安徽钢结构软土地基条件下,临时支撑基础需如何加固?
一、 前期调查与评估(至关重要)
在决定加固方案前,必须首先搞清楚“敌人”的情况。
工程地质勘察: 获取详细的岩土工程勘察报告,明确:
软土层的深度、厚度和分布范围。
土的物理力学指标:如天然含水量、孔隙比、塑性指数、压缩模量、内摩擦角、粘聚力等。
地基承载力特征值和地下水水位。
荷载分析: 精确计算临时支撑需要承受的所有荷载:
恒载:钢结构自重、支撑体系自重。
活载:施工人员、设备、材料堆载。
环境荷载:风荷载(安徽地区需特别注意)、可能的雪荷载。
动荷载:吊装、运输设备产生的振动荷载。
二、 常用加固处理方法(从地基入手)
这些方法是处理软土地基本身的,旨在提高其承载力和减少沉降。
浅层处理法(适用于软土厚度较浅,如<3m)
换填垫层法:
做法: 将支撑基础底面以下一定深度内的软土层挖除,换填为强度高、压缩性低的材料,如级配砂石、碎石、灰土等,并分层压实。
优点: 施工简单,造价较低,效果可靠。
适用: 安徽地区浅层淤泥质土常用此法。
复合地基法(适用于软土厚度较大,最常用)
水泥搅拌桩:
做法: 使用专用机械将水泥浆(或粉体)与软土就地强制搅拌,形成圆柱状的水泥土桩体。桩与桩间的土共同组成复合地基。
优点: 工期短,振动小,成本适中,在安徽广泛应用。
注意: 对于有机质含量高的土(如泥炭土),效果会打折扣。
碎石桩:
做法: 通过振动、沉管等方式在土中形成孔洞,然后填入碎石并振密,形成碎石桩。
优点: 兼具排水和挤密作用,能加速地基固结。
CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩):
做法: 类似碎石桩,但桩体材料是水泥、粉煤灰、碎石混合料,强度更高。
优点: 承载力提高幅度大,沉降控制效果好。
预压排水固结法
做法: 在地基中设置砂井或塑料排水板,然后在地面堆载预压或真空预压,迫使软土中的水排出,土体压密,强度增长。
优点: 处理深度大,成本相对较低。
缺点: 需要较长的预压时间(数月),对于工期紧张的临时工程不常用。
三、 临时支撑基础结构形式选择与加固
在处理后的地基上,选择合适的基础形式至关重要。
扩大基础底面积(最直接的方法)
做法: 设计较大的混凝土基础板(筏板)或条形基础,将支撑点的集中荷载分散到更大的地基面积上,从而降低地基承受的压强。
适用: 荷载不大,且地基处理后承载力尚可的情况。
桩基础(最可靠的方法)
做法: 当软土层很厚,浅层处理不经济或效果不佳时,应采用桩基础。让桩穿过软土层,将荷载传递到深处的坚硬土层或岩层。
类型:
预制管桩/方桩: 施工速度快,质量易控制。
灌注桩: 适用于场地狭窄或对振动有严格限制的区域。
注意: 临时工程的桩基可以考虑回收,但成本和技术复杂度较高。通常作为永久牺牲桩。
型钢混凝土组合基础
做法: 在混凝土基础中预埋或焊接大型型钢(工字钢、H型钢),型钢上部与钢结构临时支撑直接连接。这种方式能极大地提高基础的抗弯、抗剪能力和整体性。
四、 针对性加固方案建议(组合方案)
在实际工程中,通常将上述方法组合使用。以下是几种针对不同情况的推荐方案:
情况一:荷载较小,软土厚度<2米
方案: 换填垫层 + 钢筋混凝土筏板基础。
步骤: 挖除软土 → 回填砂石并压实 → 浇筑较大的钢筋混凝土板作为支撑基础。
情况二:荷载中等,软土厚度3~6米(安徽常见情况)
方案: 水泥搅拌桩复合地基 + 钢筋混凝土承台基础。
步骤: 在支撑点位置下方及周围施工水泥搅拌桩 → 养护 → 开挖至设计标高 → 浇筑钢筋混凝土承台,并使桩顶嵌入承台内。
情况三:荷载巨大,软土厚度>6米,或对沉降极其敏感
方案: 预应力管桩/灌注桩基础 + 大型钢筋混凝土承台。
步骤: 施打预应力管桩或钻孔灌注桩至持力层 → 凿桩头 → 浇筑大型钢筋混凝土承台,将桩与上部支撑连接成整体。
五、 施工注意事项与监测
排水: 基坑开挖前和施工过程中,必须做好排水工作,防止地基被水浸泡软化。
监测(必须执行!):
沉降观测: 在支撑基础和相邻结构上设置观测点,定期监测沉降量和沉降差。这是判断方案是否成功的唯一标准。
水平位移监测: 监测支撑结构是否有倾斜或水平位移。
预警机制: 设定沉降和位移的预警值和控制值,一旦接近,立即启动应急预案。
应急预案: 准备好如千斤顶、钢楔等调整工具,一旦发现不均匀沉降超限,能够及时进行顶升和调整。
总结
对于安徽钢结构软土地基的临时支撑基础加固,没有“一刀切”的答案。正确的流程是:
勘察 → 设计 → 施工 → 监测
首选且最经济的方案通常是 水泥搅拌桩复合地基,因为它非常适合安徽地区常见的软土条件,技术成熟,性价比高。对于要求更高的情况,则毫不犹豫地采用桩基础。
最后强烈建议: 此类工作必须由具备资质的岩土工程师和结构工程师根据现场具体情况进行分析和设计,并编制详细的专项施工方案,确保工程安全万无一失。