地基处理新技术

1基础工程中几种地基处理新技术的综述摘要:传统的地基处理方法并不能适合所有的地基问题。本文主要介绍了地基处理的主要理论，并简述了几种新的地基处理技术。关键词：地基处理理论技术Abstract:Thesetraditionalfoundationtreatmentmeasurearenotnecessarilyfittoallgroundproblem.Themaintheoryoffoundationtreatmentisintroducedinthispaper,andseveralnewtechniqueaboutfoundationtreatmentareterselydescribedatthesametime.Keywords:FoundationtreatmentTheoryTechnique引言：地基处理一般是指用用于改善支撑建筑物的地基（土或岩石）的承载能力或者抗渗能力所采取的工程技术措施。针对不同的地基环境、不同的上部结构，宜采取不同的地基处理方式。地基处理主要分为基础工程措施和岩土加固措施。有的工程，不改变地基的工程性质。对于选定的基础工程形式，不需要改变地基的工程性质就可满足要求的地基称为天然地基，反之，已进行加固后的地基称为人工地基。地基处理工程的设计和施工质量直接关系到建筑物的安全，如处理不当，往往发生工程事故，且事后补救大多比较困难。因此，对地基处理要求实行严格的质量控制和验收制度，以确保工程质量。1地基处理设计基本流程:2(1)地基处理前利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定执行：a淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土产生扰动的措施；b冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层；c对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。（2）地基处理时地基处理设计时，应考虑上部结构、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。对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。(3)地基处理后经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正时，基础宽度的地基承载3力修正系数取零，基础埋深的地基承载力修正系数取1.0；在受力范围内仍存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的地基承载力。对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物，以及钢油罐、堆料场等，地基处理后应进行地基稳定性计算。结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值；根据建筑物荷载差异大小、建筑物之间的联系方法、施工顺序等，按有关规范和地区经验对地基变形允许值合理地提出设计要求。地基处理后，建筑物的地基变形应满足现行有关规范的要求，并在施工期间进行沉降观测，必要时尚应在使用期间继续观测，用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时，设计要综合考虑土体的特殊性质，选用适当的增强体和施工工艺。复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。2两种地基处理新技术近几年来，传统地基处理方法有关理论的进一步深入和地基处理新技术的研究，丰富与发展了地基处理的理论，如多桩型同时应用在一个地基处理工程时的多元复合地基、如SMW工法、刚性桩复合地基等。在此作简要描述。（1）多元复合地基鉴于竖向增强体复合地基中的三种类型桩（即散体材料桩、4柔性桩和刚性桩）的承载能力和变形特征不同，每种地基处理方法都不是万能的，都有其适用范围和优缺点。所以有学者认为将竖向增强体地基中的三种类型的两种甚至三种桩综合应用于加固软土地及，形成多元复合地基。以充分发挥各个桩型的优势，大幅度提高地基承载力，减少地基沉降，从而取得良好的技术效果和经济效益。在多元复合地基中，可将桩身强度较高的桩称为主桩，强度较低的桩称为次桩。多元复合地基可以分为两类：在第一类多元复合地基中，主桩的置换作用是复合地基承载力的主要部分，次桩主要起辅助作用；在第二类多元复合地基中，复合地基承载力的提高主要依靠次桩的作用，主桩仅仅布置在节点机荷载较大的承重墙下，达到减少沉降的目的，特别是对于深厚软土上的建筑物地基处理，工程实践表明，减少沉降的效果显著。