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【摘 要】 本文结合作者工作实际,介绍了地基处理的中最终沉降量的计算方法及注意问题、常用地基处理方法及适用范围。可为其他工民建工程地基沉降量计算及地基处理提供一定的参考意义。
【关键词】 地基基础 沉降量 处理方法
0 引言
地基处理是工民建设计中的一个重要问题,地基处理的好坏直接影响到建筑物的安全与否。随着建筑活动的日趋频繁,经常会遇到在不良的地基上进行修建建筑物。因此研究工民建长遇不良地基处理的方法是十分重要的。
1 地基的重要性及处理的目的和意义
地基是建筑物的根基,又属于隐蔽工程,它的勘察、设计和施工质量直接关系着建筑物的安危。工程实践表明,建筑物的事故很多都与地基有关。建筑物的地基基础一旦发生问题,后果往往不堪设想,补救相当困难,而其所需的费用也相当大。就目前的建筑物而言,地基应该满足三个基本要求:一、作用于地基上的载荷不超过地基承载力,并有足够的安全储备,即满足地基的强度和稳定性要求。二、地基的变形不超过建筑物的容许变形值,即满足地基的变形要求。三、地基无滑动的危险。
建筑物地基的处理是十分重要的,上层建筑是否牢固地基有无可替代的作用。建筑物的地基不够好,上层建筑很可能倒塌,这样说一点也不为过,而地基处理的主要目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件。相对于对高层建筑的追求,科学技术的日新月异也使结构物的载荷日益增加,对变形的要求越来越严,因而一般可被评为良好的地基,也可能在某种特定条件下非进行地基处理不可,因此,地基处理的重要性也日益增加,成为制约工程建筑的主要因素。
2 地基分析
地基设计需要考虑的因素比较多,主要有地基的应力分布,基底压力及地基中的附加应力。地基基础设计中所关心的两个主要问题是地基的变形和稳定。其中变形主要指沉降,沉降量的大小是地基性稳定性的重要因素之一。
地基最终沉降计算是建筑物地基基础设计的主要内容。地基最终沉降量指在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量,要达到这一沉降量的时间取决于地基排水条件。地基最终沉降量的计算方法有多种,包含:弹性力学法、分层总和法、应力面积法和考虑应力历史影响的沉降计算发。本文主要采用分层总和法来计算。它采用侧限条件压缩性指标,并运用了平均附加应力系数计算,还规定了地基沉降计算深度的标准及提出了地基的沉降计算经验系数,使得计算成果接近于实测值。
沉降计算及预测在地基处理占有重要地位,也是评价地基处理质量的主要指标及制定维修养护计划的基础。沉降计算的分层总和法的基本原理是:分别计算基础中心下地基各分层土的压缩变形量,认为基础的平均沉降量等于压缩变形量的总和。
下图为沉降与时间实测关系图:(如图1)
规范推荐的地基最终沉降量s(mm)的计算公式见式7-1:
(7-1)
式中s′--按分层总和法计算出的地基沉降量(mm);
在计算地基沉降需特别注意的是:
(1)地基变形计算深度的确定。沉降计算深度可采用《建筑地基基础规范》中的方法来确定。
(2)应力和变形的关系。在前述有关地基土中的应力和变形中,都把地基假设成直线变形体,从而直接应用了弹性理论解答。实践表明:对于低压缩性的土,当建筑物的荷载不大,基础底面的平均压力不超过土的比例界限时,它的应力和应变成直线关系,可以得到与弹性理论解答相近的结果。而当荷载增大后,情况却大不相同。又如高压缩性的软土在一开始它的应力和应变间的关系就是非线性的。因此,为了研究高压缩性土的变形和反映在更大的荷载范围下的变形的真实情况,就有必要把土看成作为非线性变形体。
(3)土的压缩性指标的选定。从基础最终沉降量计算公式可以看出:基础沉降计算的准确性与土的压缩特性指标有着密切的关系,有时,由于压缩性指标选用不当,或根本不可靠,使得沉降计算完全失去意义。土的压缩性指标应该完全反映出土在天然的状态下受建筑物的荷载后的实际变形特征,但是,在现有条件下,室内实验与荷载实验时地基上所保持的应力状态和变形条件都和实际有所区别,而且对于不同的土和不同的实验条件,也有一定的差异。
