软土地基处理技术毕业论文

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根据以上三个例子可见,工程中软土地基处理的重要性和必要性。

二、软土地基处理目的和意义以及发展现状和存在问题

1、软土地基处理的目的和意义

意义:众所周知,地基与建(构)筑物的关系极为密切,建(构)筑物的安全与正常使用,地基基础起着非常重要的作用。据调查统计,世界各国各种土建,水利、交通等类的工程事故中,因地基问题造成的工程事故的比例最大。软基处理恰当与否,关系到整个工程质量、投资和进度,其重要性已越来越多的被人们所认识。

目的是:利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固,用以改良地基土的工程特性。1、提高地基的抗剪强度2、降低地基的压缩性3、改善地基的透水特性4、改善地基的动力特性5、改善特殊土的不良地质特性地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。

2、软土地基处理技术的发展现状和存在的问题

2.1发展现状

近40年来,国外的地基处理技术发展的十分迅速,老方法得到改进,新方法不断涌现。在20世纪60年代中期,从如何提高土的抗拉性质这一思路上,发展到土的加筋法;从如何有利于土的排水和排水固结这一基本观点出发,发展到了土工合成材料、砂井预压和塑料排水带;从如何进行深层密实处理的方法考虑,采用加大击实工的措施,发展到了强夯法和振动水冲法等。另外,国外现代工业的发展,对地基工程提供了强大的生产手段,如能制造重达几十吨的强夯起重机械;潜水电机的出现,带来了振动水冲法中振动器等施工机械;真空泵的问世,建立真空预压法,生产了大于20MPa气压的空气压缩机,从而产生了高压喷射注浆法。通过不断的发展使得如今对软土地基处理变得更加简单快捷。

2.2现有软土地基处理方法所存在的问题

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为什么在世界各国各种土建,水利、交通等类的工程事故中地基问题造成的工程事故的比例最大,现有的处理方法中存在哪些问题?

(1)未能因地制宜合理选用处理方法。在合理选用地基处理方法方面有时存在一定的盲目性。例如饱和软粘土地基不适宜采用振密、挤密法加固。根据工程地质条件和地基加固原理,因地制宜合理选用处理方法特别重要。在这方面,现在的问题是对几个技术上可行方案进行比较、优化不够。采用的不是较好的方法,更不是最好的方法。有时工程问题是解决了,但造价高和工期长。

(2)不能正确评价每种地基处理方法的适用性。人人都承认每种地基处理方法都有一定的适用范围,但遇到具体问题就会盲目扩大其应用范围,对这种情况施工单位更应注意。

(3)施工单位素质差影响地基处理质量。这方面最典型的例子是搅拌桩施工。几年前上海市建委发文禁用粉喷深层搅拌法,接着不少地区也采取类似措施。深层搅拌法不能满足地基处理要求并不是深层搅拌法工法本身不成熟,也不是深层搅拌法加固地基设计方法不对。影响施工质量主要是施工单位素质和施工机械两方面问题。先分析施工单位素质存在的问题。前些年,地基处理施工队伍的快速膨胀,造成绝大多数施工队伍缺乏必要的技术培训,熟练技术工人缺乏是普遍现象。除此之外,还存在偷工减料现象。其它地基处理方或轻或重也存在类似问题。

(4)施工机械简陋影响地基处理水平和质量。近二十几年来,我国地基处理施工机械发展很快,许多已形成系列化产品。但应看到与我国工程建设需要相比较,差距还很大。还以深层搅拌法为例,不能很好保证施工质量不仅与施工单位素质有关,也与目前应用的施工机械水平有关。简陋的机械要保持稳定良好的施工质量是困难的。

(5)地基处理理论落后于实践。从实践一理论一再实践的角度看,实践先于理论是一般规律,对土木工程更是如此。但重视理论研究,用理论指导实践也是很重要的。对地基处理各种工法及一般理论缺乏深入系统的研究也是发展中存在的问题之一。

