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土木工程施工论文(地基处理与桩基选择)

  土木工程施工论文(地基处理与桩基选择)_工学_高等教育_教育专区。地基处理选择与桩基选型研究

  地基处理选择与桩基选型研究 摘要 地基基础工程不仅对高层建筑的安全及建成后的正常使用至关重要, 而且所 占的造价比重和工期比重均较大, 科学合理的选用地基基础方案对工程建设有着 重要的意义。 本文详细介绍了多种常见地基处理形式、桩基类型,及其适用的地质条件和 工程情况。引用多个工程实例,对其桩基选择过程中的施工质量、施工工期工 程造价、 环境影响等因素进行分析比较, 归纳出地基基础方案选择的三种要方式。 在实际工程中, 从提出多种可行性方案到最终确定方案, 并没有统一的模式, 通常是定性或定量的分析比较几个关键因素:成本大小、工期长短、质量验收能 否合格。经建设单位进一步论证后即确定最终方案。最后,通过本人所在项目的 桩基工程,详细地介绍从工程地质勘察,方案设计,专家论证,桩基选型,桩基 施工, 检测验收的桩基实现过程。 该工程桩基调后, 不仅节省了大量的工程成本, 而且便于后期的桩基施工, 再次证明了合理的选用桩基型式为工程建设带来了巨 大的经济效益和社会效益。展望未来,随着科学技术的发展和工程实践的深入, 各种地基处理和桩基工程的新材料、新技术、新理论的不断涌现,必将为地基处 理、桩型的选用提供了更广泛的选择空间、节省更可观的成本。 关键词:地基处理;桩基选型;桩基施工 第 1 章 常见地基处理方式及选择 1.1 常见不良地基土 地基土与上部建筑有着密切的关系, 地基土的优劣直接关系着地基处理方式 的选择及地基施工,所以在选用地基处理方法之前,必须先了解一些常见的地基 土,了解该类地基土的特点和力学性能。 在我国常见的不良地基主要有以下几种: 1.杂填土 杂填上是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土[6]。这些垃圾土一 般分为三类:即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。不同类型的垃圾土、 不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、 压缩指标、 渗透性指标加以描述。 杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性 差。因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异,极易造成不均匀沉降,通常 需要进行地基处理。 2.软粘土 软粘土(又称软土)是软弱粘性土的简称。软粘土具有低强度、高压缩性、低 渗透性、高灵敏度的特点,不排水强度通常仅为 5 一 30KPa,表现为承载力基本 值很低,一般不超过 70KPa,有的甚至只有 20 对 a。它形成于第四纪晚期,属 于海相、泻湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉积物或河流冲 积物。多分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地区。常见的软弱粘性土是淤泥和 淤泥质土。常用的地基处理方法有预压法、置换法、搅拌法等。 3.冲填土 冲填土是指整治和疏浚江河航道时, 用挖泥船通过泥浆泵将泥沙夹大量水分 吹到江河两岸而形成的沉积土,南方地区称吹填土。近年来多用于沿海滩涂开发 及河漫滩造地。冲填土形成的地基可视为天然地基的一种,它的工程性质主要取 决于冲填土的性质。冲填土地基一般具有如下一些重要特点:地纂处理选择与基 选型研究 (l)颗粒沉积分选性明显,粗颗粒较先沉积,同时在深度方向上存在明显的层理。 (2)冲填土的含水量较高,一般大于液限,呈流动状态。停止冲填后,表面自然 蒸发后常呈龟裂状,含水量明显降低,但下部冲填上当排水条件较差时仍呈流动 状态,冲填土颗粒愈细,这种现象愈明显。 (3)冲填土地基早期强度很低,压缩性较高,这是因冲填土处于欠固结状态。冲 填土地基随静置时间的增长逐渐达到正常固结状态。