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地基基础缺陷的处理分析

文章编辑:【河南彬豫强夯地基基础工程有限公司】发布日期:2018-08-29 15:06:01

  20世纪90年代之前建成的部分建筑,由于地基发生过大不均匀变形或地基中的渗流造成基础沉陷、基础及地梁被拉裂、墙体裂缝、建筑物倾斜等缺陷。为了杜绝事故的发生,我们应对建筑场地进行勘察,并对地基和基础的缺陷进行处置和治理。本文就地基基础缺陷事故的处理进行分析,地基基础缺陷的处理方法有:地基处理、基础处理、纠偏处理。
  1 地基处理方法有以下几种
  1)换填土处理法,这是指采用强度较大、压缩性小、性能稳定的纯净素土,或砂卵石,或灰土(2:8或3:7),或煤渣等工业废旧材料代替一部分过硬地基或过软地基,并压实至要求的密实度,作为地基持力层的措施。其目的是使地基下的地基承载力得到提高,使建筑物各处沉降差保持在许可范围以内。换土处理多用于建筑物建成后出现局部轻度塌陷,或表现为建筑物的个别部位发生墙体开裂的情况。为保证换土质量,应认真选择填料。若采用砂垫层以中粗砂为好,可掺入一定数量碎石但要分布均匀;若采用粘性土,塑性指标宜取7~14,接近最优含水量。每层铺土200mm~300mm,压实后需进行干重力密度测试,必须达到合格标准。换填土处理的范围常用于多层或低层建筑的条形基础、独立基础,这种方法既安全、又经济。
  2)化学加固法,也称浆液处理法,这是指采用水泥浆液或者硅酸钠(水玻璃)类、环氧树脂类、丙烯酰胺类等化学浆液,根据地基土的颗粒大小、化学浆液的性状不同,常用压力灌浆法、高压旋喷法、深层搅拌法和电渗硅化法。在已建基础两侧,通过有孔注射孔,在竖向、斜向或水平方向压入土中,利用压力浆液的扩散作用强化基础以下周边的土体,并与地基土发生化学变化,胶结成新的坚硬物质,达到提高这部分土体的强度,减少其压缩性,消除其液化、减少沉降量的目的。目前我国应用较多的是水泥浆液;浆液处理采用的条件是基础埋深较浅,需加固处理的土层不太厚,以及中等或较严重的湿陷性地基。
  3)加桩挤密法,这是指在已建基础周围设置一排或多排砂桩、灰土桩、石灰桩或旋喷桩,甚至混凝土桩的方法,利用成桩孔时的侧向挤密作用加强基础底下的部分地基。
  砂桩,对于砂土来说,可以通过挤压作用增加砂土地基的相对密度;对于粘性土来说,可以使它与砂土共同作用形成复合地基,它们都可以达到提高地基承载力、减少基础沉降的作用。但砂桩仅适用于处理深层松砂、杂填土和粘土含粒量不高的粘性土,而不适用于饱和软粘土地基。
  灰土桩的作用是利用分层夯实灰土的效果在基础周围形成一个密实的土围幕,使基础底部土体的侧向变形受到一定的约束,在力学性能上,可挤密地基从而提高地基土的承载力,减少其压缩性、消除其湿陷变形,减小沉降量并使均匀。灰土挤密桩法以提高地基承载力或水稳定性为主要目的,适用于地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土地基。当地基含水率ω>23%及其饱和度Sr<0.65时,不宜用此法。
  石灰桩是指在成孔后灌入生石灰块,使石灰吸收土中水分水解为熟石灰,体积膨胀,把周围湿土挤密,从而减少土的含水量和孔隙比达到加固处理的目的。故石灰桩适用于地下水位较低、基础较窄的建筑物。
  旋喷桩的原理是强制浆液与土体进行搅拌混合,在喷射力有效射程内形成圆柱形的凝固柱体,其极限强度可达3MPa~5MPa,能起到加固地基的目的,适用于静压灌浆难以改良的软弱地基,尤其是N63.5<10的砂土或N63.5>5的粘性土。
  4)防水处理,指遇到湿陷性黄土地基或膨胀土地基时的综合处理。其防治措施是围绕建筑物四周设置良好的排水系统,确保建筑物内的管道、储水构筑物不漏水,做好有灰土或砂石、炉渣垫层的室内地坪。
  5)预压固结法是指用砂石等材料堆在地基上或利用大气压力对地基进行预压,使地基产生大量沉降而压密,从而提高地基强度,减少实际工程的沉降量。其原理是当固结压力逐渐增大,相应土的孔隙比减少,而土体的强度也逐渐增大,达到提高地基强度的目的。预压法适用于处理深厚淤泥、淤泥质土和冲填等饱和性地基。预压法分为堆载预压法和真空预压法。
