房屋建筑地基处理技术的探究陈桃红

发表时间:2020/6/8   来源:《建筑实践》2020年2月4期   作者:陈桃红
[导读] 随着我国经济的高速发展,城市现代化的脚步也越来越大
        摘要:随着我国经济的高速发展,城市现代化的脚步也越来越大,建筑领域得到了快速的发展,同时房屋建设的高速发展又使得城市内的建设用地相当紧张,可以说是寸土寸金,原先不适宜的建设场地均需要处理后加以利用。然而在新的房屋建筑背景之下,传统的地基处理技术已经不太能满足现代房屋建筑的需求,因此地基处理技术的改良和优化成为建筑相当重要的一个课题。本文通过对房屋建筑地基处理技术的介绍以及地基处理特点与类型的分析,探讨了目前应用较为广泛的几种地基处理技术,并总结了一些地基处理的新方法,希望在实际工程中能有所脾益。
        关键词:房屋建筑;地基处理技术;粉喷桩;碎石桩;CFG桩法
       
        地基作为整个房屋建筑所有荷载的承载者,对房屋建筑的质量起到决定性的作用,如果地基施工质量或处理方案存在着问题,就会对房屋建筑的整体质量造成严重的影响。地基处理技术是一项相对特殊的技术,要充分考虑施工的安全性以及工程的社会效益。所以在实践与学习中,要不断探索新的地基处理技术,才能使房屋建筑的质量及价值得到有效的保证。
一、房屋建筑施工中的地基处理技术
(一)粉喷桩与CFG桩结合施工
        CFG桩是由水泥、石灰、碎石等建筑基础原料加水搅拌后,所形成的粘合能力长枪的桩,CFG桩在使用的过程中,由于其造价加高,对水泥的使用量大,使地基建筑项目的成本支出大大的增加,最终减少了房屋建筑的经济效益。如果地基本身因为淤泥的堆积或者具有含水量较多的粘性土,而导致地基无法正常施工的情况下,就要使用粉喷桩进行地基处理。在实际的地基处理工作当中,要根据施工所在地的实际情况,选择使用粉喷桩与CFG桩相结合的方法来进行施工,这样不仅可以应对我国复杂多变的地质结构,也可以提高实际的施工效果。
(二)强夯法与碎石桩法结合施工
        在地基的处理过程中,难免会遇到相对松软的土质。这个时候,就要使用强夯法与碎石桩进行施工。强夯法与碎石桩的施工原理,是通过在地基施工区域铺设碎石桩体,来改变土壤的密度与排水结构。通过对碎石桩体的夯击,使碎石桩体被彻底的粉碎,均匀的分布于周围的土壤之中,使土质变成了碎石与土壤的混合体,增加了土质的密度,提高了土壤的承重能力。
在使用这种方法进行地基处理的时候,要注意夯击的方法。要保证夯击的次数和每一次夯击的深度,才能使碎石被彻底的粉碎,从而达到土壤与碎石紧密结合的目的。对于夯击次数和深度的设定,一般要在地基处理以前先对地质的情况做详细的勘察,对土壤的性质以及结构的类型进行科学合理的判断,在以其为依据来设计夯击的次数与深度的相关指标。关于夯击的有效加固深度,如图表(2.1)所示:
表2.1 强夯的有效加固深度(m)
 

在正式夯击以前,要进行夯击试验,以确保通过该指标的夯击可以保证地基质量相关指标的要求。在使用夯击法与碎石桩相结合的技术手段进行施工的时候,应该要控制好相互之间的两次夯击的时间间隔,间隔时间的长短,则是由图层中超静空隙水压力的消散时间所决定的。
(三)碎石桩与CFG桩结合施工
        桩基法的工作原理是将建筑物的荷载通过地面传递到地下深处,从而提高了桩基础的承重能力。但是,桩基础的施工同样对施工现场的土质要求比较高,如果桩基础的长度达不到相关的要求,就会导致桩基础无法发挥出应有的作用。CFG桩法的施工原理是通过技术手段,改变地基施工区域的土壤性质。碎石桩法的特点则是通过在土壤中紧密的添加碎石,来地基施工区域的土壤性质。所以,在桩基础的施工过程中,要通过将CFG桩法与碎石桩法相结合的方式,来使地基施工区域的土壤性质达到施工要求的相关标准,将CFG桩法与碎石桩法相结合,可以充分发挥出二者的优势,更好的应对各种复杂的施工环境与地质情况。在使用这两种桩法进行桩基础的施工时,需要注意这两种方法都要使用大量的混凝土进行桩的浇筑,所以在浇筑的过程中,一定要严格控制混凝土的配比和质量,使混凝土的密实性和均匀性都能够达到桩基础所需的要求,以免因为混凝土质量上的问题,使地基项目的施工存在隐患。
