复合地基处理技术简述

复合地基处理技术简述【摘要】在建筑、交通、水利、市政基础和土木工程等各大领域中，地基处理技术的应用正不断发展，并被广泛应用。对复合地基的处理技术的研究与运用，深切影响到工程施工的质量。本文对复合地基的处理方法和技术进行了探讨与总结。【关键词】复合地基技术处理方法选择复合地基是指在地基处理过程中，天然地基中的部分土体得到加强、置换，或在天然地基中设置加筋材料；加固区是由基体和增强体两部分组成的人工地基。按照复合地基荷载传递机理，一般把复合地基分为竖向增强体复合地基、水平向增强复合体地基、斜向增强复合体地基和双向增强体复合地基；其中，竖向增强体复合地基又可细分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基三类。在工程项目的施工中，主要复合地基处理方法有灰土挤密桩法和土挤密桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法和水泥搅拌法等。一、灰土挤密桩法和土挤密桩法1、 方法概述：灰土挤密桩法和土挤密桩法即在施工时采用柔性桩土桩或灰土桩，将其与桩间土共同组成复合地基。先在地基上打入钢套管或振动沉管，或者利用爆破等手段打洞成孔，然后在打好的孔中分层依次填入素土或灰土。此方法强调通过挤压使地基土得到加密，即在成桩的过程中，通过横向挤压作用，使孔内的土被挤向四周，得以挤密挤实。2、 加固机理及优点：灰土挤密桩法和土挤密桩法属于深层加密处理地基的方法，其加固机理是利用土的侧向挤密作用、灰土性质作用和桩体作用，提高复合地基承载力，降低地基的压缩性。其方法具有显著的优点和适用性，在复合地基的处理中适用范围较大，与其它地基处理法相比，灰土挤密桩法和土挤密桩法省去了土垫层的开挖、回填这两道工序，因此大大缩短了工期，减少了工作量，也可进一步加深处理深度；而且，土桩和灰土挤密桩法虽是横向挤密，但同样可以达到施工要求指标，确保加密处理后的最大干密度；另外，采用此方法，其填入桩孔的材料属于就地取材，无需开挖和回填，相对于处理湿陷性黄土和人工填土的方法，可以极大降低成本，提高效益。3、 适用地基：灰土挤密桩法和土挤密桩法主要适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素土和杂填土等地基类型，在遇到具体复合地基时，还要对其进行具体分析，例如，对主要目标是消除地基土的湿陷性时，宜采取土挤密桩法；对主要目标是提高地基土的承载力或加强水稳性时，宜采用灰土挤密桩法。另外在采用此方法时，要对复合地基的环境、地形、类型控制等做好评估判断，特别注意的是，对于地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%的情况则不宜采用此方法。二、 水泥粉煤灰碎石桩法1、 方法概述：水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩，即在碎石桩的基础上加进部分石屑、粉煤灰和少量水泥，并加水和制成的一种具有一定粘结强度的桩。水泥粉煤灰碎石桩法是近年来使用颇为广泛的地基处理方法，它结合了振冲碎石桩和水泥搅拌桩的优点，将其融合，对施工中的水泥掺量和配比进行调整，使得桩体强度等级在C5〜C20之间发生来回变化。2、 加固机理：复合地处理中的水泥粉煤灰碎石桩法，其加固机理即利用水泥粉煤灰碎石桩加固软弱地基时，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基，利用其中的褥垫层是由粒状材料组成的散体垫层等系列条件进行施工处理。3、 优点及作用：水泥粉煤灰碎石桩法与其它方法相比，优点显著，施工工艺简单易行，施工材料用量少、污染小，可就地取材，对附近环境影响小；且受力特性较相似于水泥搅拌时产生的特性。