软土地基上的房屋建筑常常是沉降量较大、沉降稳定所需的时间较长以及沉降速率较大。现如今, 我国的高层建筑越来越多, 许多铁路房屋建筑工程与城市高层建筑对地基工程的沉降要求与强度要求要比普通房屋建筑工程高很多, 尤其是软土地基, 若没有严格按照规定与操作规程进行施工或施工方法欠佳, 就会使房屋建筑工程质量受到严重影响, 同时还会影响到线路。
1软土工程的特点
软土主要指承载力低、压缩性高、天然含水量大的一种软塑到流塑状态的饱和粘土, 软土通常分布在内陆、沿海、平原以及山区的湖泊周边等地区。软土的天然孔隙比大于1.0, 天然含水量也较高, 当软土因生物化学作用而导致天然孔隙比大于1.5时称为淤泥, 当软土的天然孔隙比介于1.0与1.5之间时, 称为淤泥质土。
软土工程的性质主要有以下几点: (1) 触变性。软土没有遭受破坏时, 它具有固态的特征, 如果软土受到破坏或扰动, 就会转变成稀释流动状态。 (2) 高压缩性。软土的压缩系数很大, 当垂直压力达到0.1兆帕时, 大部分软土会发生压缩变形, 从而导致房屋建筑的沉降量较大。 (3) 低透水性。由于软土的透水能力很差, 可以认为软土是不透水的, 所以软土排水固结通常需要耗费很长的时间, 有些房屋建筑工程的沉降延续时间甚至超过十年。 (4) 不均匀性。高分散的与微细的颗粒组成软土, 使得软土的土质不均匀, 如果平面上的房屋建筑荷载不均匀, 就会导致房屋建筑产生很大的差异沉降, 使房屋建筑出现裂缝。 (5) 沉降速度快。随着荷载的不断增加, 沉降速度也不断增加, 沉降速度最高可达2毫米/天。 (6) 流变性。软土在一定剪应力的作用下, 会发生缓慢的长期变形, 导致软土长期强度低于瞬时强度。
2常用的房屋建筑工程软土地基的处理措施
在房屋建筑工程中, 对软土地基进行加固处理应尽早采用堆载预压的方法, 这样能够使自然沉降慢慢达到平衡, 该方法既经济合理, 又操作简单, 但是由于工期进度的限制, 自然沉降法很难被应用。如果工程进度紧迫, 在施工中还经常采用深层石灰搅拌桩、砂垫层与砂石垫层换填、深层水泥搅拌桩等方法, 对软土地基进行加固处理。
2.1深层石灰搅拌桩
对塑性指标高的软土地基进行加固处理, 可以采用深层石灰搅拌桩这一方法。在同等条件下, 用石灰充当固化剂对软土地基进行加固处理, 所起到的临时加固效果通常要超过水泥。在房屋建筑工程中的软土地基中, 深层石灰搅拌桩通过把地基土和石灰强制搅拌混合, 使石灰和地基土发生化学反应, 从而使起到稳定地基土的作用, 同时还能提高软土地基的强度。该方法具有经济合理、技术简单等特点, 可以减少房屋建筑整体工程的工后沉降与软土层沉降, 同时还能使软土层承载力得以提高, 能够有效加固房屋建筑工程的软土地基。
(1) 深层石灰搅拌桩的材料要求。
用于加固软土地基的石灰必须是细磨的, 在整个搅拌过程中, 石灰的最大粒径应小于2毫米, 这样可以防止桩体中的石灰聚集。选取石灰应尽量挑选纯净无杂质的石灰, 而且石灰中的氧化镁与氧化钙含量不应低于8.5%, 氧化钙的含量最好在80%以上。石灰储存期最好不要超过90天, 石灰液性指数应在70%以上 (含70%) 。
(2) 深层石灰搅拌桩的施工准备。
当工作场地的表层硬壳比较薄时, 应先铺填砂石垫层, 这样施工机械在场内就可以顺利移动与施钻。配置钻机、搅拌钻头、空气压缩机以及粉体发送器等。通过室内试验与原位测试获取地基土与灰土的化学指标和物理力学性能指标, 然后以最佳含灰量充当设计掺灰量。对搅拌范围进行确定与设置, 然后选择桩长、根数及截面。
(3) 深层石灰搅拌桩的施工要点。
粉体搅拌法的施工顺序为:桩体对位→下钻→钻进→提升→提升结束。按照房屋建筑结构所要求的承载力, 对桩的间距进行初步选定, 然后确定出加固范围内的搅拌桩数量与每平方米内的搅拌桩的所占面积。通常, 搅拌桩的排列呈等边三角形, 有时也可以布置成四方形, 桩距约为1米, 桩径在0.5米到1.5米之间。空压机压力不必过高, 风量适宜即可, 不必过大。桅杆与钻机安装在载体上, 这样可以有效防止飞粉污染, 同时还能防止与雨水相遇发生化学反应而溅伤施工人员的眼睛与皮肤, 在施工过程中, 施工人员必须配戴防护眼镜。2.2砂垫层与砂石垫层换填
