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濕陷性黃土地區建筑物下沉加固技術添加時間:2018-01-15
濕陷性黃土地區建筑物下沉加固技術
       山西、陜西、甘肅等地區,過去建造的一些建筑物,由于事先未對濕陷性黃土地基進行有效處理,在使用過程中地基被水浸濕而導致建筑物不均勻下沉、墻體開裂,影響了正常使用,下沉嚴重的甚至危及建筑物的安全。因此,對濕陷性黃土地區建筑物的加固,首先是要控制地基的下沉,即應采取有效措施對地基進行加固。
 
第一節 下沉原因分析
濕陷性黃土在天然含水量時,往往具有較高的強度和較小的壓縮性,但是水浸蝕后,水分子楔入土顆粒之間,破壞聯結薄膜,并逐漸溶解鹽類,同時水膜變厚,土的抗剪強度迅速降低,在土的自重壓力和建筑物附加壓力作用下,結構逐漸破壞,顆粒向大孔中移動,骨架擠緊,從而導致地基濕陷,引起上部建筑物的不均勻下沉,墻體出現裂縫。建筑物的變形越嚴重,對建筑物的危害也越大。
根據多年來對濕陷性黃土地區建筑物下沉情況的調查、分析,歸納起來引起地基下沉的因素有以下幾方面:
1.上、下水道距建筑物過近,當管道發生跑水或滲漏時,水浸濕地基而下沉。如某鍛造廠的三號單身宿舍及其附近的浴室,由于上水管道漏水,長期未進行處理,造成地基濕陷事故,在窗間墻及墻角等部位出現了嚴重的裂縫。
2.地溝過淺,封閉不好,雨水由地面流入暖氣溝內,或是溝內管道跑水,使水由暖氣溝進口處流入室內溝槽中,再沿溝槽內的縫隙滲入地基,造成建筑物下沉。如太原某修造廠的綜合車間,由于室外排水不暢,雨水流入暖氣溝,并沿溝灌入地基,引起建筑物一面墻身嚴重下沉、傾斜。
3.屋面排水系統處理不好,雨水流入基礎。如山西聞喜縣某廠一座新建的車間,屋面采用內排水作法,土建施工完后,未及時做好排水系統,突降暴雨,雨水由天溝經室內排水管流入地下,造成柱基下沉,下沉最嚴重者達54cm。
4.散水過窄或散水下沉。如果建筑物室外標高過低,場地排水不暢,地面水就容易沿墻根或散水邊浸入基礎,導致建筑物下沉。如山西省翼城縣某廠食堂,由于基礎四周用凍土塊回填,又未分層夯實,就澆筑了散水混凝土。當氣溫回升,回填的凍土消融,填土下沉,混凝土散水部分出現塌陷、開裂,雨水順裂縫侵人地基,造成建筑物下沉。
5.由于附近新建水庫、排洪溝等原因,造成地下水位上升,使建筑物地基發生濕陷。如陜西某鍛造廠的成品庫,地面排水條件良好,建筑物內外均無上、下水源,但由于地下水位上升,使地基土中的含水量大大提高,引起了建筑物的嚴重濕陷。
6.洪水浸淹,多見于山區建筑,由于山洪暴發,浸淹建筑物引起濕陷。如青海某水文地質站,沒有規劃防洪設施,山洪浸淹了10幢建筑,造成嚴重濕陷。
 
第二節 加固處理原則
在濕陷性黃土地區造成建筑物下沉的主要原因既然是因“水”滲入基礎底部而引起的,因此在進行此類建筑物加固處理時,就應充分考慮這一特點,進行針對性的處理,從根本上解決濕陷的問題,才能確保加固的效果。因此,在進行具體的加固處理時,應遵守以下一些原則:
1.首先要查看建筑物場地的地質勘探報告,了解地基土質情況、原來對地基的處理情況、基礎設計情況、施工及使用情況,現場考察及查閱工程檔案。
2.弄清建筑物濕陷的主要原因,是上下水道跑水滲漏,還是暖氣溝內灌水;是地面水由散水等處浸入基礎,還是地下水位上升。只有找到引起發生地基濕陷的原因,才能有針對性地進行處理。
3.當發現建筑物出現過大沉降時,如系管道漏水引起的濕陷,就要及時斷絕水源,使地基不繼續浸水;如系地面水由暖氣溝、散水等處浸入地基,則必須先將這些部位處理好,防止水繼續浸入基礎。
4.要對建筑物的沉降和裂縫進行觀測,以了解濕陷變形的發展情況。經過一段時間的觀測,如果建筑物下沉變形已接近穩定或基本穩定,且情況又不嚴重,只需處理好各種水源滲入基礎的可能性,并對建筑物受損部分進行一些必要的修補加固即可。
5.如地基需要加固處理,則應根據土質情況、建筑物要求、施工條件等因素,選用不同的辦法來進行加固處理。
6.在考慮進行濕陷性黃土地區的建筑物加固方案時,應采取技術上合理、加固時可行、安全上可靠、經濟上合理的方案。
 
