一、界定呵呵墙体与此基础的基本概念
建筑由桩基、此基础与墙体三部份共同组成。
建筑的全数载重均由其下的岩层来分担。受建筑负面影响的那一部份岩层称作墙体。因此墙体是指此基础正方形下列,忍受此基础传达回来的建筑载重而产生形变和快速反应的表土。
建筑向墙体传达载重的桩基称作此基础,是建筑的墙或柱埋在地底的不断扩大部份,是建筑的“脚”。促进作用是忍受桩基的全数载重,把它传予墙体。
二、墙体进行分类
三、墙体的作法
(一) 天然墙体
纯天然墙体是指大自然状况下方可满足用户分担此基础全数载重明确要求,不须要育苗处置的墙体。纯天然墙体土分成五大类:石灰岩、沙石土、石灰、黏性土。
(二)育苗墙体
纯天然墙体的承载力不能忍受此基础传达的全数载重,需经育苗处置后作为墙体的土体称作育苗墙体。
处置的方法有:换填法、预压法、强夯法、振冲法、砂石桩法、石灰桩法、柱锤冲扩桩法、土挤密桩法、水泥土搅拌法(含深层搅拌法、粉体喷搅法、深层搅拌法简称湿法,粉体喷搅法简称干法)、高压喷射注浆法、单液规划法、碱液法等。
1、换填法
当建筑此基础下的持力层比较软弱、不能满足用户下部载重对墙体的明确要求时,常采用换土垫层法来处置软弱土墙体,即将此基础下一定深度内的土层挖去,然后回填以强度较高的砂、沙石或灰土等,并夯至密实。
实践证明:换土垫层可以有效地处置某些载重不大的建筑墙体问题。
换土垫层按其回填的材料可分成砂垫层、沙石垫层、灰土垫层等。
垫层的主要促进作用:
1)提高墙体承载力;2)减少沉降量;3)加速软弱土层的排水固结;4)防止冻胀;5)消除膨胀土的胀缩促进作用。
换填法适用于浅层墙体处置,包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土等。换填法还适用于一些地域性特殊土的处置,例如在西安地区可消除黄土的湿陷性,用于山区墙体可处置岩面倾斜、破碎、高低差,软硬不匀以及岩溶等,用于季节性冻土墙体可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。
2、强夯法
强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高处落下,反复多次夯击地面,对墙体进行强力夯实。
这种强大的夯击力在墙体中造成动形变和振动,从夯击点发出纵波和横波,向墙体纵深方向传播,使墙体浅层和深处造成不同程度的加固促进作用。
强夯法主要用于砂性土、非饱和黏性土与杂填土墙体。对非饱和的黏性土墙体,一般采用连续夯击或分遍间歇夯击的方法;并根据工程须要通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度。现有经验表明:在100~200吨米夯实能量下,一般可获得3~6米的有效夯实深度。
强夯后效果
3、振冲(置换)法
振冲法是利用振冲器,在高压水流的促进作用下边振边冲,使松砂墙体变密;或在黏性土墙体中成孔,在孔中填入沙石制成一根根的桩体,这样的桩体和原来的土构成复合墙体。
在石灰中和黏性土中振冲法的加固机理是不同的。在石灰中主要是振动挤密和振动液化促进作用;在黏性土中主要是振冲置换促进作用,置换的桩体与土共同组成复合墙体。
振冲法适用于各类可液化土的加密和抗液化处置,以及沙石土、石灰、粉土、黏性土、育苗填土、湿陷性土等墙体的加固处置。采用振冲法墙体处置技术,可以达到提高墙体承载力、减小建(构)筑物墙体沉降量、提高土石坝(堤)体及墙体的稳定性、消除墙体液化的目的。
3.1振冲沙石桩法
振冲沙石桩是利用在墙体中就地振制的沙石快速加固松软墙体的方法。近几年来在高层建筑墙体的加固及处置中也得到了广泛地应用。
它具有技术可靠、设备简单、操作技术易于掌握、施工简便快速、工期短、既不用水泥,又不用钢材,加固后墙体承载力有显著提高等优点。
适用于中、粗砂和部份细砂或粉石灰墙体。
4、排水固结预压法
排水固结预压法是利用墙体土排水固结的特性,通过施加预压载重,并增设各种排水条件(砂井和排水垫层等排水体),以加速饱和软粘土固结发展的一种软土地基处置方法。
排水固结法适用于处置饱和和软弱土层,按照采用的各种排水技术措施的不同,排水固结法可分成下列几种方法:
堆载预压法
真空预压法
降水预压法
电渗排水法
4.1 真空排水固结预压法