目前, 在房屋建筑工程的软土地基处理措施中, 砂垫层与砂石垫层换填这一方法应用的比较广泛。砂垫层与砂石垫层通过用压实的砂垫层或石垫层来替换地基基础下部的部分软土层, 从而使地基强度与承载力得到大幅提升, 有效减少沉降量, 能够使软土层加速排水固结。
(1) 砂垫层与砂石垫层换填的材料要求。
砂垫层与砂石垫层最好采用质地坚硬、级配良好的粗砂、中砂、碎石、石屑、砂砾或是其他的工业废料粒来作为换填材料。有些地区可能缺少粗砂、中砂以及砂砾, 这时可以采用细砂, 同时还要掺入一定量的卵石或碎石, 其掺量按照设计规定要求进行 (含石量小于等于50%) 。使用的砂石材料不能含有垃圾、草根等有机杂质。用于排水固结软土地基的材料, 其含泥量最好不要超过30%, 卵石与碎石的最大粒径最好不要超过50毫米。
(2) 砂垫层与砂石垫层换填的施工准备。
在施工前应进行验槽, 把浮土清除干净, 基槽的边坡要确保稳定, 草地与两侧如果有沟、井、孔洞等必须加以填实。
(3) 砂垫层与砂石垫层换填的施工要点。
最好将砂垫层与砂石垫层底面铺设在同一标高上, 若深度存在不同, 施工程序为先深后浅。土面应挖成斜坡或台阶搭接, 注意对搭接处进行捣实。在分段施工时, 接头处必须作成斜坡, 且每层斜坡都要错开0.5米到1米之间, 然后进行充分捣实。当采用碎石垫层进行换填时, 为了确保基坑底面表层软土不会发生局部破坏, 必须在基坑底部与四侧铺设一层砂, 待砂层铺设完毕后再铺设碎石垫层。砂垫层与砂石垫层必须分层铺垫, 并分层压实, 其铺设方法主要有以下几种:平振法、水撼法、插振法、碾压法及压实法等。
平振法主要用平板式振捣器进行反复振捣, 其振捣次数应以简易测定密实度达到合格水平为准, 平板式振捣器在移动时, 为了防止振捣面积出现不搭接的现象, 每行必须搭接三分之一。每层的铺设厚度通常在200毫米到250毫米之间, 施工时的最优含水量在15%到20%之间。在含泥量较大或细砂的沙铺筑砂垫层中, 最好不要使用该方法;插振法主要用插入式振捣器进行振捣, 插入间距取决于振捣器的振幅大小。插入式振捣器不得插入下卧粘性土层, 当插入振捣完毕之后, 应用砂将插入振捣留下的孔洞填实。根据插入式振捣器插入深度来确定每层铺设厚度, 施工时的最优含水量为达到饱和。2.3深层水泥搅拌桩
深层水泥搅拌桩以水泥来充当固化剂的主剂, 利用深层搅拌机械把软土与固化剂在地基深部就进行强制拌和, 从而提高房屋建筑工程的软土地基强度, 使软土硬结。深层水泥搅拌桩在处理淤泥质土、淤泥、粉土和泥炭土效果明显, 是一种软土地基处理的有效方法。
(1) 深层水泥搅拌桩的试桩。
在房屋建筑工程的施工过程中, 采用深层水泥搅拌桩对软土地基进行处理, 首先要进行试桩, 这样能够找到最佳的搅拌次数, 同时还能确定出泵送时间、搅拌机的提升速度、泵送压力、水泥浆的配合比、复搅深度以及下钻速度等参数, 这对水泥搅拌桩进行下一步大规模施工起到了一定的指导作用。试桩在每个标段中必须要超过5根, 而且在试桩成功之后水泥搅拌桩才可以正式施工。对试桩进行检验时, 可在7天之后将试桩直接开挖取出或在两周后取芯, 看水泥搅拌桩是否搅拌均匀以及水泥土强度是否满足设计要求。
(2) 深层水泥搅拌桩的施工准备。
事先将深层水泥搅拌桩的施工场地整平, 将桩位处的地下、地上障碍物全部清除。若场地低洼可以回填粘土, 注意不能回填杂土。另外, 水泥搅拌桩必须采用合格的32.5级普通硅酸盐袋装水泥, 这样计量方便, 不易出错。水泥搅拌桩的施工机械应具备较高的稳定性能, 项目部经理与监理工程师应在钻机开钻之前对其进行检查验收。
办刊宗旨
深入研究、预测、报道科教创新发展现状以及改革热点、焦点;广泛探讨、交流科教工作中的优点;多方位、多层次介绍科教创新的前沿性内容;有效传播我国科教工作中的新理论、新方法;合理构建我国科研教育学术交流平台。
本刊为《中国核心期刊 (遴选) 数据库》收录期刊、《中国学术期刊 (光盘版) 》收录期刊、《万方数据数字化期刊群》收录期刊。
