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土建地基施工技术初探

文章编辑:【河南彬豫强夯地基基础工程有限公司】发布日期:2018-08-16 14:44:32

    本文在阐述地基基础和桩基础概念的基础上,进一步论述了如何处理地基基础,以及桩基础的土建施工技术和类型,以期保证建筑物结构的稳定与安全。
  地基基础和桩基础作为建筑物的基础施工工程,相关单位和人员必须全面了解其施工技术,才能保证地基的力学强度和承载力,保证施工质量。通过本文对地基基础概念及其处理技术,桩基础概念及其施工技术,以及桩类型和施工方式的论述,使我们全面了解了地基基础和桩基础的相关知识。不仅有利于为地基施工工程提供系统而全面的理论基础,也有利于为做好地基基础和桩基础的施工工作。
  1 地基的概念及其基础的土建施工技术
  1.1 地基概念
  地基是指建筑物下面支撑基础的土体或岩体。在工程地质学中,指的是由于建筑物的兴建,导致岩土中某一范围内原来的应力发生了改变,而这部分由建筑物荷载引起应力变化的岩土就叫做地基。其分为人工地基和天然地基两种地基。当天然地基不能满足建筑物施工需要的时候,则需要通过人工改造其地质条件使其符合地基施工要求。
  1.2 地基基础的处理技术
  由于地基基础是保证建筑物坚固,经久耐用的重要组成部分。所以在不同地质条件和地基施工要求下,需要通过地基基础的处理技术做好地基的加固工作,以保证地基基础有足够的强度支撑上面建筑物的荷载。同时,通过该种技术也能够有效改善不良的地质条件,使地基土体符合施工要求。例如在膨胀土上修建建筑物时,就需要利用石灰改变膨胀土的土质。下面将具体分析一下处理地基基础的几种常见技术手段。
  1.2.1 换土垫层,分层填土
  由于某些土体的承载力较小,具有湿润性和膨胀性等土质特性,严重影响地基基础的强度和稳定性。这就需要换掉原来的浅层软土,用强度、稳定性较高的材料替代,以提高地基基础的承载力,减少土层沉降问题。在此项工程中,通常采用换土垫层,分层填土的方式。简单说,就是用符合施工条件的土体代替原来的浅层土,且要分层实施,以保证土体的密度,避免出现缝隙和孔洞现象。
  1.2.2 碾压夯实
  碾压夯实技术的主要作用是通过各种途径产生的强大夯击力,将地基中的松软土体碾压或夯实,进一步提高土体的强度,降低土体的压缩性。这样才能保证建筑物竣工后,基地具有最低的沉降量。
  (1)机械碾压法
  顾名思义,就是利用压路机、推土机等重型机械对地基土层进行压实工序。在分层填土工序中,每填一次土就需要利用机械碾压几遍,尽量保证地基土地的夯实程度。由于该种方式需要使用重型机械,耗费大量的物力与财力,因此比较适用于大型的建筑工程。
  (2)振动夯实法
  振动夯实法,是指通过电动机振动而产生的巨大垂直力作用于地基。由于震动时间较长,振动效果好,所以对地基土体的作用效果也非常好。
  1.2.3 固结土壤
  由于土体具有液化性能,是土层必然含有一定程度的水分。所以,需要通过排水的方式排除土体中的水分,使其失水后自动固结,达到提高土质抗剪强度,降低土层沉降的效果。常见方法有真空预压法和真空堆载联合预压法,真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层,然后埋设垂直排水管道,再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝,薄膜四周埋入土中,通过砂垫层内埋设的吸水管道,用真空装置进行抽气,使其形成真空,增加地基的有效应力。真空预压加固软土地基最终效果的主要影响因素有:场地地质条件、抽真空作用强度、地下水赋存情况、竖向排水体的作用等,在同一场地,相同土质条件下,真空预压场面积大小和形状对真空预压最终效果将产生影响,真空预压面积越大,形状越接近正方形,预压效果越好。该种方式简单、易操作、费用较低,既经济又实用,因此,在软土地基加固工程中应用较多。
  1.2.4 化学加固法
  简单地说,化学加固法就是向土体中加入化学物质,通过一系列的化学反应将土体粘结在一起并改善土体性质,进而增强地基的承载能力。
  (1)灌浆法
  灌浆法的实质是把某些能够固化的浆液(水泥浆、碱液、丙烯酸铵等)注入土体中,利用气压、液压或电化原理,改善土体中各种介质的物理力学性质。能够有效地降低土质的渗透性、减少渗流量、提高抗渗能力、降低空隙压力,从而提高地基土体的力学强度和变形模量。
