強(qiáng)夯地基處理膨脹土地

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膨脹土地基基本處理方法

　　1 換土法

　　即將膨脹土全部或部分挖掉，換填非膨脹黏性土、砂礫土、砂土或灰土以及其他性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的材料，消除或減小地基脹縮變形。該法本質(zhì)是回避膨脹土的不良工程特性，從源頭上改善地基，是膨脹土地基處理方法中簡(jiǎn)單而且有效的方法。

　　2 墊層法

　　該法與換土法施工過(guò)程基本相同，主要應(yīng)用于較薄的膨脹土層及主要脹縮變形層不厚的情況，但對(duì)膨脹土層較厚的地基可采用部分挖除，鋪設(shè)碎石墊層、砂墊層抑制膨脹土的升降變形引起的危害，其作用主要是減小地基脹縮變形和調(diào)節(jié)膨脹土地基沉降量，具有補(bǔ)償功能。在規(guī)定的時(shí)間間隔后，按步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿(mǎn)夯，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。此外，砂土層還具有防止地下水毛細(xì)作用上升的作用，避免地基受膨脹作用的影響。

　　3 壓實(shí)控制法

　　膨脹土壓實(shí)需考慮壓實(shí)后的干容重關(guān)、含水量、壓實(shí)的方法、附加荷載等因素，但在實(shí)際施工中因目前的壓實(shí)設(shè)備基本均能滿(mǎn)足壓實(shí)功的要求，采用該法的工程一般荷載不大，因此附加荷載也不大，故后兩個(gè)因素可忽略。但因膨脹土具有濕脹干縮的性質(zhì)，且該性質(zhì)具有反復(fù)性，壓實(shí)到較大容重后濕水必然帶來(lái)更大的膨脹。二、強(qiáng)夯施工過(guò)程中，依照要求記載下每次夯擊時(shí)候夯錘分量，落距、夯點(diǎn)間距、填筑路基高度、夯擊面積、每坑的夯擊點(diǎn)數(shù)，并用水準(zhǔn)儀檢測(cè)并記載每錘夯擊沉降量。因此，使用該法施工時(shí)一般是在含水量略高于自然含水量的情況下進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)在一個(gè)相對(duì)低容重的標(biāo)準(zhǔn)。壓實(shí)法需在現(xiàn)場(chǎng)作試驗(yàn)，建立含水量、干容重、膨脹潛勢(shì)之間的關(guān)系，以指導(dǎo)施工。并應(yīng)特別注意控制含水量，以免含水量過(guò)大導(dǎo)致水分向下層缺水的土層中轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致膨脹。

　　4 土質(zhì)改良法

　　即利用石灰、水泥或其他固化材料通過(guò)與膨脹土的物理化學(xué)作用進(jìn)行膨脹土的改性處理，以達(dá)到降低膨脹土膨脹潛勢(shì)、增強(qiáng)強(qiáng)度和水穩(wěn)性的目的。具體來(lái)說(shuō)，石灰的固化作用是由于鹽基交換、次生碳酸鈣膠結(jié)性、粘土顆粒與石灰相互作用形成新的含水硅酸鈣、鋁酸鈣等新礦物而顯現(xiàn)出來(lái)；水泥的固化作用是由于鈣酸鹽與鋁的水化物和顆粒間的膠結(jié)作用，膠結(jié)物逐漸脫水和新生礦物的結(jié)晶作用，從而降低膨脹土的液限，增大膨脹土的塑限和抗剪強(qiáng)度；NCS固化材料除具有石灰、水泥的優(yōu)點(diǎn)消除土的脹縮性外，還有吸水增強(qiáng)作用，改善土的壓實(shí)性并生成微型加筋結(jié)構(gòu)，提高土的強(qiáng)度。碎石填土層的欠固結(jié)特性，決議了必須考慮其工后沉降，以及填土段樁根底核算的負(fù)摩阻力疑問(wèn)。

