基于綠色建筑理念的房建工程軟基處理技術(shù)研究

張祎劍 嚴(yán) 菁

(浙江省地礦建設(shè)有限公司上海分公司 上海 200439)

經(jīng)過多年實踐總結(jié),在軟土地基處理方面積累了相關(guān)的經(jīng)驗,為保障建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全做出了巨大貢獻(xiàn)。根據(jù)綠色施工理念,在房屋建筑工程施工中,必須加強對軟土地基地重視,根據(jù)工程實際情況,選擇恰當(dāng)?shù)能浲恋鼗幚砑夹g(shù),提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性,為工程質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。基于此,加強對綠色理念下房建工程軟基處理技術(shù)措施的研究具有十分現(xiàn)實的意義。

1 軟土地基特點分析

相對于普通地基形式,軟土地基具有以下特點:(1)具有較強的觸發(fā)性。在軟土地基結(jié)構(gòu)中具有較大的含水量,由于地質(zhì)密度空隙相對較大,影響地基結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性,如果受到外力壓迫,則導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生改變,從固態(tài)變?yōu)榱鲃討B(tài),水分含量不同則流動速度也有所不同。

(2)具有較強的壓縮性。軟土地基密度相對較大,在結(jié)構(gòu)縫隙中存在大量的水分、空氣,在后期施工中,受到建筑物自重以及相關(guān)壓力時,會減少地基密度,將空氣和水分從空隙中擠出,容易引發(fā)建筑地基沉降問題。

(3)透水性相對不足。由于軟土地基中含水量較大,且自身排水能力相對不足,導(dǎo)致大量水分不能及時的轉(zhuǎn)移,不能實現(xiàn)地基快速透水工作,容易導(dǎo)致建筑沉降問題發(fā)生。

(4)不均勻性強。很多軟土地基中包含微細(xì)顆粒、高分散顆粒,導(dǎo)致土質(zhì)均勻性受到很大影響,若上面房屋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻荷載,則導(dǎo)致建筑容易出現(xiàn)較大的差異沉降,繼而對房屋建筑安全穩(wěn)定性造成威脅[1]。

基于這些特點,在房屋建筑施工前,必須能夠詳細(xì)勘查現(xiàn)場地質(zhì)情況,搜集施工現(xiàn)場的相關(guān)數(shù)據(jù),保證工程設(shè)計的合理性,堅持實際問題實際分析的基本原則,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,則容易導(dǎo)致房屋建筑施工質(zhì)量造成影響。軟土地基是一種危險性較大的地基情況,有時候其具有一定的隱蔽性,如果不能將軟土地基問題妥善處理,則往往會造成不可挽回的損失。

2 軟土地基處理原則

相對于其他基礎(chǔ)施工,軟件施工難度會大大增加。在現(xiàn)代化建筑工程領(lǐng)域中,建筑施工技術(shù)機械化程度增加,由于軟土地基對建筑工程會造成不利影響,為了體現(xiàn)綠色施工理念,必須能夠根據(jù)軟土地基基本特點,遵循軟基處理基本原則:

(1)因地制宜原則。我國地域遼闊,不同地區(qū)和區(qū)域軟土地基情況也有所不同,包括軟基類型不同、軟基處理面積不同等各個方面,在具體處理過程中不能輕易決定,而是需要通過現(xiàn)場勘察、實驗等,堅持因地制宜的基本原則,選擇最佳的軟基處理技術(shù)。

(2)環(huán)境保護(hù)原則。在綠色環(huán)保理念下,房建工程軟基處理過程中必須堅持環(huán)境保護(hù)的原則,對于軟基區(qū)域中挖出淤泥等都應(yīng)該指定堆放地點,同時妥善處理好軟基中排出的積水,避免對周邊房屋、田地或水源造成污染。

(3)安全第一原則。無論哪一種項目,都必須堅持安全第一的基本原則。由于軟基處理與環(huán)境、施工地質(zhì)之間存在必然聯(lián)系,施工中往往會存在一定的施工危險性,例如施工中容易發(fā)生滑移、坍塌等問題。因此,必須做好安全管理工作,采取行之有效的安全防護(hù)措施,將施工危險性降到最低。

3 綠色理念下房屋建筑軟基處理技術(shù)

3.1 深層石灰攪拌樁處理技術(shù)

在房屋建筑軟基處理技術(shù)中,深層石灰攪拌樁作為一項有效的處理技術(shù),以石灰作為主要材料,在具有較強塑性粘土地基中使用十分廣泛。由于軟土地基具有很強的黏性,借助于深層石灰攪拌樁,能夠提升地基承載力,固化效果更好,經(jīng)濟實惠,能夠減少地基沉降情況,全面提升軟基承載力。實際處理過程中:

