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理論探討
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地基處理方法綜述


   工程建設中經常會遇到各種各樣地質條件不好的地基或軟弱地基,這樣的地基不能滿足結構物的建設要求,需要進行加固處理。軟弱地基是指由軟土(淤泥及淤泥質土)、沖填土、雜填土、松散砂土及其他具有高壓縮性的土層構成的地基,這些地基的共同特點是模量低、承載力小。地基處理的目的就是針對在軟弱地基上修造建筑物可能出現的問題,采取各種手段來提高地基土承載力,改善土的壓縮特性,從而達到滿足工程建設的需要。地基處理方法的具體選用,應從地基條件、設計要求、處理指標及范圍、工程費用、工程進度、材料來源和當地環境多方面綜合考慮和研究,本著既經濟合理又安全可靠的原則,通過技術經濟的比較科學地選用。常見的地基處理有:換填地基、夯實地基、擠密樁地基、深層密實樁地基、高壓噴射注漿地基、預壓地基、土工合成材料地基等方法。

1 換填地基
當建筑物基礎下的持力層比較軟弱,不能滿足上部荷載對地基的要求時,常采用換填地基來處理軟弱地基。換填地基法是先將基礎底面以下一定范圍內的軟弱土層挖去,然后回填強度較高、壓縮性較低、并且沒有侵蝕性的材料,如:中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、礦渣等,再分層夯實后作為地基的持力層。換填地基按其回填的材料可分為:灰土地基、砂和砂石地基、粉煤灰地基等。

1.灰土地基
灰土地基是將基礎底面下要求范圍內的軟弱土層挖去,用一定比例的石灰與土,在最優含水量情況下充分拌合,分層回填夯實或壓實而成,它適用于加固l~4 m厚的軟弱土、濕陷性黃土地、雜填土等,還可用作結構的輔助防滲層。

2.砂和砂石地基
砂和砂石地基(墊層)系采用砂或砂礫石(碎石)混合物,經分層夯王亞平陸曉平(壓)實作為地基的持力層,以提高基礎下部地基強度,并通過墊層的壓力擴散作用,降低地基壓應力,減少變形量;同時,墊層可起排水作用,地基土中孑L隙水可通過墊層快速地排出,以加速下部土層的沉降和固結。它適宜處理厚度在3.0 m以內的軟弱、透水性強的黏性土地基,包括淤泥、淤泥質土,不宜用于加固濕陷性黃土地基和滲透系數小的黏性土地基。

3.粉煤灰地基
粉煤灰是火力發電廠的工業廢料,有良好的物理力學性能,可用它換填軟弱土層,以及用作大面積地坪的墊層等。

2 夯實地基
1.重錘夯實地基
重錘夯實是利用起重機械將夯錘(2~3 t)提升到一定高度,然后自由落下,重復夯擊基土表面,使地基表面形成一層比較密實的硬殼層,從而使地基得到加固。它適于地下水位在0.8 m以上稍濕的黏性土、砂土、飽和度Sr≤6O的濕陷性黃土、雜填土以及分層填土地基的加固處理,重錘表面夯實的加固深度一般為1.2~2.0 m。濕陷性黃土地基經重錘表面夯實后,透水性有顯著降低,可消除濕陷性,地基土密度增大,強度可提高30%;對雜填土經重錘表面夯實則可以減少其不均勻性,提高承載力。

2.強夯地基
強夯法是用起重機械(起重機或起重機配三角架、龍門架)將大噸位(一般8~3O t)夯錘起吊到6~30 m高度后,自由落下,給地基土以強大的沖擊能量的夯擊,使土中出現沖擊波和很大的沖擊應力,迫使土層孔隙壓縮,土體局部液化,在夯擊點周圍產生裂縫,形成良好的排水通道,使土中的孔隙水和氣體逸出,土料重新排列,經時效壓密達到固結,從而提高地基承載力,降低其壓縮性。此法是我國目前最為常用和最經濟的深層地基處理方法之一。

3 擠密樁地基
1.灰土樁地基
灰土擠密樁是利用錘擊將鋼管打人土中側向擠密成孔,將鋼管拔出后,在樁孔中分層回填2:8或3:7灰土夯實而成,其與樁間土共同組成復合地基以承受上部荷載。
2.砂石樁地基
砂樁和砂石樁統稱砂石樁,是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后,再將砂或砂卵石(礫石、碎石)擠壓人土孔中,形成大直徑的砂或砂卵石(碎石)所構成的密實樁體,是處理軟弱地基的一種常用方法。此法適用于擠密松散砂土、素填土和雜填土等地基,對建在飽和黏性土地基上主要不以變形控制的工程,也可采用砂石樁作置換處理。

3.水泥粉煤灰碎石樁地基
水泥粉煤灰碎石樁,簡稱CFG樁,是在碎石樁的基礎上摻入適量石屑、粉煤灰和少量水泥,加水拌合后制成具有一定強度的樁體。CFG樁是一種低強度混凝土樁,可充分利用樁問土垢承載力共同作用,并可傳遞荷載到深層地基中去,具有較好的技術性能和經濟效益。

4.夯實水泥土復合地基
夯實水泥土復合地基系用洛陽鏟或螺旋鉆機成孑L,在孑L中分層填入水泥、土混合料經夯實成樁,與樁間土共同組成復合地基。

4 深層密實地基
1.振沖地基
振沖法是以起重機吊起振沖器,啟動潛水電機帶動偏心塊,使振動器產生高頻振動,同時啟動水泵通過噴嘴噴射高壓水流,在邊振邊沖的共同作用下,將振動器沉到土中的預定深度,經清孔后,從地面向孔內逐段填入碎石,或不加填料,使土在振動作用下被擠密實,達到要求的密實度后即可提升振動器,如此重復填料和振密,直至地面,在地基中形成一個大直徑的密實樁體與原地基構成復合地基,從而提高地基的承載力,減少沉降和不均勻沉降,