  2 基础处理的方法如下几种
  1)扩大基础底面、增加基础刚度 这是指采用钢筋混凝土套的方法扩大已建基础的底面积,增加已建基础高度的措施。它是在以下两种情况下进行:
  (1)勘察、设计或施工错误,造成基础底面积偏小,不能满足承载力要求时;或者建筑物的沉降量超过允许值时;或者建筑物需要增层时;(2)基础构件设计有误或施工有误,使得它的承载力或刚度不足时。如砌体强度不足、混凝土标号过低、钢筋配置有误以及基础高度不足等。
  增设钢筋混凝土套加固基础做法的关键在于新旧混凝土的连接。一般可采用锚筋连接或嵌入连接两种做法。前者是将扩大部分挖至与待加固基础的基底,将柱子根部和旧基础表面打毛,并在旧柱基四周直壁上钻孔,用环氧树脂锚入短筋,把新旧基础连接起来,后者是将钢筋混凝土套的下端嵌入旧基础底部边缘,同时将旧基础表面和柱子根部打毛,这就能使新旧基础共同工作。嵌入连接做法的缺点是在施工过程中会扰动旧基础下的持力土层,因而在施工时要对柱加临时支撑。
  2)组合联片,这是指在做好单独基础扩大底面套的同时,再做基础梁伸入混凝土套的两侧,并在基础梁下设置底板,利用钢筋混凝土底板将待加固的基础组合联片,达到进一步扩大基底面积的目的。
  3)托换技术法,这是指解决原有建筑物的地基处理、基础加固或改建问题。在原基础两旁新设基础,把原基础承受的荷载通过另设的传力体系转移到新基础的地基上。通过的传力体系是在墙体两侧设置贴墙的托架次梁,次梁所受的作用力传给穿越墙体的主梁再传给新设基础墩台。托换技术可分为4种方法:(1)顶承式静压桩托换;(2)锚杆式静压桩托换;(3)灌注桩托换;(4)树根桩托换。
  近年来有采用锚杆静压桩托换基础,它将压桩架通过锚杆与原基础连接,利用建筑自重荷载作为压桩反力,用于千斤顶将桩分段压入地基中,通过静压桩承担部分荷载。锚杆静压桩适用范围广,可用于粘性土、淤泥质土、杂填土、粉土、黄土等地基。其优点是机具简单、施工作业面小、技术可靠、效果明显。如清华大学供应科办公楼用静压桩托换技术成功,多年来情况良好。
  3 纠偏处理的几种方法
  1)挤(冲)土纠偏,这是指利用挤出地基中一些土体的办法来纠正建筑物因不均匀沉降而产生的倾斜。其构成做法一般是在倾斜一侧设置若干沉井或者钻若干孔洞,使得基础底部 土体受压后向一侧挤出以 纠偏;或者在沉井内向基础底部钻孔,使得基础底部一侧土体受压下沉以纠偏;或者在沉井中连续抽水使一侧土体压缩以纠偏;或者在沉井中用水枪冲水掏走部分土体以纠偏等等。
  2)加压、牵引、顶升纠偏,这是指采用各种在倾斜结构一侧施加作用力的办法,使基础下部的部分地基土进一步压缩,达到纠偏的目的。其中,加压纠偏是一种常用的方法。它可以用重物压沉或施加外力压沉,使基础在附加偏心荷载的作用下所发生一侧附加沉降的过程中逐渐消除两侧的沉降差,达到矫正建筑物倾斜的效果。它适用于地基沉降已趋稳定、上部结构不需再作加固处理的工程。而牵拉或顶升纠偏则是用牵引或顶升设备直接纠正倾斜的上部构件和基础就位的办法。由于倾斜的结构具有整体性,牵引或顶升设备的作用力不可能将倾斜的整体结构矫正过来,故往往要解除被矫正构件和基础的周围联系,设置临时支护措施,矫正就位后尚需用垫块临时固定,最后才能作弥合处理。
  对整个建筑物进行顶升纠偏可将建筑物基础和上部结构沿某一特定位置加以分离。在分离区设置若干支承点,通过安装在支承点的顶升设备。使建筑物沿某一直线作平面运动或转动,使有偏差的建筑物得到纠正。为确保与上部结构连成一体的分离器的整体性和刚度,要采用加固措施,通过分段托换,形成一个全封闭的顶升支承梁结构体系。显然,在实施顶升前,应对顶升支承梁的结构体系、施工平面图顶升量和顶升频率进行设计。
  4 结论
   通过对地基基础缺陷的处理分析,我们工程技术人员在以后的施工中要加强施工过程控制,并且对已建成的建筑物进行定期的沉降观测,一旦发现异常情况,及时尽可能采取有效的技术措施进行地基基础缺陷控制,消除工程质量隐患。
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