其工程性质取决于颗粒组 成、均匀性、排水固结条件以及冲填后静置时间[7l。 4.饱和松散砂土 粉砂或细砂地基在静荷载作用下常具有较高的强度。 但是当振动荷载(地震、 机械振动等)作用时,饱和松散砂土地基则有可能产生液化或大量震陷变形,甚 至丧失承载力。 这是因为土颗粒松散排列并在外部动力作用下使颗粒的位置产生 错位,以达到新的平衡,瞬间产生较高的超静孔隙水压力,有效应力迅速降低。 对这种地基进行处理的目的就是使它变得较为密实, 消除在动荷载作用下产生液 化的可能性。常用的处理方法有挤出法、振冲法等。 5.湿陷性黄土 湿陷性土属于特殊土,在上面覆盖土层自重应力作用下,或在自重应力和附 加应力共同作用下,因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形。有些杂填土也 具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷 性。 6.膨胀土 膨胀土是指具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限粘 土。其矿物成分主要是蒙脱石,具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水 承载力衰减、干缩裂隙发育等特性,性质极不稳定。在工程施工中,建造在含水 量保持不变的粘土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。 当粘土的含水量发 生变化,立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。含水量的轻微变化,仅 1%一 2%的量值,就足以引起有害的膨胀,对建筑物危害性很大。膨胀土在我国 的分布范围很广,如广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏 等地均有不同范围的分布。 膨胀土是特殊土的一种, 常用的地基处理方法有换土、 土性改良、预浸水.以及防止地基土含水量变化等工程措施。 7.红豁土 红勃土是指石灰岩和白灰岩等碳酸盐类岩石在亚热带温湿气候条件下, 经风 化作用所形成的褐红色红勃土。通常红豁土是较好的地基土,但由于下卧岩面起 伏及存在软弱土层,一般容易产生地基不均匀沉降。 8.季节性冻土。 冻土是指气候在低温条件下,其中含有冰的各种土。季节性冻土是指冻土在 冬季冻结,而夏季融化的土层,多年冻土或永冻土是指冻结状态持续三年以上的 土层。季节性冻土因其周期性的冻结和融化,因而对地基的不均匀沉降和地基的 稳定性影响较大。 9.含有机质土和泥炭土 当土中含有不同的有机质时,将形成不同的有机质土,在有机质含量超过一 定含量时就形成泥炭土,它具有不同的工程特性,有机质的含量越高,对土质的 影响越大,主要表现为强度低、压缩性大,并且对不同工程材料的掺入有不同影 响等,对直接工程建设或地基处理构成不利的影响。 10.山区地基土 山区地基土的地质条件较为复杂, 主要表现在地基的不均匀性和场地稳定性 两个方面。由于自然环境和地基土的生成条件影响,场地中可能存在大孤石,场 地环境也可能存在滑坡、泥石流、边坡崩塌等不良地质现象。它们会给建筑物造 成直接的或潜在的威胁。 在山区地基建造建筑物时要特别注意场地环境因素及不 良地质现象,必要时对地基进行处理。 11.岩溶(喀斯特) 在岩溶(喀斯特)地区常存在溶洞或土洞、溶沟、溶隙、洼地等。地下水的冲 蚀或潜蚀使其形成和发展, 它们对结构物的影响很大, 易于出现地基不均匀变形、 崩塌和陷落。因此在修建结构物之前,必须进行合理的处理。 1.2 常见地基处理方式 建筑地基内不经过处理土层的各项物理力学指标能满足建筑的荷载、 变形等 要求,则建筑物基础可直接设置在天然地层上,那么我们通常把这种地基叫做天 然地基。在天然地基上的基础,埋置深度小,施工技术较为简单,能节约大量的 工程费用和材料。若天然地基很软弱,不能满足地基强度和变形等要求,则必须 事先要经过人工加固处理后再进行基础施工,这种加固称为地基处理。加固处理 必须根据地基土的情况进行,当建筑物的地基土存在着强度及稳定性、渗漏、液 化、 压缩及不均与沉降等问题, 就必须采取相应的地基处理措施, 改善地基条件、 确保建筑物的安全和正常使用。