地基处理方案的确定,是地基处理设计的首要问题,应根据建筑物上部结构情况、基础形式及建筑场地的地质条件,做出地基处理多种方案,经认真推敲,确定最佳处理方案。
一、地基处理的问题
1、地基承载力和稳定性问题
在建(构)筑物荷载(包括静力荷载和动力荷载)作用下,地基承载力不能满足要求时,地基会产生局部或整体剪切破坏,影响建筑物正常使用,甚至引起建筑物破坏,还有边坡稳定问题。
2、沉降、水平位移及不均匀沉降问题
在荷载(包括静力荷载和动力荷载)作用下,地基产生变形。当建(构)筑物沉降、水平位移及不均匀沉降超过相应的允许值时,影响建筑物正常使用,甚至可能引起破坏。建(构)筑物沉降量大时往往不均匀沉降也比较大。我们常将不能满足建筑物对地基要求的天然地基称为软弱地基或不良地基。工程中经常遇到的软弱土或不良土主要包括:软黏土、杂填土、冲填土、饱和粉细砂、湿陷性黄土、膨胀土、冻土、腐蚀土、岩溶、山区等。天然地基是否属于软弱地基或不良地基是相对的。天然地基是否需要处理取决于能否满足上部建筑物对地基的要求。因此地基处理的目的在于采取积极有效的处理措施,形成人工地基以满足建筑物对地基的各种要求,保证其安全与正常使用。
地基处理方法按加固原理共分八大类:置换、排水固结、灌入固化物、振密或挤密、加筋、冷热处理、托换、纠倾等。其中工程中常用的有置换、灌入固化物、振密或挤密、加筋。托换、纠倾等方法主要用于工程改造。排水固结、冷热处理在已往工程中很少使用。
3、 软弱地基处理的一般原则
(1)自然沉降法:即尽早用堆载预压不作深层处理软基的方法,这种以自然沉降逐渐达到路基稳定,是一种最经济也简单的方法。但目前基本建设的程序不能尽早拔款、征地、从容施工,而一旦工程项目付诸实施时,又往往限于工期,一般情况用自然沉降法将难以实现。
(2)工程技术处理:即在施工工期紧迫,时间有限的情况下,针对软土采用不同工程技术方法进行处理。
二、部分地基处理工艺比较
1、换填垫层(加固深度3-4米)
优点:施工工艺成熟,方法简便快捷,造价较低,可迅速提高地基承载力。
缺点:换填厚度越大,造价越高;不适合处理软土层较厚、埋深大的地基,地下水位高、易渗水路段抽排水费用高。
2、塑料排水板(袋装砂井)堆载或超载预压(加固深度小于20米)
优点:施工工艺成熟,方法简便,造价低,可有效消除主固结沉降。
缺点:工期长,若堆载高度太大则会显著增加造价;难以有效解决地基次固结沉降。
3、水泥喷粉桩(加固深度小于18米)
优点:工艺成熟,进度快,工期较短,可有效消除主、次固结沉降。
缺点:淤泥有机质含量、塑性指数较大时,处理效果不好;处理深度通常小于18米;造价较高。
三、地基处理方法的选用原则
地基处理方法很多,各种处理方法有它的适用范围、局限性和优缺点,没有一种方法是万能的,工程地质条件千变万化,各个工程间地基条件差别很大,具体工程对地基的要求也不同,而且机具、材料等条件也会因工作部门不同、地区不同有较大差别。
因此,对每一具体工程都要进行具体分析,应从地基条件、处理要求(包括经处理后地基应达到的各项指标、处理的范围、工程进度等)、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑,以确定合适的地基处理方法。在确定地基处理方法时,可根据工程的具体情况,对几种地基处理方法进行技术、经济以及施工进度等方面的比较。合理的地基处理方法原则上一定要是技术上可靠的、经济上合理的,又能满足施工进度的要求。通过比较分析可以采用一种地基处理方法,也可采用两种或两种以上的地基处理方法组成的综合处理方案。在确定地基处理方法时,还要注意环境保护、节约能源,避免因为处理地基对地表水和地下水产生污染,振动噪音对周围环境产生不良影响等。
四、地基处理的发展趋势
1、优化设计理论研究
地基处理实践的发展势必促进地基处理理论的进步,理论的进步又将指导地基处理实践的进一步发展。在加强地基处理一般理论研究的同时,应特别重视对地基处理优化设计理论的深入研究。地基处理优化设计包括两个层面:一是地基处理方法的合理选用,二是某一方法的优化设计。目前许多地基处理设计仅停留在能够解决工程问题,没有做到合理选用设计方法,更没有做到优化设计方法。今后应加强地基处理优化设计理论的研究。
2、新材料的开发应用
新材料的开发应用包括新型材料的开发和工业废渣废料及建筑垃圾的利用两个方面。新型材料主要是指土工合成材料的开发,如目前常用的土工织物、土工膜、土工格栅、土工网、塑料排水带等。新型土工合成材料具有特殊的性能,能够明显改善地基土的性能,提高地基承载力、减小沉降和增加地基的稳定性。土工合成新型材料的发展必将促进地基处理新技术的发展。
3、先进施工机械的研制
目前,在地基处理领域,我国施工机械能力与国外差距较大。如深层搅拌法、振冲法、高压喷射注浆法等工法的施工机械性能与国外相比有较大的差距。各种工法的施工机械能力有了较大提高,才能促进地基处理水平有较大提高。在引进国外先进施工机械的同时,更应重视研制国产的高性能的先进施工机械,这也将是未来地基处理发展中急需解决的问题之一。
4、多种地基处理技术的综合应用
地基处理技术,包括地基加固技术(主要作用是增强软土地基的承载力,减少其沉降变形)、桩基技术(主要作用是把上部荷载传至地基深部)、地下连续墙技术(主要作用是提供侧向支护)。这三种不同施工技术的综合应用形成了许多新技术、新工艺,能产生更好的技术效果、经济效益和社会效益。随着地基处理技术水平的提高,多种地基处理技术的综合应用将是我国地基处理技术发展的一个新动向。
五、结论
众所周知,迄今为止还没有一种万能的地基处理方法,每一种地基处理方法都有其适用范围和局限性。只有根据所加固工程的特征、地质条件、环境情况和施工条件等因素,因地制宜地选择一种或综合运用几种地基处理方法,才有可能取得最佳的技术经济效益。
参考文献:
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