淺談地基的處理及施工
一、問題
土木工程的地基向題,概括地說,可包括以下幾方面:
?。ㄒ唬?qiáng)度和穩(wěn)定性問題
當(dāng)?shù)鼗某休d能力不足以支承上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載時,地基就會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。
?。ǘ嚎s及不均勻沉降問題
當(dāng)?shù)鼗谏喜拷Y(jié)構(gòu)的自重及外荷載作用下產(chǎn)生過大的變形時,會影響結(jié)構(gòu)物的正常使用,特別是超過結(jié)構(gòu)物所能允許的不均勻沉降時,結(jié)構(gòu)可能開裂破壞。沉降量較大時,不均勻沉降往往也較大。
?。ㄈ┏康膯栴}
地基的滲透量超過允許值時,會發(fā)生水量損失導(dǎo)致發(fā)生事故。
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地震、機(jī)器以及車輛的振動、波浪作用和爆破等動力荷載可能引起地基土,特別是飽和無黏性土的液化、失穩(wěn)和震陷等危害。
當(dāng)結(jié)構(gòu)物的天然地基存在上述四類問題之一或其中幾個時,即須采用相應(yīng)的地基處理措施以保證結(jié)構(gòu)物的安全與正常使用。
二、方法
地基處理的方法有很多,工程中人們常常采用的—類方法是采取措施使土中孔隙減少一卜顆粒之間靠近,密度加大,土的承載力提高:另—類方法是在地基中摻加各種物料,通過物理化學(xué)作用把土顆粒膠結(jié)在一起,使地基承載力提高,剛度加大,變形減小。
?。ㄒ?砂樁、碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁
碎石樁和砂樁合稱為粗顆粒土樁。是指用振動、沖擊或振動水沖等方式在軟弱地基中成孔,再將碎石或砂擠壓入孔,形成大直徑的由碎石或砂所構(gòu)成的密實樁體,具有擠密、置換、排水、墊層和加筋等加固作用。
(二)土樁和灰土樁
土樁和灰土樁擠密地基是由樁間擠密土和填夯的樁體組成的人工“復(fù)合地基”,適用于處理地下水位以上,深度5—15m的濕陷性黃土或人工填土地基。土樁主要適用于消除濕陷性黃土地基的濕陷性,灰土樁主要適用于提高人工填土地基的承載力。地下水位以下或含水量超過25%的土,不宜采用。
土樁擠密地基由樁間擠密土和分層填夯的素土樁組成,土樁面積約占地基面積的10%一23%。土樁樁體和樁間土均為被機(jī)械均勻擠密的同類土料。因此,土樁擠密地基可視為厚度較大的素土墊層。在灰土樁擠密地基中,由于灰土樁的變形模量遠(yuǎn)大于樁間土的變形模量,因此只占地基面積約20%的灰土樁可以承擔(dān)總荷載的1/2。而占地基總面積80%的樁間上儀承擔(dān)其余1/2。這樣就大大降低了基礎(chǔ)底面以下一定深度內(nèi)土中的應(yīng)力,消除了持力層內(nèi)產(chǎn)生大量壓縮變形和濕陷變形的不利因素,同時,由于灰土樁對樁間土能起到側(cè)向約束作用,限制土的側(cè)向移動,樁間土只產(chǎn)生豎向壓密,使壓力與沉降始終呈線性關(guān)系。
除了上述土樁和灰土樁外,還有單獨采用石灰加固軟弱地基的石灰樁。石灰樁的成孔也是采用鋼套管法成孔,然后在孔內(nèi)灌入新鮮生石灰塊,或在石灰塊中摻入適量的水硬性摻和料粉煤灰,一般的經(jīng)驗配合比為8:2或7:3。在拔管的同時進(jìn)行振搗或搗密。利用生石灰吸取樁周土體中水分進(jìn)行水化反應(yīng),此時生石灰的吸水、膨脹、發(fā)熱以及離子交換作用,使樁周土體的含水量降低,孔隙比減小,使土體擠密和樁柱體硬化。樁和樁間土共同承受荷載,成為一種復(fù)合地基。
(三)深層攪拌法施工
深層攪拌法是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機(jī)械,在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體)強(qiáng)制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理(化學(xué))反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性的并具有一定承載力的復(fù)合地基。
深層攪拌法適宜于加固各種成因的飽和軟黏土,如淤泥、淤泥質(zhì)土、黏土和粉質(zhì)黏土等。用于增加軟土地基的承載能力,減少沉降量,提高邊坡的穩(wěn)定性和各種坑槽工程施工時的擋水帷幕。
施工前,應(yīng)依據(jù)工程地質(zhì)勘察資料,進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗,結(jié)合設(shè)計要求,選擇最佳水泥摻入比,確定攪拌工藝。
用于深層攪拌的施工工藝目前有兩種,一種是用水泥漿和地基土攪拌的水泥漿,另一種是用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌的粉體噴射攪拌。
土木工程的地基向題,概括地說,可包括以下幾方面:
?。ㄒ唬?qiáng)度和穩(wěn)定性問題
