CN102226336A - 地基加固处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地基加固处理方法，属于建筑工程领域。所述方法包括，第一步骤，利用强夯法对上层填土层进行夯实固结；第二步骤，在已夯实的上层填土层中布孔，并通过所述孔对下层填土层进行双液注浆充填密实。本发明的地基加固处理方法，解决了较深处填土层处理难度高的问题，具有施工难度低、工期短、成本低、对环境影响小的有益效果。

Description

地基加固处理方法

技术领域

本发明涉及一种地基的加固处理方法，尤其是深厚杂填土地基的加固处理方法。

背景技术

随着城市的发展，建筑用地的需求也越来越大，一些地质条件较差的地基也逐渐受到重视，尤其是杂填土地基。所述杂填土是由于人们的生产和生活活动而形成的地面填土层，其填筑物可分为生活垃圾、建筑垃圾和工业垃圾或其组合。杂填土的特点是：填筑物成分不一，颗粒尺寸大小悬殊，颗粒间孔隙大小不一，压缩性高。杂填土形成的地基也具有独特的方面：回填前地貌的高低起伏使得杂填土层薄厚不一、均匀性差、承载力低；回填时间先后长短不一，固结程度差异性很大，而且还具有湿陷性和负摩阻力；地基的不确定性成分大并且无规律性，勘察通常无法提出准确地基承载力值。

另外一些深厚杂填土地基是由于人为取土或挖砂采石而后随意回填生活、建筑和工业垃圾等而形成的坑填地基，其除具有杂填土地基的一般特点外，还具有独特特点：填土层的厚度变化范围大、分布范围广，深度可达6-30m，面积可达数万平方米；填筑过程中，在“重力分筛”的作用下颗粒组成一般形成下大上小的分布规律；力学性质差异性很大；挤密性较好；湿陷性较强，总湿陷量差异很大，地基变形极不均匀。

目前杂填土回填地基处理方法一般采用换填法、碎石桩挤密处理、夯(冲)扩桩加固处理、CFG桩处理、桩基础等处理方法。但是，这些方法对于回填土深度大、地质构造复杂的地基的处理效果不够理想，并且还会带来一些其他问题例如：增加挖运杂填土、外购回填土的大量费用，带来新的环境污染如：杂填土堆放的问题。目前，杂填土地基加固处理已成为制约工程建设的主要因素。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述问题，本发明提出了一种新的地基加固施工方法，其适合于处理深厚杂填土回填的地基，尤其适合于处理杂填土回填深度大且回填区地质情况复杂的地基。

根据本发明提供了一种地基加固施工方法，包括利用强夯法对上层填土层进行夯实和固结；以及在已夯实的上层填土层中布孔，并通过所述孔对下层填土层进行双液注浆充填密实。

在根据本发明的方法中，对深厚杂填土地基中的上层和下层填土层分别采用不同的方法来进行施工。通过强夯法和双液注浆法的结合，便可针对不同填土层的不同特点而施以合适的施工手段，从而提高施工效率以及节约施工成本。

根据一个实施例，在第一步骤前进行设置防震沟的预备步骤，以减少强夯施工带来的对周围建筑物的振动冲击影响。

根据另一个实施例，第一步骤包括试夯、第一遍夯击和重复夯击等子步骤。

根据另一个实施例，第二步骤包括布孔、钻孔、下管、注浆和封孔等子步骤。

根据一个优选实施例，在第二步骤之后，在注浆管中插入钢筋，从而形成钢管桩基础。这样能够进一步增加土体的强度，提高土体的承载能力。由于注浆管是在第二步骤中形成的，因此在该优选实施例中不必要为插入钢筋而额外地打孔。这也极大地节约了成本并加快了工期。

与换填法相比，根据本发明的方法不需要对换填土质进行分层式强夯夯实，从而减小了施工难度。与单独采用强夯法比，根据本发明的方法能更好地处理场地内强夯夯击有效影响深度有限、较深处填土层压缩密实度难以满足设计要求等问题。与振冲碎石桩法相比，根据本发明的方法解决了填土颗粒不均匀、沉管穿透底部填埋垃圾层困难等技术难题。