主要有以下五个方面的措施: 1.改善剪切特性 地基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性,取决于地基土的剪切强度。 为了防止剪切破坏以及减轻土压力,需要增加地基土的抗剪强度。 2.改善压缩特性 通过提高地基土的压缩模量以减少地基土的沉降。 3.改善透水特性 采取一定的措施使地基土减轻水压力或不透水。 4.改善动力特性 采取措施避免地基土液化,并改善其振动特性一提高地基的抗震性能。如地 震时饱和松散细砂、粉土的液化 l 川。 5.改善特殊土的某些特性 如消除黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等。 常见地基处理方式有:换填垫层法、预压法、强夯法和强夯置换法、振冲法、 砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、夯实水泥土桩法、水泥土搅拌法、高压喷射注 浆法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱 液法、锚杆静压桩法、树根桩法、坑式静压桩法和其他地基处理方法等。以下对 各种地基处理方式做具体的介绍: 1.换填垫层法 换填垫层法是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层,回填坚硬、较粗粒径的 材料,并夯压密实从而形成垫层的地基处理方法。换填垫层可依换填材料不同, 分为碎石垫层,砂垫层,灰土垫层,粉煤灰垫层等,由于换填垫层施工简便,因 此广泛应用于中小型工程浅层地基处理中。 2.预压法 (l)堆载预压法 在建造建筑物之前,用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的 方法对地基施加荷载,给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使 地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。 (2)真空预压法 在软粘土地基表面铺设砂垫层,用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂 垫层抽气,使薄膜下的地基形成负压 113]。随着地基中气和水的抽出,地基土得 到固结。为了加速固结,也可采用打砂井或插塑料排水板的方法,即在铺设砂垫 层和土工薄膜之前打砂井或插排水板,达到缩短排水距离的目的。 3.强夯法和强夯置换法 (l)强夯法(又称动力固结法或动力压实法)是反复将质量一般为 10 一 40t(最大可达 到 ZO0t)的夯锤提高到一定高度(一般为 10 一 40 时, 使其自由下落, 对地基土进 行强力冲击,通过巨大冲击和振动能量,提高地基承载力并降低其压缩性,改善 地基性能。适用于处理碎石土、砾上、低饱和度的粉土与勃性土、湿陷性黄土、 素填土和杂填土等地基。 (2)强夯置换法是在强夯形成的夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料,然后用夯 锤夯击,重复此规程连续施工,形成一个墩体,称为强夯置换墩。当对变形控制 不严时,可用于处理高饱和度的粉土、流塑一软塑的勃性土等地基,具有加固效 果显著、工期短、费用低等优点,在设计前必须通过现场试验确定其适用性。 4.振冲法 振冲法是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机后带动偏心块,使振冲器产生 高频振动,同时开启水泵,由喷嘴喷射高压水流,在边振边冲的联合作用下,将 振冲器沉人到土中预定深度,经过清孔后,即可从地面向孔内逐段填入碎石,每 段填料均在振动影响下被振密挤实,达到要求的密实度后即可提升振冲器,如此 重复填料和振密,直到地面,从而在地基中形成一个大直径的密实桩体。所形成 的桩体与土组成复合地基。在中、粗砂层中进行振冲,由于周围砂料能自行塌入 地基处理选择与桩基选型研究孔内,也可以采用不加填料进行原地振冲,对周围 土进行加密的方法。这种方法适用于较纯净的中、粗砂层,施工简便,加密效果 好。