其对加固软弱地基，作用较为明显，与碎石桩相比，CFG桩复合地基的桩土应力大，由于CFG桩具是有一定粘结强度的混合料，因此在荷载作用下，CFG桩的压缩性小于其周围软土，桩体便承载了更为集中的应力；而且，水泥粉煤灰碎石桩法其挤密性能、置换作用效果好，使得复合土耳其的承载力大大提高。4、 适用地基：在复合地基的施工中，要根据现场条件，合理选用适合的施工工艺。水泥粉煤灰碎石桩法一般适用于处理粘性土,粉土,砂土和已自重固结的素填土等地基条件。对于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土地基等，宜选用长螺旋钻孔灌注成桩；对于粉土、粘性土及素填土地基等，宜选用振动沉管灌注成桩。三、 石灰桩法1、 方法概述：石灰桩的主要固化剂为生石灰，将其与粉煤灰或火山灰、炉渣、矿渣、粘性土等材料混合，按比例混合均匀，成孔后在桩孔中用机械或人工分层振压、夯实形成密实的石灰桩。石灰桩的强度可以在外加剂的掺和下进一步得到加强。在随荷载时，石灰桩会产生应力集中的现象，要保证石灰桩复合土耳其的桩土应力比，控制在2.5〜5.0内。2、 加固机理：复合地基处理中的石灰桩法，其桩身加固机理是要保证石灰桩具有一定的初始密度，吸水过程中施加一定的压力，尽量提高石灰的含量，缩短桩距，共同限制胀发作用；还可用砂、粉煤灰、火山灰等材料填入石灰桩的孔隙，克服石灰桩中心软弱的问题。其桩间土加固机理则利用成孔挤密、膨胀挤密、脱水挤密，配合利用胶凝作用和离子交换在复合地基上进行加固。3、 施工处理：在石灰桩的施工中，要注意施工顺序，保证先外排后内排、先周边后中间的顺序;如果对原建筑的地基进行加固，还要注意将施工区与水源、生活区等间隔开来，避免污染和危险。尤其要注意，在施工前要保证场地排水设施的申通性，防止雨雪和积水对地基的影响；在选材上，要选用新鲜的生石灰块，掺和料要保持适当的含水量；且桩位的偏差不宜过大，石灰桩的固定禁止由一边向另一边平行移动。4、 适用地基：石灰桩法适用的地基类型包括饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基。另外，对于地下水位以上的土层，要适当增加掺合料的含水量，并减少生石灰的用量。四、水泥搅拌法1、 方法概述：水泥搅拌法是复合地基处理技术中的一种新方法，用于加固饱和和软黏土低地基，它是将水泥或石灰作为固化剂，在机械操作下，将地基深处的软土和固化剂搅拌，使软土在一系列反应下具备整体性和水稳定性，从而提高地基强度，增大变形模量。水泥搅拌法具体来说又分为深层搅拌法（俗称湿法）和粉体喷搅法（俗称干法）。2、 加固机理：相对于混凝土的硬化机理，水泥搅拌加固法的物理反应和化学反应过程和硬化机理有较大差异。在水泥的水解和水化反应、土颗粒与水泥水化物的作用和碳酸化作用下，伴随搅拌机械的切削搅拌作用，使水泥在发生了水解和水化作用后生成各种水化合物，发生离子交换过程和团料化作用以及凝硬反应。且经过较长一段时间的充分搅拌，减少水泥浆包裹土团现象的产生。同时，在复合地基的施工中，要尽量确保水泥搅拌的充分程度，因为只有搅拌越充分，才能使土块等材料搅碎的越完全、使水泥均匀分布于土中，在整体上加强了总体强度和质量。3、 施工处理：对于水泥搅拌法，在施工时要注意各项操作，提高施工质量。施工前，一定要进行工艺性试桩，保证试桩数量大于等于2根；施工场地要确保平整性，及时清除影响施工的防碍物品，如有坑洼要及时填平、整理；施工中，要对搅拌头和机械进行专人监控，保持搅拌机底盘的水平和导向架的竖直，保证搅拌桩的垂直偏差不得大于1%，桩位的偏差不得大于50哑；另外，在施工中，由于水泥搅拌法分为深层搅拌法和粉体喷搅法，两种方法的具体处理程序和施工设备有所不同，还要格外注意分别施工步骤，防止出错。4、 适用地基：复合地基处理方法中的水泥搅拌法主要适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土和无流动