(4)地基变形计算的精确度问题。对于压缩性较大的地基,计算往往小于实测值;对于压缩性小的地基,则恰恰相反。为了提高地基变形计算的精度,在对比总结了一些地基变形计算与实测的基础上,对不同压缩的地基,《建筑地基基础设计规范》提出了相应的修正系数ψ,同时修正系数ψ是地基变形计算是否准确的一个重要参数。但是关于对于修正系数ψ的确定理论还不是很完善。
3 浅谈地基处理方法及适用范围
地基处理的方法有很多种,但是不管采用哪种方式,处理后的建筑场地都必须满足强度、变形、动态稳定、透水性及特殊土地基稳定性的要求。各种地基的处理方法各有各的优缺点和适用范围,没有一种方法解决所有问题,具体工程的地质条件也多种多样,各个工程间地质情况差别巨大,对地基的要求也不尽相同。地基处理方法主要有:换土垫层法、重锤表层夯实、强夯、振冲、砂桩、水泥搅拌等。
换土垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土,软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。
振冲法适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力,减少地基沉降量,还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗碱强度。
砂桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。
水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用此法。
在实际确定地基处理方案时,需要考虑多方面因素,选取不同方案进行对比,以确保达到最好的效果。
4 结语
随着社会的继续前进和发展,工程建设的数量越来越多,并且对工程建筑的质量要求也不停地提升,好的地基是工程建筑的有力保障,为有做好了工程建设中地基施工的建设,才能保工程建设的质量。
参考文献:
[1] 龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京.中国建筑工业出版社.2002.
[2] 康旭元.地基处理技术[j].山西建筑,2005
[3] 书麟.叶观宝.地基处理[M].北京.中国建筑工业出版社.1997.
[4] 中华人民共和国建设部主编.建筑地基基础设计规范.2008
作者简介
景晓春(1980-),男,助理工程师,主要从事移民规划设计工作
【关键词】 地基基础 沉降量 处理方法
0 引言
地基处理是工民建设计中的一个重要问题,地基处理的好坏直接影响到建筑物的安全与否。随着建筑活动的日趋频繁,经常会遇到在不良的地基上进行修建建筑物。因此研究工民建长遇不良地基处理的方法是十分重要的。
1 地基的重要性及处理的目的和意义
地基是建筑物的根基,又属于隐蔽工程,它的勘察、设计和施工质量直接关系着建筑物的安危。工程实践表明,建筑物的事故很多都与地基有关。建筑物的地基基础一旦发生问题,后果往往不堪设想,补救相当困难,而其所需的费用也相当大。就目前的建筑物而言,地基应该满足三个基本要求:一、作用于地基上的载荷不超过地基承载力,并有足够的安全储备,即满足地基的强度和稳定性要求。二、地基的变形不超过建筑物的容许变形值,即满足地基的变形要求。三、地基无滑动的危险。
建筑物地基的处理是十分重要的,上层建筑是否牢固地基有无可替代的作用。建筑物的地基不够好,上层建筑很可能倒塌,这样说一点也不为过,而地基处理的主要目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件。相对于对高层建筑的追求,科学技术的日新月异也使结构物的载荷日益增加,对变形的要求越来越严,因而一般可被评为良好的地基,也可能在某种特定条件下非进行地基处理不可,因此,地基处理的重要性也日益增加,成为制约工程建筑的主要因素。
2 地基分析
地基设计需要考虑的因素比较多,主要有地基的应力分布,基底压力及地基中的附加应力。地基基础设计中所关心的两个主要问题是地基的变形和稳定。其中变形主要指沉降,沉降量的大小是地基性稳定性的重要因素之一。
地基最终沉降计算是建筑物地基基础设计的主要内容。地基最终沉降量指在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量,要达到这一沉降量的时间取决于地基排水条件。地基最终沉降量的计算方法有多种,包含:弹性力学法、分层总和法、应力面积法和考虑应力历史影响的沉降计算发。本文主要采用分层总和法来计算。它采用侧限条件压缩性指标,并运用了平均附加应力系数计算,还规定了地基沉降计算深度的标准及提出了地基的沉降计算经验系数,使得计算成果接近于实测值。