　　5 濕度控制法

　　濕度控制法是通過(guò)控制膨脹土含水量的變化，保持地基中的水分少受蒸發(fā)及降雨入滲的影響，進(jìn)而抑制地基的脹縮變形。當(dāng)前較成功的保濕方法有四種，即暗溝保濕法、預(yù)浸水法、全封閉法及帳幕保濕法。

強(qiáng)夯處理——膨脹土地區(qū)新建房屋采取的措施

　　1 建筑措施：1）設(shè)置建筑物上，應(yīng)選擇場(chǎng)地條件簡(jiǎn)單、沒(méi)有地裂、陡坎、沖溝不發(fā)育、地質(zhì)分層均勻的有利地段；通常強(qiáng)夯法是目前大多數(shù)建筑地基建設(shè)的基本處理方法，而強(qiáng)夯機(jī)是必不可少的設(shè)備。2）建筑物體型不宜過(guò)長(zhǎng)，切忌平面凹凸曲折和立面高低不一；3）山梁處、建筑平面轉(zhuǎn)折部位和高度(荷重)有顯著差異部位――建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型(或基礎(chǔ))不同部位，適當(dāng)設(shè)置沉降縫分隔開(kāi)，以減少膨脹的不均勻性；4）民用建筑層數(shù)宜多于三層以上，有外廊時(shí)外廊部分宜采用懸挑結(jié)構(gòu)。

　　2 基礎(chǔ)措施：1）盡可能用鋼筋混凝土樁基，單層民用建筑在膨脹土脹縮性較弱時(shí)，可采用砂墊層砂包的條形基礎(chǔ)。脹縮性較強(qiáng)時(shí)，可采用砂墊層墩基。砂包、砂墊能隔離和調(diào)節(jié)脹縮力的傳遞，減少條形基礎(chǔ)遭受拉裂的可能性。墩基減少了與膨脹土地基的接觸面；在墩與墩之間發(fā)裂時(shí)，可通過(guò)油氈的滑動(dòng)面而任意移動(dòng)，形成滑動(dòng)支座；基礎(chǔ)梁承擔(dān)墩座移動(dòng)時(shí)的磨擦力，以及上部荷載所產(chǎn)生的彎矩；墩基下的砂墊層可隔離在墩基下脹縮力的傳遞，以保護(hù)墩基不遭受拉損。建議將夯錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底整平。另外，為避免房屋開(kāi)裂破損，膨脹土地區(qū)的房屋基礎(chǔ)宜設(shè)置鋼筋混凝土基礎(chǔ)圈梁。

強(qiáng)夯法處理

強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑至流塑的黏性土等地基上對(duì)變形控制要求不嚴(yán)的工程。強(qiáng)夯置換法在設(shè)計(jì)前必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性和處理效果。

　　強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)有代表性的場(chǎng)地上選取一個(gè)或幾個(gè)試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行試夯或試驗(yàn)性施工。試驗(yàn)區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地復(fù)雜程度、建筑規(guī)模及建筑類(lèi)型確定?？紤]到“邊界效應(yīng)”，每個(gè)試夯區(qū)的面積不能太小，不宜少于3排夯點(diǎn)。

　　當(dāng)進(jìn)行試夯方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)地基條件、工程要求和設(shè)備等條件確定夯擊參數(shù)和夯擊工藝。應(yīng)對(duì)主要工藝、參數(shù)進(jìn)行必要的組合優(yōu)化，通過(guò)效果測(cè)試和環(huán)境影響評(píng)價(jià)，提出一種或幾種方案。配有棘輪鎖止的變幅卷?yè)P(yáng)組織，確保了強(qiáng)夯機(jī)起重臂安全牢靠的定位。試夯后應(yīng)確定的強(qiáng)夯參數(shù)包括:夯擊能量—錘重(包括選定夯錘靜壓力)和落距，單點(diǎn)夯擊次數(shù)和夯擊遍數(shù)，夯間距及布點(diǎn)間距，起夯面高程，達(dá)到飽和夯擊能的場(chǎng)區(qū)平均夯沉量，停錘標(biāo)準(zhǔn)(錘擊貫入度)，遍間歇時(shí)間，有效加固深度，檢測(cè)項(xiàng)目點(diǎn)位、合格指標(biāo)等。

