
人工地基處理技術
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1概述
1.地基處理的目的
地基處理的目的是采取各種地基處理方法以改善地基條件,主要改善以下五個方面內容:
剪切特性;壓縮特性;透水特性;動力特性;特殊土的不良地基特性。
2.地基處理方法分類及適用范圍
地基處理方法,可以按地基處理原理、地基處理目的、地基處理性質、地基處理時效及地基處理動機等不同角度進行分類。一般多采用根據地基處理原理進行分類方法,可分為換土墊層處理、預壓(排水固結)處理、夯實(密實)法、深層擠密(密實)處理、化學加固處理、加筋處理、熱學處理等。將地基處理方法進行嚴格分類是很困難的,不少地基處理方法具有幾種不同的作用。例如,振沖法具有置換作用還有擠密作用;又如,各種擠密法中,同時也有置換作用。此外,還有一些地基處理方法的加固機理、計算方法目前還不是十分明確,尚需進一步探討。隨著地基處理技術的不斷發展,功能不斷擴大,也使分類變得更加困難。因此下述分類僅供讀者參考。常見的地基處理分類方法及適用范圍見表7-4。
表7-4地基處理方法分類及適用范圍一覽表
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3.地基處理方案確定步驟
(1)在選擇地基處理方案前應具備的資料。
1)選擇地基處理方案應有必要的勘察資料,如果勘察資料不全,則必須根據可能采用的地基處理方法所需的勘察資料做必要的補充勘察;收集地下管線和地下障礙物分布情況的資料;對地基處理施工時可能對周圍環境造成影響進行評估。
2)地基處理設計時,必須滿足地基土強度、變形、抗液化和抗滲等要求,同時應確定地基處理的范圍。
3)某一地區常用的地基處理方法往往是該地區的設計和施工經驗的總結,它綜合體現了材料來源、施工機具、工期、造價和加固效果,故應重視類似場地上同類工程的地基處理經驗至為重要。
(2)在確定地基處理方案時,可按下列步驟進行。
1)對初步選定的幾種地基處理方案,應分別從預期處理效果、材料來源和消耗、施工機具和進度、對周圍環境影響等各種因素,進行技術、經濟、安全性分析和對比,從中選擇最佳的地基處理方案。
2)選擇地基處理方案時,尚應同時考慮加強上部結構的整體性和剛度。
3)對已選定的地基處理方案,根據建筑物的地基基礎設計等級和場地復雜程度,可在有代表性的場地上進行相應的現場實體試驗,以檢驗設計參數、選擇合理的施工方法(其目的是為了調試機械設備,確定施工工藝、用料及配比等各項施工參數)和確定處理效果。
4.地基處理效果檢驗
加固后地基必須滿足有關工程對地基土的強度和變形要求,因此必須對地基處理效果進行檢驗。對地基處理效果檢驗,應在地基處理施工結束后經一定時間的休止恢復后再進行檢驗。效果檢驗的方法有:鉆孔取樣、靜力觸探試驗、輕便觸探試驗、標準貫入試驗、載荷試驗、取芯試驗等措施。有時需要采用多種手段進行檢驗,以便綜合評價地基處理效果。
2常見地基處理方法
1.換土墊層法施工
換土墊層法是先將基礎地面以下一定范圍內的軟弱土層挖去,然后回填強度較高、壓縮性較低,并且沒有侵蝕性的材料,如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、礦渣等,再分層夯實,作為低級的持力層。它的作用在于提高地基的承載力,并通過墊層的應力擴散作用,減小墊層下天然土層所承受的壓力,這樣就可以減小基礎的沉降量。如在軟土上采用透水性較好的墊層(如砂墊層)時,軟土中的水分可以通過它較快地排出去,能夠有效地縮短沉降穩定時間。實踐證明,換土墊層法對于解決荷載較大的中小型建筑物的地基問題比較有效。這種方法取材方便,無須特殊的機械設備,施工簡便,造價低廉,因此得到廣泛應用。
墊層的寬度應滿足基礎底面應力擴算的要求,可按下式或根據當地經驗確定b≥b+2ztan0式中b——墊層底面寬度;b——矩形基礎或條形基礎底面的寬度;z——基礎底面下墊層的厚度;
——墊層的壓力擴散角,可按表7-5采用,當z/b≤0.25時,仍按表中z/b=0.25取值。
表7-5壓力擴散表
整片墊層的寬度可根據施工的要求適當放寬,且墊層頂面每邊宜超出基礎底邊不小于300mm,或從墊層底面兩側向上按當地開挖基坑經驗的要求放坡。
灰土墊層施工要點見表7-6。灰土最大虛鋪厚度見表7-7。砂石及碎石墊層施工要點見表7-8。
表7-6灰土墊層施工要點
表7-7灰土最大虛鋪厚度
表7-8砂、砂石及碎石墊層施工要點
2.強夯法施工(表7-9)
表7-9強夯法加固地基原理、機具設備、參數及施工要點
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圖7-1用履帶式起重機強夯
1一夯錘;2一自動脫鉤器;3一拉繩;4一廢輪胎;5一錨拉繩接推土機
圖7-2用150kN履帶式起重機加輔助桅桿吊12t重夯錘強夯
1-928×8mm 鋼管輔助桅桿;2-底座;3一彎脖接頭;4一自動脫鉤器;5-12t重夯錘;6一拉繩
3.堆載預壓法(表7-10)
表7-10堆載預壓地基原理、施工要點及質量控制
圖7-3堆載頂壓加固地基
(a)水平排水墊層堆載預壓法;(b)豎向排水井堆載預壓法1一砂墊層;2一砂井;3一臨時性填土;4一永久性填土;
5一遇很軟弱地基時,埋設的荊笆、塑料編織網或土工織物;6一原土層
4.振沖法
(表7-11)表7-11振沖法加固地基材料、機具要求及施工要點
表7-12振沖造孔方法的選擇
圖7-4振沖器構造
1-吊具;2一水管;3一電纜;4一電機;5一聯軸器;6一軸;7一軸承;8一偏心塊;9一殼體;10一翅片;11一軸承;12一頭部;13一水管
圖7-5振沖碎石樁成樁工藝流程
(a)振沖器定位;(b)振沖下沉;(c)振沖至設計標高并下料;
(d)邊振邊下料、邊上提;(e)成樁
5.水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁,見表7-13)
表7-13水泥粉煤灰碎石復合地基機具、材料及施工工藝要點
續表
6.深層攪拌法
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