10種地基處理方式

2019/2/18 0:00:00
一、地基與基礎的概念


建筑物由上部結構、基礎與地基三部分組成。

建筑物的全部荷載均由其下的地層來承擔。受建筑物影響的那一部分地層稱為地基。所以地基是指基礎底面以下,承受基礎傳遞過來的建筑物荷載而產生應力和應變的土壤層。

建筑物向地基傳遞荷載的下部結構稱為基礎,是建筑物的墻或柱埋在地下的擴大部分,是建筑物的“腳”。作用是承受上部結構的全部荷載,把它傳給地基。



二、地基分類




三、地基的處理方式


(一) 天然地基

天然地基是指自然狀態下即可滿足承擔基礎全部荷載要求,不需要人工處理的地基。天然地基土分為四大類:巖石、碎石土、砂土、粘性土。


(二)人工地基

天然地基的承載力不能承受基礎傳遞的全部荷載,需經人工處理后作為地基的土體稱為人工地基。

處理的方法有:換填法、預壓法、強夯法、振沖法、砂石樁法、石灰樁法、柱錘沖擴樁法、土擠密樁法、水泥土攪拌法(含深層攪拌法、粉體噴攪法、深層攪拌法簡稱濕法,粉體噴攪法簡稱干法)、高壓噴射注漿法、單液規劃法、堿液法等。


1、換填法

當建筑物基礎下的持力層比較軟弱、不能滿足上部荷載對地基的要求時,常采用換土墊層法來處理軟弱土地基,即將基礎下一定深度內的土層挖去,然后回填以強度較高的砂、碎石或灰土等,并夯至密實。

實踐證明:換土墊層可以有效地處理某些荷載不大的建筑物地基問題。

換土墊層按其回填的材料可分為砂墊層、碎石墊層、灰土墊層等。

墊層的主要作用:

1)提高地基承載力;2)減少沉降量;3)加速軟弱土層的排水固結;4)防止凍脹; 5)消除膨脹土的脹縮作用。



換填法適用于淺層地基處理,包括淤泥、淤泥質土、松散素填土、雜填土等。換填法還適用于一些地域性特殊土的處理,例如在西安地區可消除黃土的濕陷性,用于山區地基可處理巖面傾斜、破碎、高低差,軟硬不勻以及巖溶等,用于季節性凍土地基可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。



2、強夯法

強夯法是用幾噸至幾十噸的重錘從高處落下,反復多次夯擊地面,對地基進行強力夯實。

這種強大的夯擊力在地基中產生動應力和振動,從夯擊點發出縱波和橫波,向地基縱深方向傳播,使地基淺層和深處產生不同程度的加固作用。



強夯法主要用于砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基。對非飽和的粘性土地基,一般采用連續夯擊或分遍間歇夯擊的方法;并根據工程需要通過現場試驗以確定夯實次數和有效夯實深度。現有經驗表明:在100~200噸米夯實能量下,一般可獲得3~6米的有效夯實深度。


強夯后效果


3、振沖(置換)法

振沖法是利用振沖器,在高壓水流的作用下邊振邊沖,使松砂地基變密;或在粘性土地基中成孔,在孔中填入碎石制成一根根的樁體,這樣的樁體和原來的土構成復合地基。

在砂土中和粘性土中振沖法的加固機理是不同的。在砂土中主要是振動擠密和振動液化作用;在粘性土中主要是振沖置換作用,置換的樁體與土組成復合地基。

振沖法適用于各類可液化土的加密和抗液化處理,以及碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土、濕陷性土等地基的加固處理。采用振沖法地基處理技術,可以達到提高地基承載力、減小建(構)筑物地基沉降量、提高土石壩(堤)體及地基的穩定性、消除地基液化的目的。



3.1振沖碎石樁法

振沖碎石樁是利用在地基中就地振制的碎石快速加固松軟地基的方法。近幾年來在高層建筑地基的加固及處理中也得到了廣泛地應用。

它具有技術可靠、設備簡單、操作技術易于掌握、施工簡便快速、工期短、既不用水泥,又不用鋼材,加固后地基承載力有顯著提高等優點。

適用于中、粗砂和部分細砂或粉砂土地基。



4、排水固結預壓法

排水固結預壓法是利用地基土排水固結的特性,通過施加預壓荷載,并增設各種排水條件(砂井和排水墊層等排水體),以加速飽和軟粘土固結發展的一種軟土地基處理方法。

排水固結法適用于處理飽和和軟弱土層,按照采用的各種排水技術措施的不同,排水固結法可分為以下幾種方法:

