浅谈岩土工程勘察中的地基处理

2015-07-07 135 0
核心提示:近年来,我国经济水平迅速发展,现代城市化进程不断加快,城市中各种工程建筑项目不断增多,高层建筑以及复杂的建筑不断投入建设。在现代工程建筑中,复杂的建筑结构建设时,必须要对地基情况进行研究,通过合理的岩土工程勘察,保证整体施工的质量。本文结合实际对岩土勘察中的地基处理技术进行了分析。

  一、岩土工程勘察的必要性

  
由于近几年水泥行业的迅速发展,鉴于生产原料的就地取材方便,大多数水泥厂厂址选在山区或丘陵地带。为了认真贯彻执行国家有关的技术经济政策,做到技术先进,经济合理,确保工程质量,提高投资效益,严格执行中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中第1.0.3条规定:“各项工程建设在设计和施工之前,必须按基本建设程序进行岩土工程勘察。”

  二、岩土工程勘察的重点

  岩土工程勘察的重点在于解决和处理建设工程中与岩土介质有关的问题,是建设工程中不可或缺的重要环节。但是在复杂的岩土地形地质条件下,搞建筑工程建设,面临的就是难字,特别是在勘测设计初期,更是困难重重。同时岩土

  工程勘察的对象是建筑物场地的岩土体,属自然界长期形成的产物,受区域地质环境、自然条件和人工活动影响较大,其复杂性、多变性和部确定性因素较多。然而,查明岩土工程区复杂的工程地质条件及水文地质条件是勘测人员的首要任务,也是工程建设项目是否可行的重要基础工作。如何在复杂的地形地质条件下查明建筑场地工程地质、水文地质条件,是地质工作者一直潜心研究的一个重要课题。

  三、常用的主要地基处理方法

  (一)桩基础

  桩基础是用承台梁(或承台板)把沉入土中的若干个单桩的顶部联系起来的一种基础。其作用是将上部建筑物的荷载传到深处承载力较大的土层上。为了达到能够承受更重的压力,我们常常采用这种方法。而这种方法的优势主要是耐压、沉降小、沉降慢等特点。它能承受水平负载和垂自压力。桩按材料可划分为钢桩、钢筋混凝土方桩、钢筋混凝土或预应力混凝土管桩、钢管混凝土管桩。根据地质条件的不同,桩的传力方式有两种。①柱桩:将桩尖通过软弱的覆盖层后再嵌入坚实的岩面,荷载由桩尖自接传到基岩中,桩像柱子一样受力。柱桩承载力较大,安全可靠,基础沉降也小,但若岩层埋置很深,就需采用摩擦桩;②摩擦桩:当基岩埋藏很深,桩尖不可能达到时,荷载是通过位于覆盖层中的桩的桩壁与土壤间的摩阻力和桩的端部的支承力共同来承受的。

  (二)深层搅拌法

  采用特殊制作的机械,就地将地基中的软粘土(含水量高于液限、无侧限抗压强度低于0.005兆帕)和固化剂(多数用水泥浆)强制拌和,硬结软粘土使其成为具备整体性、水稳性和一定强度的地基土。依据上部结构要求,对于软土地基可以进行不同形式的加固,如柱状、壁状和块状等。这些方法主要是运用泥浆或石灰等一些固化剂,通过在地质深处与原本的软土层搅拌,使其充分硬结在一起,加强土质的坚固程度,从而加强了岩土的承受能力和牢固程度。

  (三)换土垫层法原理

  换土垫层法指的是挖去基础下一定深度内的软弱土层,回填强度较高的砂、碎石或灰土等,并夯至密实的地基处理方法。较为常用的方法有:砂垫层、碎石垫层、砂卵石垫层、煤渣垫层、灰土或素土垫层、矿渣垫层及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。

