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建筑工程施工中软土地基处理及固化技术

罗盼
  
大海媒体号
2024年38期
中国一冶集团有限公司 湖北省 武汉市 430000

摘要:我国的土壤结构复杂,且广泛分布着软土层。在不断增长的建设用地需求下,众多建设工程选择在这些地基上进行建设。然而,软土的力学性能薄弱,受外力影响时,其抗剪强度显著降低,导致显著的沉降变形,已引发了若干重大的工程质量和安全问题。因此,对软土地基的防治策略成为了工程建设中亟待解决的实际需求。目前,主要依赖于换土和原位固化改良技术,如土窖基和灰渣矸石粉等方法来处理软土。但这些技术的改造深度有限,且对土体加固稳定的作用机制尚不清晰。因此,急需深入研究更高效、更可靠的软土地基快速处理新方法,以更好地满足工程应用的需求。

关键词:建筑工程施工;软土地基处理;固化技术

1软土地基的本质特点

(1)触变性较强。软土地基的状态受外界作用而发生变化。无外力作用下呈现固体状态,外力作用将导致其出现流动状态。(2)较高的压缩性。软土地基内部孔隙较多,直接导致较高的压缩系数,极易造成变形。(3)透水性较低。软土地基自身含水量较大,因此渗水性能较差,渗透率不高。(4)质地不均匀。软土地基的非均质性特点较为明显,软土中流动变化较为常见。施工期间,软土地基的土质决定了应力,因此地基存在非均质性状态,施工不均匀现象正是由于该特点导致。

2建筑工程施工中软土地基处理技术的应用

2.1换填技术

换填法是一种常用的地基处理方法,其具有造价低,技术要求简单,施工简便等优点。施工企业在采用换填法时首先要对施工现场进行勘察计算,深入分析地基深度、地质特征等因素,明确换填作业的范围、经济性,确定具体换填方案及施工工艺。施工单位在初步了解软土地基基础分布后,可依据具体的计算方法确定施工需要的挖方和填土工程量,并据此评价换填法的可行性。在明确了换填工程设计方案之后,施工单位再根据具体方案进行相应的换填处理。大量工程实践表明,采用换填法处理软土地基可显著提高其承载能力,降低其沉降风险,为后续工程建设奠定基础。不过该技术多用于换填深度和面积较小的工程中,因为随着换填土方的增加会导致工程经济性降低。

2.2强夯技术

强夯法,一种高效的地基处理手段,通过利用重力原理,使重锤从高空自由落下,对地基进行高强度的夯实。这一过程旨在提升地基的密实度和强度,降低其渗透性和压缩性,以增强地基的稳定性。在处理大面积、深厚软土地基时,强夯法表现出极高的适用性,尤其在处理含水量丰富的软土层时,其效果尤为显著。在实施过程中,需精确计算重锤的重量、落距以及夯击次数,以确保地基处理的精确性和有效性。同时,为了保护周围建筑物的安全,必须采取有效的防震和防尘措施,以减少施工过程中可能产生的负面影响。尽管强夯法可能会带来一定的噪声和震动,但其快速的处理速度和显著的效果,能在较短的时间内改善地基条件,为工程的快速推进提供有力支持。

2.3排水固结技术

排水固结技术是另一种常用的软土地基处理方法,它利用软土的渗透性,通过在地基中设置砂井、塑料排水板等竖向排水通道,配合堆载预压或真空预压,加速软土中水分的排出,从而实现土体的固结和强度提升。该技术尤其适用于处理水分含量高、渗透性能低的软土地基。在执行阶段,精确设计排水系统和科学安排预压时间及荷载增加速度是至关重要的,以确保能达到最理想的处理效果。然而,由于此方法主要依靠土壤的自然排水过程,因此处理时间可能会延长,必须进行前期的周密规划,以符合工程的时间表需求。

2.4深层搅拌桩技术

深层搅拌桩技术是一种环保且效果稳定的地基处理技术,通过钻机将水泥浆或粉煤灰浆等固化剂送入软土层中,与软土充分搅拌混合,形成连续的加固体,以提高地基的承载能力和稳定性。这种方法适用于处理含水量大、承载力低的软土地基,其施工噪声低、环境污染小的特点使其在城市建设和环保要求较高的项目中得到广泛应用。在实施深层搅拌桩技术时,精确控制搅拌深度、固化剂的配比和输送速度是保证加固体质量的关键。然而,由于大量使用固化剂,其成本相对较高,因此在选择处理技术时,需要根据工程的具体情况和经济性进行综合考虑。

