浅谈建筑工程中加固地基的施工技术

浅谈建筑工程中加固地基的施工技术

摘要 任何建筑物都必须有可靠的地基和基础,这是因为建筑物承受的各种作用(包括各种荷载,各种外加变形或约束变形等)最终将通过基础传给地基,因此,对某些地基的加固处理就成为基础工程施工中的一项重要内容。探讨软弱地基常用的换填地基和夯实地基两种施工技术。

关键词 建筑工程;加固;地基;施工技术

地基的处理是按照上部结构对地基的要求,对地基进行必要的加固或改良,提高地基土的承载力,保证地基稳定,减少建筑物的沉降或不均匀沉降。任何建筑物都必须有可靠的地基和基础,这是因为建筑物承受的各种作用(包括各种荷载,各种外加变形或约束变形等)最终将通过基础传给地基,因此,对某些地基的加固处理就成为基础工程施工中的一项重要内容。本文探讨软弱地基加固的施工技术。

1 换填地基加固的施工技术

当建筑物基础下的持力层比较软弱,不能满足上部荷载对地基的要求时,常采用换填地基法来处理软弱地基。换填地基法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去;然后,回填强度较高、压缩性较低、并且没有侵蚀性的材料,如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等,在分层夯实后作为地基的持力层。换填地基按其回填的材料可分为灰土地基、砂和砂石地基(垫层)、粉煤灰地基等。采用换土垫层能有效地解决中小型工程的地基处理问题,其优点是能就地取材、施工简便、工期短、造价低。

比如说,在灰土地基的处理。灰土地基是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去,用一定比例的石灰与土,在最优含水量情况下,充分拌和,分层回填夯实或压实而成。适用于加固深1—4m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等,还可用作结构的辅助防渗层。

采用灰土换地基的施工工艺方法要点如下:

1)施工工艺流程,即检验土料和石灰粉的质量,并过筛——灰土拌和——槽底清理——分层铺灰土——夯打密实——找平验收。

2)检查土料种类和质量以及石灰材料的质量是否符合标准的要求,然后分别过筛。

3)灰土的配合比应当采用体积比,除设计有特殊要求外,一般为2:8或3:7。基础垫层灰土必须过标准斗,严格控制配合比。

4)灰土施工时,应适当控制含水量。工地的检验方法是用手将灰土紧握成团,两指轻捏即碎为宜;如土料水分过大或不足时,应晾干或洒水润湿。

5)铺灰土应当分层进行,每层的灰土铺摊厚度,可根据不同的施工方法。比如说,如果当使用压路机进行施工的时候,虚铺的厚度则要200-300mm;而使用轻型夯实机械的时候,铺设的厚度在200-250mm就可以了。

6)夯打密实。夯打(压)的遍数应根据设计要求的干土质量密度或现场试验确定,一般不少于3遍。人工打夯应一夯压半夯,夯夯相接,行行相接,纵横交叉。

7)灰土分段施工时,不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接槎,上下两层灰土的接槎距离不得小于500mm。

8)灰土回填每层夯(压)实后,应根据规范规定进行环刀取样,测出灰土的质量密度,达到设计要求时,才能进行上一层灰土的铺摊。

9)找平与验收。灰土最上一层完成后,应拉线或用靠尺检查标高和平整度,超高处用铁锹铲平;低洼处应及时补打灰土。

2 夯实地基加固的施工技术

夯实地基法就是利用打夯工具(如人工打夯、蛙式打夯机、火力夯等等)夯击土壤,排出土壤中的水分,加速土壤的固结,这样可以提高土壤的密实度和承载力。对于软弱地基的深层加固常用到的方法是重锤夯实地基和强夯地基法。

2.1 重锤夯实地基法

重锤夯实是利用起重机械将夯锤(2~3t)提升到一定高度,然后自由落下,重复夯击基土表面,使地基表面形成一层比较密实的硬壳层,从而使地基得到加固。适于地下水位0.8m以上、稍湿的粘性土、砂土、饱和度S,小于或等于60的湿陷性黄土、杂填土以及分层填土地基的加固处理。重锤表面夯实的加固深度一般为1.2~2.0m。湿陷性黄土地基经重锤表面夯实后,透水性有显著降低,可消除湿陷性,地基土密度增大,强度可提高30%;对杂填土则可以减少其不均匀性,提高承载力。

采用重锤夯实地基法的施工工艺方法要点如下:

1)施工前应进行试夯,以确定有关技术参数,如夯锤质量、底面直径及落距,最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量。最后下沉量系指最后两击平均每击土面的夯沉量,对粘性土和湿陷性黄土取10～20mm;对砂土取5~0mm;对细颗粒土不宜超过10~20mm。落距宜大于4m,一般为4～6m。夯击遍数由试验确定,通常取比试夯确定的遍数增加1~2遍,一般为8～12遍。土被夯实的有效影响深度,一般约为重锤直径的1.5倍。

