特殊地基土上的基础加固处理
1. 引言
在欧美等发达国家,基础加固改造的研究开展得比较早,其应用也相对比较成熟[2]。随着经济的不断发展,基础加固在我国也越来越受到重视。特别是随着一些新加固技术[1]的引进和相关加固技术规程[3]的出台,进一步促进了我国加固技术的发展。特殊地基土上的建筑物在超过一定的使用年限后会出现较大的沉降,为延长其使用寿命需对建筑物基础进行加固。本文主要就湿陷性黄土和软土这两类特殊地基土上的基础加固方法及施工方法进行了介绍,讨论了各方法的适用范围及具体的施工方法,为特殊地基土上的基础加固提供了依据,可供设计和施工时参考。
2. 湿陷性黄土上的基础加固处理
所谓湿陷性黄土,就是在一定压力(上覆土自重压力或上覆土自重压力与附加压力共同作用)下遇水浸湿后,土体结构迅速发生破坏,并产生显著的附加下沉,其强度也随着迅速的降低的土体。湿陷性黄土在我国分布很广,其分布面积约占我国黄土总面积的70%以上,主要分布在西北地区。
湿陷性黄土地基上的基础加固常采用人工挖孔混凝土灌注桩和灰碱混合法。
2.1人工挖孔混凝土灌注桩
2.11基本方法
在需要加固的条形基础或钢筋混凝土独立基础下方人工开挖直径700~800mm的竖直桩孔;按设计要求绑扎钢筋笼(也可不配筋);安放钢筋,浇灌混凝土并振捣密实;封口回填。
2.12设计要点
根据上部荷载,按现行《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程》确定桩的材料、数量等。其中,条形基础以每米长竖向荷载计算,柱下独立基础以上部传来的竖向荷载等考虑。
2.13施工要点
对于已建建筑,其基础下开挖人工挖孔桩要确保原建筑物基础局部稳定,且要保证桩身垂直度和灌注质量。
(1)要保证基础在施工中的局部稳定,同时开挖的两个桩孔必须相隔足够的间距,不能在同一基础下同时开挖相邻桩孔。
(2)要双向定位,对称布置。竣工后的房屋轴线已不明确,除特殊位置外,其余桩位均应自两端向中间双向定位。在设计桩距范围内调整尺寸,形成对称布局,并标注于地面。
(3)应边开挖,边校正,确保桩垂直。自斜道进入井道后,先利用地面定位测定桩位及桩孔上口尺寸,然后制作一套等桩径的木质护筒(外包镀锌铁皮),刻上定位标记,此时筒会随开挖一起下沉。每下挖lm,挂铅锤1次,参照护筒校正垂直度。
(4)要连续浇灌,并分层捣实。每次灌注约2m应暂停,用振捣棒振实。在距原基础底面约80cm处停止浇注,养护48 h后,再将C20干硬性细石混凝土注入空隙内,使细石混凝土得到充分捣实。最后,浇灌高出原基础底面30 cm厚的与桩同强度等级的普通混凝土,封口。
用上述方法加固基础进度较慢且不宜采用机械化施工,但对于湿陷性黄土上已竣工建筑物加层及加固的基础处理而言,上述方法可能是较安全可行的方法。
2.2灰碱混合法
所谓灰碱混合法,就是将氢氧化钠溶液灌入土中,使之与黄土中大量的钙、镁等碱性金属阳离子发生置换反应,生成的氢氧化物附着在土粒表面,与此同时,氢氧化钠溶液会使土粒表面发生膨胀和软化,造成相邻土粒在这一过程中的相互接触更紧密,并发生表面的相互溶合,从而减少了黄土土粒之间的空隙,密实度得以增加。另外用生石灰来吸收碱液中的水分,使土粒固结,生石灰本身吸水后体积膨胀,又可将周围土体进一步挤密,从而进一步使土体得到加固。
加固方法:先根据待加固地基的具体情况布孔,然后按一个孔灌碱液、周围孔夯填粒径为2.5cm的生石灰的顺序施工。应注意:石灰孔的石灰不要填满,要留出lm填3:7灰土,以减小生石灰膨胀后使地表隆起;碱溶液需在石灰孔填满后立即(如有耽搁,其间隔时间不得超过4h)灌入,其温度不宜低于90 0C。
实践证明,使用此法加固黄土地基具有附加沉降量小、加固早期强度高且均匀等优点,既经济又实用。因此本文认为,碱灰混合加固法是加固湿陷性黄土地基的较好方法。
3. 软弱地基土上的基础加固处理
软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。软弱地基由于具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性,地基很容易产生变形和稳定问题。对软弱地基进行基础加固处理,原理上可采用提高软弱地基的强度或增大基础面积的方法。以下介绍一些常用的软弱地基上基础加固处理方法。
3.1注浆加固法
注浆加固法是一种新型的地基基础处理加固方法。注浆加固法(也称灌浆法)是利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把浆液均匀地注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密的等方式,赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气并占据其位置,经一定时间的人工控制后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个高强度的稳定的“结石体”。它能显著改善土的物理性能及水理性能。
基础灌浆加固施工方法:先在基础中钻孔,注浆管的倾角一般不超过600,孔径应比注浆管的直径大2 ~3mm,在孔内放置直径25mm的注浆管,孔距可取0. 5~1. 0m。对单独基础每边打孔不应少于2个,浆液可由水泥浆或氧树脂等制成,注浆压力可取0. 2~0. 6MPa,当15分钟内水泥浆未被吸收则应停止注浆,注浆的有效直径约为0. 6~1. 2m。对于条形基础施工应沿基础纵向分段进行,每段长度可取2. 0~2. 5m。
3.2扩大基础底面积法
当地基或基础底面面积积不足时,可采用混凝土套或扩大基底面积。当基底荷载偏心时则采用不对称混凝土套,对于中心荷载则采用对称混凝土套。灌注混凝土前应将原基础涂上混凝土界面剂或凿毛洗净后铺一层相同强度等级的水泥浆,以增强新老混凝土的粘结。对加宽部分的地基应铺设垫层,材料和厚度与已有部分的垫层相同。
素混凝土套的台阶高宽比应符合地基基础规范的要求。沿高度方向应设置锚筋以加强与老部分连接和抗剪。钢筋混凝土套亦须在新旧混凝土间设锚筋、锚栓或灌环氧。条形基础加宽时可沿纵向分段进行,分段长度为1. 5 m~ 2 m。扩大的宽度部分底面应不低于原有基底。
4.结语
(1)对不利地基上的基础进行加固处理,可采用提高地基土的强度或增大基础面积的方法。
(2)本文就湿陷性黄土和软土地基这两类特殊地基土上的基础加固方法进行了介绍,并讨论了各种方法的适用范围及具体的施工方法,为特殊地基土上的基础加固提供了依据。 以上几种基础加固方法,在工程中应用比较广泛,效果良好,经济效益显著,可供设计和施工时参考。
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