在建造建筑物之前,用臨時堆載(砂石料、土料、其他建筑材料、貨物等)的方法對地基施加荷載,給予一定的預壓期。使地基預先壓縮完成大部分沉降并使地基承載力得到提高后,卸除荷載再建造建筑物。
一、置換法
1、換填法
就是將表層不良地基土挖除,然后回填有較好壓密特性的土進行壓實或夯實,形成良好的持力層。從而改變地基的承載力特性,提高抗變形和穩(wěn)定能力。
施工要點:將要轉(zhuǎn)換的土層挖盡、注意坑邊穩(wěn)定;保證填料的質(zhì)量;填料應分層夯實。
2、振沖置換法
利用專門的振沖機具,在高壓水射流下邊振邊沖,在地基中成孔,再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成樁體。該樁體與原地基土組成復合地基,達到提高地基承載力減小壓縮性的目的。
施工注意事項:碎石樁的承載力和沉降量很大程度取決于原地基土對其的側(cè)向約束作用,該約束作用越弱,碎石樁的作用效果越差,因而該方法用于強度很低的軟粘土地基時必須慎重行事。
3、夯(擠)置換法
利用沉管或夯錘的辦法將管(錘)置入土中,使土體向側(cè)邊擠開,并在管內(nèi)(或夯坑)放人碎石或砂等填料。該樁體與原地基土組成復合地基,由于擠、夯使土體側(cè)向擠壓,地面隆起,土體超靜孔隙水壓力提高,當超靜孔隙水壓力消散后土體強度也有相應的提高。
施工注意事項:當填料為透水性好的砂及碎石料時,是良好的豎向排水通道。
二、預壓法
1、堆載預壓法
在建造建筑物之前,用臨時堆載(砂石料、土料、其他建筑材料、貨物等)的方法對地基施加荷載,給予一定的預壓期。使地基預先壓縮完成大部分沉降并使地基承載力得到提高后,卸除荷載再建造建筑物。
施工工藝與要點:
a、預壓荷載一般宜取等于或大于設計荷載;
b、大面積堆載可采用自卸汽車與推土機聯(lián)合作業(yè),對超軟土地基的第一級堆載用輕型機械或人工作業(yè);
c、堆載的頂面寬度應小于建筑物的底面寬度,底面應適當放大;
d、作用于地基上的荷載不得超過地基的極限荷載。
2、真空預壓法
在軟粘土地基表面鋪設砂墊層,用土工薄膜覆蓋且周圍密封。用真空泵對砂墊層抽氣,使薄膜下的地基形成負壓。隨著地基中氣和水的抽出,地基土得到固結(jié)。為了加速固結(jié),也可采用打砂井或插塑料排水板的方法,即在鋪設砂墊層和土工薄膜之前打砂井或插排水板,達到縮短排水距離的目的。
施工要點:
先設置豎向排水系統(tǒng),水平分布的濾管埋設宜采用條形或魚刺形,砂墊層上的密封膜采用2-3層的聚氯乙烯薄膜,按先后順序同時鋪設。面積大時宜分區(qū)預壓;做好真空度、地面沉降量,深層沉降、水平位移等觀測;預壓結(jié)束后,應清除砂槽和腐植土層。應注意對周邊環(huán)境的影響。
3、降水法
降低地下水位可減少地基的孔隙水壓力增加上覆土自重應力,使有效應力增加,從而使地基得到預壓。這實際上是通過降低地下水位,靠地基土自重來實現(xiàn)預壓目的。
施工要點:一般采用輕型井點、噴射井點或深井井點;當土層為飽和粘土、粉土、淤泥和淤泥質(zhì)粘性土時,此時宜輔以電極相結(jié)合。
4、電滲法
在地基中插入金屬電極并通以直流電,在直流電場作用下,土中水將從陽極流向陰極形成電滲。不讓水在陽極補充而從陰極的井點用真空抽水,這樣就使地下水位降低,土中含水量減少。從而地基得到固結(jié)壓密,強度提高。電滲法還可以配合堆載預壓用于加速飽和粘性土地基的固結(jié)。
三、壓實與夯實法
1、表層壓實法
采用人工夯,低能夯實機械、碾壓或振動碾壓機械對比較疏松的表層土進行壓實。也可對分層填筑土進行壓實。當表層土含水量較高時或填筑土層含水量較高時可分層鋪墊石灰、水泥進行壓實,使土體得到加固。
2、重錘夯實法
重錘夯實就是利用重錘自由下落所產(chǎn)生的較大夯擊能來夯實淺層地基,使其表面形成一層較為均勻的硬殼層,獲得一定厚度的持力層。
施工要點:施工前應試夯,確定有關(guān)技術(shù)參數(shù),如夯錘的重量、底面直徑及落距、最后下沉量及相應的夯擊遍數(shù)和總下沉量;夯實前槽、坑底面的標高應高出設計標高;夯實時地基土的含水量應控制在最優(yōu)含水量范圍內(nèi);大面積夯實應按順序;基底標高不同時應先深后淺;冬季施工時,對土已凍結(jié)時,應將凍土層挖去或通過燒熱法將土層融解;結(jié)束后,應及時將夯松的表土清除或?qū)⒏⊥猎诮咏?m的落距夯實至設計標高。
3、強夯是強力夯實的簡稱。將很重的錘從高處自由下落,對地基施加很高的沖擊能,反復多次夯擊地面,地基土中的顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整,土體變?yōu)槊軐崳瑥亩茌^大限度提高地基強度和降低壓縮性。
其施工工藝流程:
1)平整場地;
2)鋪級配碎石墊層;
3)強夯置換設置碎石墩;
4)平整并填碎石墊層;
5)滿夯一遍;
6)找平,并鋪土工布;
7)回填風化石渣墊層,用振動碾碾壓八遍。
一般在大型強夯施土前,都應選擇面積不大于400m2的場地進行典型試驗,以便取得數(shù)據(jù),指導設計與施工!