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质勃土、素填土和杂填上等地基。对于处 理不排水抗剪强度小于 20KPa 的饱和勃性土和饱和黄上地基,应在施工前通过 现场试验确定其适用性,因为如果桩周土强度过低,当其不排水抗剪强度小于 20KPa 时,将导致土的侧向约束力始终不能平衡由于填料挤入孔壁产生的作用 力,那就始终不能形成桩体,则不宜采用本法。不加填料振冲加密适用于处理勃 粒含量不大于 10%的中砂、粗砂地基,因为在中、粗砂层中进行振冲,由于周围 砂料能自行塌入孔内,可以进行原地振冲,对周围土进行加密。 5.砂石桩 砂石桩是指采用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后,再将砂或 碎石挤压入已成的孔中,形成大直径的砂石所构成的密实桩体。砂石桩法早期主 要用于挤密砂土地基,随着研究和实践的深化,特别是高效能专用机具出现后, 应用范围不断扩大。 为提高其在粘性土中的处理效果, 砂石桩填料由砂扩展到砂、 砾及碎石。砂石桩用于松散砂土、粉土、粘性土、素填土及杂填土地基,主要靠 桩的挤密和施工中的振动作用使桩周围土的密度增大, 从而使地基的承载能力提 高,压缩性降低。国内外的实际工程经验证明砂石桩法处理砂土及填土地基效果 显著,并已得到广泛应用。砂石桩处理可液化地基的有效性已为国内外不少实际 地震和试验研究成果所证实。 6.水泥粉煤灰碎石桩法 eFo 桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称, 指 eement、 指 Fly 一 ash、 指 oravel), (e F o 是由碎石、石屑、粉煤灰组成混合料,掺适量水进行拌和,采用各种成桩机械形 成的桩体。通过调整水泥的用量及配比,可使桩体强度等级在 CS 一 CZO 之间 变化,最高可达 C25,相当于刚性桩。由于桩体刚度很大,区别于一般柔性桩和 水泥土类桩,因此,常常在桩顶与基础之间铺设一层 150 一 300~厚的中砂、粗 砂、级配砂石或碎石(称其为褥垫层),以利于桩间土发挥承载力,与桩组成复合 地基。褥垫层在水泥粉煤灰碎石桩复合地基中具有重要作用,它可起到保证桩土 共同承担荷载、 调整桩与土垂直及水平荷载的分担和减小基础底面的应力集中的 作用。 7.夯实水泥土桩法 夯实水泥土桩是用人工或机械成孔,选用相对单一的土质材料,与水泥按一定配 比,在孔外充分拌和均匀制成水泥土,分层向孔内回填并强力夯实,制成均匀的 水泥土桩。使桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。夯实水泥土桩主要是通过 两方面作用使地基强度提高:(1)成桩夯实过程中挤密桩间土,使桩周土强度有一 定程度提高;(2)水泥土本身夯实成桩,且水泥与土混合后可产生离子交换等一系 列物理化学反应,使桩体本身有较高强度,具水硬性。处理后的复合地基强度和 抗变形能力有明显提高。夯实水泥土桩作为中等粘结强度桩,不仅适用于地下水 位以上淤泥质土、素填土、粉土、粉质粘土等地基加固,对地下水位以下情况, 在进行降水处理后, 采取夯实水泥土桩进行地基加固, 也是行之有效的一种方法。 8.水泥土搅拌法 水泥土搅拌法是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂通过特制的搅拌机械,就地 将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一 定强度的水泥加固土,从而提高地基土强度和增大变形模量。根据固化剂掺人状 态的不同, 它可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。 前者是用浆液和地基土搅拌, 后者是用粉体和地基土搅拌。 它是适用于加固饱和粘性土和粉土等地基的一种方 法。 9.高压喷射注浆法 高压喷射注浆法是利用高压喷射化学浆液与土混合固化处理地基的一种方 法。它是将带有特殊喷嘴的注浆管,置入预定的深度后,以高压(20 一 40MPa) 喷射冲击破坏土体,并使浆液与土混合,经过凝结固化形成固体。高压喷射装置 注浆法处理深度可达 8 一 12m。 