(6)不少工法缺乏完善的质量检验手段。完善的质量检验手段是保证施工质量的重要措施。目前不少工法缺乏完善的质量检验手段。 三、简要介绍常用的软土地基处理方法及其原理

随着现代工程技术的发展进步以及新的加固技术、新型材料的不断研发,使得软土地基处理技术日趋完善。

(1)换土垫层法

换土垫层法的原理是:将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土或不良土挖去,以质地坚硬、强度较高、性能稳定、压缩性较小、具有抗侵蚀性的砂、砾、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填,并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动,使之达到要求的密实度,形成良好的人工地基。垫层能有效扩散基底压力,提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀、消除膨胀土的胀缩作用等。 适用于各种软弱土及山地不良地基的浅层处理。 使用的主要材料:砂、砾石、石渣、粉煤灰、矿渣等。 使用的主要机械设备:人工挖土或机械挖土、垫层材料运输、压实或夯实机械。

(2)挤淤置换法

挤淤置换法的原理是:依靠换填材料的自重以及借助于其他外力,如压载、振动、爆炸、强夯或卸荷等,使软弱层遭受破坏后被强制挤出而进行的换填处理。

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适用于厚度较小的淤泥地基。

(3)强夯置换法

强夯置换法是一种普遍运用的方法,其原理是采用边填碎石边强夯的强夯置换法在地基中形成碎石墩体,由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基,以提高地基承载力、减少沉降。 适用于人工填土、砂土、粘性土和黄土、淤泥和淤泥土地基。 使用的主要材料:碎石、矿渣等。 使用的主要机械设备:夯锤、起重设备、脱钩装置及运输装卸机械。

(4)碎石桩(置换)法

原理是在软粘土地基中采用沉管法或其它方法设置密实的砂桩或碎石桩,以置换同体积的粘性土形成砂石桩复合地基,以提高地基承载力。同时砂石桩还可以同砂井一样起排水作用,以加速地基土固结。 适用于软粘土地基。 使用的主要材料:砂或碎石、砾石。 使用的主要机械设备:打桩机。

(5)振冲置换法

振冲置换法的原理是利用振冲器在高压水流作用下边振边冲在地基中成孔,在孔内填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石桩。碎石桩与桩土间形成复合地基,以提高承载力,减小沉降。 适用于不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。 使用的主要材料:碎石、砾石。 使用的主要机械设备:振冲器、起重机或施工专用平台和水泵。

(6)加载预压法

原理是在建造建筑物之前,天然地基在预压荷载作用下压密、固结,地基产生变形,地基土强度提高,卸去预压荷载后再建造建筑物,完工后沉降小,地基承载力也得到提高。堆载预压有时也利用建筑物自重进行。当天然地基土渗透性较小时,为了缩短土体排水固结的排水距离,加速土体固结,在地基中设置竖向排水通道,常用形式有普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等。当采用竖向排水通道时,也分别称为袋装井法、袋装砂井法或塑料排水带法等。[7]适用于软粘土、粉土、杂填土、冲填土、泥炭土地基等。 使用的主要材料:堆载用料可用土石方或其他填料;垫层材料用渗透系数大于10-3 m/s、含泥量小于3%、级配较好的中粗砂;竖向排水通道之砂井法需用同垫层材料要求相同的砂,袋装砂井法还需聚丙烯机织土工物,塑料排水带法需塑料排水带。 使用的主要机械设备:堆载用料的运输、装卸机械,也可用人工运输,静压沉管机械、锤击沉管机械,动力螺旋钻机,袋装砂井专用打设机,塑料排水带插板机。

(7)降低地下水位法

原理是通过降低地下水位,改变地基土受力状态,其效果如堆载预压,使地基土固结。在基坑开挖围护设计中可减小作用在围护结构上的土压力。 适用于砂性土或透水性较好的软粘土层。