(四)喀斯特地形软弱基地处理技术
1. 喀斯特地形简介
        喀斯特地形就是可溶性岩层,通常是由碳酸盐岩、硫酸盐岩以及卤素岩等经水的化学和物理作用而产生的沟槽、裂缝、空洞以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等类现象和作用的总称。在房屋建筑施工中,如果遇见岩溶地形会使基地处理过程更加复杂,具体存在的危害主要有以下几点:第一,岩溶面起伏,从而使其上覆土质地基压缩变形,导致不均;第二,岩体洞穴顶板变形使得地基失稳;第三,岩溶水的动态变化使施工过程及后期的使用环节带来不良影响,第四,土洞塌落而形成的地表塌陷。以上几种情况都会对地基处理造成影响,因此在在房屋基础设计中,排除熔岩对房屋建筑的危害是设计中需要考虑的首要问题,并要分析其独特性与复杂性,在保证基础设计的原则上,完善地基处理技术,从而更好地控制房屋建筑工程进度及造价。
2.结合实例探讨房屋基础地基设计
        由于各个地区的地貌形式和地理环境不同,基岩其自身特点常见的有鹰嘴岩和溶洞等等,而这些基岩经常存在发育时间短、不均匀等现象,因此进行工程施工前一定要做好几项基础准备工作。第一、在工程开展前需要对基岩下层进行勘测和观察,通过对基岩下层数据及情况的采集和分析,来判断在该地区是否能够顺利进行工程施工;第二、在进行挖基坑后,需要对吃力层灰岩进行进一步勘探,通过超前钻探对基础桩下5m或3b(3D)范围内进行全面分析和勘测,在勘测过程中要保证持力层灰岩的完整性,并着重观察持力层是否存在缝隙及溶沟等现象;第三、在对施工地区进行勘测和观察过程中,如果不进行严密的观察和设计,很有可能会因在施工过程中因出现断裂、坍塌、缝隙加大以及岩层碎裂等现象,对施工作业和工程整体造成严重影响,因此在进行施工设计和勘察过程中应注意一下几点:
(1)、在对施工地点勘测时,施工方、地质勘测局以及相关监理部门人员必须对改地点每个溶洞及缝隙等进行全面分析和观察,并将这些地貌的尺寸、走向、深度以及相关基础情况进行整合,以数据和分析报告的形式向相关部门递交准确、可靠的书面材料,保证地貌勘测的完整性和全面性;
(2)、在发现外漏且层浅的溶洞及缝隙等,可以利用简单的挖填置换等方法对这些现象进行补救,通过将内部淤泥及土壤进行清除后对溶洞和缝隙表面进行表面凿毛并用砼回填,在改善地貌情况的同时增加岩层的抗压性。要尽力清除溶洞及缝隙的内部泥土。再利用碎石等材料对缝隙及溶洞进行填充并浇筑砼,达到填充和提高耐压力的效果。另外,如果发现在溶洞及缝隙内有水流动,则需要利用填充锥形反滤层对水流进行排泄,并在洞内保留水流通道,而在施工时需要通过加大基础底面积,保证能够越过或跨过该洞,减少或避免对建筑的影响。
(3)、当发现外露较深的大溶洞时,需要对溶洞进行具体勘测和分析。如果该洞底的岩石或石块相对稳定并且抗压性强的话,就可以直接利用桩基直接打穿洞体,将桩基底部直接坐落在岩石上。
(4)、对未外露的在5m或3D深度范围内的溶洞,采用砼灌注填塞。
(5)、对未外露的较大的溶洞,采用在洞内设置高压旋喷桩的处理方法,用旋喷桩支顶溶洞顶板,使之稳定。
(五)深层搅拌法处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120KPa的软弱地基