第三節 加固處理方案選擇
加固濕陷性黃土地基的方法很多,目前常用的、行之有效的方法有強勞法、灰土擠密樁、灌注樁、石灰樁、雙灰樁、換土法、灰土墊層法、灰土井樁等。但是這些處理方法主要用于未建造建筑物以前進行地基處理。當建筑物建成并投入使用后,以上的這些方法就不一定適用了,必須根據建筑物的具體情況和技術要求來選擇最合適的加固處理方法,見表9-1-1。
 
第四節 加固處理工藝
濕陷性黃土地區建筑物浸水下沉后,地基的加固處理工藝要點分述如下。
9-1-4-1硅化法加固工藝
1.加固方案
應根據不同的加固要求和具體情況,采用不同的硅化加固方法。
(1)緊靠基底外側鉆垂直灌注孔,依靠壓力漿液的擴散作用,硅化基礎下周邊土體,如圖9-l-l。
(2)先在基礎外一定距離用硅化法做一圍幕,然后再按上述方法加固,如圖9-l-2。
(3)以不同的角度在基礎底下打斜孔,加固基礎下的土體,如圖9-l-3。
(4)在基礎一側或兩側挖土坑,分層鉆水平孔,灌注漿液,加固基礎下的土體,如圖9-1-4。
(5)在基礎上用風鎬直接鉆孔眼,直接加固基礎下的土體,如圖9-1-5。
(6)緊靠基礎外側周圍鉆孔灌漿液做一圍幕,然后用第5種方法加固,如圖9-1-6。
(7)緊靠基礎外側周圍鉆孔灌漿液做一圍幕,再鉆斜孔至基礎底部進行硅化處理,如圖9-1-7。
7種硅化加固方案的適用范圍及優缺點見表9-1-2。
2.土體加固半徑可參考表9-1-3,實際使用時應根據試驗確定加固半徑。
3.確定孔距
孔距與土的加固半徑有關,一般孔距為1.73r;如為兩排加固時,排與排間的孔距為1.5r,如圖9-1-8。
4.確定孔深
應根據土質情況和建筑物的使用要求來確定。
5.確定硅化面積根據試驗確定土體硅化后的強度及硅、設計要求的地基強度[R]和基底面積F來確定
硅化面積F硅。
6.確定孔數
孔數N與每個孔在基底部分的硅化半徑了有關。
每孔硅化面積f孔=3.l4r2(全部在基礎下部)
 
7.每孔漿液灌注量
Q=
8.施工工藝要點
分層灌注時,每層灌注深度宜為0.8~1.0m;
灌注壓力:起始宜用0.02~0.05MPa,每深1m,壓力增加0.02~0.05Mpa;
流量:控制在5~10L/min以內;
一個基礎上一次硅化地基的面積,不宜超過基底面積的20%,以防引起濕陷變形;
灌注順序應先灌上層,由上至下逐層硅化到所需深度;
灌注時應遵守孔對稱、先上后下、錯位跳動、先外后里的原則。
9-1-4-2氫氧化鈉溶液加固法
1.確定加固半徑
加固土體的半徑r應通過試驗確定,在黃土中一般為0.4~0.8m。
2.確定孔距和孔深
孔距一般為1.73r,孔深應根據建筑物的不同要求而定
3.計算加固土的體積公式
 
V=πr2h
4.計算溶液需用量公式
Q=πr2hnK1000
5.施工工藝要點
(l)用洛陽鏟按孔位成孔;
(2)孔中填粒徑為10~20mm碎石,每填200mm用木棒稍加搗實;
(3)加溫堿液,溫度控制為90~95℃;
(4)灌注時可用手搖泵加壓,壓力控制為0.1~0.2MPa;
(5)灌注時要先濃后淡,跳孔灌注。
9-1-4-3灰土樁加固法
確定樁徑:
樁徑一般選用200~300mm;
確定樁距和樁深
樁距一般為2.5~3.0d;樁深一般為濕陷性土層的厚度,人工打樁時宜為4~6m,機械打樁時宜為6~10m。
樁孔布置
為了造成一個比較堅實的圍幕,一般應在基礎周圍打2~3排灰土擠密樁,樁基和條形基礎的樁孔布置如圖9-1-9。
4.施工工藝要點
(l)成孔順序按隔排跳位法進行
(2)拔管后要逐個檢查樁孔有無縮頸現象;
(3)樁孔回填前應清孔底并夯實;
(4)三七灰土應配比準確,拌合均勻,含水量適宜;
(5)灰土應分層回填,每層虛鋪厚度和夯擊次數,應根據夯錘重量和落距通過試驗確定。
9-1-4-4石灰樁加固法
確定樁徑:用人工或打樁機打入樁管成孔,孔徑一般選用270~325mm。
確定樁距和樁深:樁距一般采用2~3d。樁深宜為4~6m,宜達土的天然含水量等于18%~20%時為止。
3.樁孔布置:與灰土樁基本相同。
4.施工工藝要點
(l)宜采用隔排跳打法;
(2)生石灰塊粒徑不大于50mm,粉狀含量不大于15%;
(3)樁孔中充盈系數宜為1.4~1.7;
(4)填充生石灰塊時,要用樁管或落錘夯擊密實;
(5)樁孔上部至少有lm深度內應用素土封孔,以防開花放炮。
 
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