(1)必須做好相關(guān)材料的選擇和準(zhǔn)備工作。石灰作為深層石灰攪拌樁施工中核心材料,選擇過程中必須能夠采用滿足細(xì)磨標(biāo)準(zhǔn)的材料,通過鉆機設(shè)備開展施工,石灰材料會發(fā)生積聚現(xiàn)象,只有妥善處理石灰粒徑,才能確保深層石灰攪拌樁整體施工質(zhì)量。石灰粒徑應(yīng)該控制在2mm 以內(nèi),保證石灰材料的純凈性,保證石灰中氧化鈣含量高于85%,控制其液性指數(shù)在75%之上,同時石灰在進(jìn)入現(xiàn)場后兩個月內(nèi)需要使用,避免對石灰質(zhì)量受損。

(2)具體開展施工中,必須能夠根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)實際施工要求,對樁距進(jìn)行科學(xué)設(shè)計和確定,保證水泥攪拌樁加固的范圍,對攪拌樁面積、數(shù)量等進(jìn)行明確,一般呈現(xiàn)三角形、四方形布置。

(3)必須做好石灰粉保存工作,由于石灰粉質(zhì)量輕,如果不能做好防護(hù)措施,則容易出現(xiàn)飛塵。加強石灰粉存儲管理工作,避免飛塵污染,同時避免對石灰粉自身質(zhì)量造成影響[2]。

3.2 砂石墊層換填處理技術(shù)

房建工程施工中,對于地基結(jié)構(gòu)上方存在軟土層的情況,可以采取砂石墊層(砂墊層)換填法的方式進(jìn)行處理。砂石墊層換填技術(shù)就是將軟土基層用砂石結(jié)構(gòu)進(jìn)行替換,保證建筑結(jié)構(gòu)整體的強度,提升地基穩(wěn)定性,這種軟基處理技術(shù)運用十分廣泛,施工企業(yè)可以選擇砂石等硬度強的材料。

在我國很多區(qū)域中,大顆粒砂石相對缺乏,可以在其中適當(dāng)摻入一定比例的碎石,碎石結(jié)構(gòu)純度必須加以控制,避免導(dǎo)致墊層出現(xiàn)雜質(zhì)而影響墊層整體受力結(jié)構(gòu)。砂石墊層底面鋪設(shè)中,應(yīng)該保證鋪設(shè)高度一致,對于不同施工深度情況,可以采用臺階或斜坡方式進(jìn)行土面挖掘,各層之間距離接口位置,必須進(jìn)行搗實處理,避免對整體質(zhì)量造成影響。墊層鋪設(shè)過程中,在基坑表面鋪設(shè)一層砂層,通過壓實后再向上鋪設(shè)一層碎石,利用插振法、平振法、碾壓法等方式進(jìn)行鋪設(shè),保證鋪設(shè)的質(zhì)量[3]。

3.3 換填法處理技術(shù)

軟土地基自身承載力較低,無法滿足房屋建筑施工要求,而采用換填法,就是將承載力較小的軟土結(jié)構(gòu),替換成強度較高、承載力較強的土質(zhì),保證所換填的土體具有較高的穩(wěn)定性。具體換填施工中,充分發(fā)揮機械、人工相互配合的優(yōu)勢,保證換填后地基基礎(chǔ)能夠滿足房屋建筑工程施工需求。

除了采用人工換填方式外,可以通過爆炸法成功擠出原有地基中的軟土,然后利用優(yōu)質(zhì)土進(jìn)行換填,具體施工中,應(yīng)該根據(jù)工程地基實際情況,選擇最佳的換填作業(yè)方式,有效提升換填施工的質(zhì)量,確保房屋建筑施工具有最佳的使用效果。

3.4 表層排水處理技術(shù)

根據(jù)大量實踐證明,在軟土地基之中,并非所有土壤都不適用于地基施工,一些優(yōu)良土質(zhì)中含水量較多,影響地基整體的承載力,具體施工前必須進(jìn)行排水施工,降低土壤中的含水量,保證地基土壤具有更強的抗壓強度。而表層排水施工技術(shù),作為軟基處理中重要的技術(shù)之一,在地面合理設(shè)置排水溝,利用砂礫石(透水性較高)對排水溝進(jìn)行回填處理,充分考慮施工當(dāng)?shù)氐牡匦?、坡度?對施工中溝槽間距進(jìn)行合理控制。

經(jīng)過多年實踐,排水法已經(jīng)十分成熟,具體施工中不能使用經(jīng)驗主義,必須根據(jù)實際地基結(jié)構(gòu)情況,充分考慮地基受力情況、地下結(jié)構(gòu)情況、土層含水量都能夠因素,以便于制定出更加切合實際情況的施工方案,為后續(xù)房屋建筑施工奠定基礎(chǔ)。

3.5 添加劑處理技術(shù)

添加劑處理方式也是當(dāng)前房屋地基處理中的常見技術(shù)形式,借助于添加劑提升地基承載力,讓地基結(jié)構(gòu)壓縮性增強,為房屋建筑施工奠定基礎(chǔ)。添加劑包括水泥、熟石灰、生石灰等,通過攪拌方式,切實減少地基土壤含水量,通過攪拌還能形成團(tuán)粒效果。通過添加劑方式產(chǎn)生化學(xué)性凝固,能夠?qū)︷ね脸煞旨右愿纳?提升土壤整體穩(wěn)定性。采用添加劑處理技術(shù),成本低、操作簡單,是當(dāng)前黏土性質(zhì)軟土地基處理中最為廣泛的處理技術(shù)之一[4]。

