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房屋建筑施工中地基处理技术分析

学术期刊发表网 位置:理工论文 时间:2022-03-28 08:38 (12)

摘要:摘要:为了解房屋建筑施工工程中的地基处理技术,简单介绍了房屋建筑施工地基特点,叙述了房屋建筑施工地基处理的重要性,剖析了影响房屋建筑地基的因素,并对房屋建筑施工工程中的

  摘要:为了解房屋建筑施工工程中的地基处理技术,简单介绍了房屋建筑施工地基特点,叙述了房屋建筑施工地基处理的重要性,剖析了影响房屋建筑地基的因素,并对房屋建筑施工工程中的地基处理技术进行了进一步分析。通过分析发现,房屋建筑施工地基受地基土、建筑高度、临近建筑的直接影响,需要根据现场情况,选择恰当的处理技术。

  关键词:房屋建筑施工;地基处理技术;强夯法

  1房屋建筑施工地基特点

  1.1地基土类型多样

  从地基土类型上来看,房屋建筑施工地基不仅存在非饱和土、饱和土的区别,而且存在黏性土、砂性土的区别,对应的土体结构、土颗粒级配、土颗粒大小、土颗粒形状均具有较大差异。

  1.2土体构造复杂

  从房屋建筑施工地基土体构造来看,地基土层理、层理夹层构造较为复杂,比如,部分地基土层理含软弱土层,而部分地基土层理含土层夹层,甚至存在透镜体等。再如,我国西南地区广泛分布熔岩地质,对地基处理提出了较大挑战。

  1.3风险因素隐蔽

  从房屋建筑地基施工过程来看,相邻的工序众多,上一个工序与下一个工序紧密相连,且下一个工序会完全覆盖上一个工序,导致工程质量风险因素较为隐秘,一旦无法及时发现,造成的损失也较大。

  2房屋建筑施工地基处理的重要性

  2.1规避不良地质干扰

  地基处理特指利用具备改善支撑建筑物地基土抗渗透能力、地基岩石承受能力而采取的工程技术手段。作为房屋建筑物至关重要的组成部分,地基耐久性、坚固性直接关系到整体建筑安全和使用年限[1]。而多数地区天然地基呈现软弱性,与房屋建筑工程变形、强度、稳定性要求不相符,需要人工处理后方可使用。改善地基土工程特性,促使其与建筑要求相符是地基处理的主要目的。通过恰当的地基处理,不仅可以减少地基压缩与变形,而且可以促使地基动力特性、稳定性与抗震性能达到较高的水平,规避强渗流、泄露等不良因素干扰。

  2.2提高建筑综合效益

  对于房屋建筑来说,施工地基处理是地基基础潜力被充分挖掘的有效手段。特别是对于不均匀地基、软土地基,结合工程地质条件以及周边环境特点、建筑使用要求、建筑结构类型、建筑施工材料等因素,制定科学的基础方案,可以拓展房屋建筑地基投入资金节约渠道[2]。同时,通过从技术、进度、经济几个方面分析房屋建筑施工地基处理方案的优缺点,可以确定经济最为合理、技术最为先进、质量最为优异、过程最为安全的地基基础处理方案,确保房屋建筑施工地基处理综合效益达到高水平。

  2.3确保建筑结构稳定性

  地基处理效果直接关乎建筑整体结构稳定性,若地基处理不到位,上层建筑坍塌风险较大,且不受上层建筑物建设牢固度影响。特别是在房屋建筑上部结构选择高强度材料时,兼具大压缩性、低强度的地基土承受着不均匀荷载,此时,只有选择恰当的地基尺寸和地基处理方案,才可以控制地基强度、沉降在规范许可范围内,保障上部基础乃至建筑整体结构在规定使用年限内的结构稳定性。

  3房屋建筑地基影响因素

  3.1地基土性质

  地基土性质是影响房屋建筑地基的首要因素,直接决定了地基处理的目的以及采用何种地基处理技术。这主要是由于根据房屋地基土类型、构造的差异,其对应的孔隙比、塑性指数、含水量、内摩擦角、弹性模量、液性指数、固结系数、压缩模量、最大干密度、最优含水量、主要受力土层渗透性均具有较大区别。根据相关参数的区别,技术人员可以进行天然地基的判定以及力学、水力学问题解决方案的预先设计。比如,对于满足地基承载力、房屋建筑物容许变形的地基土,可以直接采用天然地基,而在无法满足地基承载力时,可以从增加承载力、防止变形、稳定斜坡、减少土压力等几个方面,选择适当的固化、挤密、降水、加筋等措施。

