采煤區地面建筑地基處理方案對比分析

宋凱

摘 要：天然的地基在工程設計中想要完全滿足地面建筑對地基的需求是完全不可能的，必須經過再次的加工處理，在形成人工地基的情況下，才能夠保證建筑的使用安全。對于采礦區而言，對地面建筑地基的處理自然也具有重要性和必要性。

關鍵詞：采煤區；地面建筑；地基處理；方案對比

目前隨著科學技術的飛躍發展，也推進了建筑施工技術的提升，與此同時，在處理地面建筑地基的方法上也具有多樣性，例如復合地基或者是樁基等，面對對以上這些多樣化的形式，使得如何選擇成了目前工程設計時思考的主要問題。再加上在進行工程施工的時候必須綜合考慮各方面的因素，如使用安全性、環保性、方便性、經濟性等，因此在進行工程方案設計的時候，必須統籌考慮，使方案遵循合理、經濟和先進的原則。

1 處理采煤區地面建筑地基的基本思路

1.1 處理復合地基。在對采煤復合地基予以確定的情況下，需要進一步研究的就是加固的深度、地面地基的深淺、處理方案、加固目的等。在將地基加固方法確定之后，下一步就是以地面建筑物安全等級和場地復雜程度來進行合適場地的選擇，并將其作為地基處理實驗基地，并對加固方案的有效性和可行性進行研究驗證。

1.2 處理天然地基。在進行工程設計的時候，必須在對采煤區地面地基承載力和建筑物變形條件予以滿足的情況下，充分的利用天然地基，在排除天然地基純在的情況下，再進行其它方案的選擇。并且在設計采煤區地基處理方案的時候，還要對使用可靠性和經濟性問題進行研究。在對采煤區土地進行改良的時候，必須以垃圾處理、環境保護、排水、截水墻、減少土壓力、增加承載力、防止液化、穩定斜坡和防止變形為最終目的，以降水、擠密和固化為改良土質的具體方法。

1.3 處理樁基礎。樁基礎處理方案主要應用于以下幾個方面：一是主要機械設備、大型機械設備和精密機械設備對地基基礎要求嚴格的情況下；二是超高層建筑或采煤區地面高層建筑傾斜條件限制地基的情況；三是分析綜合因素如經濟指標、工程質量及其施工條件后，其它處理方法均不及該處理方法；四是其他處理手段不能夠滿足地基承載力的情況下；五是可變負荷作用于地基的壓力較大，在特定條件下，增加負荷不能夠得到有效減緩的情況，并且根據地基土類型的不同，在處理方法上也存在顯著的差異性，具體包括了托換法（多用于地基處理和已有建筑物基礎的加固、增層與礦建）、深層攪拌法（多用于淤泥質土、地基承載力在110kPa以下的粘性土與粉土）、強夯法（多用于碎石土、砂土、低飽和度粉土、濕陷性黃土、雜填土和素填土）、換填法（主要用于淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、暗溝暗塘、淺層土和雜填土）、灰土和土擠密樁（主要用于地下水位上的濕陷性黃土、雜填土，且深度在5-15m之間、素填土）、CFG樁（主要用于填土、粉土、砂土、非飽和粘性土、粘性土）、振沖置換法（主要用于剪力強度在19kPa以上的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土）、預壓法（主要用于淤泥質土、淤泥、沖填土和飽和粘性土）、砂石樁法（主要用于擠密松散砂土、雜填土和飽和粘性土）和振沖密實法（主要用于粉土、砂土、粘粒含量在9%以下的粗砂地基、中砂地基）。

2 處理采煤區地面建筑地基的方案

2.1 墊層方案。在對采煤區地面建筑地基進行處理的時候，所采用的墊層法是屬于靜力法的范疇，墊層法主要作用于弱土地基和軟土地基的處理，并且在應用該方法的時候，并不會受到任何外界條件的制約和影響。并且該處理方法的作用優勢是固結排水、縮小土孔隙比，同時促進地基承載力的提升，以上方法相對各種地基的處理，在處理淺層地基的時候更加適用。該方法的優點在于在保證施工質量的前提下，沉降能夠得到保證，并且在投資金額上較少。而不足就是換土厚度在6m以上，以此對于工程質量的控制難度就隨之增加，并且施工還受到氣候條件的影響，并且還具有工期較長的特征，在結構穩定性上不及樁基。

2.2 人工挖孔樁方案。當有厚度過大的淤泥層、流砂、涌泥、涌水及其有害氣體存在于采煤區地面建筑物地基土的時候，就必須應用人工挖孔樁，并且必須按照使用規程嚴格的執行，在安全保證設備上必須與相關的標準相符，并且具備齊全，同時對與持力層之間距離較近的淤泥土質和持力層慎重對待。該方案的優點是施工方便、質量有保證、沉降小、穩妥且受力明確。但是卻具有耗資巨大的缺點。

2.3 振沖碎石方案。該方案是借助施加垂直力的管狀設備和產生水平振動的設備，成孔于軟土地基，在將碎石填料分批填入孔內，并將設備不斷地震動，直至振實，進而形成密實樁體。其具有墊層、加筋、排水和置換的作用，使地基與樁體之間形成復合地基，能夠有效的提升地基穩定性、土體抗剪強度，并將地基的變形減少。該方案具有工程造價低廉、耗材少、成樁速度快及其施工工藝簡單的優勢，目前該方案已經得到了普遍的應用和認可。但是對含粘粒多的粉質粘土地基采用振沖法進行處理，該處理手段在振沖擠密效果上不是很占優勢，因此，在處理粉質粘土地基且粘粒較多的情況下，采用振沖擠密法的處理方案不是最佳選擇。

2.4 強夯動力方案。在對建筑垃圾組成和工業廢料組成的填土地基進行處理的時候，目前較為實用和有效的方法是強夯及其振動壓實，但是在采用該處理方案的時候，對軟土地基的處理必須配合強夯動力法，這有這樣，才能夠對處理成效起到很好的保障作用。但是在采用該方案對采煤區地面建筑地基進行處理的時候，必須對以下兩點特別關注：一是強夯動力法的應用對原土結構強度可能夠造成一定程度的損害，導致原土承載力的下降。二是在地基土孔隙水壓力未能夠消散的情況下，可能會引發地基土橡皮化。該方案具有施工簡便、沉降小及其投資少的特點。與此同時還存在著諸多的不足，如完成強夯后，不能夠即刻施工，在滯留時間上具有長久性，并且土層在強夯后在進行挖除，會由于質地堅硬問題而不能夠做回填土進行再次利用，進而使得額外費用增加。在遇到天氣變化的情況下，會導致場地泥濘，對大型機械的進場造成嚴重的困擾，進而增加施工的難度。因此綜合考慮多方面因素的情況下，該方案的可行性不高。

3 結語

目前在進行采煤區地面建筑地基處理方案選擇的時候，必須充分的考慮處理方案的可行性，并且在了解地基基礎的情況下，綜合考慮施工成本等各方面的因素。再加上采煤區地面建筑地基多表現為多邊形，因此在進行工程設計的時候，必須結合建筑物地基進行合理方案的選擇。目前業界對該課題的研究既是重點也是難點，并且對地基試驗技術人員的工作經驗和能力提出了高要求，除了能夠分析方案的可行性之外，還要與其它的技術進行對比性分析，并且對工作經驗進行不斷的總結，并且對《地基處理規范》熟悉掌握，嚴格按照相關的標準和規范執行，進而為采煤區地面超高層和高層建筑的地基處理奠定基礎，保證工程的質量和使用安全。

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