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岩土研究院

地基处理方法的分类

481 2022-02-22 10:20:23

地基处理方法的分类多种多样.按时间分为临时处理和永久处理∶按处理深度分为浅层处理和深层处理;按土性对象分为砂性土处理和粘性土处理,饱和土处理和非饱和土处理;也可按地基处理的原理、目的、性质、时效等去分类.其中最主要的是根据地基处理原理进行分类。

地基处理方法要严格分类是很困难的,一种地基处理方法有可能会同时具有几种不同的作用。如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重作用;石灰桩既挤密又吸水,吸水后又进一步挤密等。随着地基处理方法的不断发展,功能不断的扩大,分类也变得更加困难。因此下述分类仅供参考。

1.4.1 排水固结法

排水固结法的原理是地基在荷载作用下,通过布置竖向排水井(砂井或塑料排水带等).使土中的孔隙水被慢慢排出,孔隙比减小,地基发生固结变形,地基土的强度逐渐增长。

排水固结法主要用干解决地基的沉降和稳定问题。为了加速固结,最有效的办法就是在天然土层中增加排水途径,缩短排水距离,设置竖向排水体(砂井或塑料排水带),以加速地基的固结,缩短预压工程的预压期,使其在短期内达到较好的固结效果,使沉降提前完成;并加速地基土抗剪强度的增长,使地基承载力提高的速率始终大于施工荷载增长的速率,以保证地基的稳定性。

排水固结法适用于处理饱和软弱土层,但对渗透性极低的泥炭土要慎重对待。按照采用的各种排水技术措施的不同,排水固结法可分为以下几种方法。1.堆载预压法

在建筑场地临时堆填土石等,对地基进行加载预压,使地基沉降能够提前完成,并通过地基土固结提高地基承载力。然后卸去预压荷载建造建筑物,以消除建筑物基础的部分均匀沉降,这种方法就称为堆载预压法。

一般情况是预压荷载与建筑物荷载相等,但有时为了减少再次固结而产生的沉降,预压荷载也可大于建筑物荷载,一般预压荷载的大小约为建筑物荷载的1.3倍,特殊情况则可根据工程具体要求来决定。

为了加速堆载预压地基固结速度,常与砂井法同时使用,称为砂井堆载预压法。

砂井法适用于透水性较差的软弱粘性土。对于透水性良好的砂土和粉土,无需用砂井排水固结处理地基;含水平夹砂或粉砂层的饱和软土,水平向透水性良好.不用砂井处理地基也、可获得良好的固结效果。

2.真空预压法

真空预压指的是砂井真空预压。即在粘土层上铺设砂垫层,然后用薄膜密封砂垫层.用真空泵对砂垫及砂井进行抽气,使地下水位降低,同时在地下水位作用下加速地基固结。亦即真空预压是在总应力不变的条件下。使孔隙水压力减小、有效应力增加而使土体压缩和强度增长。

3.降水预压法

即用水泵抽出地基地下水来降低地下水位,减少孔隙水压力,使有效应力增大,促进地基加固。

降水预压法特别适用于饱和粉土及饱和细砂地基。4.电渗排水法

即通过电渗作用可逐渐排出土中水。降水预压法和电渗排水法目前应用还甚少。1.4.2 换土垫层法

换土垫层法也称换填法,即当建筑物的地基土比较软弱、不能满足上部荷载对地基强度和变形的要求时。常采用换土垫层来处理软弱土地基;亦即将基础下一定范围内的土层挖去,然后回填密度大、强度高、水稳定性好的砂、碎石或灰十等。换填法的处理深度通常控制在 3m 以内较为经济合理。

垫层的作用;提高浅基础下地基的承载力,满足地基稳定要求;减少沉降量;加速软弱土层的排水固结;防止持力层的冻胀或液化。

换土垫层法适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土等高压缩性软弱土层及暗沟、暗塘等。对于承受振动荷载的地基不应选择换土垫层法进行换填处理。

换土垫层按其回填的材料不同可分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层、粉煤灰垫层等。

1.砂垫层

砂垫层可使基底下的孔隙水压力迅速扩散,避免地基土的塑性破坏,还可以加速砂垫层下软弱土层的固结及其强度的提高。但只适用于处理1~3m 厚的软土层。对于承受振动荷载的地基不应选择砂垫层进行换填处理。

