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土洞地基的處理方法有哪些
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土洞地基的處理方法可歸納總結(jié)為以下幾大類:
1、處理地表水和地下水
做好地表水截流、防滲和堵漏等,杜絕地表水滲入。對(duì)于地表水形成的土洞,必須做好此項(xiàng)處理措施,防止土洞進(jìn)一步發(fā)育和新土洞的產(chǎn)生。對(duì)形成土洞的地下水,當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件許可時(shí),可采用截流、改道方法,防止土洞和地表塌陷的發(fā)展。
2、挖填處理
對(duì)地表水形成的淺層土洞和塌陷先挖除軟土,然后用塊石或片石混凝土回填。對(duì)地下水形成的土洞和塌陷,可采用挖除軟土和拋填塊石后做反濾層,面層用粘土夯實(shí)。一般適用于淺層土洞。
3、強(qiáng)夯處理
對(duì)于埋藏淺的土洞,若挖除工程量太大,而且場(chǎng)地和周圍環(huán)境符合強(qiáng)夯條件,可采用強(qiáng)夯法將土洞夯塌,然后用碎石土回填并逐層夯實(shí)。強(qiáng)夯的有效加固深度與單擊夯擊能和土洞頂板土體性質(zhì)有關(guān),一般為4~9米,埋藏超過(guò)9米的土洞不能采用強(qiáng)夯處理。
4、墊層處理
對(duì)于埋藏較深的土洞,可在基礎(chǔ)底面下夯填粘性土夾碎石作墊層,以提高基底標(biāo)高,減小土洞頂板的附加壓力。對(duì)于低層且整體性較好的建筑物且土洞發(fā)育緩慢時(shí),可以采用此方法,并要求做好計(jì)算分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
5、灌砂或細(xì)石混凝土處理
對(duì)于埋藏深、洞徑大的土洞,在洞體板上鉆兩個(gè)或多個(gè)鉆孔,其中之一作為排氣孔,孔徑為50mm左右,另一個(gè)用來(lái)灌砂,孔徑一般要求達(dá)到150mm以上;灌砂同時(shí)沖水,直到排氣孔冒砂為止。如土洞內(nèi)有水灌砂困難時(shí),可采用壓力灌注強(qiáng)度等級(jí)為C15的細(xì)石混凝土,也可灌注水泥和礫石。此種方法對(duì)于空土洞和半充填土洞有效,對(duì)于充填土洞則不適用。
6、高壓旋噴
利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)土洞位置,用高壓設(shè)備使將水泥漿液以20MPa左右的壓力從噴嘴中噴射出來(lái),填充空洞并沖擊破壞土洞充填物和土洞周圍土體,將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合,漿液凝固后,在土中形成一個(gè)固結(jié)體。高壓旋噴法根據(jù)基本工藝類型有單管法、二重管法、三重管法和多重管法等.用于土洞處理的主要是單管法、二重管法和多重管法,其中以多重管法能夠選用漿液、砂漿、礫石等材料進(jìn)行填充,形成大直徑的柱狀固結(jié)體為效果最好,但造價(jià)很高。高壓旋噴法處理土洞時(shí)在控制旋噴速度和提升速度方面不好掌握,普通單管法、二重管法對(duì)漿液細(xì)度和稠度要求高,否則容易造成噴嘴堵塞,而巖溶區(qū)裂隙多,地下水通道復(fù)雜,漏漿現(xiàn)象常常發(fā)生,旋噴樁成樁質(zhì)量難以控制;而且布孔間距要求密,鉆進(jìn)進(jìn)尺多,漿液用量大且難以估量控制,造價(jià)較高;多重管法對(duì)于處理土洞最為適宜,加固效果和成樁質(zhì)量均好,但設(shè)備要求高,造價(jià)高昂??傮w來(lái)說(shuō),高壓旋噴適應(yīng)性廣,可以處理各種類型的土洞,加固效果較好,我國(guó)20世紀(jì)80年代在高層建筑的土洞地基處理上有較多的應(yīng)用,但大多為單管法、二重管法,多重管法的應(yīng)用實(shí)例很少。
7、注漿處理