沉降计算及预测在地基处理占有重要地位,也是评价地基处理质量的主要指标及制定维修养护计划的基础。沉降计算的分层总和法的基本原理是:分别计算基础中心下地基各分层土的压缩变形量,认为基础的平均沉降量等于压缩变形量的总和。
下图为沉降与时间实测关系图:(如图1)
规范推荐的地基最终沉降量s(mm)的计算公式见式7-1:
(7-1)
式中s′--按分层总和法计算出的地基沉降量(mm);
在计算地基沉降需特别注意的是:
(1)地基变形计算深度的确定。沉降计算深度可采用《建筑地基基础规范》中的方法来确定。
(2)应力和变形的关系。在前述有关地基土中的应力和变形中,都把地基假设成直线变形体,从而直接应用了弹性理论解答。实践表明:对于低压缩性的土,当建筑物的荷载不大,基础底面的平均压力不超过土的比例界限时,它的应力和应变成直线关系,可以得到与弹性理论解答相近的结果。而当荷载增大后,情况却大不相同。又如高压缩性的软土在一开始它的应力和应变间的关系就是非线性的。因此,为了研究高压缩性土的变形和反映在更大的荷载范围下的变形的真实情况,就有必要把土看成作为非线性变形体。
(3)土的压缩性指标的选定。从基础最终沉降量计算公式可以看出:基础沉降计算的准确性与土的压缩特性指标有着密切的关系,有时,由于压缩性指标选用不当,或根本不可靠,使得沉降计算完全失去意义。土的压缩性指标应该完全反映出土在天然的状态下受建筑物的荷载后的实际变形特征,但是,在现有条件下,室内实验与荷载实验时地基上所保持的应力状态和变形条件都和实际有所区别,而且对于不同的土和不同的实验条件,也有一定的差异。
(4)地基变形计算的精确度问题。对于压缩性较大的地基,计算往往小于实测值;对于压缩性小的地基,则恰恰相反。为了提高地基变形计算的精度,在对比总结了一些地基变形计算与实测的基础上,对不同压缩的地基,《建筑地基基础设计规范》提出了相应的修正系数ψ,同时修正系数ψ是地基变形计算是否准确的一个重要参数。但是关于对于修正系数ψ的确定理论还不是很完善。
3 浅谈地基处理方法及适用范围
地基处理的方法有很多种,但是不管采用哪种方式,处理后的建筑场地都必须满足强度、变形、动态稳定、透水性及特殊土地基稳定性的要求。各种地基的处理方法各有各的优缺点和适用范围,没有一种方法解决所有问题,具体工程的地质条件也多种多样,各个工程间地质情况差别巨大,对地基的要求也不尽相同。地基处理方法主要有:换土垫层法、重锤表层夯实、强夯、振冲、砂桩、水泥搅拌等。
换土垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土,软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。
振冲法适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力,减少地基沉降量,还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗碱强度。
砂桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。
水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用此法。
在实际确定地基处理方案时,需要考虑多方面因素,选取不同方案进行对比,以确保达到最好的效果。
4 结语
随着社会的继续前进和发展,工程建设的数量越来越多,并且对工程建筑的质量要求也不停地提升,好的地基是工程建筑的有力保障,为有做好了工程建设中地基施工的建设,才能保工程建设的质量。
参考文献:
[1] 龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京.中国建筑工业出版社.2002.
[2] 康旭元.地基处理技术[j].山西建筑,2005
[3] 书麟.叶观宝.地基处理[M].北京.中国建筑工业出版社.1997.
[4] 中华人民共和国建设部主编.建筑地基基础设计规范.2008
作者简介
景晓春(1980-),男,助理工程师,主要从事移民规划设计工作