2020年一级建造师市政工程讲义:地基加固处理方法

    发表时间:2019-10-18 9:45:01 编辑:luopiaopiao

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      地基加固处理方法

      一、地基加固处理作用与方法选择

      (一)基坑地基加固的目的

      (1)基坑地基按加固部位不同,分为基坑内加固和基坑外两种。

      (2)基坑外加固的目的主要是止水,有时也可减少围护结构承受的主动土压力。

      (3)基坑内加固的目的主要有:提高土体的强度和土体的侧向抗力,减少围护结构位移,保护基坑周边建筑物及地下管线;防止坑底土体隆起破坏;防止坑底土体渗流破坏;弥补围护墙体插入深度不足等。

      (二)基坑地基加固的方式

      (1)在软土地基中,当周边环境保护要求较高时,基坑工程前宜对基坑内被动区土体进行加固处理,以便提高被动区土体抗力,减少基坑开挖过程中围护结构的变形。按平面布置形式分类,基坑内被动区加固形式主要有墩式加固、裙边加固、抽条加固、格栅式加固和满堂加固(见图1K413024-1)。采用墩式加固时,土体加固一般多布置在基坑周边阳角位置或跨中区域;长条形基坑可考虑采用抽条加固;基坑面积较大时,宜采用裙边加固;地铁车站的端头井一般采用格栅式加固;环境保护要求高,或为了封闭地下水时,可采用满堂加固。加固体的深度范围应从第二道支撑底至开挖面以下一定深度,考虑地表有施工机具运行需要时,也可以采用低水泥掺量加固到地面。

      (2)换填材料加固处理法,以提高地基承载力为主,适用于较浅基坑,方法简单操作方便。

      (3)采用水泥土搅拌、高压喷射注浆、注浆或其他方法对地基掺入一定量的固化剂或使土体固结,以提高土体的强度和土体的侧向抗力为主,适用于深基坑。

      二、常用方法与技术要点

      (一)注浆法

      (2)注浆法所用的浆液是由主剂(原材料)、溶剂(水或其他溶剂)及各种外加剂混合而成。通常所提的注浆材料是指浆液中所用的主剂。外加剂可根据在浆液中所起的作用,分为固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。注浆材料有很多,其中,水泥浆是以水泥为主的浆液,适用于岩土加固,是国内外常用的浆液。

      (3)在地基处理中,注浆工艺所依据的理论主要可分为渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆和电动化学注浆四类;

      (4)注浆设计包括注浆量、布孔、注浆有效范围、注浆流量、注浆压力、浆液配方等主要工艺参数,没有经验可供参考时,应通过现场试验确定上述工艺参数。

      (5)注浆加固土的强度具有较大的离散性,注浆检验应在加固后28d进行。可采用标准贯入、轻型静力触探法或面波等方法检测加固地层均匀性;按加固土体尝试范围每间隔1m进行室内试验,测定强度或渗透性。检验点数和合格率应满足相关规范要求,对不合格的注浆区应进行重复注浆。

      (二)水泥土搅拌法

      (1)根据固化剂掺入状态的不同,它可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌,后者是用粉体和地基土搅拌。可采用单轴、双轴、三轴及多轴搅拌机或连续成槽搅拌机。

      (2)水泥土搅拌法适用于加固淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土(软塑和可塑)、粉土(稍密、中密)、粉细砂(稍密、中密)、中粗砂(松散、稍密)、饱和黄土等土层。不适用于含有大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土、欠固结的淤泥和淤泥质土、硬塑及坚硬的黏性土、密实的砂类土,以及地下水影响成桩质量的土层。当地下水的含水量小于30%(黄土含水量小于25%)时不宜采用粉体搅拌法。水泥土搅拌桩用于处理泥炭土、有机质土、pH值小于4的酸性土、塑性指数大于25的黏土,当在腐蚀性环境中以及无工程经验地区使用时,必须通过现场和室内试验确定其适用性。

      (3)水泥土搅拌法加固软土技术具有其独特优点:

      1)最大限度地利用了原土;

      2)搅拌时无振动、无噪声和无污染,可在密集建筑群中进行施工,对周围原有建筑物及地下沟管影响很小;

      3)根据上部结构的需要,可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式;

      4)与钢筋混凝土桩基相比,可节约钢材并降低造价。

      (4)水泥土搅拌法施工步骤由于湿法和干法的施工设备不同而略有差异

      其主要步骤应为:

      1)搅拌机械就位、调平;

      2)预搅下沉至设计加固深度;

      3)边喷浆(粉)、边搅拌提升直至预定的停浆(灰)面;

      4)重复搅拌下沉至设计加固深度;

      5)根据设计要求,喷浆(粉)或仅搅拌提升直至预定的停浆(灰)面;

      6)关闭搅拌机械。

      在预(复)搅下沉时,也可采用喷浆(粉)的施工工艺,但必须确保全桩长上下至少再重复搅拌一次。

      (5)应根据室内试验确定需加固地基土的固化剂和外加剂的掺量,如果有成熟经验时,也可根据工程经验确定。

      (6)水泥土搅拌桩的施工质量检测可采用下列方法:在成桩3d内,采用轻型动力触控检查上部桩身的均匀性;在成桩7d后,采用浅部开挖桩头进行检查,开挖深度宜超过停浆(灰)面下0.5m,检查搅拌的均匀性,量测成桩的直径。作为重力式水泥土墙时,还应用开挖方法检查搭接宽度和位置偏差,应采用钻芯法检查水泥土搅拌桩的单轴抗压强度、完整性和深度。

      (三)高压喷射注浆法

      (1)高压喷射注浆法对淤泥、淤泥质土、黏性土(流塑、软塑和可塑)、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基都有良好的处理效果。但对于硬黏性土,含有较多的块石或大量植物根茎的地基,因喷射流可能受到阻挡或削弱,冲击破碎力急剧下降,切削范围小或影响处理效果。而对于含有过多有机质的土层,其处理效果取决于固结体的化学稳定性。鉴于上述几种土的组成复杂、差异悬殊,高压喷射注浆处理的效果差别较大,应根据现场试验结果确定其适用程度。对于湿陷性黄土地基,也应预先进行现场试验。

      (3)高压喷射有旋喷(固结体为圆柱状)、定喷(固结体为壁状)和摆喷(固结体为扇状)等三种基本形状。

      (4)高压喷射注浆的施工参数应根据土质条件、加固要求通过试验或根据工程经验确定,并在施工中严格加以控制。单管法及双管法的高压水泥浆和三管法高压水的压力应大于20MPa。高压喷射注浆的主要材料为水泥,对于无特殊要求的工程,宜采用强度等级为42.5级及以上的普通硅酸盐水泥。根据需要可加入适量的外加剂及掺合料。外加剂和掺合料的用量,应通过试验确定。水胶比中的水灰比通常取0.8~1.5,常用为1.0。

      (5)高压喷射注浆的工艺流程:钻机就位、钻孔、置入注浆管、高压喷射注浆和拔出注浆管。施工结束后应立即对机具和孔口进行清洗。在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时,应查明原因并及时采取措施。

      (6)旋喷桩作为止水帷幕时,为保证加固体有效搭接以达到预计的截水效果,旋喷桩的直径不宜过大。旋喷加固体的直径受施工工艺、喷射压力、提升速度、土类和土性等因素影响。施工后旋喷加固体的强度和直径,应通过现场试验确定。

      (7)施工质量可根据工程要求和当地经验采用开挖检查、钻孔取芯、标准贯入试验及动力触探等方法检查。

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