常见地基处理方式及选择研究

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摘 要:地基基础工程不仅对高层建筑的安全及建成后的正常使用至关重要,本文详细介绍了多种常见地基处理形式、桩基类型,及其适用的地质条件和工程情况。因此,科学合理的选用地基基础方案对工程建设有着重要的意义。

关键词:地基处理,桩基选型,不良地基土

一、常见不良地基土

在我国常见的不良地基主要有以下几种:

(一)杂填土

杂填上是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。这些垃圾土一般分为三类即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性差。

(二)软粘土

软粘土具有低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度的特点,不排水强度通常仅为一,表现为承载力基本值很低,一般不超过70KPa,有的甚至只有20KPa。

(三)冲填土

冲填土地基一般具有如下一些重要特点:颗粒沉积分选性明显,粗颗粒较先沉积;冲填土的含水量较高,一般大于液限,呈流动状态;冲填土地基早期强度很低,压缩性较高,这是因冲填土处于欠固结状态。

(四)饱和松散砂土

粉砂或细砂地基在静荷载作用下常具有较高的强度。但是当振动荷载地震、机械振动等作用时,饱和松散砂土地基则有可能产生液化或大量震陷变形,甚至丧失承载力。

(五)湿陷性黄土

湿陷性土属于特殊土,在上面覆盖土层自重应力作用下,或在自重应力和附加应力共同作用下,因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形。有些杂填土也具有湿陷性。

(六)膨胀土

膨胀土矿物成分主要是蒙脱石,具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性,性质极不稳定。含水量的轻微变化,仅1%～2%的量值,就足以引起有害的膨胀,对建筑物危害性很大。

二、常见地基处理方式

若建筑天然地基很软弱,不能满足地基强度和变形等要求,则必须事先要经过人工加固处理后再进行基础施工,这种加固称为地基处理。主要有以下五个方面的措施:

一是改善剪切特性,地基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性,取决于地基土的剪切强度。为了防止剪切破坏以及减轻土压力,需要增加地基土的抗剪强度;

二是改善压缩特性,通过提高地基土的压缩模量以减少地基土的沉降;

三是改善透水特性,采取一定的措施使地基土减轻水压力或不透水;

四是改善动力特性,采取措施避免地基土液化,并改善其振动特性一提高地基的抗震性能。

五是改善特殊土的某些特性,如消除黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等。

三、常见地基处理方式

(一)换填垫层法

换填垫层法是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层,回填坚硬、较粗粒径的材料,并夯压密实从而形成垫层的地基处理方法。换填垫层可依换填材料不同,分为碎石垫层,砂垫层,灰土垫层,粉煤灰垫层等,由于换填垫层施工简便,因此广泛应用于中小型工程浅层地基处理中。

(二)预压法

1.堆载预压法在建造建筑物之前,用临时堆载的方法对地基施加荷载,给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。

2.真空预压法在软粘土地基表面铺设砂垫层,用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气,使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出,地基土得到固结。

(三)强夯法和强夯置换法

1.强夯法(又称动力固结法或动力压实法是反复将质量一般为一最大可达到200t)的夯锤提高到一定高度(一般为10m～40m),使其自由下落,对地基土进行强力冲击,通过巨大冲击和振动能量,提高地基承载力并降低其压缩性,改善地基性能。适用于处理碎石土、砾上、低饱和度的粉土与勃性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。

2.强夯置换法是在强夯形成的夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料,然后用夯锤夯击,重复此规程连续施工,形成一个墩体,称为强夯置换墩。

(四)振冲法

振冲法是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机后带动偏心块,使振冲器产生高频振动,同时开启水泵,由喷嘴喷射高压水流,在边振边冲的联合作用下,将振冲器沉人到土中预定深度,经过清孔后,即可从地面向孔内逐段填入碎石,每段填料均在振动影响下被振密挤实,达到要求的密实度后即可提升振冲器,如此重复填料和振密,直到地面,从而在地基中形成一个大直径的密实桩体。所形成的桩体与土组成复合地基。

四、地基处理方式的选择

地基处理方法种类繁多,各种处理方法有它的优缺点和适用范围,没有一种方法解决所有问题。一般地说,在选择确定地基处理方案以前应充分地综合考虑以下几个方面的因素:

1.地质条件包括地形、地质,成层状态,土的各种指标,地下水条件。

2.结构物条件包括结构物形式、规模。

3.环境条件一是气象条件,包括要求的安全度、重要性;二是噪声、振动情况,包括振动、噪声可能对周围居民或设施的影响三是邻近构筑物情况,包括邻近的建筑物、桥台、桥墩、地下结构物等的情况四是地下埋设物,包括上下水道、煤气、电讯电缆管线的位置五是机械作业、材料堆放的条件是电力与供水条件。

4.材料的供给情况尽可能地采用当地的材料,以减少运输费用。

5.机械施工设备和机械条件,在有些地区有无所需的施工设备和施工设备的运营状况成为了采用何种加固措施的决定因素。

6.工程费用的高低操作、操作熟练程度。经济技术指标的高低,是衡量地基处理方案选择得是否合理的关键指标,在地基处理中,一定要通过综合比较,选择能满足加固要求的地基处理方案,选择技术先进、质量有保证且经济合理的方案。

7.工期要求。一方面,应保证地基加固工期不会拖延整个工程的进展另一方面,如地基工程缩短,也可利用这段时间,是地基加固后的强度得到提高。

四、结束语

对每一具体工程都要进行具体分析,应从各方面进行综合考虑,以确定合适的地基处理方法。另外,地基处理设计时,要考虑上部结构、基础和地基的共同作用,必要时应采取有效措施,加强上部结构的刚度和强度,以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。

参考文献:

[1]林树枝,建筑地基基础工程实践[M],北京:中国环境科学出版社,2003.

[2]国家建筑科学研究院,建筑地基处理技术规范(JGJ79-91)[S],北京:中国计划出版社,2000.