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摘要:随着建筑业的蓬勃发展,建设工程项目施工过程遇到软弱地基时有发生,如果对软弱地基不进行任何加固处理,直接在其松软土质上进行建筑物施工,容易使得建筑物对基础造成的荷载超过其承载力,导致基础变形和不均匀沉降,过大的沉降会引起建筑物开裂,严重的会影响建筑物的结构安全从而引起重大安全事故。本文根据玉林市的地质情况,分析了某工程软弱地基形成的原因,并针对软弱地基的实际情况,提出了一些处理的方法,从而有利于减轻软弱地基对工程建设的影响,提高工程的质量,获得良好的经济效益和社会效益。
关键词: 软弱地基 处理方法
中图分类号: TU47 文献标识码: A 文章编号:
随着建筑业的蓬勃发展,建设工程项目施工过程遇到软弱地基时有发生。如果对软弱地基不进行任何加固处理,直接在其松软土质上进行建筑物施工,容易使得建筑物对基础造成的荷载超过其承载力,导致基础变形和不均匀沉降,过大的沉降会引起建筑物开裂,严重的会影响建筑物的结构安全从而引起重大安全事故。本文分析了软弱地基形成的原因,并针对软弱地基的实际情况,提出了一些处理的方法,从而有利于减轻软弱地基对工程建设的影响,提高工程的质量,获得良好的经济效益和社会效益。 一、 软弱地基形成的原因 软弱地基是由淤泥、淤泥质土、杂填土、冲填土或者其它高压缩性土层形成的地基,这些地基基本上很少受到地质变动或者地形的影响,也从没有受到过地震、荷载等物理作用的影响,更没有受到土颗粒间化学作用的影响。软弱地基是一种不良的地基,其稳定性非常的差、强度较低、压缩性较高、容易出现液化,沉降量也很大。因此在工程的建设过程中,要充分考虑地基的变形和稳定等问题。在软弱地基上建设的工程,由于其地基强度不够和变形,往往不能满足工程的质量,所以要采用一定的措施,对软弱地基进行处理,从而提高地基的稳定性,减少地基的沉降和不均匀下降
二、常见软弱地基处理方法
1、排水固结法
排水固结法又称预压法,其包括堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空与堆载联合作用法、降低地下水位法和电渗法等多种方法;通过在预压荷载作用下使软粘土地基土体中孔隙水排出,土体发生固结 ,土中孔隙体积减小,土体强度提高,达到减少地基施工后沉降和提高地基承载力的目的。
2、振密、挤密法
振密、挤密法有表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密密实法、爆破挤密法和土桩、灰土桩等多种方法;采用一定措施,通过振动和挤密使深层土密实,使地基土孔隙比減小,强度提高。
3、置换及拌入法
置换及拌入法有换填垫层法、振冲置换法、高压喷射浆法、深层搅拌法、褥垫法等多种方法;采用砂、碎石等材料置换软弱土地基中部分软弱土体或在部分软弱土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成加固体,与未被加固部分的土体一起形成复合地基,从而达到提高地基承载力减少沉降量的目的。
4、加筋法
加筋法有加筋土法、锚固法、树根桩法、低强度砼桩复合地基法、钢筋砼桩复合地基法等多种方法。通过在土层埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力,减小沉降,维持建筑物稳定。
三、 工程实例地基处理方法
在确定地基处理方案时,根据地质情况的不同、建(构)筑物的承载条件需要以及各种处理方案的成本比对,选择既能达到要求,成本又较低的处理方法。
结合本工程地基土的具体特征,施工现场采取了以下措施:
利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,获得一定厚度的持力层。
施工要点:施工前应试夯,确定有关技术参数,如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯时应按顺序;基底标高不同时应先深后浅;结束后,应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。
换土垫层就是将独立基础下面一定厚度的软弱土层挖除,然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料填实。垫层应分层夯实,每层夯实后的密度应达到设计标准。
换土垫层的设计:
换土垫层的设计包括计算垫层所应具有的最小宽度和厚度。在垫层的宽度方面,根据建筑经验,垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm,垫层的底宽一般取基础同宽。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定,同时厚度不小于500mm。
