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【摘要】地基施工是現代建筑工程建設的重點,隨著建筑標高的及遭遇復雜地質條件概率上升,建筑地基施工面臨更大的難度。本文著重介紹常見的建筑地基結構處理技術,并對不同技術的適用范圍及使用優勢進行對比分析,希望為地基處理技術的優化選擇提供一定參考,使地基達到足夠的荷載強度,合理開發地下空間資源,同時延長建筑使用壽命。
【關鍵詞】地基處理;地基結構設計;樁基礎
引言
建筑地基處理具備復雜性、嚴重性、困難性的特點,實際工作中,需依照不同區域地質條件不同合理設計地基結構并選擇地基處理技術,以確保地基施工過程的安全性,使其達到最佳的建設預期。地基施工中,結合施工需求合理選用DCC灰土擠密、碎石樁結合強夯等地基處理技術,有利于地基處理效果強化,為建筑上部施工提供更有利的施工條件,同時發揮提高建筑工程整體質量及經濟性的作用,因此有必要對建筑地基處理及結構設計要點進行系統性總結。
1建筑地基處理技術
建筑地基處理技術優化選擇是確保建筑地基工程質量的關鍵,正式施工前,結合建筑工程設計方案、施工現場勘查結果,選擇最佳的地基處理技術,將現階段建筑工程施工常用的地基處理技術總結如下:
1.1排水固結技術
排水固結技術多用于建筑工程軟土地基的處理,主要是由于軟土地基中土壤含水量較高,通過排水固結可顯著提高地基荷載能力及穩定性。使用排水固結技術進行地基處理時,需在地基內設置排水系統,排水管道多縱向安裝,以借助地基上部建筑結構施加的壓力,促進軟土地基內多余水分充分排除,提高地基荷載水平。實際工作中常將排水固結技術與強夯技術結合應用,以實現更優的地基加固效果,在強夯過程中,土壤內水分也可有效排出。若采用該結合技術方案,需重點關注夯擊深度及頻率的選擇。
1.2DCC灰土擠密技術
DCC灰土擠密技術需與深層強夯技術結合使用,地基經強夯處理后,使用螺旋鉆機將灰土注入土體當中。灰土成樁的同時進行強夯作業,不斷錘擊樁基擴大樁徑,使灰土與樁尖土充分融合,形成穩定性更優的復合樁。為有效削弱地基的濕陷作用,在實際施工中需適當調整打孔結構,以防止地基變形,提高其荷載能力。有實驗表明,使用DCC灰土擠密技術最高可將地基承載能力提升至原來的7倍,擴大地基深度5~40cm[1]。但需要注意,該技術應用存在限制條件,其作用效果在濕陷性黃土地質條件中的發揮更為充分,而在其他地質條件中作用并不明顯,因此需根據建筑工程所在地的實際情況酌情選擇,
1.3碎石樁結合強夯技術
地基處理中將碎石樁與強夯技術相結合的主要目的是提高地基荷載能力及強度,確保排水固結作用效果發揮到最佳。施工過程中,依照碎石樁分布位置使用專業機械進行強夯施工,合理控制沖擊力大小,將碎石樁充分擊散,促使碎石不斷擠入周圍土層當中,提高周圍土層中碎石密度。該技術施工要點在于強夯環節的把控,要求嚴格控制強夯深度、輕度及頻次,避免出現過大的夯擊誤差反而影響地基穩定性。其中,夯擊強度可依照夯擊深度、地基實際荷載能力、土壤條件等確定,夯擊深度則需要根據土層厚度、濕陷性等級進行確定,圖2為碎石樁結合強夯技術施工流程。
1.4換土墊層施工技術
換土墊層施工技術對建筑工程所在區域的地質條件有嚴格要求,若施工當地地質層較薄,可選用該地基處理基礎。換土墊層施工技術原理為,將原本的軟弱土地基及不良土層替換為密度高、強度大、抗腐蝕加壓縮能力強的礦渣、碎石、灰土等材料,以提高地基綜合性能。該技術在使用時需結合建筑工程建設要求及地基基礎特點,科學確定各類換填材料的配比,通過機械作業法將換填地基夯實,保證其充分承擔來自建筑上部結構的荷載及地震作用。
1.5注漿法施工技術
