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建筑地基施工工艺初探

  摘 要:在建筑工程中,地基的品质直接对全部建筑品质产生影响。为了能够确保地基基础的建筑安全性,一定要加强施工工艺和技术的探索。文章论述了建筑地基设计施工的几种工艺,希望能对建筑地基的实际施工有所帮助。 

  关键词:地基;桩基础;灌浆;施工工艺 

  1 地基的定义 

  地基(subsoil)指的是直接承受建筑构造物荷载影响的地层。它是地球的一部分,与土层直接接触,承受房屋墙、柱传来的荷载,连同自重传给土层。 

  从现场施工的角度来讲地基,地基可分为天然地基、人工地基。改善支承建筑物的地基(土或岩石)的承载能力或抗渗能力所采取的工程技术措施,要分为基础工程措施和岩土加固措施。有的工程,不改变地基的工程性质,而只采取基础工程搭话有的工程还同时对地基的土和岩石加固,以改善其工程性质。选定适当的基础形式,不需改变地基的工程性质就满足要求的地基称为天然地基;反之,已进行加固后的地基称为“人工地基”。 

  2 地基设计施工的要求 

  地基处理工程的设计和施工质量直接关系到建筑物的安全,如处理不当,往往发生工程事故,且事后补救大多比较困难。因此,对地基处理要求实行严格的质量控制和验收制度,以确保工程质量。 

  2.1 地基设计的要求 

  地基基础设计,必须坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则;根据岩土工程勘察资料,综合考虑结构类型、材料情况与施工条件等因素,精心设计。在地基基础设计中要贯彻执行国家的技术经济政策,要严格遵守相关的规章规范,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境。 

  2.2 地基施工的要求 

  为了使建筑物安全、正常地使用而不遭到破坏,要求地基在荷载作用下不能产生破坏;组成地基的土层因膨胀收缩、压缩、冻胀、湿陷等原因产生的变形不能达大。在进行地基设计时,要考虑:①基础底面的单位面积压力小于地基的容许承载力。②建筑物的沉降值小于容许变形值。③地基无滑动的危险。由于建筑物的大小不同,对地基的强弱程度的要求也不同,地基设计必须从实际情况出发考虑三个方面的要求。有时只需考虑其中的一个方面,有时则需考虑其中的两个或三个方面。若上述要求达不到时,就要对基础设计方案作相应的修改或进行地基处理(对地基内的土层采取物理或化学的技术处理,如表面夯实、土桩挤密、振冲、预压、化学加固和就地拌和桩等工艺),以改善其工程性质,达到建筑物对地基设计的要求。 

  3 地基施工的工艺 

  通常把埋深度不大,只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建行起来的基础称为浅基础。它可扩大建筑物与地基的接触面积,使上部荷载扩散。浅基础主要有:①独立基础(如大部分柱基);②条形基础(如墙基);③筏形基础(如水闸底板)。 

  当浅层土质不良,需把基础埋于深处的较好地层时,就要建造各种类型的深基础,如桩基础、墩基础、沉井或沉箱基础、地下连续墙等。它将上部荷载传递到周围地层或下面较坚硬地层上。下面是几种常见的深基础的施工工艺。 

  3.1 桩基础一种古老的地基处理方式。中国隋朝的郑州超化寺塔和五代的杭州湾海堤工程都采用桩基。按施工工艺不同,桩可分为预制桩和灌注桩。预制桩是将事先在工厂或施工现场制成的桩,用不同沉桩工艺沉入地基;灌注桩是直接在设计桩位开孔,然后在孔内浇灌混凝土而成。 

  3.2 沉井和沉箱基础,沉井又称开口沉箱。它是将上下开敞的井筒沉入地基,作为建筑物基础。沉井有较大的刚度,抗震性能好,既可作为承重基础,又可作为防渗结构。1945年美国蒙哥马利闸采用沉井作为承重防渗基础。沉箱又称气压沉箱,其开关、结构、用途与沉井类似,只是在井筒下端设有密闭的工作室南侧,防止水和土从底部流入,工人可直接在工作室内干燥状态下施工。如1937年中国钱塘江铁路桥的桥墩采用沉箱基础;1963年扬川闸用沉箱作为闸的承重防渗基础。 