在该对该厂房的基础进行设计时,由勘察资料显示,该地基为很厚的软粘土层,其承载力标准值fk一80kN/m,重度r=17 kN/m3,IL=1.00,e=1.00。已知厂房独立基础承受上部结构荷载设计值F-155kN,设计室内外高差为0.3m,室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知,该地基承载力和变形不能满足设计要求,故需要进行换土垫层。垫层材料选用中砂,其承载力设计值按f=180kN/m计算(施工时砂垫层密度控制在中密程度),重度取r=19.5kN/m。
按公式1=b=[F/(f—yh)]确定基底长度和宽度(独立柱正方形桩承台基础)。
式中:1、b——基础底面长和宽;
F——上部结构的荷载设计值;
f——换土垫层承载力;
7--基础及回填土平均重度,一般取r=20kN/m;
h——基础自重计算高度。
将具体数值代入后得:
采用该式确定垫层厚度时,需要用试算法,即预先估计一个厚度,然后按上式校核,如不满足要求时,必须增加垫层厚度,直至满足要求为止。
对于粘土层厚较大大的软弱地基,尤其是地基压缩量相差较大的位置,在建筑物上设置沉降缝是常用的处理措施。沉降缝的设置宜结合建筑物的平面形状、地基土质、基础类型及荷载条件等设置沉降缝,一般在下列部位设置:①建筑平面的转折部位;②高度差异或荷载差异处;③长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位;④建筑结构或基础类型不同处;⑤分期建造的房屋的交界处。沉降缝应有足够的宽度,房屋层数为2至3层时,沉降缝宽度为50~80mm。房屋层数为4至5层时,沉降缝宽度为80~120mm,房屋层数为5层以上时,沉降缝宽度不小于120mm,在特殊情况下可适当加宽。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缝。本工程是矩形平面,由于长度超过70米,所以在建筑物中部设置沉降缝,宽度为240mm。
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。
减轻自重可减少建筑物的总沉降量,从而有利于对不均匀沉降的控制。也可在预先估计沉降量大的部分减轻自重,用以直接调整不均匀沉降。由于一般砖石结构民用建筑墙身重量所占比例很大,故若能用轻质材料和改变结构体系来减轻这部分的重量,对控制沉降会有明显效果。本工砌体材料均采用蒸压混凝土空心砌块,在起到保温效果的同时又减轻了建筑物的自重。
本工程除了对设计好的基础进行地基加固处理以外,在施工设计阶段就根据勘察资料进行结构本身防变形的设计,真正做到以设计为中心,预防结合的思想。
四、结束语
随着城市建设的不断发展,城市内部的高层以及超高层建筑日益增多,对建筑物基础的强度也提出了更为严格的要求。建筑工程软土地基工程危害性较大,必须进行加固处理,以保证建筑物的基础安全。高楼万丈平地起,所以地基处理的好坏直接影响到整个工程的质量,合理的、有针对性的软弱地基处理和上部结构设计,可以有效地减轻和消除软弱地基对上部结构的不利影响,确保工程质量。
关键词: 软弱地基 处理方法
中图分类号: TU47 文献标识码: A 文章编号:
随着建筑业的蓬勃发展,建设工程项目施工过程遇到软弱地基时有发生。如果对软弱地基不进行任何加固处理,直接在其松软土质上进行建筑物施工,容易使得建筑物对基础造成的荷载超过其承载力,导致基础变形和不均匀沉降,过大的沉降会引起建筑物开裂,严重的会影响建筑物的结构安全从而引起重大安全事故。本文分析了软弱地基形成的原因,并针对软弱地基的实际情况,提出了一些处理的方法,从而有利于减轻软弱地基对工程建设的影响,提高工程的质量,获得良好的经济效益和社会效益。 一、 软弱地基形成的原因 软弱地基是由淤泥、淤泥质土、杂填土、冲填土或者其它高压缩性土层形成的地基,这些地基基本上很少受到地质变动或者地形的影响,也从没有受到过地震、荷载等物理作用的影响,更没有受到土颗粒间化学作用的影响。软弱地基是一种不良的地基,其稳定性非常的差、强度较低、压缩性较高、容易出现液化,沉降量也很大。因此在工程的建设过程中,要充分考虑地基的变形和稳定等问题。在软弱地基上建设的工程,由于其地基强度不够和变形,往往不能满足工程的质量,所以要采用一定的措施,对软弱地基进行处理,从而提高地基的稳定性,减少地基的沉降和不均匀下降
二、常见软弱地基处理方法
1、排水固结法
排水固结法又称预压法,其包括堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空与堆载联合作用法、降低地下水位法和电渗法等多种方法;通过在预压荷载作用下使软粘土地基土体中孔隙水排出,土体发生固结 ,土中孔隙体积减小,土体强度提高,达到减少地基施工后沉降和提高地基承载力的目的。
2、振密、挤密法
振密、挤密法有表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密密实法、爆破挤密法和土桩、灰土桩等多种方法;采用一定措施,通过振动和挤密使深层土密实,使地基土孔隙比減小,强度提高。
3、置换及拌入法