(8)石灰桩法

原理是通过机械或人工成孔,在软弱地基中填入生石灰或生石灰块加其他掺合料,通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩周土的物理力学性质,并形成石灰桩复合地基,可提高地基承载力、减少沉降。[8] 适用于杂填土、软粘土地基。 使用的主要材料:生石灰。 使用的主要机械设备:打桩机或洛阳铲成孔。

(9)深层搅拌法

原理是利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙水泥土增强体,形成复合地基以提高地基承载力,减小沉降。深层搅拌

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法分为喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种,也可用它形成防渗帷幕。 适用于淤泥、淤泥质土和含水量较高、地基承载力不大于120KPa的粘性土、粉土等软土地基。用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时宜通过试验确定其适用性。 使用的主要材料:水泥。 使用的主要机械设备:深层搅拌机,按搅拌轴分为单轴和双轴两种,按喷射方式分为浆液喷射和粉体喷射两种。配套设备:浆液喷射主要有灰浆搅拌机、灰浆泵,粉体喷射主要有粉体发送器、空气压缩机以及计量器等。

(10)高压旋喷注浆法

原理是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进预定位置,然后用20Mpa左右的浆液或水的高压流冲切土体,形成水泥土增强体。有单管法、二重管法、三重管法。在喷射浆液的同时通过旋转、提升形成定喷、摆喷和旋喷。可形成复合地基以提高承载力,减少沉降,也常用它形成防渗帷幕。 适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大块石,或有机质含量较高时应通过试验确定其适用性。 使用的主要材料:水泥。 使用的主要机械设备:钻机、高压泵、泥浆泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆管、制浆机等。

以上论述的几种软土地基处理方法,仅仅是众多处理方法中较具代表性的,在各个不同的工程建设过程中,建设人员要针对不同的地质条件、技术条件、设备条件、资金力度等因地制宜的采用一种最为经济合理,施工方便的地基处理技术。本文将要重点介绍的喷粉桩加固地基处理技术,就是一种具有加固工艺合理、施工简单、技术可靠、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、工期短、占地面积小等优点的处理技术。

四、喷粉桩加固地基的处理方法

本人于2011年暑期在义利建筑公司承建的某工程进行实习,该工程由地下3层地上8层组成。 建筑面积:总计28125.72平方米。 建筑总高均为94.5m。 工程设计框架剪力墙结构,住宅部分为混凝土剪力墙结构。抗震设防烈度为6度。剪力墙抗震等级为三级(框架柱为四级)。结构安全等级为二级。设计使用耐久年限为50年。建筑耐火等级为一级。屋面防水等级为Ⅱ级。由于建筑物所处地质条件不好,地基为软土地基,且地下水位较高,所以需要进行地基处理,此建筑工程采用的就是喷粉桩加固地基处理技术。 1、喷粉桩加固地基处理技术的概述

喷粉桩最早是由瑞典和日本于20世纪60年代后期提出的加固地基的技术工艺。80年代初,国内开始研究, 1984年7月在广东省云浮硫铁矿铁路专用线上用石灰搅拌桩加固单孔4.5m盖板箱涵软土地基获得成功,1985年4月通过铁道部部级技术鉴定。此后,很多设计单位将喷粉桩技术进行了推广应用,特别是地下水位较高的地区。 2、该技术的工作原理

喷粉桩加固地基的工作原理是利用粉体喷射桩机在钻孔过程中,用高压空气将粉状固化剂以雾状喷入将要加固的软土中,凭借机械上特制的钻头叶片的旋转,使固化剂与地基的软土就地强制搅拌混合;固化剂吸水后进行一系列物理化学反应,使桩位软土由软变硬,形成整体性好、水稳性强和承载力高的新桩体,经过处理后的地基也变为比天然软土地基承载力有大幅度提高的复合地基。 2.1喷粉桩所采用固化剂的分类

当前在实际工程中喷粉桩所用的固化剂主要是水泥或石灰两钟,喷拌成水泥

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