压喷射注浆法适用于处理淤泥、 淤泥质土、 流塑、 软塑或可塑勃性土、粉土、黄土、砂土、素填土和碎石土等地基。当土中含有较 多的大粒径块石、 大量植物根茎或有过多的有机质以及地下水流速过大和已涌水 的工程,应根据现场试验结果确定其适用程度。高压喷射注浆法可用于既有建筑 和新建建筑的地基加固处理,形成复合地基,或用于深基坑、地铁等工程的上层 加固或防水以及坝的加固与防水帷幕等工程。此外,还可采用定喷法形成壁状加 固体,以改善边坡的稳定性。 10.石灰桩法 石灰桩是以生石灰为主要固化剂与粉煤灰或火山灰、炉渣、矿渣、豁性土等 搀和料按一定的比例均匀混合后, 在桩孔中经机械或人工分层振压或夯实所形成 的密实桩体。为提高桩身强度,还可掺加石膏、水泥等外加剂。石灰桩的主要作 用机理是通过生石灰的吸水膨胀挤密桩周土, 继而经过离子交换和胶凝反应使桩 间土强度提高。同时桩身生石灰与活性搀和料经过水化、胶凝反应,使桩身具有 0.3 一 1.OMPa 的抗压强度。石灰桩属可压缩的低勃结强度桩,能与桩间土共同 作用形成复合地基。石灰桩法适用于处理饱和勃性土、淤泥、淤泥质土、素填土 和杂填土等地。由于生石灰的吸水膨胀作用,特别适用于新填土和淤泥的加固, 生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固结。 形成强度后的密集的石灰桩身与经加固 的桩间土结合为一体,使桩间上欠固结状态消失。用于地下水位以上的土层时, 宜增加搀和料的含水量并减少生石灰用量,或采取土层浸水等措施。 11.灰土挤密桩法和土挤密桩法 灰土挤密桩或土挤密桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔, 然后向孔内夯填素上或灰土成桩。成桩时,通过成孔过程中的横向挤压作用,桩 孔内的土被挤向周围,使桩间上得以挤密,然后将备好的素土(勃性土)或灰土分 层填入桩孔内, 并分层捣实至设计标高。 用素上分层夯实的桩体, 称为土挤密桩; 用灰土分层夯实的桩体,称为灰土挤密桩。二者分别与挤密的桩间土组成复合地 基,共同承受基础的上部荷载。灰土挤密桩法或土挤密桩法适用于处理地下水位 以上的湿陷性黄土、素填上和杂填土等地基。处理深度宜为 5 一巧 m。灰土挤密 桩或土挤密桩,在消除土的湿陷性和减小渗透性方面,其效果基本相同或差别不 明显,但土挤密桩地基的承载力和水稳性不及灰土挤密桩,选用上述方法时,应 根据工程要求和处理地基的目的确定。 当以提高地基的承载力或增强其水稳性为 主要目的时,宜选用灰土挤密桩法;当以消除地基的湿陷性为主要目的时,宜选 用土挤密桩法。 12.柱锤冲扩桩法 柱锤冲扩法是采用直径 300 一 500~、 长度 2 一 6m、 质量 1 一 8t 的柱状锤(简 称柱锤),通过自行杆式起重机或其他专用设备,将柱锤提升至距地面一定高度 后下落,在地基土中冲击成孔,并重复冲击至设计深度,在孔内分层填料、分层 夯实形成桩体,同时对桩间土进行挤密,形成复合地基。在桩顶部也设置 200 一 3O0nun 厚砂石垫层。柱锤冲扩法适用于处理杂填土、粉土、豁性土、素 填土和黄土等地基,对地下水位以下饱和松软土层,应通过现场试验确定其适用 性。限于设备条件,处理深度不宜大于 6m,否则不经济。复合地基承载力特征 值不宜超过 160KPao 13.单液硅化法和碱液法 (l)单液硅化法 单液硅化法是硅化加固法的一种,是指将硅酸钠溶液(俗称水玻璃)灌入土中来加 固土的方法。经加固后的土可提高水的稳定性,消除黄土的湿陷性,提高土的强 度。 (2)碱液法 碱液法是把具有一定浓度的 NaOH 溶液经加热到 90 一 100oC,通过有孔铁管 在其自重作用下灌入土中,利用 Na0H 溶液来加固勃性土的方法。 14.锚杆静压桩法 锚杆静压桩是锚杆和静压桩结合形成的新桩基工艺。它是通过在基础上埋设 锚杆固定压桩架,以既有建筑的自重荷载作为压桩反力,用千斤顶将桩段从基础 中预留或开凿的压桩孔内逐段压人土中,再将桩与基础联结在一起,从而达到提 高基础承载力和控制沉降的目的,从而使既有建筑物可增加荷载或加层,或者用 于由于地基承载力不足导致基础下沉时的地基加固。对新建建筑物,当场地条件 不能采用常规打桩设备施工时,也可采用锚杆静压桩法进行桩基础施工,实施时 可先根据天然地基承载力和沉降控制的要求确定现行施工的建筑物层数, 然后再 按类似既有建筑物的基础托换加固方法进行锚杆静压桩施工。 