利用本发明的方法进行加固后的地基的承载力特征值可达160kPa，并且3-5m以下深处的填土层压缩密实度能够满足设计要求。另外，与这些现有技术的方法相比，本发明的方法的施工噪音较小，减少了扬尘、噪音污染及污染时间，对周围环境影响较小，是绿色施工发展的方向。

此外，本发明的方法在处理地基均匀沉降问题的方面效果好，地基加固质量易于保证，能够确保地基处理深度，并且施工难度较低，可显著地降低施工成本和缩短工期。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，但不构成对本发明实施方式的任何限制。在附图中：

图1是根据本发明的施工方法的工艺流程图；

图2是根据本发明的施工方法的夯点布置图；

图3是根据本发明的施工方法的注浆工艺示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1显示了根据本发明的地基加固施工方法的流程。该方法尤其适用于杂填土的回填深度比较深、例如超过6米的杂填土地基。

首先利用强夯法对上层填土层进行夯实和固结，见步骤110。上层填土层为整个地基层的上方部分，其深度例如可为从地基层最上方开始向下3-5m深的部分。地基层的其余部分为下层填土层。在一个实施例中，地基总填土层的厚度为6-10m，其中对厚度为3-5m的上层填土层进行夯实固结。

考虑到强夯施工将对地基产生巨大的冲击能量，该能量所引起的冲击振动会对邻近的地下或地上建筑物或设施的安全构成威胁，因此如果周围环境对振动敏感的话，就需要采取防振或隔振措施。在一个实施例中，本发明的方法还包括可选的预备步骤105，即开挖防震沟。防震沟优选设置为与邻近的建筑物或设施的最小距离不小于10m，开挖深度一般超过建筑物的基础深，沟内可采用中细砂填充。

下面来详细介绍步骤110，它可包括以下子步骤：

(1)清理平整场地

强夯施工前先平整场地，清除场地内所有地上、地下障碍物，排除地面积水。根据设计标高要求，并考虑强夯过程中地基沉降量等因素，计算预留土层厚度值，根据挖填平衡原则，采用方格网方法分块计算，确定挖填土方量，以挖作填。如挖方少于填方，则要考虑土方的来源，如挖方多于填方，则要考虑弃土堆场。回填土方的密实度应符合设计和相关标准规定的要求。

(2)试夯

在强夯施工前通常要进行试夯。试夯的目的是确定最佳夯击参数，如夯锤重量、底面积和落距、单点夯击能、最佳夯击能、夯击遍数、夯击间隔时间并设置夯点和夯距。其方法是，在施工现场的代表性场地上选取一个或几个试验区，进行试验性施工。

(3)第一遍夯击

A.强夯夯击能的选择

强夯施工加固土层的厚度H取决于地基的状况和每一击能量E的大小、通常可按公式H＝K×E进行计算，式中：H-地基要求加固的深度(m)；E-每一击的夯击能量(10千焦)；K-修正系数，一般取0.4-0.7。

强夯单点夯击能的选择根据锤重、落距经计算确定。在一个实施例中，采用锤重10-25T，落距10-25m，夯击能为1500-2000kN·m。

B.强夯夯点击数

在锤重和落距已确定的情况下，每个夯点的击数是决定总夯击能量的主要参数。一般来说，夯点击数应根据土质情况在现场试夯中确定。对无地下水的松散、多孔隙砂类土、回填土、黄土或一般亚粘土层，夯点击数可根据其最后二击夯坑沉降差不大于6-10cm的要求来确定。对饱和细粒土，击数可根据超孔隙水压力的增长和消散来决定。当被加固的软土层将发生液化时，即暂停夯击，此时的击数即为该遍的击数。

如受测试设备的限制，或加固工程量不太大时，也可根据夯坑周围土体隆起情况予以确定。也就是当夯坑的竖向压缩量最大，而周围土体隆起最小时的夯击数，就是该土层的最佳加固击数。

