论文部分内容阅读
中图分类号:TU433文献标识码: A 文章编号:
软土地基由于其强度低,压缩性大,渗透性小,故座于该基础上的建筑物变形特征表现为建筑物沉降量大,沉降延续时间长。而过大的沉降往往造成室内地坪高度低于室外地坪标高,使雨水倒灌,管道断裂。更为严重的是基础的不均匀沉降,引起建筑物地上主体的墙体开裂甚至破坏。因此必须对软土地基进行处理。以下从现场处理,建筑结构设计及施工三方面阐述针对软土地基所应采取的处理措施:
一、地基现场处理措施:
地基处理的目的是提高地基承载力,降低其压缩性,确保基础稳定,减少基础的不均匀沉降。主要方法有:置换法,夯实法,深层挤密法。
1.置换法:主要作用是提高地基的承载力。其方法是将基底下一定范围内的软弱土挖去,换填砂、碎石和素土等散体料,并分层夯实成低压缩性的地基持力层。由于地基中剪切破坏是从基础底面开始的,并随着应力的增大逐渐向纵深发展,因此上层强度的增大在一定条件下就可避免地基的破坏。同时在软弱土上面覆盖有较好的土层时,对软弱土的侧向膨胀起一定控制作用,也间接有利于提高强度及减小沉降。同时若用砂等透水性大的材料作垫层,软土中的水分可以部分地通过它排出去,从而加速了软土的固结,加快了地基强度提高。不同材料的垫层其应力分布情况是有差别,通过观测,发现不同材料垫层上建筑物的沉降特点并无不同,所以各种材料可近似地按沙垫层的计算方法进行。在施工中对砂石垫层的粗砂和碎石的要求是:不得含有云母、粒土块、泥炭、腐植质、草根和垃圾等,含量不得超过百分之五。此外含石灰质的沙石不可使用。
2.深层挤密法:深层挤密法即先往土中打入桩管成孔,然后在孔内填入砾石、砂、石灰,灰土等捣实而成。此法适用于含砂粒、瓦屑的杂填土及含砂量较多的松散土地基,对粘性大的饱和软土地基,由于渗透性小,在加固过程中不能排出很多水分,故挤密效果不大。各种材料中以砂柱使用较为普遍。有时用砂与粒径30至40毫米的块石灰组成灰砂柱,由于石灰在粉化过程中要吸收本身重量1.2~1.3倍的水,体积扩大1.1~1.2倍,这样前者降低土的含水量,提高土的硬度,后者挤密土壤,两者都起着提高承载力的作用。用石灰桩加固有以下几个特点:(1)适用于渗透系数小的软弱粘土,淤泥质地基的加固工程。(2)地基加固完毕即可产生加固效果,加固工期较短。(3)不需要上部预压荷载,以生石灰桩水平方向的挤实作用来代替地面预压荷载的作用。采用本法时尚需注意,在遇地下水流处,有时会妨碍生石灰桩的硬化。另外生石灰一经雨水接触就要产生高温分解。
3.夯实法:夯实法是将重锤起重到一定高度,然后自由下落,重复夯打,以加固地基,使强度提高,压缩性减小。此法一般适用于无粘性土,杂填土和半饱和土。其影响深度为1.1~1.2米。经处理后的杂填土的容许承载力可达10~15吨/平方米。采用重锤夯实要特别注意土的含水量,只有在土的最优含水量条件下,才能得到好的效果,不然会出现“橡皮土”等不良现象。以往锤重在1.3吨至3吨左右,落距仅几米。近年来发展到用几十吨重的大锤,落距增大至几十米处自由下落,一般称为强夯,从机理上看,它与重锤夯实不一样,强夯以它很大的冲击波使土中孔隙压缩,局部液化,以致使夯实点周围产生裂隙形成排水通道,有利孔隙水排出,从而加快土的固结。经強夯加固后地基承载力可提高三~四倍,压缩性可降低200%至1,000%,其影响深度在10米以上。
