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一、換土地基
(一)砂地基和砂石地基
砂地基和砂石地基是將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去,而后用強(qiáng)度較大的砂或碎石等回填,并經(jīng)分層夯實(shí)至密實(shí),以起到提高地基承載力、減少沉降、加速軟弱土層的排水固結(jié)、防止凍脹和消除膨脹土的脹縮作用。該地基具有施工工藝簡單、工期短、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。適用于處理透水性強(qiáng)的軟弱粘性土地基,但不宜用于濕陷性黃土地基和不透水的粘性土地基,以免聚水而引起地基下沉和降低承載力。
(二)灰土地基
灰土地基是將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去,用按一定體積比配合的石灰和粘性土拌合均勻,在含水量情況下分層回填夯實(shí)或壓實(shí)而成。該地基具有一定的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性和抗?jié)B性,施工工藝簡單、取材容易、費(fèi)用較低。適用于處理1~4 m厚的軟弱土層。
二、強(qiáng)夯地基
(一)機(jī)具設(shè)備
強(qiáng)夯地基所需的機(jī)具設(shè)備主要為起重機(jī)械、夯錘和脫鉤裝置。
(1)起重機(jī)械。起重機(jī)宜選用起重能力為150 kN以上的履帶式起重機(jī),也可專用三角起重架或龍門架作為起重設(shè)備。起重機(jī)械的起重能力為:當(dāng)直接用鋼絲繩懸吊夯錘時(shí),應(yīng)大于夯錘的3~4倍;當(dāng)采用自動(dòng)脫鉤裝置,起重能力取大于1.5倍錘重。
(2)夯錘。夯錘可用鋼材制作,或用鋼板為外殼,內(nèi)部焊接鋼筋骨架后澆筑C30混凝土制成。夯錘底面有圓形和方形兩種,圓形不易旋轉(zhuǎn),定位方便,穩(wěn)定性和重合性好,應(yīng)用較廣。錘底面積取決于表層土質(zhì),對砂土一般為3~4 m2,粘性土或淤泥質(zhì)土不宜小于6 m2。夯錘中宜設(shè)置若干個(gè)上下貫通的氣孔,以減少夯擊時(shí)空氣阻力。
(3)脫鉤裝置。脫鉤裝置應(yīng)具有足夠強(qiáng)度,且施工靈活。常用的工地自制自動(dòng)脫鉤器由吊環(huán)、耳板、銷環(huán)、吊鉤等組成,系由鋼板焊接制成。
(二)施工要點(diǎn)
強(qiáng)夯地基的施工要點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):
(1)強(qiáng)夯施工前,應(yīng)進(jìn)行地基勘察和試夯。通過對試夯前后試驗(yàn)結(jié)果對比分析,確定正式施工時(shí)的技術(shù)參數(shù)。
(2)強(qiáng)夯前應(yīng)平整場地,周圍作好排水溝,按夯點(diǎn)布置測量放線、確定夯位。地下水位較高時(shí),應(yīng)在表面鋪0.5~2.0 m中(粗)砂或砂石地基,其目的是在地表形成硬層,可用以支撐起重設(shè)備,確保機(jī)械通行、施工,又可便于強(qiáng)夯產(chǎn)生的孔隙水壓力消散。
(3)強(qiáng)夯施工須按試驗(yàn)確定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行。一般以各個(gè)夯擊點(diǎn)的夯擊數(shù)為施工控制值,也可采用試夯后確定的沉陣量控制。夯擊時(shí),落錘應(yīng)保持平穩(wěn),夯位準(zhǔn)確,如錯(cuò)位或夯底傾斜過大,宜用沙土將坑底平整,才可進(jìn)行下一次夯擊。
(4)每夯擊一遍完后,應(yīng)測量場地平均下沉量,然后用土將夯坑填平,方可進(jìn)行下一遍夯擊。場地平均下沉量須符合要求。
(5)強(qiáng)夯施工在干旱季節(jié)進(jìn)行,如遇雨天施工,夯擊坑內(nèi)或夯擊過的場地有積水時(shí),須及時(shí)排除。冬期施工時(shí),應(yīng)將凍土擊碎。
(6)強(qiáng)夯施工時(shí)應(yīng)對每一夯實(shí)點(diǎn)的夯擊能量、夯擊次數(shù)和每次夯沉量等做好詳細(xì)的現(xiàn)場記錄。
(三)質(zhì)量檢查
強(qiáng)夯地基應(yīng)檢查施工記錄及各項(xiàng)技術(shù)參數(shù),并應(yīng)在夯擊過的場地選點(diǎn)作檢驗(yàn)。一般可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探或輕便觸探等方法,符合試驗(yàn)確定的指標(biāo)時(shí),即為合格。檢查點(diǎn)數(shù),每個(gè)建筑物的地基不少于3處,檢測深度和位置按設(shè)計(jì)要求確定。