C.测量场地高程，标放出夯点位置

采用1台DS-3水准仪和1台J6经纬仪，按施工图要求标出第一遍夯击点位置。夯击点一般可按正方形或正三角形网格状布置。第一遍的夯点间距通常较大，方格布点的间距L1通常为5-9m，使得深层土得到加固。以后各遍采用中间补插夯点布点，方格布点的间距L2通常为3-5m。可以给每个夯点按纵横坐标编号，以便在施工时严格控制和检查。正方形网格比较规整，也便于夯击施工，在实际工程中用得较多。参见图2。

上部荷载比较均匀的建筑物或构筑物如大型油罐、水池、贮仓、设备基础、机场跑道等处的夯点均可按等距离的正方形布置。单层工业厂房的夯点可按柱轴线布置，每个柱基础至少应有一个夯点，对个别荷载较大的地段可适当增加或加密夯点。多层厂房、住宅等的夯点可按纵横线布置，纵横墙交叉点至少应布置一个夯点。

通常来说，最外围一排夯点的轮廓中心线应比建筑物、构筑物最外边的轴线再扩大一至二排夯点，该扩大的范围取决于要求的加固深度H。在一些典型实施例中，每边应扩大填土深度的1/2-2/3的距离。

在强夯震动影响范围外沿周边合理布置坐标水准控制点，作为高程控制参照点和夯击过程中沉降记录观测点。每一遍夯击完成后，重新平整场地，测量场地高程。

D.第一遍夯击施工

放出第一遍夯点位置并测量场地高程后，起重机就位，使夯锤对准夯点位置，测量夯前锤顶高程，将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。重复以上步骤，完成第一遍全部夯点的夯击。用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。

(4)重复夯击，直至完成全部夯击数。

夯击遍数应根据试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线和地基土的性质确定，一般情况下可采用2-3遍，最后再以低能量夯击一遍。对于渗透性弱的细粒土，必要时夯击遍数可适当增加，同时应满足下列条件：最后两击的平均夯沉量不大于50mm，在单击夯击能量较大时不大于100mm；夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。

两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据低级土的渗透性确定，对于渗透性较差的黏性土地基，间隔时间应不少于3-4周；对于渗透性好的地基土可连续夯击，最后一遍夯实可留到注浆工序完成后进行。

至此，完成了对上层填土层的夯实固结。在步骤110中利用强夯法对杂填土地基的上层填土层进行处理，能够使上层填土层中出现冲击波和很大的冲击应力，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土料重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力。该步骤的施工工艺简单，可取得较高的承载力，变形沉降量小，工效高。

然而，由于强夯法固有的缺陷性，其无法以成本效率和环境效率合算的方法处理深处的填土层。因此，根据本发明的方法，在步骤110之后进行步骤120，对下层填土层进行双液注浆充填密实。

下面来详细介绍步骤120。它可包括以下子步骤：

(1)布孔

在于步骤110中已夯实的上层填土层中根据设计布孔。这些孔用于实施对下层填土层进行的注浆充填密实。

应根据工程施工状况选择注浆孔的布置方式、孔距和排距。渗透注浆时，孔距应根据被注土体的深度及要求达到的标准等确定。在一个实施例中，孔距选择为1-2.5m；在进行劈裂注浆时，孔距选择为1.5-3m。

(2)钻孔

该子步骤可包括钻头定位、钻先导孔、进尺、成孔和洗孔等。在定位中，例如钻头点位误差≤20mm，而钻杆垂直度误差≤1度。先导孔数应小于总孔数，优选为总孔数的3-5％。在成孔中，可按分序跳跃成孔，同时控制孔位与设计孔位的偏差，优选为所述偏差不超过50mm，孔偏斜率优选为不超过1％；当采用注浆管时，孔径大于注浆管外径，优选为超过40-60mm，孔的有效深度大于孔的设计深度，优选为超过0.3m。在洗孔中，例如可采用2TG2-60/210双液注浆专用泵，先采用高压水对注浆管进行排冲至管畅通。

(3)下管和注浆

随后可通过注浆管进行对下层填土层进行注浆施工。可选地，在注浆施工前，使用清水清洗注浆管，然后再开始注浆作业。

注浆施工可以采用边注边提工艺，也可采用不提工艺。注浆液的压力加载方式采用分级加压，优选为一次加压不超过0.2-0.4MPa；终止浆压力为2.0-5.0MPa；注浆速度为30.0-40.0L/min。注浆结束后，及时封堵孔口及附近的地面裂缝以防冒浆，根据实际情况可选则孔口封闭法或孔内封闭法。

