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摘要:随着我国城市化脚步的加快,对于建筑业的发展呈上升趋势,然而,在土木工程中地基处理是工程建设中一项普遍的技术,工程建设规模的扩大和建设速度的加快推动着地基处理技术的蓬勃发展。近些年来涌现出一系列新型地基加固技术,如煤灰一石灰一硫酸盐混凝土桩处理技术、IFCO强制固结法、桩网复合地基、DDC灰土挤密桩及高压喷射注浆法等新技术。本文分析了地基处理的目的及分类、地基处理技术的发展特点,并概括总结了地基处理新技术的应用,期望对土木工程地基处理技术的创新发展有所帮助,为土木工程建设发挥更大的作用。
关键词:土木工程;地基处理;新技术
引言
俗话说“基础不牢,地动山摇”,说明了土木工程地基基础及地基处理的重要性。近年来,土木工程地基处理技术与应用得到了持续、长足的发展;然而随着国家基础设施建设的逐步推进,不得不越来越多的遇到特殊地基,为土木工程地基处理新技术的发展提供了机会和挑战。地基处理逐渐从单一加固技术迅速发展向多方法联合技术方向发展,从大量的人力、材料和费用投入到实现机械、经济方法的方向发展,从高能耗、高污染技术向新型低碳技术、人与自然的和谐发展的方向发展。
1土木工程地基处理的目的及分类
土木工程地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固,用以改良地基土的工程特性,主要包括3个方面:一是提高地基的抗剪切强度;二是降低地基的压缩性;三是改善地基的透水特性。地基处理技术,按广义而言,可分为以下3类:(1)各种地基加固技术,其主要作用是增强软土地基的承载力,减少其沉降变形;(2)各种桩基技术,其主要作用是把上部荷载传至地基深部;(3)地下连续墙技术,其主要作用是提供侧向支护。地基处理技术按其本身加固原理可分为:置换、排水固结、灌人固化物、振密或挤密、加筋、冷热处理、托换和纠偏等8类。
2土木工程地基处理技术的发展特点
目前,我国土木工程地基处理技术的发展是岩土工程界最为活跃的领域之一,体现出了“百花齐放、百家争鸣”的局面。近几年来土木工程地基处理发展的一个典型趋势就是在既有的地基处理方法基础上,不断发展新的地基处理方法,特别是将多种地基处理方法进行综合使用,形成了极富特色的复合加固技术。这些复合加固技术发展特点主要体现在如下五个方面:(1)由单一加固技术向复合加固技术发展;(2)复合地基的加固体由单一材料向复合加固体发展;(3)复合地基加固技术与非复合地基加固技术的结合;(4)静力加固与动力加固技术的结合;(5)机械加固与非机械加固的结合。其中一些复合加固方法已得到较为广泛的应用,例如真空-堆载联合预压技术等,并已取得了较为成熟的经验,建议了可靠的设计、施工、监测与检测方法,并被纳入本次修订的JGJ79—2011《建筑地基处理技术规范》中。但也有一些方法未经过足够的工程实践检验,尚在不断的验证与发展中,其机理有待进一步研究,设计、施工、检测与检验等尚需规范化和标准化。
3土木工程地基处理新技术的应用
3.1煤灰一石灰一硫酸盐混凝土桩处理技术
对于土木工程中桥台等小型区域软土地基处理,由于粉喷桩设备机具尺寸和自重大,不利于地基力学性质较差或工作区域狭窄的场地施工,而且由于耗电量大,野外作业需要的配套规模大,转场费用高,还会由于排污造成施工区域水质污染,所以对于小区域或复杂地形施工不便。而CFG桩需要掺用一定比例的水泥,因此工程成本高,设备机具规模大,且加固后桩间土的基本力学性质改善有限,达不到加固的目的。而粉煤灰一石灰一硫酸盐混凝土是一种中粘结、半刚性、更高承载力、施工机具小型化(采用施打公路护栏立柱的轻型打桩机成孔成桩)、施工方便、经济实用的处理方法侧。
3.2IFCO强制固结法
IFCO强制固结法可以快速提高土木工程建筑施工地基的固结速率,通过排水系统和加压系统可以有效地进行固结,土木工程建筑工程内部的砂墙可以作为其排水系统,能够加快地基凝固和固结的速度,扩大土木工程建筑的排水通道。IFCO强制固结法的这种加压系统,可以利用真空压力,缩短堵截时间,加强土木工程建筑工程的地基质量。IFCO强制固结法的这两个系统最重要的特点是加快地基的凝结和固结的速度,缩短土木工程建筑工程地基施工时间,降低地基处理成本,提高地基施工质量。
3.3桩基复合地基
桩基复合地基的核心思想是桩、土协调共同承担上部荷载;为了协调桩-土荷载分担,桩基复合地基中往往会设置褥垫层;具有竖向沉降变形小、变形稳定时间短的突出优点,且施工质量易控。路堤竣工后不需要放置较长时间,适应工期短的情况。适用范围:主要用于深厚层软弱地基,对地基沉降要求高或存在侧向应力作用如桥路、隧路过渡段、溶沟溶槽地段等)地段,以及不均匀沉降大的地段。目前桩基复合地基中最常见的三种形式为桩-网复合地基、桩-板复合地基和桩-筏复合地基三类。
3.4DDC灰土挤密桩
DDC灰土挤密桩,就是采用孔内深层强夯法(简称DDC法)的施工工艺,用螺旋钻机或柴油锤沉管成孔,在孔中分层填人灰土,分层夯实成桩,反复锤击使桩径逐步扩大,与桩间土共同组成复合地基的地基处理方法。此复合地基主要可以改变湿陷性黄土的大孔结构,消除地基土的湿陷性,提高地基土的承载能力和减小地基土的变形。DDC灰土挤密桩处理后的复合地基承载力一般为原天然地基的2-7倍,相对于灰土桩有较大提高。其处理地基的一般深度为5-40m。
3.5高压喷射注浆法
高压喷射注浆技术是20世纪70年代末从日本引进的一种加固松软土体的应用技术,是由化学注浆技术结合高压(20~40MPa)射流切割技术发展起来的其实质是采用钻机先钻进至预定深度后,由钻杆一端安装的特别喷嘴,把水泥浆液高压喷出,以喷射流切割搅动土体,同时钻杆边旋转边提升,使土粒与水泥浆混合凝固,从而造成一个均匀的圆柱状水泥土固结体,以达到加固地基和止水防渗的目的。当前,高压喷射注浆法的基本工艺类型有:单管法、二重管法、三重管法。为适应日益复杂的工程建设环境和不断提高的工程建设要求,我国又先后引进了MJS工法(Metro Jet System)和RJPP(Rodin Jet Pile)系列工法促进了国内高压喷射注浆工艺的进一步发展。
结语
综上所述,土木工程建设的责任重大,一些地基处理技术不断发展与改善。但是,我国土木工程建筑的地质环境比较复杂,地基处理技术受到更大地挑战,这对土木工程建筑中的地基处理的要求也不断提高。文章通过分析土木工程建筑中的地基处理技术的发展特点,分别对土木工程地基处理技术进行了阐述,并介绍了煤灰一石灰一硫酸盐混凝土桩处理、IFCO强制固结法、DDC灰土挤密桩、桩基复合、高压喷射注浆法地基处理技术等一些新技术。
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