  3.2建筑物高度

  建筑物高度直接决定了建筑物整体荷载以及对地基承载力的要求,加之部分高耸房屋建筑对整体倾斜要求较为严格。同时,高层或特高层房屋建筑可变荷载占据总体荷载比例处于较高水平,作用于地基土上的压力也处于较高水平,且在运行过程中荷载递增幅度处于较高水平,此时,房屋地基面临的可变荷载较大,需要选择安全稳定等级更高的地基处理方案,必要情况下可以采用碎石桩、深层搅拌桩等复合地基。除建筑高度外,建筑物体型、上部结构要求、加固深度、结构受力体系等对房屋建筑地基也具有较大的影响。

  3.3场地邻近建筑物场地邻近建筑物对房屋建筑地基处理时的工期、占地面积、材料使用等具有潜在影响,特别是相邻建筑物的存在,会对房屋建筑地基造成附加沉降,进而引发建筑物地基不均匀沉降、开裂问题[3]。只有根据现有规范进行基础范围内沉降的核算,并根据弹性力学理论推测相邻建筑物基础对基础的附加沉降,采取针对性建筑沉降控制措施,才可以降低房屋建筑地基不均匀沉降影响。特别是在新建房屋建筑、既有建筑基础距离处于较低的水平时,同一栋建筑物相邻的两个基础、相邻两栋建筑物基础会相互影响,导致整个场地基础附加荷载突出。

  4房屋建筑施工中地基处理技术

  4.1强夯法

  强夯法适用于碎石土、低饱和度粉土和黏性土、砂土、杂填土、湿陷性黄土、素填土等,属于深层地基处理技术,是动力法的一种,可以有效加固工业废弃料、建筑废弃料组成的填土地基[4]。

  比如,对于中风化砂岩、泥岩组成的基岩,根据土石方工程量大、填方高度大的特点,结合独立基础对地基承载力特征值的要求,技术人员应避免选择成本高、周期长的挖孔桩以及分层碾压法,而是选择周期短、操作便捷、加固效果优的强夯法。为保证地基强夯处理质量,在明确强夯技术要求的基础上,技术人员可以事先规划强夯方案,并在空闲场地进行试验夯击。结合试验夯击阶段检测的结果以及分析,进一步细化强夯方案、资源组织,为全面强夯操作质量提供保障。强夯技术要求需要综合考虑房屋建筑施工工程基础处理成本、耐久性、结构安全性,具体技术要求见表1。

房屋建筑施工中地基处理技术分析

  根据式(1)可以初步确定强力夯击时回填土层每层深度在8m以内,夯击点布置方法为正方形,夯击点与夯击点之间的距离为5m,以能级为3000kN·m的点夯方法重复两遍,最后利用能级为800kN·m的满夯方法操作一遍。点夯、满夯所用夯击锤重量均为180kN,直径为2.25m,下落距离分别为17.15m、4.75m。在强力夯击方案确定之后,技术人员可以选择空闲场地进行2遍点夯试验,所选择的场地面积应在380m2以上。在每一次点夯操作过程中均记录每一个夯击点的次数、总体沉降数值,进而开展一次满夯操作[5]。在满夯操作结束后,利用浅层平板载荷试验法进行测试,若测试发现两次点夯后仍然存在显著的土体沉降问题,技术人员可以将点夯遍数提高到3遍,将2遍点夯间歇时间控制在4h以上。对于部分饱和软弱黏性土层,若利用强夯法无法达到良好的效果,则需要与回填碾压、预压排水等技术配套使用。

  4.2CFG短桩复合地基

  CFG短桩复合地基适用于砂土、填土、非饱和黏性土、饱和粉土等土体,不适用于塑性指数较高的饱和软黏土,这主要是由于CFG短桩复合地基仅具有置换价值,桩之间承载力处于较小水平。以箱型基础的房屋建筑为例,在场地标高为42.69m、基底标高为36.54m、地下静止潜水位标高为28.56m、基础埋深为4.75m时,房屋建筑基础位于细砂层,天然地基承载力与设计要求存在些许偏差,可以选择CFG短桩复合地基。根据工程特点,可以设定房屋建筑沉降量控制目标为≤10cm、倾斜率控制目标为0.0015%、承载力标准值≥460kPa。同时,考虑到场地新近沉积土存在承载力不均、形状异变风险,可以将细砂层下第四级沉积土作为CFG短桩端持力层,利用长螺旋钻成孔管内泵压操作,有效桩长为5.8m,桩径为420mm,相邻CFG短桩之间的距离为1.6m,桩数量为768×2根,桩身混凝土强度等级为C15,褥垫层厚度为14.8m,混合料方量为1258m3。在CFG短桩复合地基操作过程中,包括钻机就位、成孔、钻杆内灌注混凝土、提升钻杆、灌注孔底混凝土、边泵送边提升钻杆、成桩、钻机移动位置几个环节。在整个操作过程中,成孔技术人员、压灌技术人员、搅拌技术人员、提钻技术人员应紧密配合,确保钻头提升速度、混凝土泵送量相一致,且混凝土输入量超出提钻空孔以上,规避CFG短桩内充水孔洞形成。同时,为保证桩顶混凝土密实度与强度达到规范要求,技术人员应以CFG短桩顶部以下25cm为标准,进行振捣加固[6]。对于土质较软的局部场地,技术人员可以在布置勘查孔点了解土质的基础上,对局部土体进行补强处理,即根据场地其他区域强度标准,结合场地地下水位处于较深水平特点,选择相邻两根CFG短桩之间的中心轴点、相邻四根CFG短桩的对角线交点位置,经人工夯实,增设桩径达到365mm、成孔深度达到1.1m的夯击水泥桩,并促使夯击水泥桩进入细砂层深度超过25cm。

