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摘要:房屋建筑工程中地基質量直接影響整個工程質量,地基處理技術近半個世紀已經取得了顯著成就,為工程建設的安全性奠定了堅實基礎。根據實際地質條件合理地選取地基處理技術,并按照相關工藝加強其施工過程控制,是房建施工過程中最為關鍵的一個環節。目前,地基處理失敗的案例仍然屢見不鮮,依托于工程實例,對地基處理技術在房建工程中的應用進行研究,對建筑事業的發展具有重要理論意義。
關鍵詞:地基處理技術;房建工程;施工過程;應用
房屋建筑工程中的地基主要承受建筑物整體自重荷載以及人們生活活動所帶來動荷載等,地基承載力小于上部荷載就會導致建筑物傾斜、下沉、開裂,甚至會出現因為基礎形式不合理,地下水浮力大于上部結構自重而導致地下室上浮等現象,例如2012年龍湖青島別墅地基下沉事件、2013年南京河西兩家樓盤下沉案例等。一旦地基出現問題,建筑物的使用功能也隨之喪失,故而在房建施工中技術人員對地基處理倍加重視。地基處理技術在我國起源較早,可以追溯至2000年前,新中國成立以后近60年地基處理技術隨建筑業的興起而得到了巨大提升,但是當前地基處理失敗的案例仍然頻發。正確認識房屋建筑工程中地基處理技術的選擇、應用過程及改進,對建筑施工質量的提升有著本質的意義。
1地基處理技術方法及過程探討
1.1地基處理常見的方法
根據不同的地質條件以及加固的原理,地基處理的方法多達12種以上,置換法、強夯發、灰土擠密樁法、水泥土攪拌法、CFG樁法、灌漿法、噴射注漿法排水固結法等等,而在建筑工程中常用的有置換法、強夯發以及CFG樁法等,有的建筑工程中根據相應的地質條件采用綜合的治理方法。置換法也就是常說的換土墊層,即將原來地層中的濕陷性黃土、鹽漬土、膨脹土、軟黏土等抗剪強度低、壓縮性高的土采用抗剪強度高、壓縮性高的土進行置換或者在原土體中添加粉煤灰、水泥或者石灰等改變土體性質,從而達到地基承載力要求。強夯法是地基處理技術中出現最早的方法,即通過外力作用對原土體進行碾壓或者沖擊,減小土體孔隙量,將土體中水排除,增加土體抗剪強度和壓縮模量。CFG樁法是采用凝結強度高的混合料形成樁體,后和褥墊層一起形成復合地基,荷載由樁與土的摩擦力、基巖以及土體共同承擔上部荷載。
1.2地基處理關鍵點分析
在房建施工地基處理的過程中,首先要對工作區地質條件和水文情況有所掌握,了解軟弱層厚度以及土體的物理力學性質等,從而計算出土體承載力,以確定選用何種地基處理方法。其次,做好地基處理的設計,無論選擇何種地基處理方法,要保證設計后地基承載力的合理性,保證房建施工中地基處理技術的安全性、經濟性。例如換土墊層法要按照如下公式確定換填土厚度z以及墊層的寬度b',其中字母含義及其值可以查找相應的地基處理技術類讀本。設計計算是最關鍵的一環,一定要加強其重視度。最后,加強地基處理施工過程的控制,不同的地基處理方法其工藝流程不同,施工過程中控制的主要環節也就有所差距。pz+pcz≤faz,pz1=b(pk-pc)b+2ztanθpz2=bl(pk-pc)(b+2ztanθ)(l+2ztanθ),b'≥b+2ztanθ
1.3地基處理施工流程簡述
針對于不同的地基處理技術,其專項施工方案有所差距,以CFG樁施工流程對地基處理的施工過程進行分析,采用CFG樁進行軟土地基處理的施工流程如下:調查施工區域水文地質條件———進行原有地基承載力的驗算———設計CFG樁截面—計算單樁承載力并進行載荷實驗———對樁體位置、數量進行布置———根據規范計算復合地基承載———選取合適的CFG樁方法進行施工———場地平整、設備就位———成孔、成樁———后期養護處理。可見地基處理的過程是較為復雜的,每個環節包含的內容都很多,且其都關系著地基處理的質量,尤其是在采用核心技術的時候,不同的技術有著相應的工藝,需要在實踐過程中不斷摸索和改進。
2地基處理技術在房建施工中具體應用研究分析
