浅谈地基处理选择与桩基选型的重要性及安全性

2015-07-17 127 0

   1地基处理选择以及桩基选型的重要性
 
  随着现代科技的不断发展,土木工程技术也得到相应的提高。再宏伟的建筑也要先从地基工程开始做起,可见地基处理工程以及桩基选型的重要性。地基处理与桩基的选择和地基土的种类及性质也是分不开的。对于常见的不良地基土,包括杂填土、软粘土、冲填土、饱和松散土、湿陷性黄土、膨胀土、红豁土、季节性冻土、熔岩、含有机质土和泥炭土等一系列不良地基土,在土木工程施工过程中,遇到上述一类不良地基土,就要根据其性质采用不同处理方式。例如杂填土的主要特点是成分较为复杂,规律性较差;软粘土强度低,渗透性低,但压缩性高,有较高的灵敏度;膨胀土在经历反复吸水膨胀和失水收缩后,反复变形,浸水承载力衰减,性质很不稳定。常见的地基处理方式多种多样,有的为了改善剪切特性,有的为了改善压缩特性,以及改善透水特性和动水特性等。包含了换填垫层法、预压法、强夯法、振冲法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、夯实水泥土桩法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、坑式静压桩法和其他地基处理方法等。
 
  那么针对不同的地基状况选择相应的地基处理方式就显得极为重要。一般来说,大致从地质条件、结构物条件、环境条件、材料供给情况以及工期要求和造价这六大方面来考虑地基处理方式的选择。地质条件则可以从地形、地质、土的各种指标、地下水条件等方面考虑。结构物条件可以从结构物的形式和规模来考虑。对于环境条件可以从气象,噪声,邻近的建筑情况,地下埋设物,供水供电等等一系列因素进行多方面的考虑,做到文明安全施工。
 
  当天然地基土无法承受地基基础设计承载力和变形要求时,就需要采用地基加固处理。桩基础是不错的选择,它能将荷载通过桩身传递至更深的土层。因此桩基础必须要具备较大的刚度和整体性,不光要承受较大的竖向荷载,还要承受住相应的水平荷载。在现代化土木工程的发展中,桩基础扮演着越来越重要的角色。
 
  2工程中桩基和地基的类别
 
  工程中桩基础是由多根单桩组成,在桩顶设置承台与桩身连接成为整体,达到传递荷载的作用。按照承台位置高低不同可将桩基础分为高承台桩基础和低承台桩基础,前者主要应用在桥梁与码头工程中,而后者则在房屋建筑工程中得到广泛应用。按照承载性质的不同,桩基础被分为端承桩和摩擦桩,端承桩通过桩端传递荷载,摩擦桩依靠桩身与土体的摩擦慢慢将荷载扩散在桩身周围的土体中。按照桩身的材料区别,功能区别,桩径大小甚至施工工艺的不同,都可以把桩基础分为不同的类别。
 
  地基也分为天然地基和人工地基,建筑的地基是不是需要进行处理,主要看建筑物的沉降计算结果,如果计算值在安全允许范围之内,并且压缩层范围内的土层比较均匀的时候,则应该优先采用天然地基的方案。当建筑物的计算变形值超过了安全允许范围时,就应当采取人工地基。而对于如何确定人工地基的深度而言,主要是以控制变形值为原则。但是没有必要为了将变形值控制得趋近于零而把处理深度设计得太深,这样会大大增加工程的造价,导致浪费资源。当地基处理深度达到处理后的地基计算变形值比允许变形值小50%左右的时候,则被视为合理的设计深度。综上所述,这样的设计原则可以有效地控制桩基工程的造价,也在工程经济方面起到了不小的作用。
 
