謝鎮(zhèn)祥
(福建龍凈環(huán)保股份有限公司,福建龍巖 364000)
0.3%≤易溶鹽含量<20%,且具有溶陷或鹽脹等工程特性的土,即為鹽漬土。其定義表明,該土具有較高的含鹽量,具有溶陷或鹽脹特性,進(jìn)一步引申為對(duì)基礎(chǔ)的影響。主要體現(xiàn)在三個(gè)方面,即對(duì)基礎(chǔ)的腐蝕性、對(duì)地基承載力的影響、對(duì)基礎(chǔ)沉降的影響。鹽漬土地區(qū)SO42-離子的含量較高,部分土Cl-含量也較高,對(duì)混凝土基礎(chǔ)產(chǎn)生酸性腐蝕。根據(jù)腐蝕介質(zhì)對(duì)建筑材料長(zhǎng)期作用的結(jié)果,腐蝕性可分為強(qiáng)腐蝕、中腐蝕、弱腐蝕、微腐蝕四個(gè)等級(jí)。查閱了相關(guān)地勘報(bào)告,鹽漬土地區(qū)中的土和水對(duì)與其接觸的鋼筋混凝土中的鋼筋和混凝土幾乎都是強(qiáng)腐蝕,中等腐蝕較為少見(jiàn)。
(1)提高結(jié)構(gòu)混凝土的基本要求。
提高混凝土的強(qiáng)度,強(qiáng)腐蝕環(huán)境下最低采用C40,中等腐蝕環(huán)境下不低于C35,弱腐蝕環(huán)境下不低于C30。最小水泥用量,強(qiáng)腐蝕條件下不低于340 kg/m3,中等腐蝕環(huán)境不低于320 kg/m3,弱腐蝕環(huán)境不低于300 kg/m3。限制最大水膠比,強(qiáng)腐蝕環(huán)境不高于0.4,中等腐蝕環(huán)境不低于0.45,弱腐蝕環(huán)境不低于0.5。最大氯離子含量按水泥用量的百分比計(jì)算,強(qiáng)腐蝕環(huán)境不高于0.8,中等腐蝕和弱腐蝕環(huán)境不高于0.1。限制最大裂縫寬度,強(qiáng)腐蝕環(huán)境不超過(guò)0.15 mm,中等腐蝕和弱腐蝕環(huán)境不超過(guò)0.2 mm。
(2)做好柱、地梁、墊層的防護(hù)。
因地制宜采用環(huán)氧瀝青或聚合物水泥砂漿涂抹,依據(jù)不同的腐蝕等級(jí)采用不同的厚度,如果采用環(huán)氧瀝青防護(hù),強(qiáng)腐蝕環(huán)境下基礎(chǔ)梁表面防護(hù)不低于1 mm,中等腐蝕環(huán)境下為500 μm,弱腐蝕環(huán)境下300 μm。不同的環(huán)境類(lèi)別、不同的部位需求的最低防護(hù)都不同。主要腐蝕性介質(zhì)為硫酸鹽和氯鹽時(shí),摻入抗硫酸鹽的外加劑、鋼筋阻銹劑、礦物摻和料的混凝土,其性能滿(mǎn)足防腐蝕要求時(shí),可用于制作墊層、基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁,且可以不進(jìn)行表面防護(hù),從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,方案具有較好的經(jīng)濟(jì)性。
《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50046—2018)中要求,對(duì)主要承重構(gòu)件的最小受力鋼筋,限制最小鋼筋直徑,增加富裕度;對(duì)于預(yù)埋件等,甚可以采用不銹鋼及樹(shù)脂、樹(shù)脂鱗片膠泥或聚合物水泥防護(hù)等多種措施防護(hù)。
青海鹽湖公司和國(guó)投羅鉀公司在《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50046—2018)要求的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)要求,對(duì)地下結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面鋪設(shè)厚度為5 mm的瀝青防水卷材SBS,將基礎(chǔ)與鹽漬土徹底隔絕。工程施工時(shí)為11月,天氣寒冷,工人用火焰將鋪平的防水卷材煨彎,再粘貼在混凝土構(gòu)件上,將互相搭接的卷材微微融化在一起,難度較大,特別后期需要搭大棚進(jìn)行冬季施工,增加了施工難度。
鹽漬土地區(qū)土體的含鹽量較高,鹽遇水溶解造成土體承載力降低,導(dǎo)致基礎(chǔ)下陷,應(yīng)重視防水。原廠區(qū)曾有一根管道年久失修發(fā)生漏水現(xiàn)象,不斷稀釋土體鹽分,造成一棟樓基礎(chǔ)不均勻沉降,樓面出現(xiàn)大量裂縫。選址和布管都需要重視水的變化造成的影響,例如,應(yīng)避開(kāi)排水不利的低洼地段和地下水位變化較大的地段,對(duì)于次生鹽漬化程度明顯增加的地段也應(yīng)避開(kāi)。設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)基礎(chǔ)沉降加以控制,避免沉降差過(guò)大造成管道開(kāi)裂漏水。日常運(yùn)行中,需要加強(qiáng)對(duì)管道的維護(hù)檢修。
