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地基基础施工技术与加固技术研究

2022-12-07涂永新

建材与装饰 2022年34期
关键词:压桩静力灌浆

涂永新

(广东电网能源发展有限公司,广东广州 510160)

0 引言

地基基础位于建筑物最下方,起到重要的支撑作用。对于建筑物整体而言,地基基础不仅是建筑物荷重的体现,承担着承重的作用,还决定着建筑物整体的质量和稳定性,甚至影响建筑使用的安全性。地基基础施工技术和加固技术能够保证地基施工质量,并对施工存在一定问题的地基基础进行细节性加固施工,避免地基出现变形等问题,提高地基的载荷强度。

1 造成地基基础沉降的因素

1.1 地质因素

对建筑物地基而言,最主要的影响之一便是地质影响。引起建筑物地基下沉的地质影响涉及土质结构、山地滑坡、地下水层等多种。在当前建筑行业日益发达,建设规模不断扩大的环境下,施工中的地面环境影响也在日益变化。在建筑施工的过程中,同一建筑很有可能涉及各种地质环境的地基基础。而地质的各种状况,都有可能影响建筑物地基基础的稳定性,使其各个部位结构受影响,从而产生了不均匀沉降的问题[1]。而这些不均匀沉降对建筑的稳定性和安全来说危害性也更大,难以通过地基加固技术简单处理,还需要对被破坏的结构加以修复,否则很可能危及建筑使用者的人身安全。

1.2 结构因素

建筑物各部位的结构是导致地基基础沉降的另一重要因素。由于建筑物不断升级、规模不断加大,导致建筑物整体的重量在不断上升,在建筑物中不同的结构位置的承载能力优势不同,如果在地基基础施工时没有对各部位进行加固,很有可能由于结构载荷能力的影响出现地基基础沉降的问题。尤其对于本身施工现场地质条件相对较差的建筑工程而言,即使采用相应的地基基础施工技术也有可能出现其内部结构载荷分布不均匀的问题,如果不及时加以解决,很可能出现不均匀沉降,带来严重的安全隐患。

2 地基基础施工技术

2.1 复合地基成套技术

在复合地基成套技术中,分为夯实混凝土桩施工技术和混凝土粉煤灰碎石桩施工技术二个类别。其中,夯实混凝土桩施工技术首先要对混凝土建筑材料进行科学合理的搭配,使建筑材料质量达到一定施工要求,并使建筑材料在机械成孔工艺作用下将其混合为水泥浆。其次,在分层回填技术的作用下,逐次夯实孔内的土质,使其内部形成相应的水泥土桩,并确保其土质的均匀性。在复合地基成套技术当中,占据核心地位的就是褥垫层,将褥垫层布置在桩基础和桩顶部的中间,使其发挥作用,成为复合组合的地基基础。夯实水泥土桩施工能够确保地基强度的均匀性,并且不容易受到外界环境的干扰,稳定性相对较强。

水泥粉煤灰碎石桩施工技术一般包括振动沉管灌注成桩和管内泵压混合料成桩。该技术首先需要对各原材料进行配比并将其搅拌均匀,其中包括碎石、水粉煤灰、砂以及适量的水。使用搅拌后的材料进行浇筑施工,形成强度桩,且保证其具备较高的黏度[2]。其次,同样按照施工要求使用褥垫层进行铺设,此施工需将褥垫层铺设在桩基础和桩顶部上,且确保选择厚度适中的褥垫层。水泥粉煤灰碎石桩施工技术的载荷能力较强,但相较于水泥土桩而言,其更容易出现变形的情况。