  桩基的选型对于整个地基工程来说也起着至关重要的作用,合理的桩型选择无论是从工程的安全性角度出发还是为了工程经济考虑,都是必不可少的一个环节。结合我国劳动力便宜以及地方材料丰富的特点,桩基的选型也有其独到之处。当地基的处理深度在10m之内,没有出现地下水的时候,比较适合采用强夯法和水泥土夯实桩来处理地基。在许多厂房和附属构筑物的基础工程中,水泥土桩得到了广泛的应用,并在一定程度上降低了工程的造价。当地基处理深度加深到出现地下水时,就要针对不同目的选择不同的桩型进行施工。如果以解决地基土的液化为主要目的,那么常见情况下采用振冲碎石桩来处理地基。如果是为了提高地基的强度,在一定程度上减小变形,那么除了振冲桩以外,还可以选择混凝土灌注桩和水泥搅拌桩。这些桩型在某些城市重型装备码头的基础工程建设中被广泛应用。在地基深度达到60m甚至以上时,就应该采用钢管桩或者H型钢桩甚至采用强度更高的刚性盘桩。
 
  3安全性
 
  此外,不得不提的是安全性,安全保障是任何一项工程中的首要指标。对于地基工程而言,工程安全更是重中之重。桩基础施工绝大多数是围绕着大型电气设备展开作业的,但如果遭遇恶劣的气象环境,或者电气设备线路存在安全隐患,这都是十分危险的。无论是作为建设单位还是施工单位,安全事故都是他们最不愿意看到的。在桩基础的施工过程中,施工人员以及管理人员的行为都对施工安全起着十分重要的作用,因为人为的不安全行为是造成安全事故的最直接因素。例如施工人员违章施工,心存侥幸,图一时方便,不严格遵守操作规程等等一系列的行为都为后续的工作埋下了不小的安全隐患。除了人为因素之外,还有不可抗拒的环境因素,桩基工程显然属于露天作业,所以无法避免严寒酷暑的天气对施工造成的种种困难,比如气温太低时可能导致泥浆管被冻住甚至爆管,气温过高时又可能导致混凝土因为暴晒而炸裂。另外不同的地层有不同的施工要求,也分别存在不同的安全隐患,大致分为三类:①粘土层、砂层容易出现塌孔、埋钻、卡钻等孔内事故,在处理这样的事故时对于人身安全方面存在着相当大的威胁;②基岩层容易出现卡钻,断钻头或者断钻杆的情况,因为孔内的扭矩过大而发生机械事故也存在了不小的安全隐患;③软硬互层容易出现成孔垂直度的偏差从而导致钢筋笼最后卡在孔内的事故。不同的地质构造对桩基安全施工的影响也不同,例如施工处在地质构造复杂,地层松软区会造成地陷,地裂等地质灾害。总的来说,每一项工程建设,每一处施工现场都或多或少的存在着大大小小的安全隐患,桩基工程也是一样。因此在现场施工作业时应该根据现场条件一系列的综合因素,采取有针对性的措施来消除这些隐患,避免不必要的事故。随着桩基础机械施工技术的不断提升,基础机械施工安全管理也会与时俱进,不断创新发展,确保桩基施工安全生产。
 
  4桩基的选择
 
  无论一个工程繁琐还是简单,造价昂贵还是低廉,桩基础始终都是起着至关重要的作用。一项工程在确定桩型的时候,从提出多种不同桩基方案到确定工程最终方案的过程中,没有统一的模式。但大都通过三种方式进行选择:
 
  ①在多个方案中进行经济技术的分析比较,在保证安全系数的前提下,选择最能满足建设方需求的方案作为最终方案。
 
  ②邀请专家论证,根据专家的专业知识与个人经验,通过对工程地质情况、工程经济技术指标及工程特点进行定性比较,确定最优方案。
 
  ③针对多个地基处理方案,借助数学中的模糊综合评价方法等进行定量计算分析,选择最优方案。
 
  国家和城市的发展都离不开建设。工程建设的首要问题就是基础工程建设,相信在科学技术日益发达的今天,土木工程技术一定会得到更加全面的发展,取得更加辉煌的成就。
 
  参考文献:
 
  [1]苏宏阳.基础工程施工手册[M].北京:中国计划出版社,1996.
 
  [2]JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].
 
  [3]GB50300-2011,建筑工程施工质量验收统一标准[S].
 
  [4]GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

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