把水泥漿液或其它漿液均勻地注入到土洞中和其周圍土體的裂縫、孔隙中,硬化后將與土洞內(nèi)容物和土洞周圍土體膠結(jié)成一個(gè)整體,形成一個(gè)強(qiáng)度大、壓縮性低、抗?jié)B性高和穩(wěn)定性良好的新的巖土體。注漿法適用范圍廣,對(duì)于土洞埋藏深淺、洞徑大小、充填程度和上覆土體性狀均沒(méi)有太多的限制,同時(shí)注漿法還能起到加固整體地基,改善地基的物理化學(xué)性質(zhì),并能阻塞地下水通道、防止土洞進(jìn)一步發(fā)育的作用。由于注漿法處理效果好、工藝簡(jiǎn)便、造價(jià)較低,近年來(lái)在工程應(yīng)用中逐漸增多,特別是在處理埋藏較深的土洞地基中漸漸成為主流。
8、梁板跨越
當(dāng)塌陷區(qū)范圍較大、地下巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的地段,或者直徑和危險(xiǎn)性都較小的深埋土洞,當(dāng)土層的穩(wěn)定性較好時(shí),可不處理洞體,而在洞頂上以橋梁或閥板形式跨越土洞群和塌陷區(qū)。
梁板跨越通常還被作為其它措施處理土洞后的第二保障措施,在《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[34]中也規(guī)定,在灌注處理的同時(shí),尚應(yīng)采用梁、板或拱跨越。對(duì)深埋土洞的處理往往不可能完全消除土洞缺陷,土洞地基也存在繼續(xù)發(fā)育的可能,所以有必要實(shí)施雙保險(xiǎn)措施。
9、采用樁基等深基礎(chǔ)
對(duì)重要建筑物,當(dāng)土洞較深時(shí),可采用樁基或沉井穿過(guò)覆蓋土層,將建筑物荷載直接傳至穩(wěn)定巖層。采用樁基是最直接最安全的方案,即建筑物采用樁基礎(chǔ),且以端承樁為主,當(dāng)考慮了土洞的不良影響后也可以采用摩擦端承樁。
但是巖溶地區(qū)特別是有土洞的地區(qū)的基巖情況往往十分復(fù)雜,或存在串珠狀溶洞且頂板很薄,或基巖面起伏很大,存在溶溝、石筍,基巖面埋深超過(guò)百米,或上覆土層存在較多的卵石、孤石,從而導(dǎo)致成樁條件困難、工期很長(zhǎng)和造價(jià)高昂,甚至可能是完全不能采用樁基礎(chǔ)。在基巖埋藏較深的土洞區(qū),常常有這么一個(gè)現(xiàn)象,雖然基巖情況復(fù)雜,但上覆土層除了存在土洞不良地質(zhì)外,其余土層工程力學(xué)性質(zhì)尚好,甚至可能表層土還存在有較好承載力的堅(jiān)硬土層,俗稱“硬殼層”,硬殼層通常是卵石層或卵石含量高的土層,厚薄、粒徑常不均。硬殼層對(duì)于采用獨(dú)立或整體式條、筏基礎(chǔ)是有利的,對(duì)于采用樁基則不利,成樁較困難。通過(guò)對(duì)巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)應(yīng)用狀況的調(diào)查,如存在上述的復(fù)雜情況,目前可選樁型只有沖孔灌注樁,沖孔灌注樁不但造價(jià)高,而且工期較長(zhǎng),特別是樁長(zhǎng)超過(guò)50米,樁端需要穿越溶洞、土層又存在土洞時(shí),不斷地出現(xiàn)塌孔、充填后重新沖孔,造成工期很長(zhǎng)。一些工程出現(xiàn)過(guò)某幾根樁施工工期長(zhǎng)達(dá)一年多的記錄,甚至放棄個(gè)別孔位,修改上部結(jié)構(gòu)。
采用樁基時(shí),若樁周存在直徑較大的土洞,特別是空土洞和半充填土洞,尚應(yīng)對(duì)樁身的穩(wěn)定性和土洞的發(fā)育情況進(jìn)行評(píng)價(jià),必要時(shí)仍需對(duì)土洞進(jìn)行加固處理.
上述土洞地基的處理方法中每種方法都有其自身的適應(yīng)性和一定的局限性,需要針對(duì)不同的實(shí)際情況正確選擇和合理運(yùn)用一種或多種方法進(jìn)行綜合處理。
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