置换及拌入法有换填垫层法、振冲置换法、高压喷射浆法、深层搅拌法、褥垫法等多种方法;采用砂、碎石等材料置换软弱土地基中部分软弱土体或在部分软弱土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成加固体,与未被加固部分的土体一起形成复合地基,从而达到提高地基承载力减少沉降量的目的。
4、加筋法
加筋法有加筋土法、锚固法、树根桩法、低强度砼桩复合地基法、钢筋砼桩复合地基法等多种方法。通过在土层埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力,减小沉降,维持建筑物稳定。
三、 工程实例地基处理方法
在确定地基处理方案时,根据地质情况的不同、建(构)筑物的承载条件需要以及各种处理方案的成本比对,选择既能达到要求,成本又较低的处理方法。
结合本工程地基土的具体特征,施工现场采取了以下措施:
利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,获得一定厚度的持力层。
施工要点:施工前应试夯,确定有关技术参数,如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯时应按顺序;基底标高不同时应先深后浅;结束后,应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。
换土垫层就是将独立基础下面一定厚度的软弱土层挖除,然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料填实。垫层应分层夯实,每层夯实后的密度应达到设计标准。
换土垫层的设计:
换土垫层的设计包括计算垫层所应具有的最小宽度和厚度。在垫层的宽度方面,根据建筑经验,垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm,垫层的底宽一般取基础同宽。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定,同时厚度不小于500mm。
在该对该厂房的基础进行设计时,由勘察资料显示,该地基为很厚的软粘土层,其承载力标准值fk一80kN/m,重度r=17 kN/m3,IL=1.00,e=1.00。已知厂房独立基础承受上部结构荷载设计值F-155kN,设计室内外高差为0.3m,室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知,该地基承载力和变形不能满足设计要求,故需要进行换土垫层。垫层材料选用中砂,其承载力设计值按f=180kN/m计算(施工时砂垫层密度控制在中密程度),重度取r=19.5kN/m。
按公式1=b=[F/(f—yh)]确定基底长度和宽度(独立柱正方形桩承台基础)。
式中:1、b——基础底面长和宽;
F——上部结构的荷载设计值;
f——换土垫层承载力;
7--基础及回填土平均重度,一般取r=20kN/m;
h——基础自重计算高度。
将具体数值代入后得:
采用该式确定垫层厚度时,需要用试算法,即预先估计一个厚度,然后按上式校核,如不满足要求时,必须增加垫层厚度,直至满足要求为止。
对于粘土层厚较大大的软弱地基,尤其是地基压缩量相差较大的位置,在建筑物上设置沉降缝是常用的处理措施。沉降缝的设置宜结合建筑物的平面形状、地基土质、基础类型及荷载条件等设置沉降缝,一般在下列部位设置:①建筑平面的转折部位;②高度差异或荷载差异处;③长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位;④建筑结构或基础类型不同处;⑤分期建造的房屋的交界处。沉降缝应有足够的宽度,房屋层数为2至3层时,沉降缝宽度为50~80mm。房屋层数为4至5层时,沉降缝宽度为80~120mm,房屋层数为5层以上时,沉降缝宽度不小于120mm,在特殊情况下可适当加宽。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缝。本工程是矩形平面,由于长度超过70米,所以在建筑物中部设置沉降缝,宽度为240mm。
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。
减轻自重可减少建筑物的总沉降量,从而有利于对不均匀沉降的控制。也可在预先估计沉降量大的部分减轻自重,用以直接调整不均匀沉降。由于一般砖石结构民用建筑墙身重量所占比例很大,故若能用轻质材料和改变结构体系来减轻这部分的重量,对控制沉降会有明显效果。本工砌体材料均采用蒸压混凝土空心砌块,在起到保温效果的同时又减轻了建筑物的自重。
本工程除了对设计好的基础进行地基加固处理以外,在施工设计阶段就根据勘察资料进行结构本身防变形的设计,真正做到以设计为中心,预防结合的思想。
四、结束语
随着城市建设的不断发展,城市内部的高层以及超高层建筑日益增多,对建筑物基础的强度也提出了更为严格的要求。建筑工程软土地基工程危害性较大,必须进行加固处理,以保证建筑物的基础安全。高楼万丈平地起,所以地基处理的好坏直接影响到整个工程的质量,合理的、有针对性的软弱地基处理和上部结构设计,可以有效地减轻和消除软弱地基对上部结构的不利影响,确保工程质量。