2.2 压实技术

在地基基础施工技术当中,压实技术几乎不涉及化学处理过程,其主要通过碾压的方式将地基基础施工中的各类混合物做压实处理。在对混合物进行碾压后,将其中存在的空隙排出,并采用相对较小的颗粒向其中加以填充,对整体混合物进行重新排列,使其充分混合,将其中多余的液体、气体等物质排出,使混合物中的空隙进一步减小,并且在混合物中单位面积的固体颗粒数量不断提高,使混合物的密实度在此过程中不断提高,以此保证建筑地基基础的紧密度,且使其中的水分适当。压实技术中所涉及的各因素都容易影响到地基的密实度,进而影响其稳定性,因此在实际施工过程中,要严格按照施工要求对填料的颗粒、水量等加强控制,保证填料的合理性,进而提高地基基础的密实度,降低后续出现沉降的概率。

2.3 静力压桩技术

静力压桩技术主要是将预制桩完全压入土体中的施工技术,是一种沉桩技术。之所以采用静力压桩技术,不仅在于其工艺需求,还能够降低打桩机施工过程中产生的噪声,避免对施工现场周围的居民造成影响。静力压桩施工技术首先应先进行分段预制桩,再将这些预制桩分别压入土体当中。将这些预制桩依次相连接,完成接长工作,在这一过程中要控制选段桩的长度,通常考虑到桩架的高度,每段桩的长度在6m 左右[3]。图1 为静力压桩技术工作。在接桩的过程中主要运用锚接或者焊接的方式,依次减少对钢筋混凝土的使用量。静力压桩技术不仅能够完成相应的施工工作还能够有效节约施工成本,减少噪声污染等,提高整体经济效益。

2.4 振动沉桩技术

振动沉桩技术通常是作用于松散砂土或者软土地基施工当中。首先将振动器安装在建筑桩的顶部,通过开启振动器形成激振力,使桩基内的颗粒随之出现振动并在运动过程中重新组合。在这一过程中,桩基内部会出现紧缩的情况,形成位移,进而降低桩基表面与土体层之间的摩擦力。在振动器激振力的作用下,结合桩基自身的重力,桩会不断下沉到土体当中。振动沉桩技术施工起来较为便捷,不需要过多的机械设备,施工环节也较为简单,主要应用的振动器设备质量和体积又都比较小,便于施工人员搬运。振动沉桩技术不仅具有以上优势,还能够便于后续的起重机打桩施工等。

2.5 真空预压技术

真空预压技术在施工过程中主要为了将软土地基进行加固。在实际施工过程中,首先应在地基的内部布置塑料排水板或者砂井,并将砂垫铺设到地面上。将密封膜铺设到砂垫层之上,确保密封膜不透气性,进而将大气与砂垫层阻隔,形成一层真空的砂垫层。除此之外,密封膜还能够促使其内外部形成气压差,该气压差能够有效提高地基的载荷,间接使地基的应力增加,相当于二次加固。在完成后进行抽气工作,抽气前应确保其质量压力与土体应力相一致,随着气体的逐渐抽出,土体的应力会不断升高,对地基基础形成加固效果。在抽气环节结束后,地基基本上被充分固结。真空预压技术能够有效提高地基基础的载荷,使其承载能力增强。

3 地基加固技术

3.1 强夯法

强夯法主要是通过对地基的强度和承载能力等进行提升,进而实现对地基的加固作用。相较于其他的地基加固技术而言,强夯法操作较为简单,且能够产生较高的施工效率,因此应用范围较广。但是在实际施工的过程中,如果没有严格按照要求进行,很可能出现地基的强度不符合要求,下沉情况严重等问题,使地基的表层土出现松散,导致地基的稳定性下降。因此,在强夯法运用的过程中,首先应将砂石层提前铺设在土层之上,避免在夯击的过程中,含水地层受到其作用力的冲击被破坏,导致地基内部出现流动的液体。其次,要强化地基所处位置的地质勘查工作,加大勘察力度,并确保强夯的施工方案在地质考察基础上进行,针对不同的地质情况采取不同的加固措施[4]。比如,通过地质勘查发现地层中含有砂卵石等加成,那么在夯击时就可以适当将夯锤的质量调高,并将其放置在更高的悬挂位置,也可以通过增加夯击次数等措施提高夯击力度。另外,在夯击工作实际开展的进程中,施工人员需随时观察施工的具体情况,通过地层的作用情况调整夯击的次数、夯点之间的距离等,确保施工的合理性。在完成夯击工作后,还需要将夯击作用下形成的凹坑填平,将夯锤固定在夯点上方6m 左右的位置,进行满夯施工环节,确保施工的完整度,对地基基础进行高度加固。

