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浅谈地基特殊问题的处理

2011-03-22赵玉琴

河南建材 2011年4期
关键词:流砂动水井点

赵玉琴

河南鹤壁职业技术学院建筑工程学院(458030)

在基槽(基坑)的开挖过程中,有时候会发现局部存在墓穴、枯井等,或发现地基土质过硬或过软不符合设计要求,由于地耐力不均衡,易引起建筑物不均匀沉降,造成上部结构的开裂或倾斜,因此我们应采取措施对地基进行必要的加固或改良,提高地基的承载力,保证地基的稳定性,满足上部结构对地基的要求。

1 弹簧土的处理

土一般由矿物颗粒、水和空气组成。矿物颗粒是土的骨架,水和空气填充于矿物颗粒之间的空隙之中。当空隙完全被水充满时称为饱和土,土由固态变为可塑状态,在外力的扰动下,极易改变它的原有结构和性质。如果这时进行打夯或机械碾压,土的天然结构必然遭到严重破坏,不仅强度得不到提高,反而会迅速下降。这时的夯击就像揉面团一样,使土层产生弹性颤动,并且越夯击,颤动现象越严重,结构越不稳定,这就形成了弹簧土,俗称橡皮土。这种土是不能作为建筑物地基的。

弹簧土是由于我们对土的性质了解不够,认识不足,盲目施工而形成的。为防止弹簧土的形成,在开挖基槽(坑)前,要认真研读地质勘探报告,充分了解地基土的类别、形成过程,以及地下水位和施工季节等因素,根据具体情况制定切实可行的防范措施。如果在夏季施工,要天天坚持看天气预报,及时了解天气变化,尽量避开雨季高峰,防止土体开挖后被水浸泡。在回填土施工前应了解回填材料土质,严格控制其含水量。如果含水量过高要晾晒,切忌过湿或过干,当握手能成团,落地即开花,为含水量最佳状态,即可施工。

如果不慎已经形成弹簧土,可根据具体情况,按照下列方法进行治理。

1)换土法:弹簧土面积不大,工期比较紧的工程,可将弹簧土全部挖掉,并挖到橡皮土下200 mm深度处,然后回填好土或级配砂石。

2)晾槽法:暂停施工一段时间,使土内含水量逐步降低,必要时将上层土翻起进行晾槽。

3)挤密法:可在上面铺垫一层碎石或碎砖进行夯击,将表土层挤紧挤密实。这种方法一般适用于弹簧土情况不甚严重或天气比较好的季节,但应注意这时地下水位应低于基槽底。如果弹簧土情况比较严重,建筑物荷载又较大,这时我们可考虑打桩。桩主要有石桩及混凝土或钢筋混凝土桩。常用的是石桩,也称打石笋,首先进行测量放线,确定桩位;然后在设计的桩位上将石块一块一块打入土中,直到打不下去为止。

4)掺干石灰粉:生石灰的主要成分是氧化钙,遇水熟化生成熟石灰并且产生体积膨胀,将周围地基土挤密;同时它还可以与粘土中的氧化铝及氧化硅发生化学反应生成强度较高的新物质硅酸钙(硅酸钙是水泥主要矿物),提高地基的承载能力。因此,我们将松软的弹簧土层翻起并粉碎,按3:7或2:8的比例均匀掺入磨碎的干生石灰粉未,并分层夯实。这就形成了我们最常见的灰土垫层。它具有一定的抗压强度和较好的水稳定性。干石灰粉未尽可能现磨现用,以防过期变质。该方法一般在弹簧土情况比较严重以及气候不利于晾槽的情况下采用。

2 流沙的处理

流沙现象产生的原因,是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。动水压力的作用与水流方向相同。当水流在水位差的作用下对土颗粒产生向上的压力时,动水压力不但使土粒受到了水的浮力,而且还使土粒受到向上的推动的压力。如果动水压力等于或大于土的9.8倍的浸水密度,这时土粒失去自重,处于悬浮状态,土的抗剪强度等于零,土粒随着渗流的水一起流动,即形成流沙。流沙突发地大量带走岩土颗粒,使基坑边坡失稳坍塌,对工程危害较大。

饱和的细砂、粉砂,当地下水渗出时极易发生流砂现象。但产生流砂的关键因素是动水压力。当动水压力小于土的9.8倍的浸水密度时就不会产生流砂现象。动水压力大小主要与水位差以及渗流路径有关。水位差越大,动水压力越大;渗流路径越长,动水压力越小。因此,预防和处理流沙的原则是“减小或平衡动水压力”。

井点降水是防止流砂产生的基本方法。所谓井点降水就是在基坑开挖前,预先在基坑四周埋设一定数量的虑水井,在基坑开挖前或开挖过程中,利用真空原理,不断抽取地下水,使地下水降低到坑底以下,从根本上解决地下水涌入坑底的问题。由于没有了地下水的渗流,也就消除了流砂现象。

