关于特殊地基的常用处理方法

关于特殊地基的常用处理方法的讨论赵启光(郑州大学佛罗里达国际学院河南郑州450000)摘要:地基与建筑物的关系非常密切。地基问题的处理恰当与否，不仅直接影响建筑物的造价，而且直接影响建筑物的安危，即它关系到整个工程的质量、投资和进度，因此其重要性已愈来愈多地被人们所认识。文章简要讨论了软土地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基等特殊土地基的常用处理方法。关键词:软土地基加固排水Summary:Foundationshaveupcloseandpersonalrelationswithbuildings.Theappropriateorfoundationsoftheproblemofprocessing,Itisnotonlydirectimpactthecostofbuildings,butalsodirectimpactthesafetyofbuildings,itisthatitcanaffectthequality、theinvestmentandtherateofprogress,soitisattachedimportancebymoreandmorepeople.Thisarticlediscussinbriefofthepasswordtreatmentaboutsoftclayground、collapsibleloessandexpansivesoil.Keyword:softclayground，reinforce，drainage0引言地基与建筑物的关系非常密切。地基虽不是建筑物本身的一部分，但它在建筑中占有十分重要的地位。地基问题的处理恰当与否，不仅直接影响建筑物的造价，而且直接影响建筑物的安危，即它关系到整个工程的质量、投资和进度，因此其重要性已愈来愈多地被人们所认识。特殊地基的处理是建筑工程中的重点，若地基处理不当，可能引起建筑沉降，出现墙体裂缝和结构裂缝，影响建筑的安全和使用寿命，下面笔者将简要介绍几种特殊地基的常用处理方法。一、软土地基的处理方法建造在软土地基上的建筑物易产生较大沉降或不均匀沉降，必须慎重对待。在设计上，除加强上部结构的刚度外，还需采取以下一些处理措施:1）应充分利用软土地基表层的密实土层，作为基础的持力层2）减少建筑物对地基土地的附加压力，减少架空地面，减少回填土，设地下室等。3）砂垫层设置于路堤填土与软土地基之间的透水性垫层，可起排水的作用，从而保证了填土荷载作用下地基中孔隙水的顺利排出，既加快了地基的固结，还可以保护路堤免受孔隙水浸泡。设置砂垫层要注意防止被细粒污染而造成排水孔隙堵塞，在砂垫层的上下应设反滤层。砂垫层适于施工期限不紧、路堤高度为极限高度的二倍以内，砂源丰富、软土地基表面无隔水层的情况。当软土层较薄，或软土垫层底层又有透水层时，效果更好。采用换土垫层与桩基，也可在沙垫层内埋设土工织物，提高地基承载力。4）采用砂井预压，使土层排水固结。5)可采用高压喷射、深层搅拌。粉体喷射方法，将土粒胶结，从而改善土的工程性质。以上是处理软土地基常用的几种方法，不能盲目地相信哪一种方法，而是要根据自己所处的环境及条件选择最适宜的方法来处理软土地基，才会达到理想的效果。软土地基常见五种处理方法:鉴于淤泥软土地基承载力低，压缩性大，透水性差，不易满足水工建筑物地基设计要求，故需进行处理，下面介绍淤泥软土地基五种处理方法。1、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，如本人设计龙海市角美镇金山水闸，其地质条件覆盖一层10m以上厚的淤泥土层，地基处理采用边长为250mm钢筋混凝土预制方桩，挤密淤土层并靠摩擦承载，钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载，达到水平稳定作用。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。福建省龙海市发生几起灌注桩基础民用建筑不均匀沉陷，导致墙体裂缝事件，是由于施工中存在上述技术问题造成。2、换土法当淤土层厚度较簿时，也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理，鉴于换砂不利于防渗，且工程造价较高，一般应就地取材，以换填泥土为宜。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实，形成良好的持力层，从而改变地基承载力特性，提高抗变形和稳定能力，施工时应注意坑边稳定，保证填料质量，填料应分层夯实。3、灌浆法是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果，如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基不均匀，沉陷闸基沉降最大达到0.63m，加固时采用单管高压旋喷灌浆处理，每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔，沿闸墩轴线两侧布孔，灌注水泥浆，成桩直径0.5m，伸入闸基础10.5m，采用灌浆压力为20MPa，经过处理后闸基沉降基本得到控制。高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩，提高闸基承载力，达到控制沉降的目的。另一种对淤泥软土地基闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流，然后再对闸室进行灌浆处理，如厦门市石浔水闸由于闸基渗流造成闸室底板多个部位被淘空，加固时先在闸室上游侧采用帷幕灌浆防渗，灌浆帷幕布设在闸墩上游侧1.0m处，孔距0.5m，灌注水泥浆，孔深5.0m，灌浆压力10MPa。然后对闸室淘空部位采用钻孔灌浆处理，先灌细砂，不吃砂后，再灌水泥砂浆，最后灌水泥浆，水闸除险加固后效果显著。