        1、一般规定
(1) 深层搅拌法适于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120KPa的粘性土等地基。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,宜通过试验确定其适用性,冬季施工时应注意负温对处理效果的影响。
(2)工程地质勘察应查明填土层的厚度和组成,软土层的分布范围、含水量和有机质含量,地下水的侵蚀性质等。
(3)深层搅拌设计前必须进行室内加固试验,针对现场地基土的性质,选择合适的固化剂及外掺剂,为设计提供各种配比的强度参数。加固土强度标准值宜取90d龄期试块的无侧限抗压强度。  
2、质量检验
(1).施工过程中应随时检查施工记录,并对每根桩进行质量评定。对于不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况,分别采取补桩或加强邻桩等措施。
(2).搅拌桩应在成桩7d内用轻便触探器钻取桩身加固土样,观察搅拌均匀程度,同时根据轻便触探击数用对比法判断桩身强度。检验桩的数量应不少于已完成桩数的2%.
(3).在下列情况下尚应进行取样、单桩荷载试验或开挖检验:
①经轻便触探对桩深强度有怀疑的桩应钻取桩身芯样,制成试块并测定桩身强度;
   ②场地复杂或施工有问题的桩应进行单桩荷载试验,检验其承载力;
③对相邻桩搭接要求严格的工程,应在桩养护到一定龄期时选取数根桩进行开挖,检查桩顶部分外观质量。
④基槽开挖后,应检验桩位、桩数与桩顶质量,如不符合规定要求,应采取有效补救措施。
深层搅拌法适用于饱和软黏土、淤泥质亚黏土、新吹填土、沼泽地带炭土、沉积粉土等土层的建筑物基础加固,深层搅拌掺水泥格栅式挡墙作为深基坑支护,隔水帷幕,以及道路,港口基础的软土地基加固,土的承载力可由90Kpa提高到248Kpa.
3、施工注意事项  
(1)避免工程质量通病   
        ①深层搅拌机应基本保持垂直,要注意平整度和导向架垂直度。
②深层搅拌叶下沉到一定深度后,即开始按设计配合比拌制水泥浆。  
③ 水泥浆不能离析,水泥浆要严格按照设计的配合比配置,水泥要过筛,为防止水泥浆离析,可在灰浆机中不断搅动,待压浆前才浆水泥浆倒入料斗中。   
④ 要根据加固强度和均匀性预搅,软土应完全预搅切碎,以利于水泥浆均匀搅拌      
        ⑤在成桩过程中,凡是由于电压过低或其它原因造成停机,使成桩工艺中断的,为防止断桩,在搅拌机重新启动后,将深层搅拌叶下沉半米后再继续成桩。   
        ⑥相邻两桩施工间隔时间不得超过12小时(桩状)。  
        ⑦确保壁状加固体的连续性,按设计要求桩体要搭接一定长度时,原则上每一施工段要连续施工,相邻桩体施工间隔时间不得超过24小时(壁状)。   
        ⑧考虑到搅拌桩与上部结构的基础或承台接触部分受力较大,因此通常还可以对桩顶板-1.5M范围内再增加一次输浆,以提高其强度。   
        ⑨在搅拌桩施工中,根据摩擦型搅拌受力特点,可采用变掺量的施工工艺,即用不同的提升速度和注浆速度来满足水泥浆的掺入比要求。在定量泵条件下,在软土中掺入不同水泥浆量,只有改变提升速度,通过提升速度检测仪检测。   
(2)主要安全技术措施   
        ①深层搅拌机冷却循环水在整个施工过程中不能中断,应经常检查进水和回水温度,回水温度不应过高。  
②深层搅拌机的入土切削和提升搅拌,负载荷太大及电机工作电流超过额定值时,应减慢提升速度或补给清水,一旦发生卡钻或停钻现象,应切断电源,将搅拌机强制提起之后,才能重启动电机。  
