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岩土研究院

地基处理技术发展概况

383 2021-08-17 13:54:40

地基处理技术在我国的应用可以追溯到古代,我国劳动人民在处理地基方面有着丰富的经验,根据历史记载,2 000 多年以前就已采用软士中夯入碎石等压密十层的夯实法,以及采用灰土和三合土的换土垫层法。

近 35年以来,我国土木工程建设迎来了飞快发展时期,地基处理技术也相应快速发展。一些传统的地基处理方法得到改进,新的地基处理方法不断涌现。我国目前应用的大部分地基处理技术是改革开放以后发展或引进的,先后从国外引进了高压喷射注浆法、振冲法、强夯法、深层搅拌法、土工合成材料法等许多地基处理方法,并在实践中得到了改进和发展。许多已经在我国得到应用的地基处理技术,如排水固结法、土桩和灰土桩法、砂桩法、换填法等也得到很大发展与改进。近些年来,我国在工程实践中发展了许多新的地基处理技术,如直空.堆载预压法、水泥粉煤灰碎石桩(Cement-Flyash-Gravel Pile,简称 CFG桩)、复合地基法、夯实水泥十桩法、泡沫苯乙烯(Expanded Polystyrence,简称 EPS)超轻质填料法、强夯置换法 、锚杆静压桩法、孔内夯扩碎石桩法、微型桩法等。我国一些地基处理方法开始应用的最早时间统计见表1.2。

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地基处理技术的发展推动了施工机械、工程材料、设计计算理论、施工工艺、监测技术等方面的不断发展与提高;反之,施工机械等方面的发展又促进了地基处理技术的发展。

近些年来,地基处理的施工机械发展很快。如;强夯机械向系列化和标准化方向发展;深层搅拌机产品型号不断更新,从单轴搅拌机、固定双轴搅拌机发展到可变距双轴深层搅拌机、三轴深层搅拌机、四轴深层搅拌机、六轴深层搅拌机,以及浆液和粉体同时喷射深层搅拌机,搅拌深度已从 14 m 提高到 30 m,成桩直径(或单次成墙宽度)不断扩大;高压喷射注浆机械发展也很快,研制成功了许多新型高压喷射注浆设备,继单管法、双管法、三管法及多管法之后,又研制出了新型双管法,并由液压传动代替机械传动,改进了气、水、浆液的输送装置,提高了喷射压力和冲切搅拌能力;应用于排水固结法的塑料排水带插带机的出现使工作效率大幅提高,使插带深度超过了30 m;振冲法施工机械发展也很快,振冲器最大功率已达 135 kW,振密砂层达 26 m 深;干法振动成孔器的研制成功,使干法振动碎石技术得以应用,解决了振动水冲法施工中排放泥浆污染现场的问题,扩大了振冲法的应用范围。

地基处理新材料的应用与发展,提高了地基处理效能,并产生了许多新的地基处理方法。如∶土工合成材料的应用促进了加筋土法的发展;轻质土工合成材料 EPS 作为填土材料,使 EPS 超轻质填土法在高速公路路堤中得到应用;超细水泥、粉煤灰水泥浆材 、硅粉水泥浆材及化学浆材的发展,扩大了灌浆法的应用范围。地基处理技术与工业废料的利用相结合也是一种发展趋势,如粉煤灰垫层、石灰粉煤灰桩复合地基、钢渣桩复合地基、渣土桩复合地基等的应用,保护了环境,取得了较好的社会效益和经济效益。

复合地基理论随着地基处理技术的发展而发展,复合地基承载力和沉降计算理论日趋成熟,按复合地基理论进行地基加固设计可大幅度降低经济成本。此外,在强夯法加固地基处理与加固深度计算、砂井法非理想井计算理论、真空预压法计算理论等方面都取得了很多研究成果。

各类地基处理方法所采用的施工工艺近年来也得到了较大发展,如真空预压法施工工艺的改进使该项技术得以推广应用,石灰桩施工工艺的改进使石灰桩法应用范围扩大,长螺旋钻孔工艺的发展使CFG 桩法更加成熟,高压喷射注浆法施工工艺的完善使之用于第四纪覆盖层的防渗工程成为可能,边填碎石(块石或其他材料)边强夯工艺的发展扩大了强夯法的应用范围。目前,每项地基处理方法的施工工艺都在不断改进与完善。

地基处理的监测日益得到重视,一般在地基处理施工过程中和施工之后应分别进行监测,以指导工程施工,检验处理效果,校验设计参数。监测手段越来越多,监测精度不断提高。地基处理信息化施工和管理水平不断提高,有效地确保了施工质量,取得最佳效益。

地基处理技术的发展还表现在多种地基处理方法综合应用水平的提高方面。例如.将真三预压法和加载预压法结合在一起使用,可克服真空预压法预压荷载小于 80 kPa 的缺点,扩大了该方法的应用范围。长短桩非线性组合多元复合地基的应用也取得了较快发展,如石灰桩与深层搅拌水泥土桩多元复合地基、CFG 桩与深层搅拌水泥土桩多元复合地基等都已得到推广应用。在澳门机场人工岛建设中,综合应用了挖淤置换、冲填、塑料排水带、加载预压,振冲密实,振动碾压等方法,取得了很好的技术与经济效果。因此,重视多种地基处理方法的综合应用,可获得更好的经济效益。

目前,地基处理已成为土力学与岩土工程的主要分支学科,国际土力学与岩土工程协会下设了专门的地基处理学术委员会。中国土力学与岩土工程学会 1984 年成立了地基处理学术委员会,并已召开了10 届全国地基处理学术讨论会(平均每 3 年召开一次)。1988 年编著出版了《地基处理手册》,2008年再版(第三版)修订了该手册。1990 年,《地基处理》杂志创刊,为从事岩土工程技术人员提供了地基处理学术研讨与交流的平台。

有关地基处理设计与施工的规范及规程制定工作也得到了较快发展。现行国家规范有;《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)、《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB 50025— 2004)、《膨胀土地区建筑技术规范》(GB 50112—2013)。现行行业标准有;《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2012)、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)、《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ 017—96)、《港口工程地基规范》(JTS 147-1—201O)、《碾压式土石坝设计规范》(DL/T 5395—2007)、《铁路特殊路基设计规范》(TB 10035—2006)等。此外,天津、上海、河北、北京等地制定了地区性地基处理技术规程。这些规范规程的制定和有效实施,促进了地基处理技术不断地向前发展。