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摘要:在建筑、交通、水利、市政基礎(chǔ)和土木工程等各大領(lǐng)域中,地基處理技術(shù)的應(yīng)用正不斷發(fā)展,并被廣泛應(yīng)用。對(duì)復(fù)合地基的處理技術(shù)的研究與運(yùn)用,深切影響到工程施工的質(zhì)量。本文對(duì)復(fù)合地基的處理方法和技術(shù)進(jìn)行了探討與總結(jié)。
關(guān)鍵詞:復(fù)合地基,技術(shù)處理,方法選擇
引言:
復(fù)合地基是指在地基處理過程中,天然地基中的部分土體得到加強(qiáng)、置換,或在天然地基中設(shè)置加筋材料;加固區(qū)是由基體和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。按照復(fù)合地基荷載傳遞機(jī)理,一般把復(fù)合地基分為豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基、水平向增強(qiáng)復(fù)合體地基、斜向增強(qiáng)復(fù)合體地基和雙向增強(qiáng)體復(fù)合地基;其中,豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基又可細(xì)分為散體材料樁復(fù)合地基、柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基三類。
在工程項(xiàng)目的施工中,主要復(fù)合地基處理方法有灰土擠密樁法和土擠密樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法和水泥攪拌法等。
一、灰土擠密樁法和土擠密樁法
1、方法概述:灰土擠密樁法和土擠密樁法即在施工時(shí)采用柔性樁土樁或灰土樁,將其與樁間土共同組成復(fù)合地基。先在地基上打入鋼套管或振動(dòng)沉管,或者利用爆破等手段打洞成孔,然后在打好的孔中分層依次填入素土或灰土。此方法強(qiáng)調(diào)通過擠壓使地基土得到加密,即在成樁的過程中,通過橫向擠壓作用,使孔內(nèi)的土被擠向四周,得以擠密擠實(shí)。
2、加固機(jī)理及優(yōu)點(diǎn):灰土擠密樁法和土擠密樁法屬于深層加密處理地基的方法,其加固機(jī)理是利用土的側(cè)向擠密作用、灰土性質(zhì)作用和樁體作用,提高復(fù)合地基承載力,降低地基的壓縮性。其方法具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和適用性,在復(fù)合地基的處理中適用范圍較大,與其它地基處理法相比,灰土擠密樁法和土擠密樁法省去了土墊層的開挖、回填這兩道工序,因此大大縮短了工期,減少了工作量,也可進(jìn)一步加深處理深度;而且,土樁和灰土擠密樁法雖是橫向擠密,但同樣可以達(dá)到施工要求指標(biāo),確保加密處理后的最大干密度;另外,采用此方法,其填入樁孔的材料屬于就地取材,無需開挖和回填,相對(duì)于處理濕陷性黃土和人工填土的方法,可以極大降低成本,提高效益。
3、適用地基:灰土擠密樁法和土擠密樁法主要適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素土和雜填土等地基類型,在遇到具體復(fù)合地基時(shí),還要對(duì)其進(jìn)行具體分析,例如,對(duì)主要目標(biāo)是消除地基土的濕陷性時(shí),宜采取土擠密樁法;對(duì)主要目標(biāo)是提高地基土的承載力或加強(qiáng)水穩(wěn)性時(shí),宜采用灰土擠密樁法。另外在采用此方法時(shí),要對(duì)復(fù)合地基的環(huán)境、地形、類型控制等做好評(píng)估判斷,特別注意的是,對(duì)于地基土的含水量大于 24%、飽和度大于 65%的情況則不宜采用此方法。
二、水泥粉煤灰碎石樁法
1、方法概述:水泥粉煤灰碎石樁簡稱CFG樁,即在碎石樁的基礎(chǔ)上加進(jìn)部分石屑、粉煤灰和少量水泥,并加水和制成的一種具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁。水泥粉煤灰碎石樁法是近年來使用頗為廣泛的地基處理方法,它結(jié)合了振沖碎石樁和水泥攪拌樁的優(yōu)點(diǎn),將其融合,對(duì)施工中的水泥摻量和配比進(jìn)行調(diào)整,使得樁體強(qiáng)度等級(jí)在 C5~C20 之間發(fā)生來回變化。
2、加固機(jī)理:復(fù)合地處理中的水泥粉煤灰碎石樁法,其加固機(jī)理即利用水泥粉煤灰碎石樁加固軟弱地基時(shí),樁和樁間土一起通過褥墊層形成 CFG 樁復(fù)合地基,利用其中的褥墊層是由粒狀材料組成的散體墊層等系列條件進(jìn)行施工處理。
3、優(yōu)點(diǎn)及作用:水泥粉煤灰碎石樁法與其它方法相比,優(yōu)點(diǎn)顯著,施工工藝簡單易行,施工材料用量少、污染小,可就地取材,對(duì)附近環(huán)境影響小;且受力特性較相似于水泥攪拌時(shí)產(chǎn)生的特性。其對(duì)加固軟弱地基,作用較為明顯,與碎石樁相比,CFG 樁復(fù)合地基的樁土應(yīng)力大,由于CFG 樁具是有一定粘結(jié)強(qiáng)度的混合料,因此在荷載作用下, CFG 樁的壓縮性小于其周圍軟土,樁體便承載了更為集中的應(yīng)力;而且,水泥粉煤灰碎石樁法其擠密性能、置換作用效果好,使得復(fù)合土耳其的承載力大大提高。