當(dāng)?shù)鼗某休d能力不足以支承上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載時,地基就會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。
?。ǘ嚎s及不均勻沉降問題
當(dāng)?shù)鼗谏喜拷Y(jié)構(gòu)的自重及外荷載作用下產(chǎn)生過大的變形時,會影響結(jié)構(gòu)物的正常使用,特別是超過結(jié)構(gòu)物所能允許的不均勻沉降時,結(jié)構(gòu)可能開裂破壞。沉降量較大時,不均勻沉降往往也較大。
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地基的滲透量超過允許值時,會發(fā)生水量損失導(dǎo)致發(fā)生事故。
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地震、機(jī)器以及車輛的振動、波浪作用和爆破等動力荷載可能引起地基土,特別是飽和無黏性土的液化、失穩(wěn)和震陷等危害。
當(dāng)結(jié)構(gòu)物的天然地基存在上述四類問題之一或其中幾個時,即須采用相應(yīng)的地基處理措施以保證結(jié)構(gòu)物的安全與正常使用。
二、方法
地基處理的方法有很多,工程中人們常常采用的—類方法是采取措施使土中孔隙減少一卜顆粒之間靠近,密度加大,土的承載力提高:另—類方法是在地基中摻加各種物料,通過物理化學(xué)作用把土顆粒膠結(jié)在一起,使地基承載力提高,剛度加大,變形減小。
?。ㄒ?砂樁、碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁
碎石樁和砂樁合稱為粗顆粒土樁。是指用振動、沖擊或振動水沖等方式在軟弱地基中成孔,再將碎石或砂擠壓入孔,形成大直徑的由碎石或砂所構(gòu)成的密實樁體,具有擠密、置換、排水、墊層和加筋等加固作用。
(二)土樁和灰土樁
土樁和灰土樁擠密地基是由樁間擠密土和填夯的樁體組成的人工“復(fù)合地基”,適用于處理地下水位以上,深度5—15m的濕陷性黃土或人工填土地基。土樁主要適用于消除濕陷性黃土地基的濕陷性,灰土樁主要適用于提高人工填土地基的承載力。地下水位以下或含水量超過25%的土,不宜采用。
土樁擠密地基由樁間擠密土和分層填夯的素土樁組成,土樁面積約占地基面積的10%一23%。土樁樁體和樁間土均為被機(jī)械均勻擠密的同類土料。因此,土樁擠密地基可視為厚度較大的素土墊層。在灰土樁擠密地基中,由于灰土樁的變形模量遠(yuǎn)大于樁間土的變形模量,因此只占地基面積約20%的灰土樁可以承擔(dān)總荷載的1/2。而占地基總面積80%的樁間上儀承擔(dān)其余1/2。這樣就大大降低了基礎(chǔ)底面以下一定深度內(nèi)土中的應(yīng)力,消除了持力層內(nèi)產(chǎn)生大量壓縮變形和濕陷變形的不利因素,同時,由于灰土樁對樁間土能起到側(cè)向約束作用,限制土的側(cè)向移動,樁間土只產(chǎn)生豎向壓密,使壓力與沉降始終呈線性關(guān)系。
除了上述土樁和灰土樁外,還有單獨采用石灰加固軟弱地基的石灰樁。石灰樁的成孔也是采用鋼套管法成孔,然后在孔內(nèi)灌入新鮮生石灰塊,或在石灰塊中摻入適量的水硬性摻和料粉煤灰,一般的經(jīng)驗配合比為8:2或7:3。在拔管的同時進(jìn)行振搗或搗密。利用生石灰吸取樁周土體中水分進(jìn)行水化反應(yīng),此時生石灰的吸水、膨脹、發(fā)熱以及離子交換作用,使樁周土體的含水量降低,孔隙比減小,使土體擠密和樁柱體硬化。樁和樁間土共同承受荷載,成為一種復(fù)合地基。
(三)深層攪拌法施工
深層攪拌法是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機(jī)械,在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體)強(qiáng)制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理(化學(xué))反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性的并具有一定承載力的復(fù)合地基。
深層攪拌法適宜于加固各種成因的飽和軟黏土,如淤泥、淤泥質(zhì)土、黏土和粉質(zhì)黏土等。用于增加軟土地基的承載能力,減少沉降量,提高邊坡的穩(wěn)定性和各種坑槽工程施工時的擋水帷幕。
施工前,應(yīng)依據(jù)工程地質(zhì)勘察資料,進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗,結(jié)合設(shè)計要求,選擇最佳水泥摻入比,確定攪拌工藝。
用于深層攪拌的施工工藝目前有兩種,一種是用水泥漿和地基土攪拌的水泥漿,另一種是用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌的粉體噴射攪拌。
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