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【摘要】
巖土工程是一個大型的復雜項目工程。本文在對地基承載能力驗算的基礎上,闡述了強夯處理、預壓處理、土工聚合物處理以及沙石墊層處理地基的方法,最后得出根據不同地基情況選擇不同地基處理方法的觀點,以期為類似工程提供可資借鑒的經驗。
【關鍵詞】
地基穩定加固穩定驗算加固方法
1前言
巖土工程工程量大、耗費時間長、開展工作難度比較大,成為土木工程施工中比較棘手的問題之一。不同地區的地質情況不同,甚至同一地區的地質情況也不盡相同,對于不同的地質條件的處理需要采取不同的方法。因此,在一些特殊地質條件下進行工程建設,首先做的第一件事就是勘測其地質條件,通過科學的勘測和計算分析對地基穩定性進行評價,最后運用相應的地基加固處理技術,保證巖土工程的穩定性。
2巖土工程分析與評價
對工程所在地的巖土分析主要從以下幾個方面進行:工程所在地的地層狀況、地下水分布狀況以及如果在巖溶地區的巖溶發育狀況等。在對不同地方的地質狀況進行勘測時,通過大量的科學勘測得出一個結論:在一個有限的勘測深度范圍內,一般的工程所在地的地層都有多層次的不同土體成分構成。從下到上大體分布為基巖層、殘積層、沖積層(砂質粘土,中粗砂、淤泥質粉砂、粉質粘土等)、人工填土層。不同的土層具有不同的土質特點,可以從土體的顏色、粒徑以及構成成分、形成過程等方面進行科學的分析。要對工程所在地的地下水分布狀況與特征進行分析,分析其水位的升、降特征,水體所在的位置等。要對工程所在地的地下構造特征進行分析。分析其是否處于地震帶,所設置的抗震設防烈度是否已經包括工程所在地點,要根據科學的《建筑抗震設計規范》對剪切地震波速數值進行科學的測量與分析,在對每一個層次的波速值獲取以后,要根據具體的施工地點的土層厚度計算出等效剪切波速值,再根據施工現場的地震烈度進行科學地規劃,做好抗震工作。
3地基穩定性驗算方法
鑒于地基工程的重要性,在工程建設的初期,設計方就需要對地基進行穩定性驗算。相較于均勻地基,非均勻地基除了需要進行地基基礎承載力驗算、還需要進行地基穩定性驗算,通過以上驗算對建筑物的傾斜、不均勻沉降等性能進行分析。目前對于地基整體性破壞、剪切破壞等特征,是通過進行平衡理論的分析以及有效應力分布原理的假設計算,以以上兩個假設結果為依據進行地基承載能力分析,雖然上述計算是基于假設,但其分析結果具有一定參考價值的,對于地基整體穩定性的分析工作具有較為重要的意義。以《建筑抗震設計規范》為代表的權威理論,認為通過圓弧法進行驗算復合目前對于數值計算要求的精度。在豎向和水平荷載共同作用下,當不能確定最危險滑動面時,對于均勻地基,一般采用極限平衡理論的圓弧滑動條分法:即危險滑動面上的力,對于要滑動的塊體的中心所產生的抗滑力矩MR與滑動力矩MS滿足以下計算公式要求:MR/MS>FsFs—抗滑穩定安全系數;當滑動面為圓弧時,取1.2;當滑動面為平面時,取1.3??顾交瑒域炈悖瑢τ诔惺茌^大水平推力時,地基可能發生側向滑動的建(構)筑物,應滿足下式要求:E/H≥FsE—水平抗力(KN);H—作用于基礎底面的水平推力(KN)。Fs—抗滑穩定安全系數,當滑動面為圓弧時,取1.2-1.3。若經上述驗算所得穩定安全系數不足,則應加大基礎埋深,繼續驗算直至滿足要求為止。
4地基加固處理方法
4.1強夯處理法
強夯處理地基的方法就是通過重力作用土體,對地基達到壓實夯牢的目的。在通常工況下,采用重錘的質量為8~10T,重錘落下的高度控制在20m左右。根據能量守恒定律,下落過程中重錘的勢能轉化為動能,在碰撞接觸過程中,動能轉化為地基土體的動能和勢能,另一部分在碰撞中轉化為其他能量,強大的沖擊力在土體中進行傳播,使得土體中的空隙得到較大程度的壓縮,大大增強的土體的抗壓強度,相應提高了地基承載能力。強夯處理法較為簡單方便,且處理效果較好,對于土體適用范圍較為廣泛;然而由于強夯處理需要重錘從高處落下,在此過程中產生較為劇烈的震動,對周圍建筑物有一定程度的影響,同時對于周圍管線等也有不同程度的影響,因此在鬧市區等建筑物密集的場所,強夯處理方法一般不推薦使用。
4.2預壓處理法
對于一些軟弱地基,同時地理位置環境又不適合于使用強夯處理時,通常采用預壓法進行處理,相關施工工藝為:在擬建位置地基上施加靜荷載,如覆蓋土層,砂層等重物,在地基壓實之后,然后進行荷載,由于重力的作用軟弱地基得到了一定程度的壓實,達到了一定的強度和承載能力。這種方法的處理,相當于在建筑構筑物之前,提前進行地基承載能力的試驗,把地基變形控制在建筑物施加荷載之前,等建筑物荷載作用于軟弱地基時,由于之前的預壓使得地基具有較高的承載能力,不再會發生較大程度的沉降。預壓法操作較為簡單方便,取材方便使得造價較低。
4.3土工聚合物處理法
作為一種化纖合成材料,土工聚合物通常在地基的處理中發揮了較大的作用。由于質量較輕,連續性好,抗拉能力和耐候性較好的特點,利用土工聚合物處理地基在目前得到了較大程度的推廣。鑒于土工聚合物的抗腐蝕和防侵蝕的特點,邊坡工程中土工聚合物方法得到了較為廣泛的推廣,在邊坡的排水、隔離和加固補強中,充分發揮了土工布纖維的強度和韌性,避免了水土的流失,且耐久性較強,增強了地基承載了,保障了邊坡安全。土工布纖維的處理方法,避免了傳統砂石料的施工困難和防護效果不佳,對于格賓石籠也具有一定的替代作用。
4.4砂石墊層處理法
對于地基承載能力要求較高,同時地基部位又是具有一定厚度的軟弱層的部位,需要對于軟弱部位進行清除處理,然后進行夯實處理作業,最后填入具有較高強度的沙石材料,并保證沙石材料具有較好的級配,這樣才能較好的承載上部傳來的荷載,并較好的傳遞給下部地基。根據以往施工經驗,地基沉降中淺層地基的沉降是最為主要的沉降要素,在沉降事故中占據較大的比例,通過置換處理的方法,再加上置換后的地基承載力擴散范圍較為廣泛,可以有效提高軟弱地基土層的承載能力,減少淺層地基的沉降,進而消弱整體沉降水平。然而由于此種地基處理方法和工藝要求較為嚴格,因此造價較高,多數在高層或超高層建筑的地基處理中應用。
5結語
地基的加固處理是建筑工程比較重要的環節,同時施工費用較高,對于地基工程應該進行深入研究,針對不同的地基情況和承載能力要求,選擇相適應的地基處理方法,達到經濟和安全的最優化。
作者:馬江 單位:寧夏回族自治區地質工程院
參考文獻:
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