所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-12-27 17:21 熱度:
摘要:建筑軟基礎常常對工程有巨大的危害,本文結合案例分析了對建筑軟基礎的處理措施。大量的工程實例表明,只要在認真分析工程地質條件的基礎上采用石屑墊層處理及合理的復合地基形式,是完全可以符合建筑軟基處理要求,保證工程質量。
關鍵詞:軟基礎;建筑;處理
1軟土工程概述
軟土的工程性質有:①觸變性。軟土在未破壞時,具固態特征,一經擾動或破壞,即轉變為稀釋流動狀態;②高壓縮性。壓縮系數大,大部分壓縮變形發生在垂直壓力為0.1MPa時,造成建筑物沉降量大;③低透水性。軟土的透水性很低,可認為是不透水的,因此軟土的排水固結需要相當長的時間,反映在建筑物的沉降延續時間長,常在10年以上;④不均勻性。軟土由微細的和高分散的顆粒組成,土質不均勻,當平面上建筑荷載不均勻時,將會使建筑物產生較大的差異沉降,造成建筑物裂縫或損壞;⑤沉降速度快。沉降速度隨荷載的增加而增加,沉降速度最大時可達1—2mm/d;⑥流變性。在一定剪應力作用下,具有發生緩慢長期變形的性質;軟土的長期強度小于瞬時強度。
軟弱土特點軟弱土通常包括淤泥質土,泥炭、呈軟塑與流塑狀態的粉土和粉質粘土、松散的粉細砂等天然土層、以及初始回填時未經夯實的或者以含有大量腐殖質土料回填的雜填土。這類土的工程性質為壓縮性高、強度低,通常很難滿足地基承載力和變形要求。如淤泥和淤泥質土有以下特性:1)天然含水量高,其含水量大于液限,呈流塑狀態;2)孔隙比大,通常其空隙比大于1∶3;3)壓縮性高,一般壓縮系數大于0.7-1MPa屬高壓縮性土;4)滲透性差,固結緩慢,這類地基的沉降往往持續幾十年才穩定;5)具有結構性,其強度受施工擾動的影響大,施工擾動破壞其原有結構后,強度降低。
建筑軟基礎特點由軟土的工程性質決定了建筑軟土地基的性質必定是承載力低,變形大。除了一部分小型工程無需對地基處理外,一般的建筑工程都需對軟基礎進行處理,以滿足工程對地基承載力和變形的要求。
2、案例工程概況
我縣水建公司的2棟綜合樓,為5層,,屋面標高18m,基礎長66m,寬35m,占地面積為2310㎡,建筑面積共9448㎡,框架結構,柱下采用400mm高強預應力管樁基礎,最大跨度8.75m,內地臺回填土分層淋水夯實,水泥地面為150mm厚C15混凝土。工程勘察和設計均由當地有資質的單位負責。
工程場地地質條件根據《巖土工程勘察報告》提供:該場地原為耕地,現已推平,場地巖土分層情況:①素填土厚0.8~2.8m,黃褐色,濕,松散,成分主要為粉質粘土,局部夾少量基巖碎塊石;②淤泥厚8.80~31.80m,灰黑色,飽和,流塑,成分主要為粘粒,局部夾少量粉細砂和腐殖質,建議承載力特征值fak=50kPa;③粉質粘土厚5.9~8.0m,灰黃色,濕,可塑~硬塑,成分主要為粘粒及粉粒,fak=180kPa;④中粗砂厚0.5~2.6m,灰黃色,成分主要為石英中粗砂,飽和,稍密~中密,局部夾少量粉細砂,fak=180kPa;⑤全風化泥質粉砂巖厚2.5~3.0m,暗紫紅色,稍濕,堅硬,巖心呈土狀,局部殘留原巖結構,fak=400kPa;⑥強風化泥質粉砂巖厚1.4~9.3m,暗紫紅色,殘余泥質~粉砂結構,塊狀構造,巖心多呈半巖半土狀,手捏易碎、遇水易軟化、崩解,fak=650kPa;⑦中風化泥質粉砂巖厚3.35~8.45m,暗紫紅色,具泥質~粉砂結構,塊狀構造,巖心呈碎塊狀~短柱狀,質較硬,性脆,局部裂隙發育,fak=1500kPa。場地內填土層含孔隙潛水,中粗砂層含孔隙水,中風化基巖含裂隙承壓水。其余土層為弱透水層,地下水主要接受大氣降雨補給,靜止水位0.60~1.50m。
