張奮飛 湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建筑業(yè)取得了顯著的發(fā)展,高層建筑也隨之得到很大程度的發(fā)展。在高層建筑中最為重要的就是地基,地基處理不當(dāng)會(huì)對(duì)建筑物的安全產(chǎn)生很大的影響,通過(guò)多年的施工實(shí)踐,我國(guó)的基礎(chǔ)處理積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。它根據(jù)建筑物上部負(fù)荷計(jì)算基礎(chǔ)的承載力,得出基礎(chǔ)需要具備的承載力,采取改善基礎(chǔ)、加強(qiáng)基礎(chǔ)等一系列措施,確?;A(chǔ)穩(wěn)定,確保工程安全,提高基礎(chǔ)的承載力,處理后的地基可以使建筑物的沉降降至最低。
高層建筑的地基加固處理方法有很多種,在工程實(shí)踐中,要根據(jù)工程的實(shí)際情況做出最優(yōu)選擇,其中建筑物的維持層是較弱的地基,通常用換填法加固,地基換填法加固原理如下。首先,挖掘基礎(chǔ)底部的軟弱土層。發(fā)掘的深度可以根據(jù)基礎(chǔ)的負(fù)荷計(jì)算,一般不能太淺,否則沒有強(qiáng)化效果。挖完底土后,用其他材料磨碎填滿。換填材料通??蓧嚎s性較低、強(qiáng)度高,不容易被侵蝕等。通過(guò)實(shí)踐可以知道,這種基礎(chǔ)加固方式具有很多優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工程基礎(chǔ)加固。另外,這些基礎(chǔ)加固方法主要適用于較小工程的基礎(chǔ)加固,具有造價(jià)低、工期短、容易就地取材等特點(diǎn)[1]。
圖1 換填法原理示意圖
換填法主要用于處理淺層地基層的軟土或部分承載力不均勻的基礎(chǔ),在實(shí)際施工過(guò)程中,施工人員要用強(qiáng)度高的土石材料代替基礎(chǔ)上承載力差的軟土,根據(jù)設(shè)計(jì)要求或規(guī)范規(guī)定梯度代替,全面提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。施工時(shí)通過(guò)換填施工,形成結(jié)構(gòu)墊層,因此也被稱為墊層法。一般來(lái)說(shuō),換填的墊層厚度應(yīng)控制在30cm以下,如果墊層厚度太厚,工程建設(shè)費(fèi)用將進(jìn)一步增加,整體工程費(fèi)用不合算。換填施工過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇適當(dāng)機(jī)器。夯實(shí)工時(shí),墊層的邊緣位置需要進(jìn)一步注意,以確保墊層的壓縮程度符合設(shè)計(jì)和規(guī)格要求。實(shí)際施工中,墊層的厚度超過(guò)規(guī)定值會(huì)影響施工質(zhì)量,因此要好好調(diào)整墊層的厚度,如果墊層的厚度沒辦法調(diào)整,可以使用分層施工方法施工,分層最好是15cm~20cm。
對(duì)于基礎(chǔ)層存在的不均勻的位置,應(yīng)結(jié)基礎(chǔ)層的穩(wěn)定性及建筑物安全的影響來(lái)決定處理方法。如果沒有小的不均勻點(diǎn)范圍、深埋、周圍土層穩(wěn)定及基礎(chǔ)收縮影響,不要處理這些不均勻范圍。如果要挖除,應(yīng)結(jié)合周圍土質(zhì)和密度均勻一致的原則,通過(guò)層層回填、夯實(shí),防止上部建筑物因基礎(chǔ)持力層不均勻變形而造成的破壞現(xiàn)象。在同一個(gè)建筑物中,要盡可能保持墊層厚度相同。對(duì)于厚度不同的,要防止墊層厚度的突變。將工作時(shí)間應(yīng)用于更深的墊層部分時(shí),應(yīng)控制該部分的夯實(shí)系數(shù),以防止或減少由于基礎(chǔ)處理厚度不同而引起的差異變形[2]。
為基礎(chǔ)加固技術(shù)處理施工應(yīng)用替代填充方法時(shí),常用的墊層材料如下。
如果選擇砂石墊層,應(yīng)優(yōu)先選擇碎石、砂礫或石碎屑,必須選擇良好的砂石,并充分清洗。沙石中的植物根、土、有機(jī)物、垃圾等雜質(zhì)都要清除干凈,要嚴(yán)格控制沙石中的泥漿量,要確保泥漿在3%以內(nèi)。如果使用細(xì)沙或石粉,應(yīng)混合總重量超過(guò)30%的石子。如果工程基礎(chǔ)是黃土基礎(chǔ),選擇材料時(shí)必須避免砂石等滲透材料,同時(shí)使用土方合成材料,否則會(huì)影響砂石墊層施工質(zhì)量。
如果在施工過(guò)程中選擇了粉質(zhì)粘土,就要控制好粉質(zhì)粘土材料的成分含量,其中有機(jī)質(zhì)含量要控制在5%以內(nèi),不能參入膨脹土。如果在土質(zhì)中添加石子,就要控制石子的直徑在0.5cm 以內(nèi)。另外,對(duì)于黃土或膨脹土地基使用的粘土,要做好粘土的內(nèi)部審查,避免石頭和磚混雜在里面,影響砂石墊層的施工質(zhì)量。
如果使用灰土墊層材料,灰土的體積比例應(yīng)調(diào)整為2∶8或3∶7,要優(yōu)先選用粉質(zhì)黏土,堅(jiān)決不能使用塊狀的黏土,在制備土料時(shí),應(yīng)把所有土料用篩子處理,以免土層含有太大的顆粒。如果是灰土就要使用新鮮的石灰,石灰粒的直徑控制在0.5cm以內(nèi)。