  换土垫层法的作用:①提高浅层地基承载力。因地基中的剪切破坏从基础底面开始,随应力的增大而向纵深发展。故以抗剪强度较高的砂或其它建筑材料置换基础下较弱的土层,可避免地基的破坏;②减少沉降量。一般浅层地基的沉降量在总沉降量中所占的比例较大。加以密实砂或其它填筑材料代替上层软弱土层,能够使该部分的沉降量有效减少。因为砂层或其它垫层对应力的扩散作用,导致作用在下卧层土上的压力标胶小,这样就会相应的减少下卧层土的沉降量;③加速软弱土层的排水固结。砂垫层和矽石垫层等垫层材料透水性强,软弱土层在受压之后,垫层可以作排水面,使基础下面的孔隙水压力迅速消散,加速垫层下软弱上层的固结和提高其强度,避免地基发生塑性破标;④防比冻胀。因为粗颗粒的垫层材料间隙大,不易产生毛细管现象,因此可以防比寒冷地区中结冰所造成的冻胀;⑤消除膨胀土的胀缩作用。

  (四)喷粉桩法

  喷粉桩法的总称为粉体深层喷粉搅拌法,是处理软土地基的一种胶结法。它把水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的机械,在软土中就地利用压缩空气喷射石灰或水泥干粉,跟软土进行强行搅拌,运用固化剂与软土之间所产生的一系列物理-化学反应,将软土固结成具备整体性、水稳定性和较高强度的地基,从而达到提高地基承载力、减少地基沉降量的效果。应将其地基视为复合地基,应力由桩土共同承担。它具备施工速度快,设备轻便,便于移动,方法简单,处理深度较大等优点。

  (五)高压喷射灌浆

  通过钻入土层中的灌浆管,用高压将其压入某种流体和水泥浆液,并以高速度从钻杆下端的特殊喷嘴喷射出去的地基处理方法。在喷射的过程中,钻杆以一定速度旋转,并渐渐提升;高压射流破坏了周围一定范围内的土体结构,并强制与浆液混合,凝固成具有特殊结构的圆柱体,也叫做旋喷桩。要是采用定向喷射,能形成一段墙体,通常每个钻孔定喷后的成墙长度为3~6m。用定喷在地下建成的防渗墙称作定喷防渗墙。喷射工艺有三种:①单管法,只喷射水泥浆液;②二重管法,由管底同轴双重喷嘴同时喷射水泥浆液及空气;③三重管法,用三重管分别喷射水、压缩空气和水泥浆液。

  (六)强夯法

  对于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基比较适用。强夯置换法适用于高饱和度的粉土,软一流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度,减少压缩性,改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂自排水法使用。

  (七)砂石桩法

  适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。

  (八)振冲法

  分为加填料和不加填料两种。一般加填料的称为振冲碎石桩法。振冲法用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基,在施工前应金星现场试验,确定其适用性。不加填料振冲加密主要用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩的作用是提高地基承载力,减少地基沉降量,还能够提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。

  (九)水泥土搅拌法

  分为浆液深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)。水泥土搅拌法主要用以处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不适用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。如果要采用,必须先用试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不适合采用此方法。连续搭接的水泥搅拌桩能够作为基坑的比水帷幕,被其搅拌能力所限制,该法应用在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中有一定难度。

  四、结语

  由于各地区的土质构成具有相应的区域特点,再加上目前国内缺乏系统的研究,对各地地基的有关指标的测试、评价及试验部够,使岩土上程勘探指标的应用难以恰如其分。因此,岩土勘察工程的地基处理常常出现无法想象的工程事故,最终导致造价的大幅提高,而正确、合理的选用最优的地基处理方法,是安全、经济、合理地进行岩土勘察工程地基处理的关键所在。

  参考文献:

  [1]孟兆鑫.浅谈岩土工程勘察中的地基处理[J].门窗,2012,11:225-226.

  [2]董军明.浅谈岩土工程勘察中常见问题及改进措施[J].门窗,2013,08:380+384.

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