3.6 強夯施工處理技術(shù)

所謂的強夯施工技術(shù),是借助于重物拍打地面,借助于強夯方式增加地面基礎(chǔ)的密實度,讓地基表面更加光滑,提升地基承載力,在重物壓力下讓結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更高,避免后續(xù)施工中出現(xiàn)坍塌。強夯施工方式可以借助于機械,施工效率更高,能夠短時間保證其滿足地基沉降要求。但施工中強夯機械會產(chǎn)生較大噪音,會對周圍居民生活造成干擾,在住宅集中的區(qū)域一般不適合利用[5]。

3.7 真空預(yù)壓處理技術(shù)

真空預(yù)壓技術(shù)原理是在軟土地基中設(shè)置砂井等排水體,上端與砂墊層進(jìn)行相連,地表面鋪上透氣性較低的塑料膜,塑料膜四周埋在周邊的粘土層當(dāng)中。具體施工操作過程中,砂墊層設(shè)置吸水濾管網(wǎng),借助于真空泵抽氣,通過抽氣降低膜內(nèi)氣壓,使其與大氣壓相比明顯降低,繼而達(dá)到負(fù)壓狀態(tài)。

隨著砂井中孔隙水壓力降低,軟土地基中的水會逐漸流入到砂井當(dāng)中,起到軟基處理的效果。采用真空預(yù)壓技術(shù)對地基整體應(yīng)力不會造成改變,不會導(dǎo)致地基失穩(wěn)情況,不必實施分級加載。具體實施中工程真空度會達(dá)到80 k Pa以上,必須保證塑料膜四周密封良好,避免出現(xiàn)漏氣情況,才能維持真空狀態(tài)。另外,真空預(yù)壓處理技術(shù)實施中不用堆載材料,很多無法通過建筑自重預(yù)壓的項目,會首選真空預(yù)壓。

3.8 靜載處理技術(shù)

靜載處理技術(shù)同樣作為一種常見的軟基處理技術(shù),是在地基硬度不足時,通過在上面施加重物,壓縮軟土地基中的軟性物質(zhì),提高地基整體硬度,滿足房屋建筑施工的具體要求。

通過提高地基硬度,能夠促進(jìn)房屋建筑整體使用周期延長,通常采用高強壓力,減少軟土地基中的水分。當(dāng)然,靜載法處理軟土地基,需要選擇合適時間段進(jìn)行,避開雨季、凍季。

3.9 攪拌樁處理技術(shù)

對于軟土地基的處理,攪拌樁技術(shù)作為常見的方式之一,包括石灰石攪拌樁、水泥攪拌樁等幾種。水泥攪拌樁施工適用于泥炭土、粉土等軟土地基情況,水泥作為催化劑使用,利用攪拌裝置進(jìn)行充分拌合,能夠提升軟土地基承載力。水泥攪拌樁施工中,應(yīng)該將場地進(jìn)行清理,避免現(xiàn)場雜物對攪拌樁質(zhì)量造成影響;而石灰石攪拌技術(shù)適用于塑形較高的軟土地基,其主要作用機理體現(xiàn)在石灰石+軟土中水分的化學(xué)反應(yīng),不僅可以提升軟土地基強度,同時平溫度更高。該項軟基處理技術(shù)方便快捷,還具有較高的經(jīng)濟性,是一種常見的軟基處理辦法。

3.10 高壓噴射注漿法

實施高壓噴射注漿處理技術(shù),需要利用鉆機在相應(yīng)位置進(jìn)行鉆孔處理,利用帶特殊噴頭的噴射管查到設(shè)計深度,借助于20～40 MPa的高壓脈沖泵將漿體噴射,起到切割土體的作用,由于噴射流動壓高于軟土地基結(jié)構(gòu)強度,土粒會從土體中剝落,漿液置換細(xì)小土粒,土粒和漿液之間相互混合,按照一定比例排列起來,形成固結(jié)體,從而對地基進(jìn)行有效加固。在淤泥地基、淤泥質(zhì)黏土地基處理中,常常用到高壓噴射注漿處理法。

4 結(jié)語

通過上述分析可知,房屋建筑施工過程中必須注重軟基處理工作,軟基承載力較弱,不能滿足房屋施工要求。

根據(jù)軟基具體工作情況,選擇最佳的軟基處理技術(shù),改善軟土地基結(jié)構(gòu),提升地基整體的承載力。在綠色理念下,軟土地基施工應(yīng)該能夠根據(jù)實際工程需要,不斷加強對軟基處理技術(shù)的研究,最大程度上滿足房建基礎(chǔ)施工需要,為居民安全提供保障。