三、重錘夯實(shí)地基
(一)機(jī)具設(shè)備
重錘夯實(shí)地基所需要的機(jī)具設(shè)備為起重機(jī)械和夯錘。
(1)起重機(jī)械。起重機(jī)械可采用摩擦式卷揚(yáng)機(jī)的履帶式起重機(jī)、打樁機(jī)、龍門式起重機(jī)或懸臂式桅桿起重機(jī)等。其起重能力:當(dāng)采用自動(dòng)脫鉤時(shí),應(yīng)大于夯錘重量的1.5倍;當(dāng)直接用鋼絲繩懸吊夯錘時(shí),應(yīng)大于夯錘重量的3倍。
(2)夯錘。夯錘形狀宜采用截頭圓錐體,可用C20鋼筋混凝土制作,其底部可填充廢鐵并設(shè)置鋼底板以使重心降低。錘重宜為1.5~3.0 t,底直徑1.0~1.5 m,落距一般為2.5~4.5 m,錘底面單位靜壓力宜為15~20 KPa。吊鉤宜采用自制半自動(dòng)脫鉤器,以減少吊索的磨損和機(jī)械振動(dòng)。
(二)施工要點(diǎn)
重錘夯實(shí)地基的施工要點(diǎn)主要有以下幾方面:
(1)施工前應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行試夯,選定夯錘重量、底面直徑和落距,以便確定下沉量及相應(yīng)的夯擊遍數(shù)和總下沉量。下沉量系指二擊平均每擊土面的夯沉量,對黏土和濕陷性黃土取10~20 mm;對沙土取5~10 mm。通過試夯可確定夯實(shí)遍數(shù),一般試夯約6~10遍,施工時(shí)可適當(dāng)增加1~2遍。
(2)采用重錘夯實(shí)分層填土地基時(shí),每層的虛鋪厚度以相當(dāng)于錘底直徑為宜,夯擊遍數(shù)由試夯確定,試夯層數(shù)不宜少于兩層。
(3)基坑(槽)的夯實(shí)范圍應(yīng)大于基礎(chǔ)底面,每邊應(yīng)比設(shè)計(jì)寬度加寬0.3 m以上,以便于底面邊角夯打密實(shí)?;樱ú郏┻吰聭?yīng)適當(dāng)放緩。夯實(shí)前坑(槽)底面應(yīng)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高,預(yù)留土層的厚度可為試夯時(shí)的總下沉量再加50~100 mm。
(4)夯實(shí)時(shí)地基土的含水量應(yīng)控制在含水量范圍以內(nèi)。如土的表層含水量過大,可采取鋪撒吸水材料(如干土、碎磚、生石灰等)或換土等措施;如土含水量過低,應(yīng)適當(dāng)灑水,加水后待全部滲入土中,一晝夜后方可夯打。
(5)在大面積基坑或條形基槽內(nèi)夯擊時(shí),應(yīng)按一夯挨一夯順序進(jìn)行(圖2-1a)。在一次循環(huán)中同一夯位應(yīng)連夯兩遍,下一循環(huán)的夯位,應(yīng)與前一循環(huán)錯(cuò)開1/2錘底直徑,落錘平穩(wěn),夯位準(zhǔn)確。在獨(dú)立柱基基坑內(nèi)夯擊時(shí),可采用先周邊后中間(圖2-1b)或先外后里的跳打法(圖2-1c)進(jìn)行?;樱ú郏┑酌娴臉?biāo)高不同時(shí),應(yīng)按先深后淺的順序逐層夯實(shí)。
(6)夯實(shí)完后,應(yīng)將基坑(槽)表面修整至設(shè)計(jì)標(biāo)高。冬期施工時(shí),須保證地基在不凍的狀態(tài)下進(jìn)行夯擊。否則應(yīng)將凍土層挖去或?qū)⑼翆尤诨?。若基坑挖好后不能立即夯?shí),應(yīng)采取防凍措施。
(三)質(zhì)量檢查
重錘夯實(shí)后應(yīng)檢查施工記錄,除應(yīng)符合試夯下沉量的規(guī)定外,還應(yīng)檢查基坑(槽)表面的總下沉量,以不小于試夯總下沉量的90%為合格。也可采用在地基上選點(diǎn)夯擊檢查后下沉量。夯擊檢查點(diǎn)數(shù):獨(dú)立基礎(chǔ)每個(gè)不少于1處,基槽每20 m不少于1處,整片地基每50 m2不少于1處。檢查后如質(zhì)量不合格,應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)夯,直至合格為止。
四、振沖地基
(一)機(jī)具設(shè)備
振沖地基所需的機(jī)具設(shè)備為振沖器、起重機(jī)械、水泵、加料設(shè)備和控制電流操作臺(tái)。
(1)振沖器。振沖器宜采用帶潛水電機(jī)的振沖器,其功率、振動(dòng)力、振動(dòng)頻率等參數(shù)可按加固的孔徑大 小、達(dá)到的土體密實(shí)度選用。
(2)起重機(jī)械。起重機(jī)械起重能力和提升高度均應(yīng)符合施工和安全要求,起重能力一般為80~150 KN。
(3)水泵。水泵及供水管道的供水壓力宜大于0.5 MPa,供水量宜大于20 m3/h。
(4)加料設(shè)備。加料設(shè)備可采用翻斗車、手推車或皮帶運(yùn)輸機(jī)等,其能力須符合施工要求。
