专利名称：采用逆作法处理软弱地基的施工方法
技术领域：
本发明属于建筑施工技术，涉及一种处理软弱地基的逆作方法。
背景技术：
万丈高楼平地起，任何建筑物都要建造在地基上面，地基作为建筑物的摇篮，在整个建筑结构中起着举足轻重的作用。无论是工业建筑还是民用建筑，其全部荷载都由基础传给地基，而地基承载力的大小和承载能力的好坏，则决定于地基土层的种类和物理、力学性质。建筑事故的发生，不少与地基问题有关，特别是在一些炉灰杂填、沟洞纵横、地质条件比较复杂的区域建设，往往因勘察、设计、施工考虑不周或环境和使用情况改变，而引起地基工程事故的发生，导致建筑物产生不均匀下沉，轻则出现裂缝、倾斜，削弱和破坏结构的整体性、耐久性，造成隐患；重则地基失稳，导致建筑物倒塌，危害人民生命财产的安全。
一般工程中，针对软弱地基(指主要由淤泥、冲填土或其他高压缩性土层构成的地基)要经过人工加固处理后，才能在其上面建造房屋。处理一般软弱地基的传统方法有机械压(夯)实、堆载予压、换土垫层、打桩等。对于复杂性软弱地基土层，如饱和粉土、护城河沟杂填土、河滩堆积土层、山坡地质、大厚度粉煤灰杂填土、湿陷性黄土、风化岩、流沙、浅水位以及受地质勘探限制无法查清深层是否有软弱层、墓穴、空洞等类型，如果仍按传统方法先进行地基处理施工，往往因地质条件复杂，不仅工程造价太高，占用工期很长，而且质量隐患难以彻底根除，有些特殊的复杂性软弱土层，对于工程设计和施工人员来说，就像医生遇上了疑难杂症，有时无论花多少钱也根本无法解决，使工程不可能在这些区域建设。
发明内容
本发明的目的在于针对上述处理软弱地基施工中存在的问题，提供一种采用逆作法处理软弱地基的施工方法，使得根本无法处理的复杂性软弱地基区域工程建设成为可能，同时地基处理不占用工期，它与主体结构同时施工。另外，还具有操作简便灵活，施工占用空间小、环境影响少、工期短、质量好等优点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种采用逆作法处理软弱地基的施工方法，与一般工程施工顺序正好相反，先不进行地基处理，而是在了解原地基土层的情况下，先进行基础、部分主体结构层的施工，当地基上部荷载达到原有地基承载力(FK)时，才开始实施地基处理——压力注浆，并与上部结构同步进行施工。这种处理软弱地基的逆作法施工技术，是通过注浆对地基施加的力，和上部结构荷载作用在地基上的力相平衡，来达到建筑物不产生沉降的要求。即应满足FK+FZ＝FS的平衡条件，其中FZ为注浆后增加的承载力，FS为上部结构和基础自重荷载，FK为原有地基承载力值。
注浆技术早在八十年代，我国就广泛用于已有建筑物地基加固、坝基堵漏、坑边固沙堵漏等工程。对于新建工程的复杂性软弱地基，采用逆作法注浆处理是本发明的主要特征。逆作法处理软弱地基的注浆技术，是包括机械钻孔、插管、封口、注浆等工艺步骤的一种对角、等量、多次注浆法。所谓对角，是指在加固范围内设二排以上的多排注孔，注浆操作顺序采用间隔跳跃、对角同时灌注的方法，即采取纵向跟踪，横向对角，两孔同时灌注的方法，两孔孔距一般不小于3米。所谓等量，是指每次注入量相等，一般控制在0.25-1吨。所谓多次，是指按设计的单孔注入量分多次注入，间隔时间一般采用4-7小时。
所述的采用逆作法处理软弱地基的注浆工艺步骤(1)机械钻孔，应根据设计要求的孔径、孔深、孔眼倾角、扩散半径，逐个确定钻孔位置，采用一般机械钻孔。孔深和孔眼倾角视基础深度和宽度而定，一般情况下，实际深度为伸入硬土层0.5M为准，孔底端位置应居基础中心线部位。(2)插管，采用3/4’PVC管或钢管，长度比钻孔深度少500mm(应留出地面以上的连接部分)。(3)封口，采用“三水浆”和管套密封，封口深度一般为2-4M，捣固密实。(4)注浆，分单管单液法和双管双液法两种工艺，单管单液注浆法即采用水泥、水、水玻璃按1∶0.65∶0.03比例配合、搅拌而成所谓“三水浆”，通过高压注浆泵单管注入基土中。双管双液注浆法即将水泥浆和水玻璃按1∶0.3比例分别用两管、两台泵或一台双缸独立分开的泵，同时注入基土中。注浆顺序采取先外后内，即先行外围封闭，而后处理内部的一般原则。
