由于地基延缓固结处理法是一种全新的地基处理方法,而且推出时间很短,不为广大工程人员所熟知,很多人可能会对此方法有些疑问。下面就一些比较普遍存在和大家比较关心的问题做一些解答。
1.地基延缓固结处理法对于地基土的强度并没有提高,如果地基土的强度不够怎么办呢?
答:地基延缓固结处理法的近些年来中国铁路客运专线、高速铁路、高速公路大量兴建,路基的沉降控制问题日益突出。由于这些工程对于路基的工后沉降要求很严,而路基的工后沉降的绝大部分来自地基部分,使得工程中不仅要对软土路基进行地基处理,而且要对分布更为广泛的松软土地基进行针对控制沉降的地基处理。所谓的松软地基,通常是指地基土的强度完全可以满足要求,只是变形不满足要求的地基。对于这类地基,在沉降要求低的工程当中是不必进行特别处理的,但是现代工程,不论是道路工程还是高层建筑等各类工程,对于沉降要求日益严格,遇到松软地基就不得不进行针对性的处理。处理松软地基,象软土地基一样用很强的措施,花很大的代价让人感觉很冤枉;如果不处理,沉降还不满足要求,使得工程师们处于心理很矛盾的状态。而且对于道路工程,通常线路的跨越地域很广,工程量巨大,这使得工程造价大幅上升,建设单位也会感觉压力很大。铁路客运专线每公里路基工程松软土地基处理费用达到几千万元,以致使得路基的综合造价超过桥梁,从而迫使工程部门采用桥梁方案替代路基方案来通过既非河流又非山谷的平坦的平原地区,导致总长超过100公里的特大桥的记录不断被刷新,制约了中国交通工程的快速发展。
这正是地基延缓固结处理法诞生的背景。
但是,不是说地基延缓固结处理法对于地基土的强度没有提高,这个方法就无法用在地基土强度较低的情况下。如果结合其他的可以有效提高地基土强度的方法一起使用,而主要依靠地基延缓固结处理法来控制沉降也是很好的选择。
2.地基延缓固结处理法的竖向防渗帷幕的深度如何确定?下卧层的沉降如何消除?如果不能消除又是怎么考虑的呢?
答:地基延缓固结处理法的竖向防渗帷幕的深度需要依据地基各土层的地质条件、上部荷载大小、工后沉降的要求等条件通过力学计算确定。
下卧层的沉降是无法消除的,但是因为竖向防渗帷幕的深度在计算时已经考虑了下卧层的沉降对整个地基沉降的影响,地基总的工后沉降在包含下卧层沉降的情况下是可以满足要求的。由于地基延缓固结处理法处理范围内的地基已经被封闭起来了,下卧层沉降的发生过程也会比传统方法处理的要缓慢。
3.地基延缓固结处理法只是延缓了地基的固结速率,固结沉降终归是要发生的,这就等于说是把问题向后推延了,但却没有从根本上解决控制工后沉降的问题。如何解释这个问题?
答:地基延缓固结处理法的竖向防渗帷幕深度的确定过程中是结合了各种条件包括工后沉降的大小和工后沉降发生的时段来综合确定的,是可以控制住工后沉降的速率和大小的。
具体地说就是竖向帷幕的深度必须足够深,以致地基在工程使用年限或者大修周期内发生的工后沉降速率和大小都在要求的范围之内。任何工程都是有使用年限的。人们通常爱说什么工程是“百年大计”,不论是100年,还是200年,都是一个有限的时间段,不可能要求一项工程“万年牢”,一万年以后连地壳都不知道变成什么样子了,更不要谈什么工程了。而且类似于公路、铁路等工程都是有大修年限的,通常是十年左右的时间。大修时可以把发生的沉降给弥补回来。
而且本人还有一项更为先进的方法可以实现对地基沉降更为有效的控制,甚至可以实现0沉降!
4.能否介绍一下你所说的能实现控制地基中沉降为0的新方法?
