
隨著我國經濟建設的不斷發展和科學技術的不斷進步,我國的工業建設得到了較大的發展,眾多工廠不斷竣工。每一間建筑工程中都是由許多分部分項工程(如土石方工程、砌體工程、地基基礎與樁基礎土建工程、鋼筋混凝土工程、結構安裝工程、屋面工程、裝飾工程等)組成,每個分部分項工程的特點、規模和實際情況各不相同,都可以應用不同的施工技術和施工機具來完成。我們在這里重點研究建筑工程中地基基礎與樁基礎土建施工技術。本文首先闡述了地基基礎與樁基礎土建定義;其次對建筑工程中地基的加固與處理技術進行了分析;同時,還對建筑工程中常見的兩種樁基礎土建施工技術進行了研究。
1 地基基礎與樁基礎土建的定義
地基是指建筑物荷載作用下基底下方產生的變形不可忽略的那部分地層,而基礎則是指將建筑物荷載傳遞給地基的下部結構。作為支承建筑物荷載的地基,必須能防止強度破壞和失穩,同時,必須控制基礎的沉降不**過地基的變形允許值。在滿足上述要求的前提下,盡量采用相對埋深不大,只須普通的施工程序就可建造起來的基礎類型,即稱天然地基上的淺基礎;地基不能滿足上述條件,則應進行地基加固處理,在處理后的地基上建造的基礎,稱入土地基上的淺基礎。當上述地基基礎形式均不能滿足要求時,則應考慮借助特殊的施工手段相對埋深大的基礎形式,即深基礎(常用樁基),以求把荷載更多地傳到深部的堅實土層中去。
2 加固技術方法
**以來,建筑業迅速發展,建筑工程質量逐年提高,但工程質量事故還時有發生,造成了許多不應有的損失。這是由于各地區的工程地質條件不同,土層分布、土的物理力學性質不同,既使同一建筑場地,往往土質也不均勻,在進行工程勘察、工程設計與施工中,如果對地基條件掌握不全,處理不當,就可能導致事故的發生,這些都會給國家和人民造成不應有的損失。因此,準確分析事故,合理地處理事故,是當前建筑業亟待解決的一個大問題。目前對已建建筑物的加固處理的方法有許多種,但常用的有以下兩種:
2.1 灌漿加固:用鉆機在基礎上成孔至要加固的土層,然后用高壓灌漿設備將配制好的水泥化學漿液灌入地層,通過劈裂、擠壓作用,使土層與漿液產生物理化學反應而膠結,從而達到改善土體結構和性能的目的,提高土體的強度。
2.2 靜力壓樁加固:利用建筑物的承重柱重力作為反力,通過一套液(油)壓設備,把預制樁分節壓入土中,上下節樁接駁用預埋角鐵焊接。壓樁由液壓控制,當壓力達設計荷載并基本滿足計劃樁長要求時則終樁,終樁時的單樁承載力可直接從壓樁設備的儀表中反映出來。終樁后將壓入樁的樁頭鋼筋與原基礎鋼筋焊接,并澆注砼承臺與基礎連為一體,從而將上部結構的荷載通過樁直接傳遞到堅硬土層。
毫無疑問,已建建筑物出現不均勻沉降,無論是采取灌漿加固還是靜力壓樁加固,都會給工程造成一定的損失,此時應考慮的是如何將損失降到較低限度。
3 沉降原因的分析
3.1 地質因素:據鉆探揭露,廠房建造在一條山坡沖溝的邊麓地段,地下水豐富,水位埋深約0.30m,淤泥(含腐木)等軟土的分布較不均勻,層厚由西向東遞增,這是造成廠房不均勻沉降的客觀因素。
3.2 結構因素:同一棟廠房,采用了兩種不同的基礎型式,地質條件較好的西段,采用人工挖孔樁基礎,樁端支承在堅硬狀的殘積土層里,而地質條件較差的東段,則采用了條形基礎下的砂墊層,墊層厚僅1.0m,未作壓密處理。根據推算,采用樁基礎的較終下沉量僅為1.4mm(設樁長10m,進入堅硬狀土層),而采用條形基礎下砂墊層處理的基礎經推算仍有200mm的沉降量,條形基礎的剛度起不到變形(沉降)調節作用,因此導致廠房的不均勻沉降,影響到廠房的安全使用,所以必須盡快處理。
4 常見的兩種樁基礎土建施工技術