本发明的优点和效果1、解决了在复杂性软弱地基上进行工程建设的难题。
在软弱地基上建筑施工，用传统的地基处理方法造价高、工期长，遇上复杂性软弱地基有时根本无法施工。由于本发明是在建筑工程施工的同时，当地基上部荷载达到原有地基承载力的状态下，适时切入地基处理的注浆逆作施工，这样，上部荷载对地基承载的要求是通过逆作法注浆对地基施加的力，和上部荷载作用在地基上的力，是以建筑物不产生沉降的平衡条件下完成的。因此，较传统方法使得处理一般性软弱地基更简便，处理复杂性软弱地基，特别是那些疑难杂症和根本无法处理的软弱地基成为可能。
2、地基处理不占用工期。
一般工程建设，地基处理都需占用一定的工期，对于复杂性地基处理，由于设计、施工、检测等过程的复杂，更使工期过长。本发明的地基处理既不在土建前进行，也不在工程完工后施工，而是与主体工程同步进行，无工期占用可谈。因此，地基的加固施工不会影响工程本身的进度，特别对那些时间要求紧迫、有限制的工程，抢了时间，更加实用。
3、提高了地基的承载力，确保工程稳定、可靠。
由于本发明采用了新型注浆技术——对角等量多次注浆法，“三水浆”经挤压、渗流、劈裂强行注入基土后，基土内部产生了相应的物理应变和化学反应，最大限度地挤出饱和土层的水份、空气，挤密土骨架，人工加快基土的固结度，提高基土的抗压、抗剪、抗震动、抗液化能力，从而提高了地基的承载力和压缩模量；合理安排灌注顺序，控制施工速度不要过快，防止浸湿区域连成一片，避免发生附加沉降，确保了工程质量。曾对注浆孔剖析检验，观察开挖浆孔，形成了灯泡状水泥桩，其周围密布有浆液铸成的鱼翅状板，板与板之间纵横交错，牢牢地嵌入基土中，可以看到浆液通过基土孔隙渗流劈裂而入，所到之处均与基土胶结为一体，形成坚硬的持力层。可见，地基土质挤密、固结效果明显，加固作用可靠。因此确保了建筑物的长久稳定。
4、操作方便、用料简单。
本发明所采用的注浆工艺基本上同现有技术，操作步骤比较简单。“三浆水”的配比及其他操作要点可视工程实际情况，适时掌握、调整，施工不受场地限制，狭窄的、矮小的空间均可施工，具有操作方便、灵活的优点。另外，注浆材料选用廉价的水泥为主材，添加少量的水玻璃，规模小、投资少。操作过程中噪声与振动小，对环境影响少。
四
图1是本发明的注浆孔位布置及施工顺序示意图，图中1、2、3、4表示对角、同时灌注的孔位顺序。
五具体实施例方式
一种采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其施工工艺步骤如下1、准备工作。工程施工前，针对它所座落的场地条件、类型、等级、特征收集地质资料，掌握地质勘探报告中的地基承载力值(FK)，结合工程上部结构荷载对地基的要求，确定对软弱土层处理的深度和范围。
2、主体工程施工。在了解原地基土层的情况下，先进行基础、部分主体结构的施工，施工的层数以原有地基承载力(FK)为依据，一般主体结构进行到二层或三层封顶，切入地基处理施工。具体可承受若干楼层重，要按每平方米附加自重(KN/M2)核算原FK值，满足KN/M2≤FK。
3、插入逆作法处理软弱地基。当地基上部荷载达到原有地基承载力(FK)，立即进行注浆处理地基的逆作施工，并与上部结构同步进行。即应满足FK+FZ＝FS的平衡条件，其中FZ为注浆后增加的承载力，FS为上部结构和基础自重荷载，FK为原有地基承载力值。
采用逆作法处理软弱地基的注浆工艺步骤包括(1)机械钻孔，采用的机械为TXU-75油压钻机、空压机、凿岩机；根据设计要求逐个确定钻孔位置、孔深、孔眼倾角、扩散半径；孔位受地形限制时，可按照以孔底到地面点为中心，至孔位为半径的360度弧线任意位置的原则进行变换；钻孔一般采用无水钻；孔深和孔眼倾角视基础深度和宽度而定，一般伸入硬土层0.5米，孔底端应居基础中心线部位，偏差应小于300毫米。(2)插管，插管前应检查管孔是否畅通，插管采用3/4’PVC管或钢管，插管深度要保证比钻孔深度短500毫米。(3)封口，它是操作过程的关键一环，孔封不严密不能注浆，封口材料有黄麻布袋、水泥浆、混凝土、橡皮球等，封口深度一般为2-4米，捣固密实。(4)注浆，分单管单液法和双管双液法两种，注浆液由水泥浆再加水玻璃搅拌而成，俗称“三水浆”。单管单液注浆法，采用水泥∶水∶水玻璃＝1∶0.65∶0.03的配合比例，搅拌均匀，通过高压注浆泵，边搅拌边排浆注入基土中。双管双液注浆法，是将水玻璃和水泥分成两种浆液，按水泥浆∶水玻璃＝1∶0.3的配合比例，搅拌均匀后，用两台泵或一台双缸独立分开的泵同时注入基土中。单管单液法造价低，广泛用于对地基无特殊要求的建筑物中，双管双液法凝结时间快、造价稍高，一般用于对地基有特殊要求的建筑中。