堆載預壓法

真空預壓法

降水預壓法

電滲排水法



4.1 ?真空排水固結預壓法

真空預壓指的是砂井真空預壓。即在粘土層上鋪設砂墊層,然后用薄膜密封砂墊層,用真空泵對砂墊及砂井進行抽氣,使地下水位降低,同時在地下水位作用下加速地基固結。亦即真空預壓是在總壓力不變的條件下,使孔隙水壓力減小、有效應力增加而使土體壓縮和強度增長。



4.2 ?堆載預壓法

在建筑場地臨時堆填土石等,對地基進行加載預壓,使地基沉降能夠提前完成,并通過地基土固結提高地基承載力,然后卸去預壓荷載建造建筑物,以消除建筑物基礎的部分均勻沉降,這種方法就成為堆載預壓法。

一般情況是預壓荷載與建筑物荷載相等,但有時為了減少再次固結產生的障礙,預壓荷載也可大于建筑物荷載,一般預壓荷載的大小約為建筑物荷載的1.3倍,特殊情況則可根據工程具體要求來確定。



5、擠密法

擠密法的加固機理主要靠樁管打入地基中,對土產生橫向擠密作用,在一定擠密功能作用下,土粒彼此移動,小顆粒填入大顆粒的空隙,顆粒排列緊密,孔隙體積減少,地基土的強度也隨之增強。所以擠密法主要是使松軟土地基擠密,改善土的強度和變形特性。



6、深層攪拌法

深層攪拌法是一種化學加固地基的方法。它通過特制機械──各種深層攪拌機,沿深度將固化劑(水泥漿、水泥粉或石灰粉,外摻一定的添加劑)與地基土強制就地攪拌,利用固化劑自身及其與地基土之間所產生的一系列物理、化學反應,使地基土硬結成為具有整體性、水穩定性、較低滲透性和一定強度的復合土樁(體),或與地基土構成復合地基,從而提高軟土地基的承載力、減小地基的變形。


水泥深層攪拌樁施工現場


7、高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法是利用高壓射流技術,噴射化學漿液,破壞地基土體,并強制土與化學漿液混合,形成具有一定強度的加固體,來處理軟弱地基的一種方法。

高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質土、流塑、軟塑或可塑黏性土。

高壓噴射注漿法同時適用于地基或土體的防滲處理,形成防滲帷幕,防止滲流破壞、流土或管涌。在西安地鐵車站圍護結構止水帷幕設計中大量采用。


地鐵大量采用高壓噴射旋噴樁施工止水帷幕



8、水泥粉煤灰碎石樁(CFG)

水泥粉煤灰碎石樁是在碎石樁基礎上加進一些石屑、粉煤灰和少量水泥,加水拌和,用振動沉管打樁機或其它成樁機具制成的一種具有一定粘結強度的樁。樁和樁間土通過褥墊層形成復合地基。


水泥粉煤灰碎石樁及褥墊層


這種樁是一種低強度混凝土樁,由它組成的復合地基能夠較大幅度提高承載力。

水泥粉煤灰碎石樁施工現場


CFG樁樁頭破除前后


9、水泥攪拌樁

水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑,是軟基處理的一種有效形式,利用攪拌樁機將水泥噴入土體并充分攪拌,使水泥與土發生一系列物理化學反應,使軟土硬結而提高基礎強度。

軟土基礎經處理后,加固效果顯著,可很快投入使用。適用于處理淤泥、淤泥質土、泥炭土和粉土土質。

水泥攪拌樁按材料噴射狀態可分為濕法和干法兩種。濕法以水泥漿為主,攪拌均勻,易于復攪,水泥土硬化時間較長;干法以水泥干粉為主,水泥土硬化時間較短,能提高樁間的強度。但攪拌均勻性欠佳,很難全程復攪。


水泥攪拌樁施工現場


采用水泥攪拌樁工藝形成的基坑圍護結構


10、砂石擠密樁

砂石樁擠密法是指碎石樁法和砂樁合稱為粗顆粒土樁,是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后,再將碎石或砂擠壓入土孔中,形成大直徑的碎石或砂所構成的密實樁體。按制樁工藝可為振沖(濕)碎石和干法碎石樁。采用振動加水沖的制樁工藝制成的碎石樁稱為振沖碎石樁或濕法碎石樁。采用無水沖工藝(如干振、振擠、錘擊等)制成的樁為砂石樁。


砂石擠密樁的施工原理


砂石擠密樁的施工現場


以上介紹的各類地基處理方式適用于不同的地區和地質條件,如排水固結法適合于沿海軟土地區,高壓噴射注漿法適用于軟弱地區。


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