二,建筑结构设计中采用的措施:
1.建筑的体现选择:要求建筑物平面简单,体型均匀。平面复杂的建筑物,容易产生不均匀沉降。加之这部分整体性差异发生扭曲,故常产生裂缝,因此若由于种种原因不得不采取这类平面时处理要特别小心。在高差方面,据调查,粘土地基上紧接高差超过一层的混合结构房屋,低者常出现裂缝,因此一般认为当地基软弱时,建筑物紧接高差以不超过一层为宜。
2.增强结构整体刚度:建筑物常因功能的需要,使本身具有一定的刚度,一般工业及民用建筑刚度比较大的有两种,一种为绝对刚性,如钢筋混凝土筒仓,烟囱等;另一种为相对刚性,如多层砖石房屋,多层钢筋混凝土框架,它具有一定的刚度,可是它的强度较低,不能与它的刚度协调一致,其抗拉能力尤弱,因此碰到软土地基时应适当增加其关键部位的抗拉强度,这样有利于利用建筑物的刚度来调整建筑物部分不均匀沉降。此外在建筑物的相应部位可设置沉降缝以减少不均匀沉降沉降。缝设置的部位应在(1)建筑物长高比过大的适当部位,(2)平面形状复杂建筑物的转折部位(3)地基压缩性有明显不同处(4)建筑结构类型不同处(5)建筑物高度和荷载差异处。(6)分期建造房屋的交界处(7)拟设置伸缩缝处。通过以上部位设置沉降缝可大大减少由于地基土软弱引起的不均匀沉降沉。
3.注意相连建筑物的相互影响:建筑物荷载不仅使本建筑物下的土层产生压缩变形,在它以外一定范围内的土层,由于受到基础压力扩散的影响也将产生压缩变形,这种变形随着距离增加值逐渐减小,由于软土地基的压缩性很高,当两建筑物之间距离较近时,这类附加不均匀压缩变形甚大,常造成邻近建筑物的倾斜或损坏,若被影响建筑物的刚度强度较差时,危害主要表现为产生裂缝;当刚度强度较好时则表现为建筑物的倾斜。
三,建筑施工方面采取的措施:
1.保护原:地基土都具有一定的构造,实践证明,只有保护土的原状结构,并根据它的受力特性施加荷载,才可以得到最小的地基变形。所以要充分发挥地基潜力必须尽一切可能使地基在施工中不致受到破坏。
2.注意加荷速度:施工加荷速率对地基土变形和强度的影响是比较显著的,如加荷过快,土中孔隙水由于软土渗透性差不易排走有效应力不能增加,土颗粒间的摩擦力也就不能建立,抗剪强度也就不能提高,这些孔隙水犹如润滑剂促使地基土可能产生塑性流动,这样便增大了基础的沉降量,甚至使基础破坏
3.合理施工顺序:当建筑物有高差或轻重时,只要有可能,应先施工重的部份,这样便可利用施工顺序的时差,让沉降大的部份先沉降一部分,可有效地减少不均匀沉降,有时即使荷载均匀,当过长的建筑物,在使用上不留沉降缝时,也可分成几段施工,到施工后期再接上,这对减少不均匀沉降也是有效的。
4.注意施工时可能出现的倾斜:有些建筑物前后有高差或单项斜屋面,显然建筑物总的重心不在下层平面的型心,因此在基础设计时需要将基础型心与整个建筑物的重心对准。但在下层结构施工时,荷载对基础来说将会有一定的偏心,此偏心就有可能使基础在施工时发生倾斜,而当建成后再来纠正便较困难了,因此,遇到这类形式的建筑物,施工时需随时进行观察,并在填充墙的砌筑次序,原料的堆放位置都要注意这个因素,要尽可能地在施工过程中经常保持荷载重心与基础型心的一致。
通过以上三个环节的措施,能够尽可能的避免软土地基的各种不良危害,变建筑不利场地为可行性场地,充分利用了土地资源,同时也确保了建筑物的正常使用。
张东祥,男,1963年7月,1984年7月中专毕业,1989年助理工程师。