2.素土和灰土垫层

橐土和灰土垫层也和砂石垫层类似,适用于浅土层,尤其适用于处理湿陷性黄土地基的加固。

3.矿渣垫层

高炉矿渣垫层是目前工程中常用的一种地基处理方法,它具有足够的强度,变形模量大、稳定性好,而且垫层还能起到排水固结的作用。

矿渣垫层适用于中小型建筑工程,尤其是地坪、堆场等工程面积大的地基处理和场地平整基,只有采用加填料的施工方法才能获得较好的处理效果。

2.土挤密桩法和灰土挤密桩法

土桩和灰土桩大多是通过成孔过程中的横向挤压作用,桩孔内的土被挤向周围,使桩间土得以挤密;然后将素土或灰土分层填入桩孔内,并分层捣实至设计标高。二者分别与挤密后的桩间土组成复合地基共同承受基础所传递的荷载。

土桩主要适用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性,灰土桩主要适用于提高人工填土地基的承载力并同时消除地基的湿陷性。

土桩和灰土桩适用范围;湿陷性黄土、人工填土、非饱和粘性土等地基的处理。

3.石灰桩挤密法

石灰桩是利用石灰、水和土的基本作用,在成孔时将孔中的土向四周挤开,使桩间土挤密;成孔后灌入生石灰,生石灰因吸收桩间土中的水分而发生体积膨胀,使桩间土产生强大的挤压力。石灰桩与桩间土之间组成了石灰桩复合地基来共同承担上部结构的荷载。

石灰桩主要用于软土地基处理,但不适用于透水性高的砂土和粉土以及含水量高的软土。

4.砂桩挤密法

砂桩是利用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后将砂再挤入土中,形成密实的砂柱体,对周围土体产生挤密作用或同时产生振密作用的一种地基处理方法。砂桩和桩间土一起组成复合地基,从而可以显著地提高地基强度。改善地基的整体稳定性.并减少地基沉降量。

砂桩主要用于松散砂土及杂填土地基的处理。5.爆破挤密法

在地基钻孔中爆破炸药,利用其急剧产生的气体压力使地基压密,并在爆破孔中加入填料且压实后形成复合地基。对饱和松砂地基,可利用爆破振动,使松砂层液化,颗粒重新排列而趋于密实,达到地基加固的目的。

爆破法适用于非饱和松散粘性土、湿陷性黄土、饱和松砂、杂填土。

1.4.5 置换及拌入法

用砂、碎石等材料置换软弱土地基中部分软弱土体,或在部分软弱土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成加固体,与未被加固部分的土体一起形成复合地基,从而达到提高地基承载力,减少沉降量的目的。常用的方法有∶1.振冲置换法(或称碎石桩法)

用一种能产生水平振动的振冲器在高压水流下边振动边水冲,将振冲器沉到土中的设计预定深度,经过清孔后,再向孔内分批填入碎石材料,每填一批碎石都要振挤密实,这样在地基中形成一根根很密实的碎石桩体。碎石桩和桩间的原土体构成复合地基,从而提高地基的承载力,并减少了压缩性。

碎石桩的承载力和沉降量在很大程度上取决于周围软土对碎石桩的约束作用。如周围的土过于软弱,对碎石桩的约束作用就差。

振冲置换法适用于软弱粘性土地基,但对抗剪强度低的粘性土要慎用。

2.高压喷射注浆法

高压喷射注浆是利用工程钻机钻孔,通过安装在钻杆下端的喷射装置,向四周土体喷射水泥浆液或其他浆液,同时钻杆以一定的速度旋转,并逐渐往上提升。高压射流直接冲击破坏土体,使浆液与土拌和,凝固后在地基中形成直径比较均匀的圆柱体。

这种方法可以提高软土地基的承载力,作为地下连续墙则可防止渗漏。此外还应用于深基础的开挖,以防止基坑隆起或减轻支撑的侧壁压力等。对地震后桥墩的补强及处理建筑物的不均匀沉降等,也取得过良好的效果。

高压喷射注浆法适用于粘性土、冲填土、粉细砂、砂砾石等各种地基3.深层搅拌法

深层搅拌法是利用水泥、石灰或其他材料作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处将固化剂和土体拌和,经过一系列物理化学反应。形或坚硬的,具有整体性、水稳定性和足够强度的拌和柱体,与天然地基形成复合地基。