四、擠密法
1、振沖密實法
利用專門的振沖器械產(chǎn)生的重復水平振動和側(cè)向擠壓作用,使土體的結(jié)構(gòu)逐步破壞,孔隙水壓力迅速增大。由于結(jié)構(gòu)破壞,土粒有可能向低勢能位置轉(zhuǎn)移,這樣土體由松變密。
施工工藝:
(1)平整施工場地,布置樁位;
(2)施工車就位,振沖器對準樁位;
(3)啟動振沖器,使之徐徐沉人土層,直至加固深度以上30~50cm,記錄振沖器經(jīng)過各深度的電流值和時間, 提升振沖器至孔口。再重復以上步驟1~2次,使孔內(nèi)泥漿變稀。
(4)向孔內(nèi)倒人一批填料,將振沖器沉人填料中進行振實并擴大樁徑。重復這一步驟直至該深度電流達到規(guī)定的密實電流為止,并記錄填料量。
(5)將振沖器提出孔口,繼續(xù)施工上節(jié)樁段,一直完成整個樁體振動施工,再將振沖器及機具移至另一樁位。
(6)在制樁過程中,各段樁體均應符合密實電流、填料量和留振時間等三方面的要求,基本參數(shù)應通過現(xiàn)場制樁試驗確定。
(7)施工場地應預先開設排泥水溝系,將制樁過程中產(chǎn)生的泥水集中引入沉淀池,池底部厚泥漿可定期挖出送至預先安排的存放地點,沉淀池上部比較清的水可重復使用。
(8)最后應挖去樁頂部lm厚的樁體,或用碾壓、強夯(遍夯)等方法壓實、夯實,鋪設并壓實墊層。
2、沉管砂石樁(碎石樁、灰土樁、OG樁、低標號樁等)
利用沉管制樁機械在地基中錘擊、振動沉管成孔或靜壓沉管成孔后,在管內(nèi)投料,邊投料邊上提(振動)沉管形成密實樁體,與原地基組成復合地基。
3、夯擊碎石樁(塊石墩)
利用重錘夯擊或者強夯方法將碎石(塊石)夯人地基,在夯坑里逐步填人碎石(塊石)反復夯擊以形成碎石樁或塊石墩。
五、拌和法
1、高壓噴射注漿法(高壓旋噴法)
以高壓力使水泥漿液通過管路從噴射孔噴出,直接切割破壞土體的同時與土拌和并起部分置換作用。凝固后成為拌和的樁(柱)體,這種樁(柱)體與地基一起形成復合地基。也可以用這種方法形成擋土結(jié)構(gòu)或防滲結(jié)構(gòu)。
2、深層攪拌法
深層攪拌法主要用于加固飽和軟粘土。它利用水泥漿體、水泥(或石灰粉體)作為主固化劑,應用特制的深層攪拌機械將固化劑送人地基土中與土強制攪拌,形成水泥(石灰)土的樁(柱)體,與原地基組成復合地基。水泥土樁(柱)的物理力學性質(zhì)取決于固 化劑與土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學反應。固化劑的摻入量及攪拌均勻性和土的性質(zhì)是影響水泥土樁(柱)性質(zhì)以至復合地基強度和壓縮性的主要因素。
施工工藝:
①定位
②漿液配制
③送漿
④鉆進噴漿攪拌
⑤提升攪拌噴漿
⑥重復鉆進噴漿攪拌
⑦重復提升攪拌
⑧當攪拌軸鉆進、提升速度為0.65-1.Om/min時,應重復攪拌一次。
⑨成樁完畢,清理攪拌葉片上包裹的土塊及噴漿口,樁機移至另一樁位施工。
六、加筋法
1、土工合成材料
土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。它以人工合成的聚合物,如塑料、化纖、合成橡膠等為原料,制成各種類型的產(chǎn)品,置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間,發(fā)揮加強或保護土體的作用。土工合成材料可分為土工織物、土工膜、特種土工合成材料和復合型土工合成材料等類型。
2、土釘墻技術(shù)
土釘一般是通過鉆孔、插筋、注漿來設置,但也有通過直接打人較粗的鋼筋和型鋼、鋼管形成土釘。土釘通長與周圍土體接觸,依靠接觸界面上的粘結(jié)摩阻力,與其周圍土體形成復合土體,土釘在土體發(fā)生變形的條件下被動受力。并主要通過其受剪工作對土體進行加固,土釘一般與平面形成一定的角度,故稱之為斜向加固體。土釘適用于地下水位以上或經(jīng)降水后的人工填土、粘性土、弱膠結(jié)砂土的基坑支護和邊坡加固。