        ③深层搅拌机电网电压低于380V应暂停施工,以保护电机。   
④灰浆泵及输浆管路  
a、泵送水泥浆前管路应保持湿润,以利输浆。  
b、水泥浆内不得有硬结块,以免吸入泵内损坏缸体,每日完工后,需彻底清洗一次,喷浆搅拌施工过程中,如果发生故障停机超过半小时宜拆卸管路,排除灰浆,清洗。   
c、灰浆泵应定期拆开清洗,注意保持齿轮减速器内润滑油清洁。  
⑤深层搅拌机械及起重设备,在地面土质松软环境下施工时,场地要铺填石块、碎石,平整压实,根据土层情况,铺垫枕木、钢板或特制路轨箱。  
(3)产品保护 :深层搅拌桩施工完成后,不允许在其附近随意堆放重物,防止桩体变形。
二、房屋建筑地基处理的新技术
(一)、粉煤灰吹填法
粉煤灰以其价格低廉、来源广泛、透水性强等特点,被广泛的应用与加固处理吹填土的地基中。粉煤灰作为煤炭燃烧后的杂质、废料,一直被外界认定为一种工业污染废料,如果任由其在空气中长时间的飘散停留,会对人的身体造成极大的伤害。在地基处理的过程中,使用粉煤灰进行吹填,可以加速吹填土的固结速度,减少地基处理的成本。还可以使粉煤灰这种工业污染废料转变为经济收益,增加了人们收集粉煤灰,保护环境的意识。是一种既环保、又省钱的地基处理技术。在使用粉煤灰吹填法进行施工的时候,一定要注意粉煤灰与吹填土的混合要均匀,这样才能最大程度上的发挥出粉煤灰快速固结的效果,改变吹填土的固结性质。
(二)DDC灰土挤密法
DDC灰土挤密法是强夯法中的一种形式,是通过孔内深层强夯的方法进行施工的,在施工的过程中,要使用钻机对施工现场的土壤进行钻孔,然后在向孔内分层注入灰土,每次在注入一层灰土之后,都要对这一层的灰土进行反复的夯打,在将灰土打实的同时,使得桩径也逐渐的被扩大,使桩和土组成了一个整体,极大程度上提高了地基土层的承重能力。这种地基处理方法主要是用在具有湿陷性的地基土壤中。
(三)IFCO强制固结法
        砂井预压法是大家都很熟悉的一种方法,主要是通过在软土层中,按照一定的距离打入管井,并且在井中灌入透水性能良好的砂子,形成排水的砂井,在堆载预压的作用下,加速地基排水的固结,提高地基的承重能力。这种方法主要适用于施工现场存在土质深厚的软土或者冲填土的地基中,多用于处理机场跑道,道路、码头等。而IFCP强制固结法属于砂井预压法的改进升级版,是通过纵向贯通砂墙作为排水的通道,使得土壤固结的速度变得更快。使用IFCP强制固结法可以一次性的施加真空压力,也可以与堆载同时使用,这样既可以缩短堆载的时间,又可以提高施工的效率,使企业在进行地基处理施工的过程中降低了成本,也提高了地基处理的质量。
三、结束语
        通过对房屋建筑地基处理技术的探究,我们不难看出,地基作为房屋建筑的持力层,其处理方案的选择及处理质量的好坏,直接影响到房屋建设的可行性以及房屋竣工后的整体质量,甚至威胁到房屋业主的人身财产安全。随着地基处理技术的不断更新,我们可以发现,地基处理技术正在向着多元化、高科技方向发展,我们不仅要能熟练运用本专业的知识,而且需要对相关领域知识的学习及积累,拓展自己的知识面,使之可以更好的应用于未来的地基处理中。


参考文献:
[1]马在良. 浅谈地基处理新技术及发展趋势[J]. 科技与企业, 2016, 000(010):161.
[2]李康. 房屋建筑工程中地基处理施工技术的研究与探讨[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2011, 000(033):1-4.
[3]李旭飞. 探讨房屋建筑施工工程中的地基处理技术[J]. 城市建筑, 2012(09):37+40.
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