注漿法施工技術在當前建筑工程地基處理中應用非常廣泛,其原理為改變土壤原本結構而發揮加固作用。注漿法的施工設備相對簡單,主要設備為鉆機和注漿機械。地基處理過程中,在目標區域安裝鉆機,并使用高壓灌漿設備箱土層內灌注化學漿液,以改變原本的地質結構,強化地基。
1.6水泥粉煤灰碎石樁及粉噴樁處理技術
水泥粉煤灰碎石材料硬度大,是一種非常堅固的建筑施工材料,將其與粉噴樁相結合,可形成復合型地基,以提供更強的穩定性和荷載能力。該地基處理技術可有效解決基層液化問題,提高建筑地基穩定性,以應對泥石流、暴雨等極端自然現象。水泥粉煤灰碎石樁與粉噴樁相結合,能夠將來自地上的荷載合理傳輸至地下深入,以有效削弱地基承受的沖擊荷載,減少地基沉降。
1.7強夯技術
強夯技術屬于地基處理的一類基礎技術,其直接利用專業設備,對土層做夯擊處理,以強化軟土地基的平整度及荷載能力。強夯施工過程中會引發較大的噪聲,且會提高施工區域地基坍塌的風險,因此該技術目前多與其他地基處理技術結合使用,且多被用于遠離居民區的建筑項目當中。
1.8堆載預壓技術
堆載預壓技術利用沙土向軟土地基進行加壓,通過固結沉降,促使軟土地基的強度達到建筑工程建設要求。預先度軟土地基進行堆壓處理,可有效降低建筑后期發生地基沉降的概率。在使用該地基處理技術時,需重點做好堆載材料選擇及荷載計算工作,若荷載過大,會導致地基結構受過度破壞,或荷載過小,無法有效發揮預壓作用。綜合看來,堆載預壓基礎施工操作便捷,地基加固處理效果優良,因此有著較廣的適用范圍。
2不同地基處理技術對比
表1總結了常見建筑地基處理技術的分類及適用條件,可供建筑工程地基施工活動參考。建筑工程地基處理技術的選擇除結合施工當地的地質條件及施工條件外,還需重點關注技術操作的經濟成本。在同一施工條件下,選擇不同的地基處理技術可能給施工成本、施工進度造成不同的影響。因此綜合適用條件、使用成本等因素,對不同地基處理技術的優缺點進行總結,以指導地基處理技術選擇工作的科學開展。(1)強夯法因施工流程及使用設備簡單,無須額外的施工材料支出,因此其在眾多地基處理技術中有著較高的經濟性,其成本一般可較樁基類處理技術低2~4倍。(2)鉆孔壓漿樁技術多被用于填土、粉土、粘性土、砂土等地基當中,可提供較相同尺寸預制樁更高的承載能力,施工效率較普通樁高50%左右,因此經濟性較強。(3)鉆孔灌注樁的適用范圍較廣,單樁承載力高,相較于預制樁,其涉及的鋼材成本更低,因此有利于施工總成本的控制。相比強夯類技術,其還具備施工噪聲小的優勢,若建筑項目處于市區內部,可優先選擇該類方法。(4)砂墊層法同樣具備施工流程及設備簡單的特點,但由于過程中需使用大量墊層材料,考慮到材料運輸成本的控制,在其他條件相同時,若施工場地附近存在材料供應點,可優先選擇該方法。(5)排水固結法的工藝流程相對復雜,所需的施工設備眾多,對施工場地要求較大。以上特點導致排水固結法的施工周期延長,并帶來更高的施工成本,需慎重選擇。
3結論
總之,建筑地基處理及基礎結構設計對于提高建筑整體質量來說至關重要,實際工作中需結合施工現場條件及建筑特點合理選擇地基處理技術,以此來保證地基強度及荷載能力達標。另外在選擇具體的地基處理方式時,應兼顧有關方法的經濟性,使得地基處理發揮出最高的綜合效益,在施工條件相同時優先選擇鉆孔灌注樁、灰土擠密或綜合性地基處理技術,以幫助降低施工成本、縮短施工周期。
參考文獻
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[3]宋顏培,俞希楠.建筑地基基礎及地下室結構設計疑難處理研究[J].居舍,2018(35):103.
作者:劉鍵 單位:云南省設計院集團有限公司