锚杆静压桩法适用于淤泥、淤泥质土、勃性土、粉土和人工填土等地基。 15.树根桩法 树根桩是采用钻机在地基中成孔,放入钢筋或钢筋笼,采用压力通过注浆管 向孔中注入水泥浆或水泥砂浆,形成小直径的钻孔灌注桩。由于采用小型钻机施 工,可在土中以不同的倾斜角度成孔,从而形成竖直的和倾斜的桩,用于加层改 造工程的地基加固、在既有建筑物下施工地下隧道时对既有建筑物基础的托换, 或用于作为边坡上建筑物以及码头下提高地基承载力和边坡稳定性。 树根桩的直 径宜为 150 一 300Innl,桩长不宜超过 3Om,桩的布置可采用直桩型或网状结构 斜 桩型。 树根桩法适用于淤泥、淤泥质土、勃性土、粉土、砂土、碎石土、黄土和人 工填土等地基土上既有建筑的修复和增层、古建筑的整修、地下铁道的穿越等加 固工程。 16.坑式静压桩法 坑式静压桩是对既有建筑物地基的加固方法,是采用既有建筑物自重做反 第 2 章常见地基处理方式及选择 力,用千斤顶将桩段逐段压入土中的托换方法。千斤顶上的反力梁可利用原有基 础下的基础梁或基础板,对无基础梁或基础板的既有建筑,则可将底层墙体加固 后在进行托换。国内坑式静压桩的桩身多数采用边长为 150 一 25Omm 的预制钢 筋 混凝土方桩,也有采用直径 150 一 300 们 n 们 n 的开口钢管。 坑式静压桩法适用于淤泥、淤泥质上、勃性土、粉土、砂土、湿陷性黄土和 人工填土等地基,且地下水位较低的情况。 1.3 地基处理方式的选择 地基处理方法种类繁多,各种处理方法有它的优缺点和适用范围,没有一种 方法解决所有问题,具体工程的地质条件也多种多样,各个工程间地质情况差别 巨大,对地基的要求也不尽相同。此外,施工机械设备、所需的材料也会因提供 部门的不同而产生很大差异,施工队伍的技术素质状况、施工技术条件和经济指 标比较状况都会对地基处理的最终效果产生很大的影响。一般地说,在选择确定 地基处理方案以前应充分地综合考虑以下几个方面的因素: 1.地质条件:包括地形、地质,成层状态,土的各种指标,地下水条件。 2.结构物条件:包括结构物形式、规模。 3.环境条件:一是气象条件,包括要求的安全度、重要性。二是噪声、振动情况, 包括振动、噪声可能对周围居民或设施的影响:三是邻近构筑物情况,包括邻近 的建筑物、桥台、桥墩、地下结构物等的情况;四是地下埋设物,包括上下水道、 煤气、电讯电缆管线的位置;五是机械作业、材料堆放的条件;六是 电力与供水条件; 4.材料的供给情况:尽可能地采用当地的材料,以减少运输费用; 5.机械施工设备和机械条件,在有些地区有无所需的施工设备和施工设备 的运营状况成为了采用何种加固措施的决定因素。 6.工程费用的高低操作、操作熟练程度。经济技术指标的高低,是衡量地 基处理方案选择得是否合理的关键指标,在地基处理中,一定要通过综合比较, 选择能满足加固要求的地基处理方案,选择技术先进、质量有保证且经济合理的 方案。 7.工期要求。一方面,应保证地基加固工期不会拖延整个工程的进展;另 一方面,如地基工程缩短,也可利用这段时间,是地基加固后的强度得到提高。 因此,对每一具体工程都要进行具体分析,应从各方面进行综合考虑,以确 定合适的地基处理方法。在确定地基处理方法时,可根据工程的具体情况,对几 种地基处理方法进行技术、经济以及施工进度等方面的比较。通过比较分析可以 采用一种地基处理方法, 也可采用两种或两种以上的地基处理方法组成的综合处 理方案。 另外,地基处理设计时,要考虑上部结构、基础和地基的共同作用,必要时 应采取有效措施,加强上部结构的刚度和强度,以增加建筑物对地基不均匀变形 的适应能力。对已选定的地基处理方法,按建筑物地基基础设计等级。选择代表 性场地进行相应的现场试验.并进行必要的测试,以了解各项参数和加固效果, 同时为施工质量检验提供相关依据。地基处理后,建筑物的地基变形要满足现行 有关规范的要求, 并在施工期间进行沉降观测, 必要时在使用期间继续进行观测, 用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。 复合地基设计应满足建筑物承载力 和变形要求。