3.2 電容器的選擇
(1)補償電容器容量O的確定
電動機額定電壓U為6 kV,實測電動機的空載電流I 為8 A左右,根據公式:Q=x/3 U10電容器組的總容量:Q:1.732x6x8—83 kW則每臺電容器的容量為:83 kW÷3—27.6 kW 。可選用電容器Q為25 kW 的電容器,與在用電容器容量相同。(2)電容器型號規格的選擇
與在用電容器的型號規格相同,即:BWF6.3kV一25一IW。
(3)電容器數量的確定
共需51臺電容器,原有42臺,再添置9臺。

3-3 確定電容的安裝地點為了保證電容器在一40~C~+40~C的環境中工作,將電容器安裝在環境溫度比較恒定的水泵層(安裝在水泵層墻壁的金屬支架上)。

3-4 電容器有關保護的配置
(1)在每臺電容器的進線電路上裝設BRW一10高壓電容器專用熔斷器進行短路和過流保護。
(2)電動機繞組的作用相當于是一個大電感,當電動機和電容器同時切斷電源時,電容器的剩余電荷直接向電動機繞組泄放,所以不另設放電裝置。
(3)在6 kV系統中已裝設了電壓繼電器,進行電動機的過電壓和欠電壓保護,在系統電壓過高或過低保護動作開關跳閘的同時,電動機和電容器一齊被斷開電源,從運行中切出,所以可不另設電容器的過電壓和欠電壓保護裝置。
(4)將電容器外殼可靠接地,消除電容器靜電,提高電容器的使用壽命。

4 結論
    采用泵站異步電動機逐臺個別補償的辦法,把移相電容器直接分別并接到17臺異步電動機各自的電路中,與異步電動機同時投切,直接就地補償異步電動機的無功功率,具有投資少、見效快、安裝簡便等優點。電動機拖動水泵,負荷平穩,負載電流波動小。采用此種補償方式,能收到恰到好處的效果,是切實可行的,其不足之處是不便運行監視與管理。建議在加快建設水利現代化的形勢下,亦可通過增加投入,改造成裝有自動控制的集中補償的方式補償無功功率,提高用電功率因數。
    振沖擠密法可應用在松砂地基處理中,其施工設備簡單,近年在國內振沖器已定型生產,操作方便,施工進度快,樁材可就地取材,加固費用比較低。此法能使砂土的相對密度達到0.80,可以同時起到封堵、排水、加固的作用。
2.水泥土攪拌樁地基
    水泥土攪拌樁地基是利用水泥作為固化劑,通過深層攪拌機在地基深部就地將軟土和固化劑(漿體或粉體)強制拌合,利用固化劑和軟土發生的一系列物理、化學反應,使其凝結成具有整體性、水穩性好和較高強度的水泥加固體,與天然地基形成復合地基。
    當淤土層較厚,且含水率高、孔隙較大,難以大面積進行深處理時,可采用打樁辦法進行加固處理。樁基礎技術多種多樣,早期多采用水泥土攪拌樁、砂石樁,目前較少使用,而鋼筋混凝土預制樁(鋼筋混凝土樁和預應力管樁)由于具有較強承載力,投資省,質量有保證,施工速度快等特點,目前得到普遍運用。

5 旋噴注漿樁地基
    旋噴注漿樁地基簡稱旋噴樁地基,是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后,用高壓脈沖泵將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置向四周以高速水平噴入土體,借助流體的沖擊力切削土層,使噴流射程內土體遭受破壞,與此同時,鉆桿一面以一定的速度(20 r/min)旋轉,一面低速(15 30 cm/min)徐徐提升,使土體與水泥漿充分攪拌混合,膠結硬化后即在地基中形成一定直徑比較均勻的且具有一定強度(O.5~0.8 MPa)的圓柱體(稱為旋噴樁),從而使地基得到加固。

6 注漿地基
    1.水泥注漿地基
水泥注漿地基是將水泥漿通過壓漿泵、灌漿管均勻地注入土體中,以填充、滲透和擠密等方式驅走巖石裂隙中或土顆粒間的水分和氣體,并填充其位置,其硬化后將巖土膠結成一個整體,形成一個強度較大、壓縮性低、抗滲性高和穩定性良好的新的巖土體,從而使地基得到加固。
    2.硅化注漿地基
硅化注漿地基系將以硅酸鈉(水玻璃)為主劑的混合溶液(或水玻璃水泥漿),通過注漿管均勻地注入地層,漿液趕走土粒間或巖土裂隙中的水分和空氣,并將巖土膠結成一整體,形成強度較大、防水性能好的結石體,從而使地基得到加強。但此法耗電量大,成本高。現很少使用。

7 土工合成材料地基
    1.土工織物地基
土工織物地基系在軟弱地基中埋設土工織物作為加筋,形成彈性復合土體,起到排水、反濾、隔離、加固和補強等方面的作用,以提高土體承載力,減少沉降和增加地基的穩定。
    2.加筋土地基
加筋土地基系由填土和在填土中布置的一定量的帶狀筋體(或稱拉筋)以及直立的墻面板三部分組成的一個整體性的復合結構。

8 結語
    對不良地質條件及軟弱地基的處理方法是多種多樣的,關鍵是要在生產實際中結合實際情況,靈活而正確地選擇恰當的地基處理方法,解決實際施工過程中遇到的問題。
    地基處理的是否合理不但影響工程造價,也影響到工程的安全性。要根據實際地質情況和周邊環境進行多方案比較,防止不均勻沉降造成較大的變形差。確定方案后,施工過程中應注意控制施工質量,保證基礎質量。

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