采用由刚性桩、水泥土搅拌桩和桩间土组成的复合地基，主要从以下几个方面考虑：a、当竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部受到压缩发生相对于土的向下位移，桩周土在桩侧界面上形成向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递过程中不断克服摩阻力并通过它向土中扩散，因而桩身的轴力沿着深度逐渐减小，在桩端处与桩底反力相平衡；与此同时，桩端持力层在桩端压力作用下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随着桩顶荷载的逐渐增加，上述过程周而复始地进行，直到变形稳定为止。由于桩身压缩量的累积，上部桩身5位移总是大于下部，因此上部摩阻力总是先于下部发挥，桩侧摩阻力达到极限后就保持不变，继续增加的荷载就完全由桩端持力层承受，当桩底荷载达到桩端持力层的极限承载力时，桩便发生急剧的、不停滞的下沉而破坏。因此，增强桩身上部桩侧土的结构强度，对提高桩的承载力、改善桩的变形特性具有现实意义。b、水泥土搅拌桩加固软土地基改善软土的固结特性。通常水泥土的压缩曲线表现出明显的超固结特性，可近似地认为水泥土桩体不存在固结现象，而只有弹性的桩身压缩。水泥土搅拌桩加固深厚软土地基一般不会贯穿整个软土层，由此形成的加固层和下卧层软土的固结特性仍可用双层地基一维固结理论来分析。从固结机理来看，加固层渗透性极低的水泥土搅拌桩（比原状土低3到4个数量级）设置减小下卧层软土的排水固结；同时加固层竖向附加应力向水泥土搅拌桩集中而使桩间土所受应力大大减小，孔隙压力也大为降低，因此在下卧层软土和加固层桩间土之间形成较大的孔隙压力差，加快下卧层软土的固结。c、水泥土搅拌桩改善天然软土的性质。流塑态软粘土拌入固化剂后形成的加固土呈坚硬状态。粘聚力和内摩擦角较原状土增加，其抗压、抗剪强度、变形模量等指标分别比天然软土提高数十倍至数百倍。当固化剂掺入比αw5%时，加固土无侧限抗压强度qu可达500～4000kPa，相应抗拉强度σ1=(0.15～0.25)qu，粘聚力c=(0.2～0.3)qu，摩擦角Ф变化于20º～30º之间，变形模量E50=(120～150)qu。加固土强度随固化剂掺入比、水泥标号和加固土龄期的增加而提高。随着6水泥掺量的增加抗渗系数由原状土的10-7㎝/s下降为（10-7～10-11）㎝/s数量级。d、桩、土复合构成的地基形成了平面及竖向合适的刚度级配梯度和三维共同工作的应力状态，达到对天然地基承载力的有效补强，满足设计要求，减少地基的沉降。e、长刚性桩、短水泥土搅拌桩的布置，形成三层地基刚度，符合天然地基土层浅弱深强的规律以及地基应力传递特征，同时长刚性桩可以进入深层良好土层，减少复合地基的沉降。f、复合地基与上部结构通过褥垫层的柔性连接，在水平荷载作用下，有效地传递垂直荷载。g、复合地基与上部结构柔性连接的褥垫层调整复合地基的桩土荷载分配，发挥土体的承载能力特别是浅层土体的承载作用（2）SMW工法SMW工法也称为劲性水泥土搅拌法，即在水泥土桩身内插入H型钢等(多数为H型钢,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等)，将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙SMW支护结构的支护特点主要为，施工时基本无噪音，对周围环境影响小，结构强度可靠，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用，特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层;挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕，可以配合多道支撑应用于较深的基坑;此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙，7在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H型钢等受拉材料;则大大低于地下连续墙，因而具有较大发展前景。SMW工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合城市中的深基坑工程。SMW工法的主要特点是：a、施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。b、钻杆具有螺旋推进翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，而且墙体全长无接缝，它比传统的连续墙具有更可靠的止水性。c、它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土等土层中应用。d、可成墙厚度550-1300毫米，常用厚度600毫米；成墙最大深度目前为65米，视地质条件尚可施工至更深。e、所需工期较其他工法短。在一般地质条件下，为地下连续墙的三分之一。f、废土外运量远比其他工法少。实践证明该工程采用SMW工法施工是可行的。由于四周可不作防护，型钢又可回收，造价明显降低，加快了工程进度，取得了良好的经济和社会效益。8