  4.3深层搅拌法

  深层搅拌法适用于淤泥质土、含水量处于较高水平、地基承载力标准值在120kPa以下的黏性土体或粉质土体。从本质上而言,深层搅拌法是利用石灰、水泥等高强度材料,借助特定搅拌机械固化地基深处软土、粉体的一种技术。根据操作工艺的差异,深层搅拌法包括基于水泥浆、地基土的水泥浆搅拌以及基于水泥粉、地基土的粉体喷射搅拌两种类型[7,8]。以水泥浆搅拌为例,其适用于地势不平坦、地下水埋藏于多层地基土(孔隙潜水)、透水层弱、水量受季节影响的地区,在房屋地基处理周边均分布有已建建筑物、排水管道、电缆线,且换砂地基浅基础距离房屋建筑地基边缘较近的情况下,技术人员应以确保基础处理安全为前提,贯彻造价合理性、操作可行性、工期适宜性原则,在操作前期清除场地旧基础、浅层石块,并进行场地的平整处理,为深层水泥浆搅拌操作提供良好条件[9],进而在地基土性质明确的基础上,选择适宜的材料。比如,在地基土为杂填土(抗剪强度10kPa,重度17.62kN/m3)、黏土(抗剪强度22kPa,重度18.36kN/m3)、淤泥质土(抗剪强度25kPa,重度17.23kN/m3)、残积黏性土(抗剪强度29kPa,重度18.21kN/m3)时,技术人员可以选择32.5R普通硅酸盐水泥,水灰比为0.55。在材料确定后,技术人员可以根据地基土要求,设定恰当的施工参数、工艺标准。比如,深层水泥搅拌垂直度偏差≤0.45%,深层搅拌平面位置偏差<45mm,搅拌提升速度>0.65m/min但小于1m/min。根据所设计的技术参数,技术人员应贯彻持续、均匀原则,严格依据前期设定的水泥浆喷射时间进行控制,避免在钻进、提升过程中停止水泥浆喷射。在水泥浆出现初凝现象后,技术人员应结束操作,并通过室内试验确定地基处理结果,以便第一时间发现地基处理问题,第一时间解决。除此之外,鉴于水泥浆初凝后缺陷处理难度较大,技术人员应将地基处理质量控制前移到最初环节,即在操作前,测量并标注钻杆长度,确保钻杆长度与深层搅拌要求相符,进而对管路进行润湿操作,保证水泥浆顺利输送。

  5结语

  综上所述,根据地基土特征的差异,所适用的地基处理技术也具有一定差异。技术人员应综合考虑房屋建筑结构类型、材料以及所在场地原地基土类型,合理选择强夯法、CFG短桩复合地基、深层搅拌法等方法,充分发挥天然地基或复合地基的挤密、置换、胶结固化作用,为后期房屋建筑施工工程安全稳定运行提供良好的环境。

  参考文献:

  [1]杨宇.房屋建筑施工中关于地基处理技术的研究探讨[J].建筑技术开发,2021(04):157-158.

  [2]凌越剑.房屋建筑中的地基处理施工技术研究[J].中国新技术新产品,2020(01):90-91.

  [3]王斓.基于房屋建筑安全视角的地基施工技术研究[J].东西南北,2019(22):244-244.

  [4]林志超.基于混合匹配策略的房屋建筑地基基础处理及施工技术分析[J].地产,2019(15):167-168.

  [5]安旭,徐骏,胡忠勇.房屋建筑地基与基础工程岩溶溶槽处理案例分析[J].建筑技术开发,2020(05):129-130.

  [6]刘勇.房屋建筑施工地基处理要点分析[J].山东农业工程学院学报,2020(05):51-54.

  [7]李俊.房屋建筑施工中地基基础工程的施工技术处理措施[J].砖瓦,2021(2):166-167.

  [8]李传伟,吴腾飞.房屋建筑施工工程中的地基处理技术探讨[J].砖瓦,2021(6):183+185.

  [9]刘晨.深层搅拌桩处理建筑地基的应用研究[J].砖瓦,2021(6):206+208.

  作者:牛凯鹏

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