2)夯实前,基坑(槽)底面的标高应高出设计标高,预留土层的厚度可为试夯时的总下沉量再加50~l00mm,基坑(槽)的坡度应适当放缓。

3)夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围以内,一般相当于土的塑限含水量±2%。

4)大面积基坑或条形基槽内夯实时,应依一夯挨一夯顺序进行,即第一遍按一夯挨一夯进行,在一次循环中间同一夯位应连夯两下,下一循环的夯位,应与前一循环错开1/2锤底直径的搭接,如此反复进行,在夯打最后一循环时,可以采用一夯压半夯的打法。在柱基夯打时,可以采用先周边后中间或先外后里的跳打法。为了使夯锤底面落下时与土接触严密,各次夯击之间不互相压叠,而是相切或靠近。压叠易使锤底面倾斜,与土接触不严,功能消耗,降低夯实效率。

5)基底标高不同时,应按先深后浅的程序逐层挖土夯实,不宜一次挖成阶梯形,以免夯打时在高低相交处发生坍塌。夯打做到落距正确,落锤平稳,夯位准确,基坑的夯实宽度应比基坑每边宽0.2-0.3m,基槽底面边角不易夯实部位应适当增大夯实宽度。

6)重锤夯实填土地基时,应分层进行,每层的虚铺厚度以相当于锤底直径为宜。层数不宜少于两层。夯实完后,应将基坑(槽)表面修整至设计标高。

2.2 强夯法

强夯法是使用起重机械(起重机或起重机配三脚架、龙门架)将大吨位(一般8~30t)夯锤强夯法是使用起重机械(起重机或起重机配三脚架、龙门架)将大吨位起吊到6-30m高度后,自由落下,给地基土以强大的冲击能量的夯击,使土中出现冲击波和很大的冲击应力,迫使土层孔隙压缩,土体局部液化,在夯击点周围产生裂隙,形成良好排水通道,孔隙水和气体逸出,使土料重新排列,经时效压密达到固结,从而提高地基承载力,降低其压缩性的一种有效的地基加固方法,是我国目前最为常用和经济的深层地基处理方法之一。这种方法适用于碎石土、砂土、低饱和度粉土、粘性土、湿陷性黄土、杂填土以及“围海造地”地基、工业废渣、垃圾地基等的处理;也可用于防止粉土及粉砂的液化,消除或降低大孔土的湿陷性等级;对于高饱和度淤泥、软粘土、泥炭、沼泽土,如采取一定技术措施也可采用,还可用于水下夯实。采用强夯法的施工工艺方法要点如下:

1)施工工艺流程,即清理、平整场地一标出第一遍夯点位置、测量场地高程一起重机就位、夯锤对准夯点位置一测量夯前锤顶高程一将夯锤吊到预定高度脱钩自由下落进行夯击,测量锤顶高程一往复夯击,按规定夯击次数及控制标准,完成一个夯点的夯击——重复以上流程;完成第一遍全部夯点的夯击——用推土机将夯坑填平,测量场地高程——在规定的间隔时间后,按上述流程逐次完成全部夯击遍数——用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程。

2)强夯前应平整场地,周围做好排水沟,按夯点布置测量放线确定夯位。地下水位较高时,应在表面铺上厚0.5～2.0m的中(粗)砂或砂砾石、碎石垫层,以防设备下陷和便于消散强夯产生的孔隙水压,或采取降低地下水位后再强夯的方法。

3)强夯应分段进行,顺序从边缘夯向。对厂房柱基也可一排一排夯,起重

机直线行驶,从一边向另一边进行,每夯完一遍,用推土机整平场地,放线定位,即可接着进行下一遍夯击。强夯法的加固顺序是:先深后浅,即先加固深层土,再加固中层土,最后加固表层土,最后一遍夯完后,再以低能量满夯一遍,如有条件以采用小夯锤夯击为佳。

4)夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行,落锤应保持平稳,夯位应准确,夯击坑内积水应及时排除,坑底上含水量过大时,可铺砂石后再进行夯击。在每一遍夯击之后,要用新土或周围的土将夯击坑填平,再进行下一遍夯击。强夯后,基坑应及时修整,浇筑混凝土垫层封闭。

5)对于高饱和度的粉土、粘性土和饱和填土,进行强夯时,若要控制最后两击的平均夯沉量在规定的范围内,可采取如下措施:①适当将夯击能量降低;②将夯沉量差适当加大;③填土采取将原土上的淤泥清除,挖纵横盲沟,以排除土内的水分,同时在原土上铺500mm的砂石混合料,以保证强夯时土内的水分排除,在夯坑内回填块石、碎石或矿渣等粗颗粒材料,进行强夯置换等。通过强夯将坑底软土向四周挤出,使在夯点下形成块(碎)石墩,并与四周软土构成复合地基,一般可取得明显的加固效果。

6)做好施工过程中的监测与记录工作,包括检查夯锤重和落距,对夯点放线进行复核,检查夯坑位置,按要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等,并对各项参数及施工情况进行详细记录,作为质量控制的依据。

3 结束语

综上所述,软弱地基的加固实质上是将土壤由松软变密实,使得土壤中的水和空气含量由高变低的过程,只有将这道工序做好,才能达到地基性质、提高地基的承载力、增强地基的稳定性、减少地基变形的目的。

参考文献

[1]王士川主编,建筑施工技术[M].北京:治金工业出版社,2004.

[2]顾建平主编,建筑施工技术[M].南京:河海大学出版社,1999.