答:目前这个方法还在专利申请过程当中,尚未到公开阶段,所以暂时还不便多说。待专利局公布以后,我会在我的博客上贴出来的,欢迎大家继续关注。但是如果有人对这个方法感兴趣,咱们可以联合起来申请国际专利,打入国际市场。
5.地基延缓固结处理法的基本结构就象是一只倒扣在地基中的“茶杯”一样。在上部荷载的作用下竖向防渗帷幕的下端,也就是“杯口”的位置会不会发生“刺入”地基的现象?如果发生“刺入”有什么害处吗?
答:地基延缓固结处理法主要推荐采用柔性的竖向防渗帷幕,柔性的竖向防渗帷幕是不会有“刺入”发生的。
当然地基延缓固结处理法也不排除采用刚性或者半刚性的竖向防渗帷幕。这时如果水平防渗层也是刚性结构,且与竖向防渗帷幕刚性连接,在上部荷载很大的情况下可能会在工程建设过程中使竖向防渗帷幕的下端“杯口”处发生一些“刺入”现象。但这种“刺入”不会是无限制地发生的,只要施工完毕,上部荷载不再增加,“刺入”过程也就会停止。无限制的“刺入”等于说地基失稳了,而只要设计不失误,处理后的地基是满足承载力的要求的,结构和地基是会达到平衡状态的。竖向防渗帷幕的下端发生一些“刺入”也不会产生什么有害的后果。
水平防渗层为柔性,且也不是刚性底的情况下,由于竖向防渗帷幕处于基底下的面积很小,承受的上部结构传递来的荷载很小,通常不会发生“刺入”现象。
6.地基延缓固结处理法的竖向防渗帷幕会不会在其内外两侧不平衡的土压力作用下发生开裂或者破坏?
答:竖向防渗帷幕在设计时就应该考虑到内外土压力不平衡的因素,其厚度和强度应该满足在内外两侧不平衡的土压力作用下不发生开裂或者破坏的要求。
7.竖向防渗帷幕是地基延缓固结处理法的关键,请问竖向防渗帷幕具体是通过什么工法来实现的呢?
答:竖向防渗帷幕确实是地基延缓固结处理法的关键所在,其发挥的效果如何直接关系到地基延缓固结处理法的成败。
具体在实现时可以采用两种类型的方法。一类是传统的用在水利工程大坝坝基的竖向防渗帷幕或者工民建上用在基坑止水帷幕上的各类方法。当然,基于竖向防渗帷幕对于地基延缓固结处理法的关键和重要程度,选取这些已有方法的同时需要格外注意,并且确保施工质量。另外一类方法是开发专门的工法,通过专用的开槽设备和铺设设备在帷幕的范围内开槽并铺设防水复合土工膜就是其中的一种。当然,新的方法不止一种,相信随着地基延缓固结处理法的应用和不断推广普及,各类优秀的设置帷幕的新方法会不断地涌现出来。也欢迎各位同仁能在这个领域做出优异的成就来。有可能的话,本人可以和各位在这个领域进行合作开发。
8.如果建筑跨度较大,那么会不会造成建筑中间部分的沉降加大?如果为了避免此类情况而采用在中间区域再进行帷幕加固,也就是将地基平面由原来的“口字形”变成“田字形”,是不是又会增加很多成本?
答:对于大跨度或者大面积的处理区域,地基延缓固结处理法本来就是要把地基平面处理成网格状,就是所谓的“田字形”。不错,这样是会较之只处理周围一圈(就是所谓的“口字形”)增加一些成本,但是从提高结构可靠度方面,比如考虑限制施工质量瑕疵产生的不良影响、在工程遭遇人为因素或者地震等自然因素破坏时易于修复等问题,包括防止建筑中间部分的沉降加大,即所谓的不均匀沉降,必须要这么做的。在做工程时要考虑三个问题,首先是工程安全(包括适用性),其次是技术可行性,最后才是经济节约 。安全第一,在确保安全的前提下,技术上也可行时,经济性能越好就说明工程设计越科学,否则,宁愿牺牲一些经济性能也要保证工程安全可靠。但是,就算把地基平面处理成网格状,也会比传统的在基底密密麻麻打满桩的处理方法成本要低很多!
9.地基延缓固结处理法适用的工程类型和地基条件是什么?其优点和局限性各是什么?