　　當(dāng)場(chǎng)地表土軟弱或地下水位較高，夯坑底積水影響施工時(shí)，宜采用人工降低地下水位或鋪填一定厚度的松散性材料，使地下水位低于坑底面以下2m。坑內(nèi)或場(chǎng)地積水應(yīng)及時(shí)排除。在較高能級(jí)的強(qiáng)夯機(jī)施工的時(shí)候都會(huì)加裝門(mén)架作為支撐，來(lái)提高起重機(jī)的起重能力，除此之外，加裝支撐結(jié)構(gòu)還有其他的優(yōu)勢(shì)：1、適合國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的起重機(jī)機(jī)械裝備水平，用較小起重量就能吊起較重的夯錘，經(jīng)濟(jì)性?xún)r(jià)比高。對(duì)飽和度較高、地下水位埋深較淺的地基，宜通過(guò)試夯確定有效的輔助措施，如是否設(shè)置豎向排水體或直接采用強(qiáng)夯置換工藝。

　　在有成熟經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件相同時(shí)，可不進(jìn)行專(zhuān)門(mén)試夯，直接采用成功的工藝、參數(shù)。但在施工之前應(yīng)進(jìn)行小片試驗(yàn)性施工，以核實(shí)施工工藝和強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)是否符合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件。

?強(qiáng)夯工程出現(xiàn)的地基總沉降分為哪幾種情況

     我們實(shí)施的一些強(qiáng)夯工程項(xiàng)目。針對(duì)地基方面，從機(jī)理上分析，地基總沉降可分為瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分。

瞬時(shí)沉降主要來(lái)源于外荷載使土體在剪切作用而引起的側(cè)向變形，由側(cè)向擠出導(dǎo)致土體的位移變形在地基總沉降量中占有一定的比重。一般認(rèn)為瞬時(shí)沉降有兩部分組成: 一部分是由土體的彈性變形引起的；另一部分則由土體塑性區(qū)的發(fā)展引起。對(duì)細(xì)顆粒土不宜超過(guò)10—20mm落距宜大于4m，一般為4—6m。目前，有關(guān)初始沉降的計(jì)算都針對(duì)部分沉降而言，對(duì)后一部分沉降計(jì)算目前還沒(méi)有找到令人信服的計(jì)算方法，大多是在部分計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行一些修正來(lái)考慮塑性變形的影響。

     固結(jié)沉降是由于外荷載引起的超孔隙水壓力的水力梯度促使水從土內(nèi)排出，而應(yīng)力增量轉(zhuǎn)移到土骨架上而發(fā)生的沉降，這是一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的過(guò)程，主要發(fā)生體積的變化。例如一些丘陵地帶，這里的地質(zhì)比較疏松，一些沙土地質(zhì)經(jīng)過(guò)常年的沖刷，表面雖然看不多有溝壑，但是內(nèi)部有一些沖刷。固結(jié)沉降在總沉降量中所占的比例較大，固結(jié)變形持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，且與地基土的性質(zhì)、土層厚度、排水條件和土體的固結(jié)系數(shù)有關(guān)。

     次固結(jié)沉降是土體在附加應(yīng)力作用下，因土骨架本身隨時(shí)間的蠕變發(fā)展而產(chǎn)生的緩慢沉降。因此，次固結(jié)沉降又稱(chēng)蠕變沉降，它是工后沉降的主要組成部分。

     一般來(lái)講，瞬時(shí)沉降常用彈性理論求解；固結(jié)沉降多采用分層總和法，根據(jù)固結(jié)試驗(yàn)確定參數(shù)求解；次固結(jié)沉降常用分層總和法和根據(jù)蠕變?cè)囼?yàn)的確定參數(shù)求解。