地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时, 设计要综合考虑土体的特殊性质,选用适当的增强体和施工工艺。复合地基承载 力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定, 或采用增强体的载荷试验结果和其 周边土的承载力特征值结合经验确定。 第 2 章 常见桩型及桩基选型实例 2.1 常见桩基类型 当天然地基土不能满足地基基础设计承载力和变形的要求时, 可以采用地基 加固, 也可以采用桩基础将荷载传至深部土层。 桩基础有比较大的整体性和刚度, 能承受更大的竖向和水平荷载,能适用高、重、大的建筑物对地基的要求。在近 代土木工程的发展中,桩基础起到了越来越重要的作用。 1.桩基础的工作特点 桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱上层传递到较深的 坚硬土层上,以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。桩基础具有承载 力高,沉降量小而均匀,沉降速率缓慢等特点。它能承受垂直荷载、水平荷载、 上拔力以及机器的振动或动力作用,广泛用于房屋地基、桥梁、水利等工程中。 2.桩基础的分类 工程中的桩基础,往往由一定数量的桩组成,桩顶设置承台,从而把各桩连 成整体,将上部结构的荷载均匀传递给桩。 (1)按承台位置的高低分 高承台桩基础:承台底面高于地面,其受力和变形不同于低承台桩基础,主要应 用在桥梁、码头工程中。 低承台桩基础:承台底面低于地面,主要应用于房屋建筑工程中。 (2)按承载性质不同 端承桩:是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层 上。桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小,其摩擦力可忽略不计。 摩擦桩:是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用,将上部荷载传递扩 散于桩周围土中,桩端土也起一定的支承作用,桩尖支承的土不甚密实,桩 相对于土有一定的相对位移时,即具有摩擦桩的作用。 (3)按桩身的材料不同 钢筋混凝土桩:可以预制或现场现浇,根据实际需要对桩的长度和截面尺寸 进行设计。 钢桩:常用的有直径 250 一 1200~的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较 大,起吊、运输、沉桩、接桩都较方便,但消耗钢材多,造价高。我国目前只在 少数重点工程中使用。 砂石桩:主要用于地基加固,挤密土壤。 灰土桩:主要用于地基加固。 (4)按桩的使用功能分为:竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平荷载桩、复合受力桩。 (5)按桩直径大小:小直径桩;中等直径桩;大直径桩 (6)按成孔方法:A.非挤土桩:泥浆护壁灌筑桩、人工挖孔灌筑桩,应用较广;B.部分 挤土桩:先钻孔后打入;C.挤土桩:打入桩。 (7)按制作工艺分 预制桩:钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制,用锤击打入、振动沉入等 方法,使桩沉入地下。 灌筑桩:又叫现浇桩,直接在设计桩位的地基上成孔,在孔内放置钢筋笼或 不放钢筋,后在孔内灌筑混凝土而成桩。与预制桩相比,可节省钢材,在持力层 起伏不平时,桩长可根据实际情况设计。 桩基的择优模型 2.2 桩基的择优模型 一个工程在确定桩型的时候,从提出多种桩基方案到确定工程最终方案,没 有统一的模式。但主要通过以下三种方式进行选择,总结其选择过程见图所示。 1.在多个方案中进行经济技术的分析比较,选择最满足建设方需求的方案,作为 最终方案; 2.邀请专家论证,根据专家的专业知识与个人经验,通过对工程地质情况、工程 经济技术指标及工程特点进行定性比较,确定最优的方案; 3.针对多个地基处理方案,借助数学中的模糊综合评价方法等进行定量计算分 析,选择最优方案。

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