软土地基由于其强度低,压缩性大,渗透性小,故座于该基础上的建筑物变形特征表现为建筑物沉降量大,沉降延续时间长。而过大的沉降往往造成室内地坪高度低于室外地坪标高,使雨水倒灌,管道断裂。更为严重的是基础的不均匀沉降,引起建筑物地上主体的墙体开裂甚至破坏。因此必须对软土地基进行处理。以下从现场处理,建筑结构设计及施工三方面阐述针对软土地基所应采取的处理措施:
一、地基现场处理措施:
地基处理的目的是提高地基承载力,降低其压缩性,确保基础稳定,减少基础的不均匀沉降。主要方法有:置换法,夯实法,深层挤密法。
1.置换法:主要作用是提高地基的承载力。其方法是将基底下一定范围内的软弱土挖去,换填砂、碎石和素土等散体料,并分层夯实成低压缩性的地基持力层。由于地基中剪切破坏是从基础底面开始的,并随着应力的增大逐渐向纵深发展,因此上层强度的增大在一定条件下就可避免地基的破坏。同时在软弱土上面覆盖有较好的土层时,对软弱土的侧向膨胀起一定控制作用,也间接有利于提高强度及减小沉降。同时若用砂等透水性大的材料作垫层,软土中的水分可以部分地通过它排出去,从而加速了软土的固结,加快了地基强度提高。不同材料的垫层其应力分布情况是有差别,通过观测,发现不同材料垫层上建筑物的沉降特点并无不同,所以各种材料可近似地按沙垫层的计算方法进行。在施工中对砂石垫层的粗砂和碎石的要求是:不得含有云母、粒土块、泥炭、腐植质、草根和垃圾等,含量不得超过百分之五。此外含石灰质的沙石不可使用。
2.深层挤密法:深层挤密法即先往土中打入桩管成孔,然后在孔内填入砾石、砂、石灰,灰土等捣实而成。此法适用于含砂粒、瓦屑的杂填土及含砂量较多的松散土地基,对粘性大的饱和软土地基,由于渗透性小,在加固过程中不能排出很多水分,故挤密效果不大。各种材料中以砂柱使用较为普遍。有时用砂与粒径30至40毫米的块石灰组成灰砂柱,由于石灰在粉化过程中要吸收本身重量1.2~1.3倍的水,体积扩大1.1~1.2倍,这样前者降低土的含水量,提高土的硬度,后者挤密土壤,两者都起着提高承载力的作用。用石灰桩加固有以下几个特点:(1)适用于渗透系数小的软弱粘土,淤泥质地基的加固工程。(2)地基加固完毕即可产生加固效果,加固工期较短。(3)不需要上部预压荷载,以生石灰桩水平方向的挤实作用来代替地面预压荷载的作用。采用本法时尚需注意,在遇地下水流处,有时会妨碍生石灰桩的硬化。另外生石灰一经雨水接触就要产生高温分解。
3.夯实法:夯实法是将重锤起重到一定高度,然后自由下落,重复夯打,以加固地基,使强度提高,压缩性减小。此法一般适用于无粘性土,杂填土和半饱和土。其影响深度为1.1~1.2米。经处理后的杂填土的容许承载力可达10~15吨/平方米。采用重锤夯实要特别注意土的含水量,只有在土的最优含水量条件下,才能得到好的效果,不然会出现“橡皮土”等不良现象。以往锤重在1.3吨至3吨左右,落距仅几米。近年来发展到用几十吨重的大锤,落距增大至几十米处自由下落,一般称为强夯,从机理上看,它与重锤夯实不一样,强夯以它很大的冲击波使土中孔隙压缩,局部液化,以致使夯实点周围产生裂隙形成排水通道,有利孔隙水排出,从而加快土的固结。经強夯加固后地基承载力可提高三~四倍,压缩性可降低200%至1,000%,其影响深度在10米以上。
二,建筑结构设计中采用的措施:
1.建筑的体现选择:要求建筑物平面简单,体型均匀。平面复杂的建筑物,容易产生不均匀沉降。加之这部分整体性差异发生扭曲,故常产生裂缝,因此若由于种种原因不得不采取这类平面时处理要特别小心。在高差方面,据调查,粘土地基上紧接高差超过一层的混合结构房屋,低者常出现裂缝,因此一般认为当地基软弱时,建筑物紧接高差以不超过一层为宜。
2.增强结构整体刚度:建筑物常因功能的需要,使本身具有一定的刚度,一般工业及民用建筑刚度比较大的有两种,一种为绝对刚性,如钢筋混凝土筒仓,烟囱等;另一种为相对刚性,如多层砖石房屋,多层钢筋混凝土框架,它具有一定的刚度,可是它的强度较低,不能与它的刚度协调一致,其抗拉能力尤弱,因此碰到软土地基时应适当增加其关键部位的抗拉强度,这样有利于利用建筑物的刚度来调整建筑物部分不均匀沉降。此外在建筑物的相应部位可设置沉降缝以减少不均匀沉降沉降。缝设置的部位应在(1)建筑物长高比过大的适当部位,(2)平面形状复杂建筑物的转折部位(3)地基压缩性有明显不同处(4)建筑结构类型不同处(5)建筑物高度和荷载差异处。(6)分期建造房屋的交界处(7)拟设置伸缩缝处。通过以上部位设置沉降缝可大大减少由于地基土软弱引起的不均匀沉降沉。
3.注意相连建筑物的相互影响:建筑物荷载不仅使本建筑物下的土层产生压缩变形,在它以外一定范围内的土层,由于受到基础压力扩散的影响也将产生压缩变形,这种变形随着距离增加值逐渐减小,由于软土地基的压缩性很高,当两建筑物之间距离较近时,这类附加不均匀压缩变形甚大,常造成邻近建筑物的倾斜或损坏,若被影响建筑物的刚度强度较差时,危害主要表现为产生裂缝;当刚度强度较好时则表现为建筑物的倾斜。
三,建筑施工方面采取的措施:
1.保护原:地基土都具有一定的构造,实践证明,只有保护土的原状结构,并根据它的受力特性施加荷载,才可以得到最小的地基变形。所以要充分发挥地基潜力必须尽一切可能使地基在施工中不致受到破坏。
2.注意加荷速度:施工加荷速率对地基土变形和强度的影响是比较显著的,如加荷过快,土中孔隙水由于软土渗透性差不易排走有效应力不能增加,土颗粒间的摩擦力也就不能建立,抗剪强度也就不能提高,这些孔隙水犹如润滑剂促使地基土可能产生塑性流动,这样便增大了基础的沉降量,甚至使基础破坏
3.合理施工顺序:当建筑物有高差或轻重时,只要有可能,应先施工重的部份,这样便可利用施工顺序的时差,让沉降大的部份先沉降一部分,可有效地减少不均匀沉降,有时即使荷载均匀,当过长的建筑物,在使用上不留沉降缝时,也可分成几段施工,到施工后期再接上,这对减少不均匀沉降也是有效的。
4.注意施工时可能出现的倾斜:有些建筑物前后有高差或单项斜屋面,显然建筑物总的重心不在下层平面的型心,因此在基础设计时需要将基础型心与整个建筑物的重心对准。但在下层结构施工时,荷载对基础来说将会有一定的偏心,此偏心就有可能使基础在施工时发生倾斜,而当建成后再来纠正便较困难了,因此,遇到这类形式的建筑物,施工时需随时进行观察,并在填充墙的砌筑次序,原料的堆放位置都要注意这个因素,要尽可能地在施工过程中经常保持荷载重心与基础型心的一致。
通过以上三个环节的措施,能够尽可能的避免软土地基的各种不良危害,变建筑不利场地为可行性场地,充分利用了土地资源,同时也确保了建筑物的正常使用。
张东祥,男,1963年7月,1984年7月中专毕业,1989年助理工程师。