它可用于处理墙下条形基础、工业厂房中具有地面荷载的地坪、高填方路堤下的基层、露天剧场基础;进行大面积的地基加固,防止码头岸壁滑动。深基坑开校时边坡塌滑,坑底隆起和减少软土中地下构筑物的沉降等。

深层搅拌法主要用于加固饱和软粘性土地基。4.褥垫法

在压缩性较低的地基上加褥垫,使其与压缩性较高的地基相适应,调整岩土交界处的相对变形,避免由于该处应力集中面使结构物破坏。

褥垫法主要用于处理山区混合地基及易于发生不均匀沉降的地层。

1.4.6 加筋法

通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力,减小沉降,或维持建筑物稳定的处理方法称为加筋法。

1.土工聚合物

土工聚合物是岩土工程领域中的一种新型的建筑材料。其原材料都是由聚酰胺纤维(尼龙)、聚酯纤维(涤纶)、聚丙烯腈(腈纶)和聚丙烯纤维(丙纶)等高分子化合物经加工后而成。这种土工聚合物一般都具有质地柔软、整体连续性好、抗拉强度高、抗腐蚀、质量轻和施工方便等特点。

它的作用是;渗透排水作用;对两种不同材料起隔离作用;利用土工聚合物的网孔渗透性起过滤作用以及加固地基的作用。

土工聚合物适用于砂土、粘性土和软土地基。

2.锚固技术

锚固技术是将受拉杆间的一段(锚固端)固定在边坡或地基的岩土层中,另一端固定在地面的构件上,形成能承受拉力的锚固结构,利用地层的锚固力维持建筑物的稳定。

锚固技术广泛用于边坡加固、洞室和一些承受上拔力的基础。

3.加筋土

把抗拉能力很强的带状拉筋埋置在土层中,通过土和拉筋之间的摩擦力形成一个整体,称为加筋土。拉筋的形状主要有板状,网状、丝状、带状等.其具有面拉力、摩擦系数大、耐腐蚀等性能。

加筋土结构充分利用材料的性能.以及土与拉筋的共同作用.使挡墙结构轻型化;加筋板适合于城市道路的支挡工程;施工设备简单,施工速度快,节省占地面积,工程造价低;抗震性能好。

加筋土适用于人工填筑的砂性土,不宜用于粘性土。

4.树根桩

在地基中打入直径为 75~250mm 的钢筋混凝土桩,打桩时既可竖向也可斜向,还可任意方向,形成如树根状的群桩,由此得名树根桩。

树根桩可以用于支撑结构物或用于挡土,有时还可作为稳定土坡的一种措施。树根桩适用于各类土地基的处理。1.4.7 托换技术

托换技术是指对原有建筑物地基和基础的处理、加固或改建,改变受力和变形性能以满足原有建筑物的安全、使用的技术总称。托换技术是一种建筑技术难度较大、费用较贵、工期较长和责任性较强的特殊施工方法。

托换技术可根据托换的原理、方式、性质、时间、对象等分别进行分类。如果按原理分可分为;补救性托换、预防性托换、维持性托换。补救性托换一般指原有建筑物的地基或基础因不符合要求产生病害,而需对其进行托换的技术;预防性托换是指由于原有建筑物的邻近要修建地下工程、基坑开挖或新建高层建筑等,影响到原有建筑物的安全,而需对其进行保护的托换措施;维持性托换是指在新建的建筑物基础上预先设计好可设置顶升的措施,以适应事后不允许出现的地基差异沉降值而需进行的托换。

按托换的时间可分为;临时性托换和永久性托换。按托换方法可分为;桩式托换(静压桩、锚杆静压桩、灌注桩和树根桩等)、灌浆托换(水泥灌浆、高压喷射灌浆)、热加固托换、纠偏托换等。桩式托换是采用各种桩型进行的托换。灌浆托换是利用水泥浆液或化学浆液通过气压或液压均匀灌入地层中,使浆液与土胶结起来,以改善地基土的物理力学性质的一种托换方法。

托换技术需要针对建筑物及其基础和地基的具体情况而定。

1.4.8 其 他

像冻结法、烧结法、套简法、纠偏法等都是根据实际情况,通过独特的技术措施来处理软弱土地基。这里不再作具体的介绍。

地基处理方法种类繁多,而且还在不断发展,随着地基处理设计理论和施工技术的不断发展,将会出现愈来愈多的新的地基处理方法。

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