井点降水有两类:一类为轻型井点;另一类为管井井点。我们应根据土的渗透系数、降水深度、设备条件等因素合理选择。各类井点的适用范围详见表1。

表1 各类井点的适用范围

除井点降水外,还有许多防止流砂现象的方法,如水下挖土法、打钢板桩法、冻结法以及地下连续墙等,可根据不同条件选用。

3 膨胀土地基的处理

膨胀土是一种吸水时体积膨胀,失水时体积收缩的黏性土。这种胀缩变形往往很大,极易对建筑物造成损坏。按胀缩性强弱把膨胀土分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级。Ⅰ级破坏轻微,Ⅱ级中等,Ⅲ级破坏严重。

保持土壤含水率恒定或变化幅度较小是防止土壤产生胀缩变形的基本方法。因此,屋面排水宜采用外排水,雨水接入管沟排水。散水要有一定宽度并加隔热保温层。要经常检查给排水系统,防止漏水。室外排水畅通,避免积水。房屋四周种植才草皮及绿化,减少水分蒸发。

膨胀土常用的地基处理方法有换土、土性改良、砂石垫层等方法。换土可采用灰土,其厚度可通过变形计算确定。Ⅰ级、Ⅱ级膨胀土的地基处理,宜采用砂、碎石垫层,垫层厚度不应小于0.3m,并做好防水处理。如果膨胀土层较厚,应采用钢筋混凝土桩基。桩尖应支撑在非膨胀土层上,钢筋应通长配置,并符合受拉构件配筋要求。桩承台下应留有不小于0.1m的空隙,侧面采取措施,防止空隙堵塞。

4 松土坑的处理

松土坑指墓穴、淤泥或填土坑等,应根据尺寸大小及深度区别对待。

当坑的范围较小时,可将坑中松软的虚土全部挖掉,使坑底和四壁均见天然土,然后采用与天然土性能相近的材料回填。常用回填材料有砂、砂砾石、天然土、3:7或2:8的灰土。如果是淤泥坑,应将积水、淤泥清除干净,待干燥后再铺灰土。

如果坑在槽内所占的范围较大,并且坑底土质与槽底天然土相同,可将该处的基础加大埋深,并做踏步与两端相接,踏步多少根据深度而定,但每步高不大于0.5m,宽度1m。

对于较深的松土坑,除对槽底进行处理外,还应采取措施提高上部结构的刚度,以防止由于可能发生的不均匀沉降而造成上部结构破坏。

5 井的处理

当井在基槽范围内时,应将井的井圈拆至地槽下1m以上,在拆除范围内用2:8或3:7灰土分层回填夯实至槽底。

当井内有水并且在基础附近时,可将水位降低到可能程度,用中、粗砂及块石、卵石等夯填至地下水位以上0.5 m,如有砖砌井圈时,应将砖井圈拆除至坑(槽)底以下1 m或更多些,然后用素土或灰土分层夯实回填至基底。

当井在基础转角处,若基础压在井上部分不多时,除用以上方法回填处理外,还应对基础加强处理,如在上部设钢筋混凝土板跨越或采用从基础中挑梁的办法解决;若基础压在井上部分较多时,用挑梁的办法较困难或不经济时,可将基础沿墙长方向向外延长出去,使延长部分落在天然土上,并使落在天然土上的基础总面积不小于井圈范围内原有基础的面积,同时在墙内适当配筋或用钢筋混凝土梁加强。

当井已淤填,但不密实时,可用大块石将下面软土挤密,再用上述方法回填处理。若井内不能夯填密实时,可在井内设灰土挤密桩或在砖井圈上加钢筋混凝土盖封口,上部再回填处理。

6 局部坚硬物的处理

当基础下局部遇基岩、大块石、大树根等,均应尽可能挖除,采用与其他部分压缩性相近的材料分层夯实回填,以防建筑物局部坐落于坚硬物上而造成不均匀沉降致使建筑物开裂;或将坚硬物凿去0.3~0.5 m深,再回填土砂混合物夯实。

当基础一部分落于基岩或硬土层上,一部分落于软弱土层上时,应将基础以下基岩或硬土层挖去0.3~0.5 m深,填以中、粗砂或土砂混合物做垫层,使之能调整岩土交界处地基的相对变形,避免应力集中出现裂缝;或采取加强基础和上部结构的刚度来克服地基的不均匀变形。例如设置地圈梁、采用筏片基础等。

7 管道

当管道位于基底以下时,最好拆迁。若受到条件限制不能拆迁,可将基础局部埋深加大,并设置基础梁跨过管道,避免管道被基础压坏。当管道穿过基础墙,而基础又不允许切断时,必须在基础墙上预留洞口,洞口尺寸应大于管道口径,特别是上部留出足够尺寸的空隙(大于设计的沉降量),防止建筑物产生沉降后挤压管道而变形或损坏。

管道还应该采取防漏的措施,以免漏水浸湿地基造成不均匀沉降。当地基为填土、湿陷性黄土或膨胀土时,尤其应引起足够重视。

[1]卢循主编.建筑施工技术[M].中国建筑工业出版社,20~48.

[2]瑞兴的软土地基不能直接打夯[J].建筑工人,2003(4):36~37.

[3]沈克仁主编.地基与基础[M].中国建筑工业出版社,202~206.

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