  3.3 地下连续墙,利用专门机具在地基中造孔、泥浆固壁、灌注混凝土等材料而建成的承重或防渗结构物。它可作成水工建筑物的混凝土防渗老干部 也可作一般土木建筑的挡土墙、地下工程的侧墙等。墙厚一般40~130cm。世界上最深的混凝土防渗墙达131m(加拿大马尼克三级坝)。 

  3.4 土基加固采取专门措施改善土基的工程性质。土基加固工艺很多,如换土法、碾压法、强夯法、爆炸压密、砂井、预压砂井(堆载预压砂井及真空预压砂井)、振冲法、灌浆、高压喷射灌浆等。 

  (1)换土法:将软弱的土层挖除,置换以良好的土、砂、碎石或与建筑物相同的材料,然后压实或夯实。一般闸基用砂或碎石置换,称砂垫层或碎石垫层。 

  (2)强夯法:用几十吨重的夯锤,从几十米高处自由落下,进行强力夯实的地基处理工艺。夯锤一般重10~40t,落距6~40m,处理尝试可达10~20m。采用强夯法要注意可能发生的副作用及其对邻近建筑物的影响。 

  (3)预压砂井法:在地基内按一定的间距打孔,孔内灌注透水性良好的砂,缩短排水路径,并在上部施加预压荷载的处理工艺。它可加速地基固结和强度增长,提高地基稳定性,并使基础沉降提前完成。砂井直径一般25~50cm,间距2~3m。砂井一般用射水法造孔,也可采用袋砂井、排水纸板等,还可采用真空预压法,即用抽真空的办法加压,可取得相应于80kpa的等效荷载。 

  (4)振冲法:用振冲器加固地基的工艺,即在砂土中加水振动使砂土密实。用振冲法造成的砂石桩或碎石桩,都称振冲桩。 

  (5)灌浆:借助于压力,通过钻孔或其他设施将浆液压送到地基孔隙或缝隙中,改善地基强度或防渗性能的工程措施(见灌浆)。 

  (6)高压喷射灌浆:通过钻入土层中的灌浆管,用高压压入某种流体和水泥浆液,并从钻杆下端的特殊喷嘴以高速喷射出去的地基处理工艺。在喷射的同时,钻杆以一定速度旋转,并逐渐提升;高压射流使四周一定范围内的土体结构遭受破坏,并被强制与浆液混合,凝固成具有特殊结构的圆柱体,也称旋喷桩。如采用定向喷射,可形成一段墙体,一般每个钻孔定喷后的成墙长度为3~6m。用定喷在地下建成的防渗墙称为定喷防渗墙。喷射工艺有三种类型:①单管法,只喷射水泥浆液;②二重管法,由管底同轴双重喷嘴同时喷射水泥浆液及空气;③三重管法,用三重管分别喷射水、压缩空气和水泥浆液。 

  3.5 岩基加固少裂隙、新鲜、坚硬的岩石,强度高、渗透性低,一般可以不加处理作为天然地基。但风化岩、软岩、节理裂隙等构造发育的岩石,须采取专门措施进行加固。岩基加固的工艺,有开挖置换、设置断层混凝土塞、锚固、灌浆等。 

  (1)开挖置换:类似土基加固的换土法,将设计规定的建筑物建基高程以上的风化岩全部开挖,用混凝土置换。 

  (2)设置断层混凝土塞:将断层内断层角砾岩、断层挖除至一定深度,回填混凝土,形成混凝土塞。 

  (3)锚固:在岩石内埋设锚索,用以抵抗侧向力或向上的力;通常锚索为被水泥浆或其他固定剂所包裹的高强度钢件(钢筋、钢丝或钢束)。锚固法也可以加固土基。 

  (4)灌浆:主要有帷幕灌浆和固结灌浆。 

  4 小结 

  综上所述, 地基施工质量关系到整个建筑物的工程质量,在地基施工过程中,遇到各种意外情况,应及时通过业主、监理与设计部门联系,按设计部门的设计修改通知或会议纪要进行施工。

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