4、適用地基:在復(fù)合地基的施工中,要根據(jù)現(xiàn)場條件,合理選用適合的施工工藝。水泥粉煤灰碎石樁法一般適用于處理粘性土,粉土,砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基條件。對(duì)于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密實(shí)以上的砂土地基等,宜選用長螺旋鉆孔灌注成樁;對(duì)于粉土、粘性土及素填土地基等,宜選用振動(dòng)沉管灌注成樁。
三、石灰樁法
1、方法概述:石灰樁的主要固化劑為生石灰,將其與粉煤灰或火山灰、爐渣、礦渣、粘性土等材料混合,按比例混合均勻,成孔后在樁孔中用機(jī)械或人工分層振壓、夯實(shí)形成密實(shí)的石灰樁。石灰樁的強(qiáng)度可以在外加劑的摻和下進(jìn)一步得到加強(qiáng)。在隨荷載時(shí),石灰樁會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象,要保證石灰樁復(fù)合土耳其的樁土應(yīng)力比,控制在2.5~5.0內(nèi)。
2、加固機(jī)理:復(fù)合地基處理中的石灰樁法,其樁身加固機(jī)理是要保證石灰樁具有一定的初始密度,吸水過程中施加一定的壓力,盡量提高石灰的含量,縮短樁距,共同限制脹發(fā)作用;還可用砂、粉煤灰、火山灰等材料填入石灰樁的孔隙,克服石灰樁中心軟弱的問題。
其樁間土加固機(jī)理則利用成孔擠密、膨脹擠密、脫水?dāng)D密,配合利用膠凝作用和離子交換在復(fù)合地基上進(jìn)行加固。
3、施工處理:在石灰樁的施工中,要注意施工順序,保證先外排后內(nèi)排、先周邊后中間的順序;如果對(duì)原建筑的地基進(jìn)行加固,還要注意將施工區(qū)與水源、生活區(qū)等間隔開來,避免污染和危險(xiǎn)。尤其要注意,在施工前要保證場地排水設(shè)施的申通性,防止雨雪和積水對(duì)地基的影響;在選材上,要選用新鮮的生石灰塊,摻和料要保持適當(dāng)?shù)暮?且樁位的偏差不宜過大,石灰樁的固定禁止由一邊向另一邊平行移動(dòng)。
4、適用地基:石灰樁法適用的地基類型包括飽和粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土和雜填土等地基。另外,對(duì)于地下水位以上的土層,要適當(dāng)增加摻合料的含水量,并減少生石灰的用量。
四、水泥攪拌法
1、方法概述:水泥攪拌法是復(fù)合地基處理技術(shù)中的一種新方法,用于加固飽和和軟黏土低地基,它是將水泥或石灰作為固化劑,在機(jī)械操作下,將地基深處的軟土和固化劑攪拌,使軟土在一系列反應(yīng)下具備整體性和水穩(wěn)定性,從而提高地基強(qiáng)度,增大變形模量。水泥攪拌法具體來說又分為深層攪拌法(俗稱濕法)和粉體噴攪法(俗稱干法)。
2、加固機(jī)理:相對(duì)于混凝土的硬化機(jī)理,水泥攪拌加固法的物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)過程和硬化機(jī)理有較大差異。在水泥的水解和水化反應(yīng)、土顆粒與水泥水化物的作用和碳酸化作用下,伴隨攪拌機(jī)械的切削攪拌作用,使水泥在發(fā)生了水解和水化作用后生成各種水化合物,發(fā)生離子交換過程和團(tuán)料化作用以及凝硬反應(yīng)。且經(jīng)過較長一段時(shí)間的充分?jǐn)嚢瑁瑴p少水泥漿包裹土團(tuán)現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時(shí),在復(fù)合地基的施工中,要盡量確保水泥攪拌的充分程度,因?yàn)橹挥袛嚢柙匠浞郑拍苁雇翂K等材料攪碎的越完全、使水泥均勻分布于土中,在整體上加強(qiáng)了總體強(qiáng)度和質(zhì)量。
3、施工處理:對(duì)于水泥攪拌法,在施工時(shí)要注意各項(xiàng)操作,提高施工質(zhì)量。施工前,一定要進(jìn)行工藝性試樁,保證試樁數(shù)量大于等于2根;施工場地要確保平整性,及時(shí)清除影響施工的防礙物品,如有坑洼要及時(shí)填平、整理;施工中,要對(duì)攪拌頭和機(jī)械進(jìn)行專人監(jiān)控,保持?jǐn)嚢铏C(jī)底盤的水平和導(dǎo)向架的豎直,保證攪拌樁的垂直偏差不得大于1%,樁位的偏差不得大于50㎜;另外,在施工中,由于水泥攪拌法分為深層攪拌法和粉體噴攪法,兩種方法的具體處理程序和施工設(shè)備有所不同,還要格外注意分別施工步驟,防止出錯(cuò)。
4、適用地基:復(fù)合地基處理方法中的水泥攪拌法主要適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土和無流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基。其中,對(duì)于泥炭土、塑性指數(shù)IP>25的粘土,則必須在現(xiàn)場試驗(yàn)合格后才可確定其可用。
在復(fù)合地基的施工處理中,要根據(jù)具體地基、土質(zhì)、環(huán)境等因素,在試驗(yàn)和分析的前提下,合理選用合適的施工處理方法,確保工程質(zhì)量的同時(shí),努力提高施工效率,把優(yōu)秀復(fù)合地基處理技術(shù)在業(yè)內(nèi)不斷推廣,使其邁向一個(gè)新的臺(tái)階。