在一个实施例中，所选用的注浆液为水玻璃溶液和水泥浆液的混合液，它们按照体积比为1∶0.1-1∶1的比例使用。在水泥浆液中，水泥例如可为普通硅酸盐水泥(P.O32.5)，水灰比可选择为0.5。水玻璃的浓度为40°Be′，使用前加水并搅拌稀释到20-35°Be′。注浆液用水为自来水和/或清洁无浊、无显著酸性的天然水。配制好的注浆液的粘度大于35″，比重为1.3-1.5，初凝时间为2-3min，凝固强度为3-4MPa/2h。

所选用的注浆泵为双进双出双液注浆泵。图3示意性地显示了其注浆方法，在压力表22的监测下，水玻璃溶液和水泥浆液进入注浆泵加压，通过换挡调速实现高压的水泥浆液与高压的水玻璃溶液按照体积比为1∶0.1-1∶1的比例进入混合室25进行均匀混合，随后高压注浆液经过管道26、接头27注入到注浆管28中，从而实现了定向、定量、定压控制注浆施工，以充分填充下层填土层的孔隙和空洞。

如果注浆过程中的注浆量过大，则可加大水玻璃的用量，使之达到所述水泥浆体积的10％-12％。

至此，完成了对下层填土层进行注浆充填密实的步骤。在步骤120中利用双液注浆法对杂填土地基的下层填土层进行处理，一方面增加了土质的强度，另一方面又可以止水堵漏。同时，双液注浆法还能够有效地控制地面的不均匀沉降。因此，双液注浆步骤可作为强夯步骤的有益补充，这两者的结合使得能够对深厚杂填土地基进行令人满意的加固处理。

在根据本发明的一个优选实施例中，还包括在注浆步骤120结束后向所形成的注浆管中插入钢筋以形成微型钢管桩的可选步骤。通过该可选步骤能够进一步增加土体的强度，提高土体的承载能力。由于注浆管是在步骤120中形成的，因此在该可选步骤中不必要为插入钢筋而额外地打孔。这极大地节约了成本并加快了工期。

至此，完成了对地基的加固施工。可选地，地基加固完成后，还进行步骤130，即把加固后的地基的面层整平夯实。

表1显示了根据本发明的方法与常规施工方法(包括换填法、单独强夯法和振冲碎石桩法)的成本和工期方面的对比。

表1

对照施工方法	相对成本节约率	相对工期节约
			换填法	4.2-9.1％	5-8天
单独强夯法	3.6-7.4％	2-4天

振冲碎石桩法

6.1-11.5％

3-10天

从表1中可以看到，相比于常规的杂填土施工方法，根据本发明的方法在成本节约率和工期节约方面带来了显著的提高。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种地基加固施工方法，包括：

第一步骤，利用强夯法对上层填土层进行夯实和固结；

第二步骤，在已夯实的上层填土层中布孔，并通过所述孔对下层填土层进行双液注浆充填密实。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二步骤后，在于所述第二步骤中已形成的注浆管内插入钢筋，形成钢管桩基础。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一步骤前进行设置防震沟的预备步骤，其中所述防震沟设置为与邻近建筑物或设施的最小距离不小于10m。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一步骤包括试夯、第一遍夯击和重复夯击的子步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述重复夯击中的夯点采用中间补插的方式布置在所述第一遍夯击中的夯点之间。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二步骤包括布孔、钻孔、下管、注浆和封孔的子步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，注浆压力为2.0-5.0MPa，并且采用分级加压的压力加载方式，其中一次加压值不超过0.2-0.4MPa。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，注浆液为水泥浆液和水玻璃溶液的混合液，其按照体积比为1∶0.1-1∶1的比例使用。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述注浆液的粘度大于35″，比重为1.3-1.5，初凝时间为2-3min，凝固强度为3-4MPa/2h。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水泥浆液采用普通硅酸盐水泥，其中水灰比为0.5。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水玻璃溶液的浓度为20-35°Be′。 

12.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对面层进行整平夯实的最终步骤。 

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