3、加筋土
加筋土是將抗拉能力很強的拉筋埋置于土層中,利用土顆粒位移與拉筋產(chǎn)生的摩擦力使土與加筋材料形成整體,減少整體變形和增強整體穩(wěn)定。拉筋是一種水平方向增強體。一般使用抗拉能力強、摩擦系數(shù)大而耐腐蝕的條帶狀、網(wǎng)狀、絲狀材料,例如,鍍鋅鋼片;鋁合金、合成材料等。
七、灌漿法
利用氣壓、液壓或電化學原理將能夠固化的某些漿液注入地基介質(zhì)中或建筑物與地基的縫隙部位。灌漿的漿液可以是水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿、石灰漿及各種化學漿材如聚氨酯類、木質(zhì)素類、硅酸鹽類等。根據(jù)灌漿的目的可分為防滲灌漿、堵漏灌漿、加固灌漿和結(jié)構(gòu)糾傾灌漿等。按灌漿方法可分為壓密灌漿、滲入灌漿、劈裂灌漿和電化學灌漿。灌漿法在水利、建筑、道橋及各種工程領(lǐng)域有著廣泛的應用。
八、常見不良地基土及其特點
1、軟粘土
軟粘土也稱軟土,是軟弱粘性土的簡稱。它形成于第四紀晚期,屬于海相、瀉湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉積物或河流沖積物。多分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地區(qū)。常見的軟弱粘性土是淤泥和淤泥質(zhì)土。軟土的物理力學性質(zhì)包括如下幾個方面:
(1)物理性質(zhì)粘粒含量較多,塑性指數(shù)Ip一般大于17,屬粘性土。軟粘土多呈深灰、暗綠色,有臭味,含有機質(zhì),含水量較高、一般大于40%,而淤泥也有大于80%的情況?紫侗纫话銥1.0-2.0,其中孔隙比為1.0~1.5稱為淤泥質(zhì)粘土,孔隙比大于1.5時稱為淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比,因而其力學性質(zhì)也就呈現(xiàn)與之對應的特點——低強度、高壓縮性、低滲透性、高靈敏度。
(2)力學性質(zhì)軟粘土的強度極低,不排水強度通常僅為5~30kPa,表現(xiàn)為承載力基本值很低,一般不超過70kPa,有的甚至只有20kPa.軟粘土尤其是淤泥靈敏度較高,這也是區(qū)別于一般粘土的重要指標。
軟粘土的壓縮性很大。壓縮系數(shù)大于0.5MPa-1,最大可達45MPa-1,壓縮指數(shù)約為0.35-0.75.通常情況下,軟粘土層屬于正常固結(jié)土或微超固結(jié)土,但有些土層特別是新近沉積的土層有可能屬于欠固結(jié)土。
滲透系數(shù)很小是軟粘土的又一重要特點,一般在10-5-10-8cm/s之間,滲透系數(shù)小則固結(jié)速率就很慢,有效應力增長緩慢,從而沉降穩(wěn)定慢,地基強度增長也十分緩慢。這一特點是嚴重制約地基處理方法和處理效果的重要方面。
(3)工程特性軟粘土地基承載力低,強度增長緩慢;加荷后易變形且不均勻;變形速率大且穩(wěn)定時間長;具有滲透性小、觸變性及流變性大的特點。常用的地基處理方法有預壓法、置換法、攪拌法等。
2、雜填土
雜填土主要出現(xiàn)在一些老的居民區(qū)和工礦區(qū)內(nèi),是人們的生活和生產(chǎn)活動所遺留或堆放的垃圾土。這些垃圾土一般分為三類:即建筑垃圾土、生活垃圾土和工業(yè)生產(chǎn)垃圾土。不同類型的垃圾土、不同時間堆放的垃圾土很難用統(tǒng)一的強度指標、壓縮指標、滲透性指標加以描述。
雜填土的主要特點是無規(guī)劃堆積、成分復雜、性質(zhì)各異、厚薄不均、規(guī)律性差。因而同一場地表現(xiàn)為壓縮性和強度的明顯差異,極易造成不均勻沉降,通常都需要進行地基處理。
3、沖填土