4、排水固结法排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施，由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体，利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系，根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。下面介绍效益较高塑料排水板处理淤泥软基方法，插入软基排水板，当填筑基础及上部建筑物时，荷载作用软基，地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内，由砂层向两侧排出，从而提高基底承载力，塑料排水板要在砂垫层完成后施工，由测量人员测量出需处理范围，标出每根排水板具体位置，插板机对中调平，把排水板在钻头安放好，开动打桩机锤打钻杆，将地面上塑料排水板截断，并留有一定富余长度，在塑料排水板四周填砂后即完成本根施工。5、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。福建省福清过桥山围垦工程采用打设塑料排水板，以加速淤泥层排水固结，提高地基强度，又采用砂垫层中铺设土工织物，由于土工织物受拉作用，调整了基底应力分布，地基侧向位移和沉降却相应减少，地基稳定性就大大提高。二、湿陷性黄土地基的处理方法防水是为了防止地基土受水侵入而湿陷，根据防水要求不同，有以下三种防水措施：1）基本防水措施在建筑物布置时，以及场地排水、屋面排水、地面防水、散水、排水沟、管道敷设、管道材料接口等方面要防止雨水或生产生活水的渗漏。2）检漏防水措施在基本防水措施的基础上，对防护范围内的地下管道增设检漏管沟和检漏井。3）严格防水措施在检漏防水措施的基础上，对防水地面、排水沟、检漏管沟和检漏井等设施提高设计标准。上述防水措施2、3应根据各级湿陷性黄土地基上的建筑物类别、使用要求来选择。2、结构措施为了减小地基因湿陷而引起的不均匀沉降或使结构能适应地基的变形，宜采用以下措施：1）选择适宜的结构体系和基础形式，如不宜采用内框架结构，多层房屋不宜采用承重空心墙；2）加强上部结构的整体性和空间刚度，如加强构建之间的连接，梁板要有足够的支撑长度，设置钢筋混凝土圈梁；3）预留适应沉降的净空等。湿陷性黄土地基的处理方法：1、垫层法：当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、砂石或灰土等，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层。2、夯实法：用夯击、振动或碾压的手段使地表一定深度的土层达到密实状态的方法。经常采用的有：重锤表层夯实法、强夯法和振动压实法。3、挤密法：挤密法是桩体材料因受力膨胀或自身物质膨胀的力量把周围的土体颗粒侧向压缩，排去孔隙中的空气、水，缩小土颗粒距离而密实。桩体材料因受力膨胀的如像夯扩桩，夯锤力使混凝土拌合物侧向膨胀挤土，提高了桩周摩阻。自身物质膨胀如像石灰煤渣桩，其化学作用体积膨胀挤土，挤密了桩间土构成复合地基。4、桩基础：桩基础由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。高层建筑中，桩基础应用广泛。5、预浸水法：预浸水法宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于1OM，自重湿陷量的计算值不小于500MM的场地。浸水前宜通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和湿陷量等。采用预浸水法处理地基，应符合下列规定：1）浸水坑边缘至既有建筑物的距离不宜小于50M，并应防止由于浸水影响附近建筑物和场地边坡的稳定性；2）浸水坑的边长不得小于湿陷性黄土层的厚度，当浸水坑的面积较大时，可分段进行浸水；3）浸水坑内的水头高度不宜小于300MM，连续浸水时间以湿陷变形稳定为准，其稳定标准为最后5D的平均湿陷量小于1MM/D。地基预浸水结束后，在基础施工前应进行补充勘察工作，重新评定地基土的湿陷性，并应采用垫层或其他方法处理上部湿陷性黄土层6、单液硅化或碱液加固法：湿陷性黄土地基处理的方法很多,在不同的地区,应根据不同的地基土质和不同的结构物,对地基处理选用不同的处理方法。在勘察阶段,经过现场取样,以试验数据进行分析,判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土,以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别等重要地质参数,通过经济分析比较,综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。最后选择一个最合适的地基处理方法,经过优化设计后,确保满足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。而不能一味的追求经济利益,对工程质量视而不见,终将导致无可挽回的后果三、膨胀土地基的处理方法膨胀土是一种其粘料成分主要由强亲水性矿物组成的高塑性黏土，多呈现坚硬或硬塑状态，强度一般较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形，浸水后强度衰减，干缩裂隙发育的特征。我国膨胀土分布广泛，广西、云南、湖北、江苏、广东等地均有不同范围的分布1、膨胀土地基处理采用换土、砂石垫层、土性改良等方法。换土可采用非膨胀性土或灰土，换土厚度可采用变形计算确定。平坦场地上一、二级膨胀土的地基处理，宜采用砂、碎石垫层，垫层厚度不宜小于300mm，并做好防水处理。2、土层较厚应采用桩基膨胀土层较厚时，应采用桩基，桩尖支承在非膨胀土层上，或支承在大气影响层以下的稳定层上。在验算桩身抗拉强度时应考虑桩身承受胀切力影响，钢筋应通长配置，最小配筋率应按受拉构件配置。桩身胀切力由浸水载荷试验确定，取膨胀值为零的压力即为胀切力。桩承台梁下应留有空隙，其值应大于土层浸水后的最大膨胀量，且不小于100mm。承台两侧应采取措施，防止空隙堵塞。参考[1]l刘光桢刘光杰土木建筑工程概论[M]大