  (2)喷浆法
  首先在地基的指定位置上钻洞,且在钻杆下端安装一个喷射装置,然后等到孔洞具有一定深度时,使钻杆匀速旋转上升,同时向周围土层喷射浆液,当浆液与土体固结在一起时,达到加固地基的效果。
  (3)深层搅拌法
  深层搅拌法是将水泥浆等固化剂注入深层土体中,通过搅拌机的搅拌功能将土体和水泥浆充分混合,使地基深层形成复合地基而具有连续强度。能够充分降低地基沉降,提高地基的承载力。
  2 桩基础概念其土建施工技术
  2.1 桩基础概念
  桩基础由基桩和连结于桩顶的承台共同组成的深基础。它是一种既古老又在现代高层建筑物和重要建筑工程中被广泛采用的基础形式。当地基浅层土质条件不佳,采用浅基础不能满足建筑物变形及稳定性方面的要求时,往往需要采用桩基础。该种地基基础形式,具有较强的承载能力,且地层沉降量小,是地基加固的重要方法之一。
  2.2 土建施工技术
  2.2.1 静力压桩施工技术
  静力压桩施工技术是通过静力压桩机以压桩机自重及桩架上配重作反力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺。由于静压桩是挤土桩,在压桩过程中极容易破坏土层结构,产生超孔隙水压力。所以,静压沉桩工艺不宜中途停顿。该种施工技术具有无噪音、无振动、无冲击力,且工艺简明、质量可靠、造价低、检测方便等优点,使其在高压缩性粘土层或砂性较轻的软粘土层中得到广泛应用。
  2.2.2 振动沉桩施工技术
  振动沉桩施工技术是通过桩顶部的固定振动器,使桩在自身重力和振动效果的作用下沉入地基土层。该种技术的设备装置简单、重量轻、体积小,且打桩效果好。不仅能够有效降低地基工程的施工成本,也能够降低劳动强度,提高施工效率。
  3 桩基础类型及其施工方式
  桩基础类型大致包括预制桩、沉管灌注桩、钻孔灌注桩、树根桩等四种类型。由于类型不同,其施工方法也将会有所不同。下面将针对不同类型的桩基础,具体讨论其施工方法。
  3.1 预制桩
  钢筋混凝土预制桩具有坚固耐久,不受地下水和潮湿变化的影响,常用的钢筋混凝土预制桩断面有实心方桩与预应力混凝土空心管桩两种。其直径或边长约在300mm-600mm之间,长度约在7m-26m之间,沉桩方法有锤击法、静力压桩法、振动法和水冲法等,通常采用焊接法或硫磺胶泥锚接法进行接桩。
  3.2 沉管灌注桩
  沉管灌注桩的直径约在350-550mm之间,长度约在23-27m之间,是振动沉桩施工技术的具体表现形式。它是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备,将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致),造成桩孔,然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土,随之拔出套管,利用拔管时的振动将混凝土捣实,便形成所需要的灌注桩。其特点是避免了一般钻孔灌注桩桩尖浮土造成的桩身下沉,持力不足的问题,同时也有效改善了桩身表面浮浆现象。但是施工时质量不易控制,拔管过快容易造成桩身缩颈,而且由于是挤土桩,先期浇注好的桩易受到挤土效应而产生倾斜断裂甚至错位。
  3.3 钻孔灌注桩
  钻孔灌注桩的直径约在65cm-160cm之间,长度可根据工程实际要求而定。它是利用钻机在地基土层中钻出孔洞,再通过灌注法将水泥浆压入钻孔而形成的。值得注意的是,在钻孔的过程中需要时刻注意保护钻孔孔型,避免出现坍塌的情况。
  3.4 树根桩
  树根桩的直径约在80mm-260mm之间,长度可根据工程实际要求而定。实际上,树根桩是一种小型钻孔灌注桩。除了桩直径有一定区别,其在施工技术和方式等方面并无其他明显区别。
  4 结束语
  由于我国幅员辽阔,地质条件十分复杂。在基础设施建设迅速发展的当代,其复杂的地质条件使得建筑物的地基基础和桩基础的承载力面临着严峻的考验。为了保证建筑物基础工程的质量与安全,使其承载力满足建筑物自身的要求,促进现代化建设进程的加快,有必要进一步论述地基基础的处理技术和桩基础的土建施工技术。


 

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