3软土地基固化技术的应用

3.1灰土固化

灰土固化是一种利用工业废渣,如灰渣,的固有稳定性质,通过机械搅拌手段将其与软土充分结合,以改善软土工程特性的技术。常见的固化剂包括煤灰、石灰渣、铝渣和粉煤灰等。在实施过程中,这些固化材料会按精确的比例掺入软土中,随后借助搅拌设备进行均匀混合,并适量引入水分以达到最适宜的含水率条件。搅拌强度和时间控制合理,使灰渣水化作用逐步完成,与软土充分固结,形成整体稳定的混合体系。混合料经压实后可明显提高软土抗剪强度、减小压缩性。灰土固化经济适用,对环境影响较小,已成为应用最广的软土固化技术之一。

3.2沥青固化

沥青固化是将沥青材料与软土机械混合,利用沥青的胶结黏结作用改良提高软土性质的一种技术。其原理是加入软土中的热熔沥青会在冷却过程中析出,从而黏结软土颗粒,增强土体结构。常用的沥青材料必须具有一定的软化点和针入度指标,以保证与土颗粒的黏结结合稳定可靠。随着沥青掺杂量的逐步增加,地基的承载能力表现出显著的增强趋势,同时土体的压缩性能呈现下降态势。这表明,沥青的添加能够有效地改善软土地基的工程特性,使其更能适应承受高强度的结构荷载。然而,这一过程也可能伴随着成本的增加和施工难度的提高。因此,在实际操作中,必须依据具体工程条件,合理确定沥青的掺杂量,以实现经济效益和工程效益的最优平衡。

3.3石灰固化

石灰固化技术是一种通过在软土中掺入适当比例的石灰,利用其化学反应及胶结特性以提升软土性能的工艺。石灰在水的作用下溶解,随后与软土中的水分和土壤颗粒发生化学反应,生成强度高的结晶物质。此过程中,还会伴随热量的释放,这有助于加速软土固化的过程。在施工过程中,石灰通常按一定比例与软土混合,需要控制好加水量和搅拌时间,以确保石灰与软土充分接触反应,形成均匀的混合物。石灰固化能显著提高软土的强度和稳定性,减少土体的渗透性和压缩性,对于地下水位较高或含水量较大的软土地基尤为适用。然而,石灰固化可能会引起一定的环境问题,如地下水碱化,因此在使用时需结合环境保护措施。同时,石灰的采购和处理成本也需要考虑在内,以实现经济和工程效果的最佳结合。

3.4炉渣固化

炉渣固化是利用工业生产过程中产生的炉渣,如钢铁厂的高炉渣、电炉渣等,通过机械搅拌将其与软土混合,以达到改良软土地基的目的。炉渣中含有大量的活性硅酸盐和铝酸盐,在与软土混合后,这些活性成分能与土中的水分发生水化反应,生成具有高强度的凝胶体,从而提高土体的强度和整体性。在施工时,炉渣需按一定比例与软土混合,并控制好含水量,以确保炉渣与软土的充分反应。炉渣固化技术具备显著的工程优化效果,能有效降低软土地基的压缩性和渗透性,同时也能实现废物的资源化,带来显著的经济效益和环保价值。然而,须注意到炉渣的化学构成和活性因其来源而异,这要求我们在应用中进行必要的筛选和预处理步骤,以保证其在固化过程中的稳定性和效能。

4结语

软土地基处理技术是建筑工程中不可或缺的一部分,各种固化技术如灰土固化、沥青固化、石灰固化和炉渣固化等,都有其独特的优点和适用条件。在实际应用中,应根据工程的具体情况,如地基的物理特性、环境条件、工期要求和经济性等因素,选择最适合的处理技术,以实现更高效、环保和经济的工程实践,是未来建筑工程领域的重要任务。

参考文献

[1]刘红健.建筑工程施工中软土地基处理技术的应用[J].工程建设与设计,2022(1):41-43.

[2]张鑫.软土地基处理技术在建筑工程施工中的应用[J].四川水泥,2021(2):79-80.

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