真空预压指的是砂井真空预压。即在粘土层上铺设砂垫层,然后用薄膜密封砂垫层,用真空泵对砂垫及砂井进行抽气,使地底水位降低,同时在地底水位促进作用下加速墙体固结。亦即真空预压是在总压力不变的条件下,使孔隙水压力减小、有效形变增加而使土体压缩和强度增长。
4.2 堆载预压法
在建筑场地临时堆填土石等,对墙体进行加载预压,使墙体沉降能够提前完成,并通过墙体土固结提高墙体承载力,然后卸去预压载重建造建筑,以消除建筑此基础的部份均匀沉降,这种方法就成为堆载预压法。
一般情况是预压载重与建筑载重相等,但有时为了减少再次固结造成的障碍,预压载重也可大于建筑载重,一般预压载重的大小约为建筑载重的1.3倍,特殊情况则可根据工程具体明确要求来确定。
5、挤密法
挤密法的加固机理主要靠桩管打入墙体中,对土造成横向挤密促进作用,在一定挤密功能促进作用下,土粒彼此移动,小颗粒填入大颗粒的空隙,颗粒排列紧密,孔隙体积减少,墙体土的强度也随之增强。因此挤密法主要是使松软土墙体挤密,改善土的强度和变形特性。
6、深层搅拌法
深层搅拌法是一种化学加固墙体的方法。它通过特制机械──各种深层搅拌机,沿深度将固化剂(水泥浆、水泥粉或石灰粉,外掺一定的添加剂)与墙体土强制就地搅拌,利用固化剂自身及其与墙体土之间所造成的一系列物理、化学反应,使墙体土硬结成为具有整体性、水稳定性、较低渗透性和一定强度的复合土桩(体),或与墙体土构成复合墙体,从而提高软土墙体的承载力、减小墙体的变形。
水泥深层搅拌桩施工现场
7、高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是利用高压射流技术,喷射化学浆液,破坏墙体土体,并强制土与化学浆液混合,形成具有一定强度的加固体,来处置软弱墙体的一种方法。
高压喷射注浆法适用于处置淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土。
高压喷射注浆法同时适用于墙体或土体的防渗处置,形成防渗帷幕,防止渗流破坏、流土或管涌。在西安地铁车站围护内部结构止水帷幕设计中大量采用。
地铁大量采用高压喷射旋喷桩施工止水帷幕
8、水泥粉煤灰沙石桩(CFG)
水泥粉煤灰沙石桩是在沙石桩此基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥,加水拌和,用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的一种具有一定粘结强度的桩。桩和桩间土通过褥垫层形成复合墙体。
水泥粉煤灰沙石桩及褥垫层
这种桩是一种低强度混凝土桩,由它共同组成的复合墙体能够较大幅度提高承载力。
水泥粉煤灰沙石桩施工现场
CFG桩桩头破除前后
9、水泥搅拌桩
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂,是软基处置的一种有效形式,利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌,使水泥与土发生一系列物理化学反应,使软土硬结而提高此基础强度。
软土此基础经处置后,加固效果显著,可很快投入使用。适用于处置淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质。
水泥搅拌桩按材料喷射状况可分成湿法和干法两种。湿法以水泥浆为主,搅拌均匀,易于复搅,水泥土硬化时间较长;干法以水泥干粉为主,水泥土硬化时间较短,能提高桩间的强度。但搅拌均匀性欠佳,很难全程复搅。
水泥搅拌桩施工现场
采用水泥搅拌桩工艺形成的基坑围护内部结构
10、砂石挤密桩
砂石桩挤密法是指沙石桩法和砂桩合称作粗颗粒土桩,是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱墙体中成孔后,再将沙石或砂挤压入土孔中,形成大直径的沙石或砂所构成的密实桩体。按制桩工艺可为振冲(湿)沙石和干法沙石桩。采用振动加水冲的制桩工艺制成的沙石桩称作振冲沙石桩或湿法沙石桩。采用无水冲工艺(如干振、振挤、锤击等)制成的桩为砂石桩。
砂石挤密桩的施工原理
砂石挤密桩的施工现场
以上介绍的各类墙体作法适用于不同的地区和地质条件,如排水固结法适合于沿海软土地区,高压喷射注浆法适用于软弱地区。