樁基礎是一種既古老又現代的高層建筑物和重要建筑物工程中被廣泛采用的基礎形式。樁基礎的作用是將上部結構較大的荷載通過樁穿過軟弱土層傳送到較深的堅硬土層上,以解決淺基礎承載力不足和變形較大的地基問題。樁基礎具有承載力高,沉降量小而均勻,沉降速率緩慢等特點。它能承受垂直荷載、水平荷載、上拔力以及機器的振動或動力作用,已廣泛用于建筑工程中、橋梁、水利等工程中。
4.1 靜力壓樁施工技術
打樁機打樁施工噪聲大,特別是當建筑工程中建在離居民點不遠處,打樁會影響居民休息,為了減少噪聲,可采用靜力壓樁。靜力壓樁是在軟弱土層中,利用靜壓力將預制樁逐節壓入土中的一種沉樁法。這種方法節約鋼筋和混凝土,降低工程造價,而且施工時無噪聲、無振動、無污染,對周圍環境的干擾小,適用于軟土地區、居民點附近或建筑物密集處的建筑工程中樁基礎工程,以及精密工廠的擴建工程。 靜力壓樁在一般情況下是分段預制、分段壓入、逐段接長。每節樁長度取決于樁架高度,通常6m左右。接樁方法可采用焊接法、硫磺膠泥錨接法等。
4.2 振動沉樁施工
振動沉樁是利用固定在樁**部的振動器所產生的激振力,通過樁身使土顆粒受迫振動,使其改變排列組織,產生收縮和位移,這樣樁表面與土層間的摩擦力就減少,樁在自重和振動力共同作用下沉入土中。
振動沉樁設備簡單,不需要其他輔助設備,重量輕、體積小、搬運方便、費用低、工效高,適用于在粘土、松散砂土及黃土和軟土中沉樁,更適合于打鋼板樁,同時借助起重設備可以損樁。打樁開始時,應先采用小的落距(0.5-0.8m)作輕的錘擊,使樁正常沉入土中約1-2m后,經檢查樁尖不發生偏移,再逐漸增大落距至規定高度,繼續錘擊,直至把樁訂到設計要求的深度。打樁宜采用“重錘低擊”。
強夯法是應用強烈迅猛的夯擊能量來加固處理地基的方法,可以提高土體的承載力與強度,減小土的壓縮性,并防止固結沉降。由于應用強夯法來加固處理地基的辦法具有很多優勢,比如施工機器簡單,處理出來的效果顯著,處理速度快等特點,而且還能重新進行再利用廢料,能干變廢為寶,具有很強的適用性,所以被普遍應用到建筑工程地基加固處理中,而且其發展前景也非常廣闊,但是此施工過程中會產生強烈的聲響和振動,不能應用到離居民區較近的建筑工程中。
二. 軟土地基工程特點
(一)較大含水量和高壓縮性
軟土一般是由茹土粒組及粉土粒組組合而成并含少量的有機質。粘粒所含的礦物蒙脫石、高嶺石和伊利石約占萬分之二。晶粒比較細,多為薄片狀,表層分布著負電荷,周圍的水通過作用后形成偶較水分子,通過吸附成為水膜并包圍。由于差異的地質結構和環境下多以絮狀結構呈現。軟土的結構形成決定了其孔隙比。空隙中的水分多,干容重就相對較小,再加上含有的微生物和腐殖質,有的還含有可燃性的氣體成分,造成壓縮性特別高,而且長期也達不到固結穩定狀態。該特性表現為軟土當受到來自外部一定壓力之后,土粒間的縫隙就會迅即減小,但是結構卻無法徹底地穩定固結,因此不具備穩定承載能力。
(二)抗剪強度低
由于軟土結構具有非常大的孔隙,其抗剪能力比正常地基要小得多。軟土的具體抗剪強度一般可以在工程現場通過做原位試驗予以確定。
(三)透水性低
通過對軟土進行實驗檢測,發現軟土具有很高的含水量,甚至接近于飽和。
滲透系數一般都在1x10-6-1x10-8cm/s范圍,受到荷載后固結的速度特別緩慢。當地基中有機質含量較大時,腐質有機物化學反應就能產生氣體,以氣泡的形式存在縫隙中,滲流的空隙通道被阻塞,造成滲透性大幅度減低。尤其垂直的層面方向幾乎不透水,這樣就造成采用降水及排水的方法,以實現固結穩定難度很高。反映在工程上表現為沉降延續時間特別長,而且在受荷開始,經常出現較高的孔隙水壓力,會直接影響地基的承載強度。
(四) 觸變性
軟土結構中經常出現類似絮凝狀的結構性沉積物,當原狀土沒有受到破壞時具有一定的結構強度,但一旦受到擾動,結構隨即破壞,強度迅速降低或甚至很快轉變成稀釋狀態。因此,軟土地基時常表現為受外部振動荷載以后,產生側向滑動、沉降及其底而兩側擠出等現象,直接破壞工程基礎,無法體現穩定強度。