为了确保工程质量，在注浆操作方面，采用了一种对角等量多次注浆法。(1)对角实际工程加固时，由于基础尺寸比荷载试验承压板面积大，尤其是条形基础、筏板基础，当各孔注浆间隔跳跃进行时，浸湿区在基础底面范围内所占的比例比荷载试验时要小得多，在局部范围内地基土因浸湿造成的强度降低，可通过相邻未被浸湿地基多承担一部分荷载来调整。如图1所示，大多数工程施工中，需布置二排或三排以上的多排孔注浆，采用对角注浆，即纵横一个方向跟踪，一个方向对角，同时灌注，如图中所示先注孔位1，再注孔位2，......这样不论任何奇数方块都是对角、间隔跳跃灌注。同时灌注的两孔距离越远越好，一般不小于3米。(2)等量每次注入量，以不发生附加下沉为限，一般控制在0.25-1吨。(3)多次按设计单孔注入量，分多次注入达到要求，以浆液固态的阶段时间，作为前后注浆的间隔时间，一般为4-7小时。
工程质量检测采用以水准仪为主，经纬仪测量为辅的手段来检测建筑物的沉降变化，配合施工全过程，以控制工程质量。施工中，应重点注意注浆点及近边情况，附加下沉较快的位置应不停顿地观测，根据测量数据，及时作出调整注浆孔位或暂停注浆的决定，保证工程质量。采用这种建筑物变位实测法，对采用本发明施工的工程进行测控，均达到了设计标准。
工程实例如下1、潞城市银桥商场工程地基类型浅水位，饱和粉粘土层，FK值为70～80Kpa结构类型四层框架结构，局部五层，一字型。
地基处理方法采用级配碎石层挤水，然后进行结构施工，至二层时采用逆作法进行地基处理。
检测结果沉降值最大点位为6mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。
使用效果该楼使用六年多来，没有出现任何质量隐患，使用正常。
2、长治市房地产公司8#9#楼工程地基类型深杂填土厚9～10m承载力仅为70Kpa。
结构类型六层砖混结构、一字型。
地基处理方法当主体工程进行至二层时，采用逆作法进行地基处理。
检测结果沉降值最大点位为4mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。
使用效果该楼使用六年多来，没有出现任何质量隐患，使用正常。
3、晋城市郊公安局办公楼工程地基类型风化岩夹煤灰层，承载力仅为80Kpa。
结构类型五层砖混结构、一字型。
地基处理方法该地基深处无法处理，当主体工程进行至三层时，采用逆作法实施地基处理。
检测结果沉降值最大点位为4mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。
使用效果该楼使用六年多来，没有出现任何质量隐患，使用正常。
4、长治市花园路家属楼，增设2个单元工程地基类型杂填土承载力仅为90Kpa。
结构类型五层砖混结构、一字型。
地基处理方法在其主体工程进行至二层时，同步实施逆作法施工，进行地基处理。
检测结果沉降值最大点位为3mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。
使用效果该楼使用五年多来，没有出现任何质量隐患，使用正常。
5、长治市煤气公司3#住宅楼工程地基类型该场地为虚铺杂填的护城沟边坡，含水量高，FK值仅为60Kpa。
结构类型六层砖混结构、一字型。
地基处理方法其主体结构进行至一层封顶时，同步实施逆作法进行地基处理。
检测结果沉降值最大点位为2mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。
使用效果该楼使用五年多来，没有出现任何质量隐患，使用正常。