石灰粉煤灰材料主要用于道路工程、中小型建筑及結(jié)構(gòu)工程中的基礎(chǔ)換填工程,為了進(jìn)一步提高石灰粉煤灰墊層的穩(wěn)定性,應(yīng)根據(jù)工程需要在石灰粉煤灰材料中適當(dāng)添加不同材料的添加劑,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)配,通過(guò)材料性能檢查后才能正式投入使用。對(duì)石灰粉煤灰墊層上的一些管道和其它金屬構(gòu)件,應(yīng)采取綜合防腐措施,防止其在土層內(nèi)被其它的東西腐蝕。
礦渣墊層主要被用在道路及地坪,工程的基礎(chǔ)處理。一般來(lái)說(shuō),礦渣墊層松散的中度應(yīng)控制在11kN/m3,保證有機(jī)質(zhì)和泥漿在5%以內(nèi)。正式施工前,設(shè)計(jì)師應(yīng)科學(xué)分析礦渣墊層的具體混合比,并通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和論證,確保礦渣墊層的質(zhì)量滿足工程施工要求。在實(shí)際工程中,應(yīng)盡量避免大量使用礦渣,破壞地下生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,避免地下水、土壤環(huán)境被破壞。
正式施工前,施工人員應(yīng)先根據(jù)勘探單位提供的該工程所在地區(qū)的地質(zhì)調(diào)查報(bào)告,充分了解項(xiàng)目所在地土層的受力性質(zhì)和不良地質(zhì)現(xiàn)象。另外,還要對(duì)裝載性低的軟土分布范圍和總厚度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)綜合勘探。此外,還需要分析項(xiàng)目所在地區(qū)的地下水分布情況。充分掌握工程地質(zhì)情況后,施工人員應(yīng)根據(jù)勘探結(jié)果,確定更換墊層的施工材料,在確定墊層材料的過(guò)程中,應(yīng)綜合考慮材料的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性、滲透性、密度等特點(diǎn),并得到設(shè)計(jì)、監(jiān)督人員批準(zhǔn),保證換填工程質(zhì)量。實(shí)際施工中,如果基礎(chǔ)受到很大的振動(dòng)載荷,則在選擇墊層材料時(shí),應(yīng)避免選擇砂墊層。因?yàn)樯皦|層在振動(dòng)載荷下會(huì)松動(dòng),影響墊層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果工程基礎(chǔ)是可折疊的黃土基礎(chǔ),則在選擇材料時(shí)必須選擇砂石等滲透材料。否則會(huì)影響砂石墊層施工質(zhì)量。
在進(jìn)行基坑開挖工程之前,施工人員應(yīng)根據(jù)工程的施工設(shè)計(jì)方案布置定位線,確保開挖時(shí)的位置與設(shè)計(jì)的位置一致。在地下水比較大的部分地區(qū),施工前要做好適當(dāng)?shù)呐潘ぷ?,一般要將地下水的水位降至墊底以下0.5m,以免地下水影響墊層施工質(zhì)量。另外,基坑開挖時(shí)會(huì)對(duì)基坑土的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響,因此建筑工人在基坑開挖時(shí)采取合理的邊坡加固措施,以免影響邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[3]。
填料的配制時(shí),必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)師事先確定的填料成分進(jìn)行調(diào)配,所有材料的比例和使用量必須與設(shè)計(jì)一致,以免出現(xiàn)誤差。填料正式投入工程施工前,檢查部門要先檢查填料的性能,確保填料的混合比、含水率、泥漿含量等參數(shù)符合工程設(shè)計(jì)要求,才能正式投入。如果是雨季或冬季施工,就要提前采取充分的防水和防凍措施,最大限度地確保工程質(zhì)量。
墊土前要先檢查基底,如果發(fā)現(xiàn)坑中有垃圾或者出現(xiàn)問題,及時(shí)的處理,保證基地的完好和干凈,在灰土施工前后要進(jìn)行充分的攪拌,還要將泥漿的含水量控制在16%左右,確保工程的順利展開,含水量過(guò)高和過(guò)低,都會(huì)影響到施工的質(zhì)量。含水量可以按照施工的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷,如果手握灰土團(tuán)時(shí),能夠用兩指輕輕捏碎,就說(shuō)明含水量達(dá)到最優(yōu)。
圖2 墊層分布圖
近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展也非常迅速,在建設(shè)工程過(guò)程中,地基是整個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ),如果地基受到影響,會(huì)降低整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,影響整個(gè)項(xiàng)目的工程質(zhì)量。換填法是比較常用的基礎(chǔ)加固處理技術(shù),具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、效果好等一系列優(yōu)點(diǎn),合理的使用換填施工技術(shù)可以有效解決基礎(chǔ)不穩(wěn)定的問題,提升工程建設(shè)的質(zhì)量。