软基础的处理及实例

软基础的处理及实例含义：建筑之前如果地基不够坚固，为防止建筑后地基下沉拉裂造成建筑物不稳定等事故，需要对软地基进行处理，使其沉降变得足够坚固,提高软地基的固结度和稳定性至设计的要求，这个过程叫做软基处理，又叫软地基处理。常见软地基类型：软粘土，杂填土，冲填土，湿陷性黄土，饱和粉细砂及部分粉土，泥炭土，多年冻土，膨胀土等等。。。。软基础处理包括浅层处理（如挖除换填、抛石挤淤）、砂（砾）垫层、土工合成材料、袋装砂井、塑料排水板、真空预压、真空堆载联合预压、砂桩、碎石桩、加固土桩、水泥粉煤灰碎石桩、Y形沉管灌注桩、薄壁筒形沉管灌注桩、静压管桩、强夯、强夯置换等一系列施工方法。复合地基法：水泥粉煤灰碎石桩，振冲碎石桩，旋喷桩，喷粉桩等。石灰桩：系先在地基中钻孔，然后将生石灰注入孔内夯实挤密成桩。石灰桩加固机理除了成孔时挤密桩周围土外，主要作用还在于，生石灰在桩孔中吸收桩周围土层的孔隙水变成熟石灰时，产生体积膨胀，挤密桩周土体，减少其孔隙比，加速地基土的固结，提高地基承载力，消除湿陷性，从而使地基得到加固。其特点是可提高地基强度（1～3倍），材料易得，施工简便，造价较低。振冲碎石桩：系利用振冲器水冲成孔，填以砂石骨料，借振冲器的水平及垂直振动，振密填料，形成碎石桩体，与原地基构成复合地基。它的特点是：可提高地基承载力，节省三材，施工简单，加固期短，可因地制宜，就地取材，使用碎石、砂子、卵石、矿渣等填料，费用低廉。水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）：是在碎石桩的基础上，掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合后制成的一种具有一定强度的桩体。这种桩的特点是：改变桩长、桩径、桩距等设计参数，可使承载力的在较大范围内调整，有较高的承载力，承载力提高幅度在250%～300%，对软土地基承载力提高更大；沉降量小，变形稳定快；工艺性好，桩体材料具有良好的流动性与和易性，灌注方便，易于控制施工质量；可节约大量水泥、钢材，可利用工业废料，降低工程费用，与预制钢筋混凝土桩加固相比，可节省投资30%～40%。旋喷桩：系利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度（20r/min）旋转，一面低速（15～30cm/min）徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度(0.5～8.0MPa）的圆柱固结体(即旋喷桩),从而使地基得到加固。旋喷桩的特点是：可提高地基的抗剪强度；能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8～10倍的大直径固结体，可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体；施工噪声低，振动小；可用于任何软弱土层，可控制加固范围；设备较简单、轻便，机械化程度高；料源广阔，施工简便，速度快，成本低等。喷粉桩：系采用喷粉桩机成孔，运用喷粉桩机借助压缩空气将粉体（水泥或石灰粉）输送到桩头，并以雾状喷入加固地基的土层中，并借钻头的叶片旋转，加以搅拌，使其充分混合，形成水泥（或石灰）土桩体，与原地基构成复合地基。喷粉桩的特点是：加固改良地基，提高地基承载力（2～3倍）和水稳性，减少沉降量（1/3～2/3），加快沉降速率，不需向地基土中注入附加水分；喷粉采用密封，对环境无污染，施工无振动、无噪音，对周围环境无不良影响；施工机具设备较简单，机具液压操纵，连续钻进，方便迅速，效率高，机具装配费用低，无需高压设备，安全可靠，施工操作简便，成桩效率高（每台喷粉机为50根/d），可就地取材，费用较低，比采用混凝土灌注桩地基处理费用降低70%，工期仅为原来的1/3。