由地質資料可知,本場地中風化泥質粉砂巖強度較大,是多層建筑物持力層,而上部的素填土、淤泥、粉質粘土、中粗砂等土層承載力較低,最大的特點是淤泥層普遍較厚,最厚達31.8m。設計地面承載力要達到5.0~10.0kN/㎡,如果地基土處理不當,將可能導致建筑物水泥地面產生不同程度的沉降,直接影響建筑物的美觀和使用功能。為此認真研究了地質勘察資料
3、案例軟基礎的處理措施
有關參考資料表明,土工格柵在土體可以起到加筋作用,它與土體相互摩擦,約束土體的變形,能夠增大土體的抗拉力,提高土體的復合強度,改善土體的變形性質,提高土體穩定性和地基承載力。采用加筋土墊層方案,關鍵在于合理利用土工格柵的加筋作用,選擇使用合格的格柵產品十分必要。經過市場調查比較,選用了某工程材料公司生產的雙向拉伸聚丙烯土工格柵,其性能參數如下:①規格TGSG30-30;②單位面積質量(400±40)g/㎡;③每延米縱向拉伸屈服力≥30kN/m;④每延米橫向拉伸屈服力≥30kN/m;⑤縱向屈服延長率13%;⑤橫向屈服延長率16%。經過監理、設計、施工等單位分析研究,影響回填土工程質量的主要因素有3個:①回填土的含水量;②機械的壓實功;③鋪土層的厚度。因此根據本工程的特點制定了軟基礎處理方案的主要控制措施:
1)設計人員將基礎承臺頂標高降為-0.90m,首層水泥地面依照梁柱間隔設置地面縱向縮縫(企口縫)(見圖1),和橫向縮縫(假縫)(見圖2)。
圖1企口縫大樣圖2假縫大樣
2)室內原素填土挖至基礎梁底,即標高為-1.50m,并全部運到室外用于廠區內道路路基填筑。
要按規定的施工順序挖除原素填土,切實防止施工對原地基土的擾動與破壞,以免影響墊層的效果。
3)回填土全部采用新開挖的山泥(場外購買)回填,回填土質要符合填土要求,含水量接近最優含水量。基礎梁側及梁底先用人工回填夯實,再用自重1t以下小型機械沿梁邊碾壓;然后用推土機攤鋪回填土,控制壓實后土體分層厚度≤300mm;最后用自重為18t的壓路機進行大面積碾壓,壓路機應按規定走向對鋪筑層碾壓不得少于6遍。要注意在基礎梁側設置枕木進行保護,防止機械經過基礎梁時造成損壞。
4)填土層的壓實度以設計規定的控制干密度作為檢驗標準,采用環刀法進行檢驗。壓實土干密度應有90%以上符合設計要求,其余10%的最低值與設計值的差,不得大于0.88g/cm3,且應分散,不得集中于某一區域。經監理方及業主方檢查合格后才能鋪設格柵。鋪筑層內共設3層土工格柵(見圖3),即標高-0.90、-0.50、-0.15m各1層。各層土工格柵的鋪筑面要做到較為平整,先按幅寬在鋪筑層劃出白線,然后用鐵釘固定格柵的端部,格柵與格柵用15cm搭接長度,壓路機碾壓格柵過程中要注意進行人工拉緊和調直配合。
圖3基礎剖面
4、處理效果
本工程樁承臺及基礎梁混凝土達到設計強度要求后,于2008年3月上旬開始軟基礎處理,用10d左右完成2棟廠房的地基處理,2008年3月底完成地面混凝土澆筑。2008年9月底工程竣工。2009年7月到現場回訪質量情況,廠房地面全部完好,無裂縫,實測地面最大沉降量為5mm,工程質量達到了預期效果。
結語
1)軟基礎處理前應注意對地基處理方案進行比選,要切實考慮工程質量、進度、成本、安全等方面的目標控制,業主對工程的使用要求和其他特殊要求,當地的環境情況,認真選擇合適的處理方案。
2)加筋土墊層軟基處理方案,是在建筑物基礎下地基表層,沿水平方向布置一層或多層土工合成材料,其優點是回填土可以就地取材,施工方法簡單,工期和質量容易控制。這樣組成的加筋土墊層軟基處理,可以有效提高地基承載力,沉降和不均勻沉降均能滿足設計的要求,工程實踐證明其作用和經濟效果是顯著的,值得大家推廣和應用。
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文章標題:房屋建筑軟基礎的處理
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