为更好的提升本刊的信息技术全面性, 我刊现面向各级科技与教育管理部门的领导、科教领域管理人员、科技教育人员、各类院校的广大师生征集优秀稿件。
投稿须知
1.稿件应具有科学性、先进性和实用性, 论点鲜明、论据充分、数据真实、逻辑严谨、文字准确、语句通顺。
2.文章以2200~2700字为宜;文章标题字数在20字以内;摘要、关键词、参考文献 (按引用的先后顺序列于文末) 等要素齐全。
3.计量单位以国家法定计量单位为准;统计学符号须按国家标准《统计学名词及符号》的规定书写;标点符号使用准确;表格设计合理, 推荐使用三线表;图片清晰, 注明图题图号。
4.投稿请使用word格式并注明作者姓名、联系电话、工作单位、通讯地址、邮编、电子邮箱。5.本刊编辑部有权对所投稿件进行修改。
6.本刊已被相关电子期刊等网络媒体所收录, 本刊发表的文章将在网络媒体上全文发布。7.严禁一稿多投、剽窃或抄袭行为, 否则一切后果由作者本人负责。
《中国科教创新导刊》办刊宗旨及投稿须知
(3) 深层水泥搅拌桩的施工要点。
深层水泥搅拌桩的施工工艺流程为桩位放样→钻机就位→检验与调整钻机→正循环钻进到设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻、同时喷水泥浆到工作基准面0.3米以下→重复搅拌下钻、同时喷水泥浆到设计深度→反循环提钻到地表→成桩结束→对下一根桩进行施工。
深层水泥搅拌桩在开钻前, 必须用水对整个管道进行清洗, 同时还要检查管道是否存在堵塞现象, 等水彻底排尽后才能下钻。为了确保水泥搅拌桩的桩体垂直度能够满足规范要求, 应将一吊锤悬挂在主机上, 通过控制吊锤和钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。
对于成型的水泥搅拌桩, 其质量检查重点主要有水泥浆拌制罐的数量、水泥用量、压浆过程中有无断浆现象出现、复搅次数以及喷浆搅拌的提升时间。水泥搅拌水灰比为0.45~0.50, 水泥掺量为12%。
深层水泥搅拌桩所采用的施工工艺为二喷四搅。在第一次下钻时, 为了避免堵管可以带浆下钻, 但是不能带水下钻, 下钻时的喷浆量不得超过总量的一半。第一次下钻与提钻时必须采用抵挡操作, 进行复搅时可以再提高一个档位。正常成桩时间应在40分钟以上, 喷浆压力为0.4兆帕。
3结语
目前, 房屋建筑工程的软土地基处理措施已经日趋成熟, 但是还存在着许多问题。这需要我们在大量的设计与施工实践中积极探索、不断总结施工经验, 积累更多的房屋建筑工程在各种地质条件下的地基变形特性与不均匀沉降资料, 以便能够总结出切实可行、科学合理的软土地基处理措施与设计方法, 并将其应用到房屋建筑工程的实际施工过程中, 最终使房屋建筑工程的质量得到有效保障。
摘要：随着科学技术的不断进步, 国民经济的飞速提升, 人们对房屋建筑工程的质量也提出了更为严格的要求。房屋建筑工程的软土地基强度较低, 土体结构受扰动极易遭到破坏, 强度也会随之降低。本文通过对房屋建设工程软土地基的特点进行粗浅的分析, 并提出相应的一些软土地基处理措施, 以供大家参考。
关键词：房屋,建筑工程,软土地基
参考文献
[1] 李海蕾, 邓传利.浅析房屋建筑工程软土地基基础处理方案[J].中国高新技术企业, 2008 (11) .
[2] 张立恩.软土地基处理技术在房屋建筑工程中的应用[J].科技创新导报, 2010 (6) .
[3] 黄玉兴.试析房屋建筑工程软土地基基础处理方案[J].科技资讯, 2006 (20) .
[4] 李红霞.高层房屋建筑软土地基处理的深层搅拌法[J].洛阳工学院学报 (自然科学版) , 2001 (S1) .
[5] 阎成玉.设计软土地基上的房屋应注意的问题[J].油气田地面工程, 2001 (2) .
[6] 王本炜, 赵亮.浅谈振冲碎石桩地基加固中的管理与应用[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2010 (1) .
[7] 冯炜炜, 曾水风.浅层软土地基上平板载荷试验的探讨[J].黑龙江科技信息, 2009 (15) .