喷粉桩：系采用喷粉桩机成孔，运用喷粉桩机借助压缩空气将粉体（水泥或石灰粉）输送到桩头，并以雾状喷入加固地基的土层中，并借钻头的叶片旋转，加以搅拌，使其充分混合，形成水泥（或石灰）土桩体，与原地基构成复合地基。喷粉桩的特点是：加固改良地基，提高地基承载力（2～3倍）和水稳性，减少沉降量（1/3～2/3），加快沉降速率，不需向地基土中注入附加水分；喷粉采用密封，对环境无污染，施工无振动、无噪音，对周围环境无不良影响；施工机具设备较简单，机具液压操纵，连续钻进，方便迅速，效率高，机具装配费用低，无需高压设备，安全可靠，施工操作简便，成桩效率高（每台喷粉机为50根/d），可就地取材，费用较低，比采用混凝土灌注桩地基处理费用降低70%，工期仅为原来的1/3。重锤夯实：是利用起重机械将夯锤提升一定高度，然后自由落下，重复夯击基土表面，使地基表面形成一层比较密实的硬壳（表层），从而使地基得到加固。本法具有起吊使用轻型设备易于解决，施工简便，费用较低等优点。灰土工程：是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去，用一定比例的石灰与土，在最优含水量情况下，充分拌合，分层回填夯实或压实而成。灰土具有一定的强度、水稳定性和抗渗性，施工工艺简单，取材容易，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。强夯施工：是用起重机械（起重机械或起重机配三角架、龙门架）将大吨位（一般8～25t）夯锤起吊到6～30m高度后，自由落下，给地基土以强大的冲击能量的夯击，使土中出现冲击波和很大的冲击应力，迫使土体孔隙压缩，排除孔隙中的水，使土粒重新排列，迅速固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种地基加固方法。其特点是：可使用工地常备简单设备；施工工艺操作简单；适用土质范围广，加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高2～5倍；压缩性可降低2～10倍，加固影响深度可达6～10m；工效高，施工速度快（一般设备每月可加固5000～10000m2地基），较换土回填和桩基可缩短工期一半；节省加固原材料；施工费用低，节省投资，比换土回填节省50%费用，与预制桩加固地基相比，可节省投资50～70%等。实例工程概况在南昌市拟建某商住楼,基槽挖深为自然地表下2·30m,基础持力层为杂填土,由于其承载力为(fk=140kPa)不能满足设计要求,需要进行地基加固处理,要求处理后地基承载力达到200kPa。b.工程和水文地质条件根据甲方提供的岩土工程勘察报告,基础以下基地层为:(1)杂填土:主要由生活垃圾和建筑垃圾组成,厚度为3·4~4·8m。(2)细砂:黄色,稍密,很湿,厚度0·7~2·6m。(3)粉质粘土:黄色,可塑,厚度0·8~2·2m。(4)细砂:黄色,中密,饱和,厚度0·9~3·3m。(5)圆砾:中密,饱和,厚度大于2·5m。c.粉喷桩的设计(1)粉喷桩的技术指标根据建筑对复合地基变形的要求,将桩端置于第4层土上,设计桩径500mm,施工桩长8·6m,有效桩长8m。(2)确定单桩承载力标准值根据规范JGJ79—91,取(1)(2)式中的较小值,即Rdk取141KN为宜。Rdk=UpquLq+ApQp=3·14×0·5×(8×4·5+10×3)+0·5×3·14×0·252(80+90+70)=141(kN)(1)Rdk=η×fcu×Ap=0·4×1900×0·196=149(kN)(2)式中:Rdk———单桩承载力标准值(kN);qu———第i层土桩侧摩阻力值,淤泥质土取8·0kPa、粉质粘土取10·0kPa;Up———桩的截面周长(m);Lq———第i层桩周土厚度(m);qp———桩端土承载力标准值(kPa);Ap———桩载面积(m2);α———桩端土承载力折减系数,一般取0·5;η———强度折减系数,一般取0·4;fcu———水泥土抗压强度(kN)。