答:单就地基延缓固结处理法本身而言,最为适用的工程目前来讲主要是高速公路、高速铁路的路基工程等一类的上部荷载不是很大,但对于地基的沉降要求却很高的工程。其适用的地基主要是土地天然强度满足安全要求,而变形指标达不到要求。因为一般来说强度问题通常发生在地基的浅层,而浅层地基的强度往往又较之深层为小(浅层有硬壳层的除外),如果本方法结合水泥搅拌桩等其他各类方法一起使用,在浅层用短桩来弥补地基强度并减小浅层沉降,而用本方法控制深层的沉降就可以满足要求,这样一来就几乎适用于任何类型的需要控制工后沉降的工程和任何的地基类型。
地基延缓固结处理法的优点主要是经济、环保、工期短。由于地基延缓固结处理法基本只要处理竖向防渗帷幕处,工程量比起传统的满布基底的做法要小很多,造价会较低,这是其经济性;地基的大部分都保持了土的天然状态,对环境的影响也较小,这体现了其环保的特性;地基延缓固结处理法处理后的地基不需要象排水固结法那样很长的预压期,只要施工完了,就可以进行下一道工序,所以工期较短。
地基延缓固结处理法也有一定的局限性。局限性主要有两点:一是对地基的强度没有提高,在地基土强度偏低时,需要在地基浅层强度问题考虑深度范围内结合采用短的水泥搅拌桩等其他方法一起使用。但是现在的很多工程,如高速铁路路基,控制工程的往往是沉降问题,而地基的天然强度则完全满足工程自身的安全要求,无需对补充地基的强度作出考虑,就可以单独使用本方法。即便是需要结合其它方法一起使用,由于可以避免使用长的刚性、半刚性桩,工程的造价也会降低很多。二是对于地基土渗透性较高的情况不太适用。这种情况下使用排水固结法等传统方法可能效果会更佳。
应该说任何地基处理方法都不是万能的,都需要结合实际情况具体分析后采用。只要是在适合地基延定会获得很好的社会、经济效益的!由于结合其它方法使用后本方法几乎可以用在任何工程上,所以本方法的适用范围还是很广的。
10.地基延缓固结处理法这个方法好是好,但是有一点挺让人担心的地方就是只要哪里出现一些渗漏就会导致地基沉降的发生,沉降控制可能就要失败。比如水平防渗层或者竖向防渗帷幕被其他工程施工人为因素或者遇到地震等自然力量所破坏时怎么办?万一发生破坏时有无补救办法?
答:这是一个非常好的问题,切中了问题的要害。
竖向防渗帷幕是地基延缓固结处理法的关键所在,其结构必需可靠,施工质量一定要得到确保,其防渗性能必须要通过一系列的设计、施工、检测方法来保证,而且工程运营期间也要设置一些孔压、沉降观测设备随时监测其发展变化。如果设计时马马虎虎,施工时偷工减料,运营时不加管理,则采用任何的处理方法都无法保证效果,都会给工程的安全和使用留下隐患。
应该说人为破坏是应该极力避免的,这在用其它方法处理地基时也是一样的,但是也不好说这种破坏一定不会发生。类似地震等自然力量更是不以人的意志为转移,无法回避这个问题。那么就要求地基延缓固结处理法做到以下两点。
第一,要求地基延缓固结处理法的结构具有一定的抗破坏能力。对水平防渗层和竖向防渗帷幕容易遭受破坏的位置进行加强处理,如加上保护硬壳层等,而且要求在设计地基处理系统时考虑抗震要求,尽量采用防水复合土工膜等柔性防渗系统,既经济又抗震。
第二,万一工程遭到一定程度的破坏,破坏能够被限制在最小的范围之内,且具有可修复性。这个问题地基延缓固结处理法已经考虑到了。地基延缓固结处理法将地基处理范围内设置成格子状,而不仅仅是在建筑物的四周设一圈竖向防渗帷幕,其目的就是为了在有施工质量瑕疵或者地基处理系统遭到破坏的情况下,将发生问题的范围限制到最小,维修时只要在此块小区域范围内重建水平防渗层和竖向防渗帷幕就可以,或者在此小区域内用其他传统方法加以处理补救。