鋼筋混凝土灌注樁方案適用性比較廣泛,可行性較強(qiáng),樁基進(jìn)入足夠深的持力層,樁側(cè)土能夠提供足夠的側(cè)阻力,深處不易受到水位變化等影響,整體滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,鋼筋和混凝土的防腐符合要求即可。鋼筋混凝土灌注樁的防腐除了要滿(mǎn)足前述的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、水膠比、氯離子含量及保護(hù)層厚度外,還應(yīng)根據(jù)腐蝕介質(zhì)摻入合適的外加劑,如果是硫酸鹽造成的強(qiáng)腐蝕環(huán)境,還需要在混凝土里面加入高抗硫酸鹽外加劑。目前兩個(gè)工廠采用鋼筋混凝土灌注樁方案的項(xiàng)目比較少,可能與造價(jià)、工期有關(guān),造價(jià)相比其他方案更高,工期較長(zhǎng),場(chǎng)地條件沒(méi)有限制的情況下,不是優(yōu)先方案。
碎石樁樁體材料為卵石,其粒徑和含泥量應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求。強(qiáng)夯+碎石樁方案造價(jià)較高,對(duì)場(chǎng)地要求較高,不能影響周?chē)囊延薪ㄖ?,多在空曠?chǎng)地使用。強(qiáng)夯在碎石樁施工前實(shí)施,普遍采用夯二平一的施工工藝,即分兩遍點(diǎn)夯,點(diǎn)夯完再滿(mǎn)夯一遍,錘印搭接。強(qiáng)夯+碎石樁方案比較煩瑣,但能夠大幅度提高原土的地基承載力和壓縮模量,地基承載力從100 kPa提高到280 kPa,壓縮模量提高到15 MPa。煙囪和高爐比較高大,對(duì)地基承載力要求比較高,對(duì)基礎(chǔ)沉積比較敏感,故都普遍采用強(qiáng)夯+碎石樁設(shè)計(jì)方案,在整體施工規(guī)劃前,都會(huì)優(yōu)先施工影響較大的項(xiàng)目。
強(qiáng)夯點(diǎn)布置如圖1所示。
圖1 強(qiáng)夯點(diǎn)布置
鋼管混凝土樁復(fù)合地基方案施工速度較快,造價(jià)高,但能夠獲得較高的承載能力,早期一些重大項(xiàng)目采用了鋼管混凝土樁復(fù)合地基方案。鋼管規(guī)格外徑普遍為426 mm,螺旋管壁厚10 mm,材質(zhì)為Q235,鋼管樁的施工工藝為錘擊沉樁或振動(dòng)沉樁,樁端采用平底加十字形肋板的閉口形式。鋼管樁內(nèi)孔采用C30素砼填實(shí),樁頂設(shè)300~500 mm厚的卵石或碎石褥墊層。
鋼管樁地基處理剖面如圖2所示。
圖2 鋼管樁地基處理剖面(單位:mm)
裹體地基處理剖面如圖3所示。
圖3 裹體地基處理剖面(單位:mm)
裹體碎石樁復(fù)合地基由裹體碎石樁、樁間土和墊層共同組成,適用于處理不排水抗剪強(qiáng)度為10~20 kPa的飽和黏性土地基,尤其是飽和鹽漬土地基。原理是利用高抗拉強(qiáng)度、透水、抗腐蝕和抗老化的土工布包碎石或砂卵石等質(zhì)地堅(jiān)硬的樁體填料,使其與樁間土構(gòu)成復(fù)合地基的縱向增強(qiáng)體。高強(qiáng)度土工布袋能大幅度提高樁體的側(cè)限,防止樁體側(cè)向鼓脹,使上部的壓力可向更深處傳遞。墊層可以對(duì)上部結(jié)構(gòu)的荷載進(jìn)行分擔(dān)、調(diào)整和平衡,與裹體碎石樁和土形成復(fù)合地基橫向增強(qiáng)體。同樣的地質(zhì)條件,為了達(dá)到同樣的處理后地基承載力,碎石樁需要處理深度為8~10 m,碎石裹體樁只需要處理4~5 m,因造價(jià)較低,施工方便,應(yīng)用較為廣泛。碎石裹體樁的施工工藝為定位布點(diǎn)后,采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔,成孔后用土工布袋套進(jìn)孔里面,再注入定量的樁體材料,如級(jí)配碎石、砂石、合成土或素砼;震動(dòng)密實(shí)后在樁頂位置鋪設(shè)兩層大面積土工布,最后鋪設(shè)300~500 mm厚的褥墊層。經(jīng)載荷試驗(yàn)檢測(cè),能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求即可。
換填墊層法應(yīng)用比較普遍,對(duì)于一些要求比較低的結(jié)構(gòu)的地基處理,如門(mén)衛(wèi)、小煙道支架、圍擋、輸灰管架等基礎(chǔ)及地下水埋置較深的淺層鹽漬土區(qū)域,均可采用此方案。此方案優(yōu)點(diǎn)比較明顯,施工方便快速,能夠縮短工期,造價(jià)較低,但處理的地基深度有限,一般基礎(chǔ)下2 m以?xún)?nèi)經(jīng)濟(jì)性較好,否則費(fèi)用增加較多,施工難度也加大,施工質(zhì)量不易保證。換填墊層法對(duì)地基承載力要求比較低、對(duì)沉降不敏感的項(xiàng)目,可采用此方法,換填的材料為非鹽漬化的級(jí)配砂礫石、中粗砂、碎石、礦渣、粉煤灰等,換填的深度大于溶陷性和鹽脹土層的厚度,換填的寬度應(yīng)滿(mǎn)足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散的要求。
換填墊層地基處理剖面如圖4所示。
圖4 換填墊層地基處理剖面
上述的幾種方法都是歷時(shí)數(shù)年經(jīng)實(shí)際項(xiàng)目檢驗(yàn)可行的方案,適用范圍也比較廣泛?!尔}漬土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50942—2014)中也羅列了若干方案,如浸水預(yù)溶法、鹽化法、隔斷層法等,但都屬于試驗(yàn)性比較強(qiáng)的方案,現(xiàn)實(shí)中難以實(shí)現(xiàn),后期維護(hù)費(fèi)用也較高。