3.2 静压力加固法

静压力加固法在应用的过程中需要借助相应的机械设备,包括自重装置、液压设备等,从而使桩基可以在与建筑物承重量之间所形成的反作用力的影响下被强力地压在到混凝土体之中,使建筑物地基土层当中的间隙大大减小,以增加建筑物地基的密实程度,从而增加了其承载能力。在实际施工过程中,工程技术人员还必须事先把角铁安装到上下节段的管桩衔接部位,以此为后续能够持续性进行静力压装工作打下基础。在设置液压设备的压力等相关参数时应严格按照施工需求进行,在压力值与设计的载荷值相一致时,要立刻停止压装工作。在静压力加固结束后,还需要对其中的结构钢筋、桩的顶部钢筋等进行焊接处理,确保加固的效果。在焊接时要确保焊接的科学性和完全性,否则很容易导致地基基础的稳定性受到影响。在终桩工作完成后,最好将其与原始基桩相互焊接,以此能够进一步提高地基整体的强度,使建筑的载荷能力增强。

3.3 灌浆加固法

灌浆加固法在操作的过程中主要通过在地基基础中钻打孔洞,并使用适量的水泥砂浆或者化学浆液等灌注到孔洞当中。在浆液或砂浆的作用下,土体颗粒与其接触会形成相应的化学反应和物理反应,进而使其在孔洞内部形成胶结的现象。所形成的胶结在硬化后便能够对地基产生加固的作用,使地基的物理性能和承载能力更强,并且胶结能够有效将地基中原本的空隙或裂缝填充,使其密实度增强,进一步对地基实现加固效果,具体施工如图2 所示。在灌浆加固法中包含静压灌浆和高压喷射灌浆两种不同的技术类型。在灌浆加固施工的过程中,技术人员应对其中所涉及的各项数据参数等进行反复试验,确保数据合理性。并且,技术人员要严格检查钻孔的质量和精准度等,根据实际施工需求,配置适量且配比合理的浆液,在浆液初凝之前完成灌浆作业,确保灌浆加固法应用的有效性。在灌浆加固时,应先作业于地基的边缘地区,再依次逐渐向内扩展,不断延伸到地基的中心地区[5]。同时,在灌浆加固的过程中,还要注意避免出现串孔的问题,保证注浆的有序性和规范性。

3.4 地基加宽加固技术

地基加宽加固技术主要应用于建筑工程本身所处位置的地质基础较差或者建筑施工对地基的承载能力要求较高时。由于以上地基加固技术针对本身地质环境较差的地基难以实现高效的加固,难以达到建筑的要求,因此,针对这种情况就可以采取将地基加宽的方式对其进行加固。通过使用钢筋混凝土等材料将地基的面积范围扩大,进而有效避免地基沉降的问题。在地基加宽加固技术施工当中,技术人员需要尤其注意新拓宽的地基与原有地基之间的衔接,将二者之间的衔接缝进行处理,保证地基的密实度,进而提高地基基础整体的结构强度。同时,在这一过程中还需要注意压桩之间的连接问题,避免由于各桩的垂直程度不够导致桩之间连接效果较差,甚至出现位移问题。

4 结语

综上所述,地基施工对于建筑工程而言至关重要,只有保证地基施工的质量,才能提高建筑整体的稳定性。对此,施工技术人员应加强对复合地基成套技术、压实技术、静力压桩技术、振动沉桩技术、真空预压技术等基础施工技术的研究和优化,并科学通过强夯法、静压力加固法、灌浆加固法、地基加宽加固技术对地基基础进行加固,确保地基的密实性和承重能力,以此提高建筑物整体的稳定性。

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