样会减少软弱土地基处理造价。

参考文献:

[1] 熊双泉,彭建军. 强夯法在地基处理工程中的运用[J]. 中国高新技术企业. 2011(09)

[2] 林涛. 岩土工程中的淤泥质软土地基处理分析[J]. 价值工程. 2011(11)

[3] 解维军,迟月婷. 浅谈湿陷性黄土地基的处理方法[J]. 中国高新技术企业. 2009(16)

作者:邱璟皓

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