2.1工程概況
四川省成都市溫江區一綜合辦公樓,長40m,寬20m,高54m,共計16層,一、二層為商場,其余為辦公區。該辦公樓所處區域下方地基土體為粉質粘土,厚度18m,經過實驗測的其含水量高達40%,壓縮模量僅為2.0MPa,地基承載力根據上述公式計算僅為60kPa。本辦公樓采用基礎為條形基礎,其基礎地面所需承載力經計算應大于150kPa,通過綜合比較最終采用CFG樁對該地基進行處理。處理后,在投入使用期后對該辦公樓的沉降量進行監測研究,在投入使用的兩年后,該辦公樓沉降量僅為2.5cm,遠遠小于規范的允許值,可見該地基得到了有效的治理。對該辦公樓地基處理技術過程的研究有利于對粉質粘土地基采用CFG樁法進行治理技術的發展。
2.2地基處理技術的選擇
在進行該辦公樓地基處理時候,首先根據地質條件選取CFG樁法是因為該方法可適用于多種基礎以及地基土體。因為該粉質粘土層后18m,采用換土墊層法,其工程量較大,施工進度慢;如果采用強夯法或者排水固結法,由于厚度較厚,對下邊地基處理不到位,且該土體含水量僅為30%,排水后其承載力仍然達不到設計要求。故而選取適用范圍廣、在該區域施工較為簡單的CFG樁符合地基處理技術。在該地基處理時,也可以采用其他石灰樁法、灰土擠密樁樁等等,但是這些地基處理技術在施工過程中會對環境造成一定的污染。在地基處理技術的選擇上一定要從安全性、經濟性、環保性等多方面考慮。
2.3地基處理設計過程研究
在決定采用CFG樁對該地基治理后,先對該地基的承載力進行了計算,得出CFG樁單樁所需承受的力,設計出單樁界面面積以及樁體分布形式(該工程樁體布置采用正方形布置),通過實驗確定出所設計的單樁承載力是否滿足要求,最終通過公式下面公式推斷出復合地基承載力特征值。相應的符號含義可查《建筑地基基礎設計規范》(GB5007)進行確定。fspk=mRaAp+β(1-m)fsk其次,還要進行沉降量的驗算,保證所設計的CFG樁滿足地基沉降量的要求。在設計過程中還應考慮施工設備和施工工藝、施工過程中對土體的撓動、鄰近建筑物的影響等等諸多因素,在保證安全性的前提下,為后期的施工過程奠定基礎。最后,對于褥墊層的鋪設厚度可以按照經驗值進行取值,但是要確保褥墊層材料的粒徑級配,控制其最大粒徑在2cm左右。
2.4地基處理施工過程的控制
施工過程的控制是地基處理技術質量好壞得以體現的保證,做好過程控制至關重要。在該工程主要進行設備進場、成孔成樁、后期養護這三個方面的動態管理,首先設備進場時候根據樁長以及布設位置合理確定機架高度及擺放位置,混合料攪拌機與樁機距離要適中,嚴格控制混合料的配比。其次,在成孔時候嚴格控制沉管的速度,根據電流表上的讀數合理設置其速度,做好現場記錄,在拔管的時候保證速度為1.3m/s,對成孔及注漿過程中對質量有影響的環節嚴格把關。在混合料注入時候要嚴格控制注入的速度和坍落度,嚴格施工過程的現場監管,對施工流程出現問題的要立馬停止檢查,因為CFG樁處理工程屬于隱蔽工程,過程控制尤為重要。后期的養護主要在于合理地留設保護樁長的高度,冬季施工要嚴格施工速度和上層豹紋措施,保證養護天數在7d以上。在后期基坑開挖時候盡量避免機械開挖對樁體的撓動,最好采用人工開挖,最厚鋪設合理高度的墊層。
3結論
地基處理技術不僅在房建中至關重要,同樣在鐵路、公路等工程建設中也是最為重要的分項工程。一帶一路的提出,給我國的建筑事業帶來的不僅僅是國內行業競爭,更為主要的是來自國外的壓力。地基處理技術就是我國建筑水平的體現,雖然我國地基處理技術種類已經很多,并且都已經運用到相應的工程建設中,但是仍然存在著諸多問題亟待解決,這就需要對地基處理技術的過程以及各技術的工藝進行嚴格控制,在工程實踐中不斷應用和改進。
參考文獻
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作者:舒梁 單位:中鐵二院( 成都) 建設發展有限責任公司