根据(1)、(2)式确定水泥强度得fcu=Rdk/η*Ap=1796kN/m2按水泥摄入量13·8%计算,得到28d室内配合水泥强度为qu=1900kN/m2,此配合比较合适。(3)复合地基置换率与柱距计算根据公式:fapk=m×Rdk/Ap+β(1-m)fak(3)式中:fapk———复合地基的承载力标准值,取130kPa;fak———柱间天然地基土承载力标准值,取90kPa;β———柱间土承载力折减系数取0·5;由式（3）可得m=12·6%，柱距L=(Ap/m)1/2=1·3,取L=10m,反算置换率m=16·2%,将调整后的参数带入(3)式得:fapk=157(kN),满足设计要求。振冲碎石桩实例：清远市某制药厂兴建生产车间,因原地基承载力不足,无法满足设计要求,需进行地基处理,处理面积约为3800m2。根据钻探揭露、野外鉴别,结合标贯、土工试验,场地地层自上而下分层描述如下:(1)人工填土层:主要为素填土,连续分布于场地表层,层厚3.3~6.8m,东部较薄,西部较厚。棕黄色、肉红色,为花岗岩风化土,以砂质粘性土为主,疏松状。(2)冲积粉质粘土:分布于场地西部,往东逐渐变薄。层厚0.8~5.8m。灰色,可塑为主,含少量有机质。(3)粘土:主要分布于场地东部,从东往西逐渐变薄。层厚1.5~13.2m,褐黄色,土体粘韧,硬塑为主,局部可塑。(4)粉土:连续分布,层厚2.1~5.9m,灰黄色,湿,稍密状。(5)中砂:连续分布于场地内,层厚1.0~6.6m,灰黄色,饱和,松散状。(6)残积粉质粘土:连续分布,褐红、棕黄色,硬塑为主,含少量风化岩石碎块。(7)微风化灰岩:本场地灰岩形态复杂,岩面埋深变化大。灰黑色,岩石坚硬,裂隙普遍较发育,微晶质结构,岩芯多呈短柱状,个别为块状。溶蚀现象明显,岩溶发育。其天然单轴抗压强度为86.7~106.0MPa。b.振冲碎石桩设计根据本场地的工程地质条件,设计采用振冲碎石桩处理软土地基,要求采用30kW振冲器施工。设计要求如下:(1)桩径600mm,正方形布桩,桩间距为1.10~1.45m(基础部分)和2.0m(基础以外部分),基础外缘每边≥2排护桩。(2)桩长约为5~10m,以残积粉质粘土作持力层,进入持力层0.5m为准。(3)材料采用3~5cm碎石,其含泥量≤5%;碎石桩施工完后铺设30cm碎石垫层。(4)密实电流为50A,留振时间为10~20s。(5)振冲水压400kPa,水量≥20m3/h。(6)施工完4周后作单桩复合地基载荷试验,要求复合地基承载力标准值≥180kPa。c.振冲碎石桩复合地基施工工艺c.1工艺原理振冲碎石桩是利用压力水冲和振冲器的水平振动力在软土中成孔,然后填入碎石以置换软土,并通过控制密实电流和留振时间振密成桩柱体,桩柱体与桩间土共同组成一个大型复合地基。当复合地基承受上部荷载时,复合地基通过碎石垫层的流动补偿性将荷载逐渐合理分配到桩柱体和桩间土上,使桩土工作协调一致;同时,复合地基受荷产生的超孔隙水压力通过桩柱体消散,使桩间土排水固结,强度得以提高,从而达到加固地基的目的。c.2施工工艺(1)放线布设振冲碎石桩桩位。(2)成孔:对准桩位,启动供水泵和振冲器,缓慢下沉振冲器成孔,直至设计桩长要求。(3)清孔:振冲碎石桩成孔后,应上下串动振冲器1~2遍进行清孔。(4)制桩:填料方式采用“间断填料法”,即清孔完后将振冲器提离孔口,向孔内投入约0.3m3碎石,然后下沉振冲器将碎石振密到设计密实电流并保证留振时间至设计要求。再次将振冲器提离孔口,投料、下沉振冲器振密留振;如此反复不断,自下而上逐段振密制桩至孔口,即完成一根桩的施工。(5)马上铺设30cm碎石垫层,即完成一个复合地基单元的施工。(6)完成一根桩的施工,移机到另一桩位开始施工。c.3工艺要求(1)成孔过程中应保持振冲器呈悬垂状态,保证孔壁的垂直。(2)清孔要彻底,保证填料畅顺。(3)制桩过程自下而上要连续振密,每个振密段长≤50cm。(4)应注意上部桩体的密实度,保证复合地基表面平整与减少沉降。(5)施工应成行成排逐序施工,以免出现漏桩现象并防止污泥回灌影响桩体的排水固结作用。