摘要:通过各种处理方法、工程技术措施来改善地基条件,即改善支承建筑物的地基(土或岩石)的承载能力和抗渗能力,被称为地基处理。
关键词:地基 处理 目的 方法
基础是建筑物和地基之间的连接体,基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基,从平面上可见,竖向结构体系将荷载集中于点,或分布成线形,但作为最终支承机构的地基,提供的是一种分布承载能力。也就是说,任何建筑物的荷载最终将传递到地基上,由于上部结果材料强度很高,而地基土强度很低,压缩性较大,这样会使地基很容易产生应力和变形。因此,为保证建筑物的安全和使用性能,需对地基进行有效的处理与加固。
地基包括软弱地基和特殊土地基两方面,而地基处理主要分为基础工程措施和岩土加固措施。随着国民经济的高速发展,随着建筑工程的不断扩建,地基处理的重要地位日益明显,且已成为制约工程建设的主要因素。地基处理的研究一直是土木工程的一个热点,如何选择一种既能满足工程要求,又节约投资的地基处理设计、施工和验算方法,已经刻不容缓的呈现在广大的工程技术人员面前。
1 地基处理的目的
首先,地基处理能够提高地基土的抗剪强度,提高地基承载力,防止过大的剪切变形和剪切破坏使结构失稳或土方开挖时边坡失稳,以及使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起。其次,地基处理能够提高地基土的压缩模量,改善压缩特性,减小地基变形和不均匀沉降。第三,地基处理能够改善土的渗透性,减小渗流量,使地基土变成不透水或减少其水压力,防止地基渗透破坏。第四,地基处理能够改善土的特性,防止土体液化,减轻振动反应,提高地基抗震性能。第五,地基处理能够改善特殊土的不良特性,消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性。
2 地基处理的方法
本文就地基处理方法中的置换法和预压法做一简要介绍,以供大家学习参考。
(1)地基处理方法中最为简单易行的处理方法是置换法,就是将表层不良的地基土挖除,然后将有较好压密特性的土回填,并进行压实或夯实,以致形成良好的持力层,从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。此方法主要用于处理地基下卧土层较好、表层存在着厚度不大且易于挖除的不良土层。置换法可分为振冲置换法和夯挤置换法。
(2)对于软黏土地基的处理,则应选用预压法,此方法可以提高软黏土的抗剪强度,能够解决软黏土地基的沉降和稳定问题。预压法一方面是通过增设排水通道、缩短排水距离来加速地基固结,减少建筑物试用期的沉降和不均匀沉降;另一方面是施加能够使地基固结的荷载,使超静孔压消散、有效应力增加,地基固结压密、地基强度提高。预压法分为堆载预压法、真空预压法、降水法及电渗法。
3 地基处理方法的选择
不同的地基处理方法适用于不同的地质条件。每个工程施工情况都各不相同,工程的地质条件也是千变万化,各个工程间的地基条件也是差别很大,具体工程对地基的要求也不同,而且在施工中机具材料等条件也会因地区不同、工作部门不同而有较大的差别。这就需要在选择地基处理方法前,要综合考虑各方面因素。
3.1考虑因素
首先,要结合工程情况,了解当地地基处理经验和施工条件,调查邻近建筑、地下工程和有关管线等情况,对于有特殊要求的工程,还应了解其他地区相似场地上同类工程的地基处理经验和使用情况,全面搜集当地详细的岩土工程勘察资料、上部结构及基础设计资料。其次,要考虑结构物的等级、结构体系、断面形状、位置、埋深、使用要求和建筑材料等因素对所选择处理方法的影响,特别是有地下结构物(地下室、涵洞、地铁等),或者结构物高低不同、沉降不均时,都应当特别注意。再次,要根据工程的要求和采用天然地基存在的主要问题,确定地基处理的目的、处理范围和处理后要求达到的各项技术经济指标等,并应考虑工期及用料情况:工期不宜安排得太紧、工程用料要求就地取材。另外,要了解建筑场地的环境情况,考虑施工时对周围环境的影响。
3.2确定步骤
第一,在拟定地基处理方案时,应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则,从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理,绝不能单纯对地基进行加固处理,否则,不仅会增加费用,又难以达到理想效果。第二,根据使用要求、结构类型及荷载大小,结合地形地貌、土质条件、地层结构、地下水特征、环境情况和相邻近建筑的影响等因素进行综合分析,初步选出几种可供考虑的地基处理方案。第三,对初步选出的各种地基处理方案,分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、施工机械、工期要求和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比,选择最佳的地基处理方法。第四,对已选定的地基处理方法,宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度,在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工,并进行必要的测试,以检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求时,应查明原因,修改设计参数或调整地基处理方法。
总之,要结合当地地基处理工程的成功经验,采用适用、快速、有效的地基处理方法,以确保工程质量和地基处理施工进度,并最大限度地减轻环境污染,减少对沿线居民的影响。而在对地基进行处理过程中,要遵循安全适用、经济合理、技术先进、确保质量的原则。
4 地基处理方法的创新
近几年来,世界各地因地制宜的发展了许多新的地基处理方法。
4.1综合应用水平方面
重视多种地基处理方法的综合应用可取得较好的社会经济效益。真空预压法与高压喷射注浆法结合可使真空预压应用于水平渗透性较大的土层,而高压喷射注浆法与灌浆相结合使纠偏加固技术提高到一个新的水平。单用动力固结法(俗称强夯法)处理饱和软粘土地基时却极易产生“橡皮土”现象,难以达到预期效果。为此,岩土工程界将强夯法和排水固结法结合起来,开创了“动力排水固结法”这项新技术。
4.2可持续发展方面
我国《建筑地基处理技术规范》JGJ79---2002已经将粉煤灰正式列为换填垫层法可采用的一种垫层材料。渣土桩又称“孔内深层夯扩挤密桩”,是一种新型地基处理方法,其充分利用建筑垃圾,变废为宝,施工现场干净无污染。地基处理技术还被用于防止有害物渗出液污染地下水以及防止其他已被污染区域地下水的流动造成污染扩散。近期出现的处理新技术是让被污染的地下水通过含有将地下水中有害物变性、吸收及降解的铁屑或碳颗粒的活性截水墙PRB使地下水得到净化。
总之,在对地基处理方法的选择上,要根据工程地质情况,建筑物对地基的要求,以及地方材料、施工条件等因素,因地制宜、合理选用。而在地基处理过程中,要实行严格的质量控制和验收制度,以确保工程质量。
参考文献
[1] 潘建军,李华忠.《房屋地基加固处理的技术措施》山西建筑.2008年22期.
[2] 陈荣凤,张吉伟.《地基处理的目的及一般程序与方法》科协论坛(下半月).2007年6期.
[3] 顾晓鲁,钱鸿缙,刘惠珊,汪时敏.《地基与基础》[M]北京:中国建筑工业出版 社.2003(15).
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