沖填土是人為的用水力沖填方式而沉積的土。近年來多用于沿海灘涂開發(fā)及河漫灘造地。西北地區(qū)常見的水墜壩(也稱沖填壩)即是沖填土堆筑的壩。沖填土形成的地基可視為天然地基的一種,它的工程性質(zhì)主要取決于沖填土的性質(zhì)。沖填土地基一般具有如下一些重要特點。
(1)顆粒沉積分選性明顯,在入泥口附近,粗顆粒較先沉積,遠離入泥口處,所沉積的顆粒變細;同時在深度方向上存在明顯的層理。
(2)沖填土的含水量較高,一般大于液限,呈流動狀態(tài)。停止沖填后,表面自然蒸發(fā)后常呈龜裂狀,含水量明顯降低,但下部沖填土當排水條件較差時仍呈流動狀態(tài),沖填土顆粒愈細,這種現(xiàn)象愈明顯。
(3)沖填土地基早期強度很低,壓縮性較高,這是因沖填土處于欠固結(jié)狀態(tài)。沖填土地基隨靜置時間的增長逐漸達到正常固結(jié)狀態(tài)。其工程性質(zhì)取決于顆粒組成、均勻性、排水固結(jié)條件以及沖填后靜置時間。
4、飽和松散砂土
粉砂或細砂地基在靜荷載作用下常具有較高的強度。但是當振動荷載(地震、機械振 動等)作用時,飽和松散砂土地基則有可能產(chǎn)生液化或大量震陷變形,甚至喪失承載力。這是因為土顆粒松散排列并在外部動力作用下使顆粒的位置產(chǎn)生錯位,以達到新的平衡,瞬間產(chǎn)生較高的超靜孔隙水壓力,有效應力迅速降低。對這種地基進行處理的目的就是使它變得較為密實,消除在動荷載作用下產(chǎn)生液化的可能性。常用的處理方法有擠出法、振沖法等。
5、濕陷性黃土
在上覆土層自重應力作用下,或者在自重應力和附加應力共同作用下,因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的土稱為濕陷性土,屬于特殊土。有些雜填土也具有濕陷性。廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東部分地區(qū)的黃土多具濕陷性。(這里所說的黃土泛指黃土和黃土狀土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土,也有的老黃土不具濕陷性)。在濕陷性黃土地基上進行工程建設時,必須考慮因地基濕陷引起附加沉降對工程可能造成的危害,選擇適宜的地基處理方法,避免或消除地基的濕陷或因少量濕陷所造成的危害。
6、膨脹土
膨脹土的礦物成分主要是蒙脫石,它具有很強的親水性,吸水時體積膨脹,失水時體積收縮。這種脹縮變形很大,極易對建筑物造成損壞。膨脹土在我國的分布范圍很廣,如廣西、云南、河南、湖北、四川、陜西、河北、安徽、江蘇等地均有不同范圍的分布。膨脹土是特殊土的一種,常用的地基處理方法有換土、土性改良、預浸水,以及防止地基土含水量變化等工程措施。
7、含有機質(zhì)土和泥炭土
當土中含有不同的有機質(zhì)時,將形成不同的有機質(zhì)土,在有機質(zhì)含量超過一定含量時就形成泥炭土,它具有不同的工程特性,有機質(zhì)的含量越高,對土質(zhì)的影響越大,主要表現(xiàn)為強度低、壓縮性大,并且對不同工程材料的摻入有不同影響等,對直接工程建設或地基處理構(gòu)成不利的影響。
8、山區(qū)地基土
山區(qū)地基土的地質(zhì)條件較為復雜,主要表現(xiàn)在地基的不均勻性和場地穩(wěn)定性兩個方面。由于自然環(huán)境和地基土的生成條件影響,場地中可能存在大孤石,場地環(huán)境也可能存在滑坡、泥石流、邊坡崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。它們會給建筑物造成直接的或潛在的威脅。在山區(qū)地基建造建筑物時要特別注意場地環(huán)境因素及不良地質(zhì)現(xiàn)象,必要時對地基進行處理。
9、巖溶(喀斯特)
在巖溶(喀斯特)地區(qū)常存在溶洞或土洞、溶溝、溶隙、洼地等。地下水的沖蝕或潛蝕使其形成和發(fā)展,它們對結(jié)構(gòu)物的影響很大,易于出現(xiàn)地基不均勻變形、崩塌和陷落。因此在修建結(jié)構(gòu)物之前,必須進行必要的處理。