(五)流變性
實踐表明軟土在一定的外力荷載加壓下,持續時間越長,變形越大,而且長期的承載強度遠遠小于瞬時承載強度。這個特點對水利工程建筑物、堤防邊坡、水庫擋墻、碼頭基礎設施等穩定性具有鮮明的破壞性,不作處理或處理不好較易造成工程整體或局部沉降、傾斜或倒塌等安全事故。
三. 軟土地基的強夯法加固處理技術
(一)試夯
工程進行之前,必須依據初步確認的強夯參數,同時應當在現場選擇具有代表性的區域進行試夯,然后將夯后檢測數據與夯前做對比,來驗證其強夯效果,以此來確定較終施工所要來用的各項強夯參數。如果試夯沒有達到設計要求,則需要對其進行調整,并且應該選擇多塊區域進行試夯,以便對不同設計參數的方案進行比選、優化。
(二)平整場地
首先應當預測強夯之后會引起怎樣的地面變形,然后再根據其確定夯前地面標高,接下來使用推土機推平場地,施工人員需要認真檢查強夯場地范圍之內每一處地下管線以及地下構筑物的標高和位置等。要盡可能避讓地下不可移除的管線、設施等。當強夯施工產生的沖擊能對地下管線、設施可能造成損害時,應當編制切實可行的方案,采取隔振、減振措施,避免強夯施工對地下既有管線、設施造成影響。
(三)墊層及降水
如果地表土層是細粒土并且地下水位相對較高的時候,就需要在施工場地表層鋪設在零點五至兩米厚的土墊層,一般墊層使用的是碎石土、砂礫石土等松散的材料,并且還可采用降水措施來降低地下水位。通過上述方法使地表具有足夠的承載力,以滿足強夯設備的施工要求,確保強夯設備在行走過程中不致傾覆,既確保了工作效率,也因采用松散材料而有利于積水的排除。
(四)強夯夯擊
使用上述方法的時候應當依照加固順序先深后淺,即首先將深層土加固,接下來將中層土加固,最后將表層土加固。因此在夯坑底面上部填土將略微疏松,并且由于其會有強振動,將使周圍已經夯實的土層出現一定程度松動,所以,一般在夯完最后一次夯點之后再使用低能級的強夯進行一次滿夯。并且在工程施工質量檢驗的時候,還有可能檢測出厚度大的表層土密實情況要相對下層更差,這主要是由于滿夯參數選擇不當造成的。滿夯施工過程中,由于地表土層沒有上筱壓力,側向約束很小,滿夯時造成的土體側向變形較大,出現表層松散現象。可以采用降低夯錘質量、縮短落錘距離、增加夯擊次數,達到夯實效果。由于采用了松散的夯填材料,這有利于夯坑間積水的排除,在施工現場應設置排水溝、集水井、水泵等設施、設備排除積水,便于地基消散固結。
(五)監測工作
按照上述方法進行施工不只需要嚴格遵守施工順序,而且還需要專職人員從事工程的監測工作。
在開夯前需要檢查夯錘落距以及錘重,**其單擊夯擊能量符合設計需要;工程施工過程中夯點偏差過大也時有出現。
因此每一次夯擊之前,一定要對其進行一次復查,并且在點夯完成之后也必須檢查夯坑位置,如果有漏夯以及偏差過大需要馬上整改。因上述方法施工有其特殊性,施工過程中每一個數據和施工順序是否符合設計要求,很難在強夯施工結束后檢測出來,所以需要將施工過程中的每一項數據以及施工情況做詳細記錄。
四. 建筑軟土地基的強夯法加固處理質量控制措施
在施工前應當通過試驗來確定強夯施工的技術參數。在夯擊前應當先平整場地 , 在周圍設置排水溝 , 并應當先對夯點進行放線定位 , 并標好*一遍夯點的位置。在起重機就位之時 , 夯錘就應當對準夯點的位置。若發現夯錘歪斜的情況時 , 應及時進行坑地的整平。而在強夯施工前應當檢查夯錘落距和錘重 , 以**單擊夯擊能夠符合要求。在每遍夯擊之前 , 應當對夯點的放線進行一次復核 , 在夯完后進行夯坑位置的檢查 , 發現漏夯和偏差應當及時改正。并應對施工過程中的各類參數及其施工情況進行詳細的質量記錄。
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