(5)控制電流操作臺(tái)??刂圃O(shè)備的控制電流操作臺(tái),附有l(wèi)50 A以上容量的電流表(或自動(dòng)記錄電流計(jì))、500 V電壓表。
(二)施工要點(diǎn)
振沖地基的施工要點(diǎn)主要有以下幾方面:
(1)施工前先在現(xiàn)場進(jìn)行振沖試驗(yàn),以確定成孔合適的水壓、水量、成孔速度、填料方法、達(dá)到土體密實(shí)時(shí)的密實(shí)電流值、境料量和留振時(shí)間。
(2)振沖前,按設(shè)計(jì)定出沖孔中心位置、編號(hào)。
(3)啟動(dòng)水泵和振沖器,使振沖器沉入土中。每沉入0.5~1.0 m,宜留振5~10 s進(jìn)行擴(kuò)孔,待孔內(nèi)泥漿溢出時(shí)再繼續(xù)沉入。當(dāng)下沉達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí),振沖器應(yīng)在孔底適當(dāng)停留并減小射水壓力,以便排除泥漿進(jìn)行清孔。成孔也可采用將振沖器以1~2 m/min的速度連續(xù)沉至設(shè)計(jì)深度以上0.3~0.5 m時(shí),將振沖器往上提到孔口,再同法沉至孔底。如此往復(fù)1~2次,使孔內(nèi)泥漿變稀,排泥清孔1~2min后,將振沖器提出。
(4)填料和振密方法,一般采取成孔后,將振沖器提出孔口,從孔口往下填料,然后再下降振沖器至填料中進(jìn)行振密(如圖2-2),待密實(shí)電流達(dá)到規(guī)定的數(shù)值,將振沖器提出孔口。如此自下而上反復(fù)進(jìn)行直至孔口,成樁操作即告完成。
(5)振沖樁施工時(shí)樁頂部約1 m范圍內(nèi)的樁體密實(shí)度難以保證,一般應(yīng)予挖除,另做地基,或用振動(dòng)碾壓使之壓實(shí)。
(6)冬期施工應(yīng)將表層凍土破碎后成孔。每班施工完畢后應(yīng)將供水管和振沖器水管內(nèi)積水排凈,以免凍結(jié)影響施工。
(三)質(zhì)量檢查
振沖地基的質(zhì)量檢查要求如下:
(1)振沖效果應(yīng)在砂土地基完工半個(gè)月或黏性土地基完工一個(gè)月后方可檢驗(yàn)。檢驗(yàn)方法可采用載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探等方法來檢驗(yàn)樁的承載力,以不小于設(shè)計(jì)要求的數(shù)值為合格。如在地震區(qū)進(jìn)行抗液化加固地基,尚應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場孔隙水壓力試驗(yàn)。
(2)振沖成孔中心與設(shè)計(jì)定位中心偏差不得大于100 mm,完成后的樁位偏差不得大于0.2倍樁孔直徑。
五、其他地基處理方法
注漿地基
注漿地基是指利用化學(xué)溶液或膠結(jié)劑,通過壓力灌注或攪拌混合等措施,而將土粒膠結(jié)起來的地基處理方法。適用于局部加固新建或已建的建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)、穩(wěn)定邊坡以及防滲帷幕等,也適用于濕陷性黃土地基,對于黏性土、素填土、地下水位以下的黃土地基,經(jīng)試驗(yàn)有效時(shí)也可應(yīng)用,但長期受酸性污水浸蝕的地基不宜采用。
預(yù)壓地基是在建筑物施工前,在地基表面分級(jí)堆土或其他荷重,使地基土壓密、沉降、固結(jié),從而提高地基強(qiáng)度和減少建筑物建成后的沉陷量。待達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)后再卸戴,建造建筑物。適用于各類軟弱地基,包括天然沉積土層或人工沖填土層,較廣泛用于冷藏庫、油罐、機(jī)場跑道、集裝箱碼頭、橋臺(tái)等沉降要求較低的地基。
砂樁地基是采用類似沉管灌注樁的機(jī)械和方法,通過沖擊和振動(dòng),把砂擠入土中而成的。這種方法經(jīng)濟(jì)、簡單且有效。對于砂土地基,可通過振動(dòng)或沖擊的擠密作用,使地基密實(shí),從而增加地基承載力,降低孔隙比,減少建筑物沉降,提高砂基抵抗震動(dòng)液化的能力。對于黏性土地基,可起到置換和排水砂井的作用,加速土的固結(jié),形成置換樁與固結(jié)后軟黏土的復(fù)合地基,顯著地提高了地基抗剪強(qiáng)度。
深層攪拌樁地基
水泥土攪拌樁地基系利用水泥、石灰等材料作為固化劑,通過特制的深層攪拌機(jī)械,在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體)強(qiáng)制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有一定強(qiáng)度的地基。