6、晋城市金桥集团家属楼工程地基类型复杂性地基，基底下4～5m有倾斜基岩，并出现裂隙及流沙。
结构类型六层砖混结构、一字型。
地基处理方法其主体工程进行至三层时，同步实施逆作法施工进行地基处理。
检测结果沉降值最大点位为6mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。
使用效果该楼使用二年多来，没有出现任何质量隐患，使用正常。
7、阳城县润城村小学教学楼工程地基类型典型的不均匀、滑坡类型地基。
结构类型型建筑四层框架结构。
地基处理方法当框架结构进行至三层时，同步实施逆作法施工进行地基处理。
检测结果沉降值最大点位为6mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。
使用效果该楼使用二年多来，没有出现任何质量隐患，使用正常。
8、阳城县润城村1#～6#商住楼工程地基类型河漫滩、深层流沙型地基。
结构类型六层砖混结构，其中一层为框架结构。
地基处理方法当主体结构进行至二层～三层时，适时同步进行逆作法地基处理施工。
检测结果沉降值最大点位为4mm，点间沉降差＜3mm/m规范值，外观检测无裂缝，无位移发生。
使用效果完工后至今，没有出现任何质量隐患，使用正常。
权利要求
1.一种采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的施工方法是先进行建筑工程基础及部分主体结构的施工，当地基上部荷载达到原有地基承载力(FK)时，开始插入注浆处理软弱地基的逆作施工，并与上部结构同步施工的方法。
2.按照权利要求书1所述的采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的注浆处理软弱地基的逆作施工，应满足FK+FZ＝FS的平衡条件，其中FZ为注浆后增加的承载力，FS为上部结构和基础自重荷载，FK为原有地基承载力值。
3.按照权利要求书1所述的采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的注浆处理软弱地基的逆作施工，是包括机械钻孔、插管、封口、注浆工艺步骤的一种对角、等量、多次注浆法，即采取多排孔，纵横方向一个跟踪，一个对角同时灌注，每次注入量相等，分多次间隔注入的方法。
4.按照权利要求书3所述的采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的对角同时灌注，其两孔距离不小于3米；所述的每次注入量控制在0.25-1吨；所述的间隔时间为4-7小时。
5.按照权利要求书3所述的采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的注浆工艺为单液注浆法，即采用水泥、水、水玻璃按1∶0.65∶0.03比例配合搅拌而成“三水浆”，通过高压注浆泵单管注入基土中。
6.按照权利要求书3所述的采用逆作法处理软弱地基的施工方法，其特征在于所述的注浆工艺为双管双液注浆法，即将水泥浆和水玻璃按1∶0.3比例配合搅拌均匀后，分别用两管、两台独立分开的注浆泵同时将上述浆液注入基土中。
全文摘要
采用逆作法处理软弱地基的施工方法,属于建筑施工技术领域。一般工程中,针对软弱地基要经过人工加固处理,其处理的方法有机械压实、换土垫层、打桩等。,按照传统方法处理,不仅工程造价太高,占用工期长,而且质量隐患难以根除,对于复杂性软弱地基,有的无法施工。本发明提供的施工方法与一般工程顺序相反,先不进行地基处理,而是在了解原地基土质情况后,先进行基础及部分主体结构的施工,当地基上部荷载达到原有地基承载力时,插入地基处理——压力注浆,与上部结构同步施工。解决了复杂性软弱地基处理的难题,具有地基处理不占用工期、操作简便、灵活等优点。
文档编号E02D27/26GK1369596SQ0211622
公开日2002年9月18日 申请日期2002年3月22日 优先权日2002年3月22日
发明者耿兆统, 陈忍清, 姜锋 申请人:长治市晋建加固防水技术开发有限公司