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文檔簡(jiǎn)介
幾種特殊土地基上的基礎(chǔ)工程
特殊土的概念:具有特殊工程性質(zhì)的土類稱為特殊土。特殊土種類很多,大部分都具有地區(qū)特點(diǎn),故又有區(qū)域性特殊土之稱。
特殊土的種類:我國(guó)主要的區(qū)域性特殊土包括濕陷性黃土、膨脹土、軟土和凍土等。
第一節(jié)濕陷性黃土地基一、黃土的特征和分布黃土具有以下全部特征:1.顏色以黃色、褐黃色為主,有時(shí)呈灰黃色;2.顆粒組成以粉粒(0.05~0.005mm)為主,含量一般在60%以上,幾乎沒(méi)有粒徑大于0.25mm的顆粒;3.孔隙比較大,一般在1.0左右;4.富含碳酸鈣鹽類;5.垂直節(jié)理發(fā)育;6.一般有肉眼可見的大孔隙。7-1黃土的特征和分布黃土的分類7-1黃土的特征和分布
濕陷性黃土:凡天然黃土在一定壓力作用下,受水浸濕后,土的結(jié)構(gòu)迅速破壞,發(fā)生顯著的濕陷變形,強(qiáng)度也隨之降低的,稱為濕陷性黃土。濕陷性黃土分為自重濕陷性和非自重濕陷性兩種。
自重濕陷性黃土:黃土受水浸濕后,在上覆土層自重應(yīng)力作用下發(fā)生濕陷的稱自重濕陷性黃土;
非自重濕陷性黃土:若在自重應(yīng)力作用下不發(fā)生濕陷,而需在自重和外荷共同作用下才發(fā)生濕陷的稱為非自重濕陷性黃土。黃土的分布
黃土分布很廣,面積達(dá)1300萬(wàn)平方公里,約占陸地總面積的9.3%。世界各大洲黃土覆蓋面積占總面積的比例為:歐洲7%,北美5%,南美10%,亞洲3%,此外,在澳大利亞、北非也有零星分布。我國(guó)黃土分布面積635280平方公里,占世界黃土分布總面積的4.9%左右,主要分布在北緯33~47度,以34~45度之間最為發(fā)育,屬于干旱、半干旱氣候類型。我國(guó)濕陷性黃土分布面積約占我國(guó)黃土分布總面積的60%左右,為27萬(wàn)平方公里,大部分在黃土中游地區(qū),北起長(zhǎng)城附近,南達(dá)秦嶺,西自烏鞘嶺,東至太行山,即北緯34~41度,東經(jīng)102~114度之間。
7-1黃土的特征和分布二、黃土濕陷發(fā)生的原因和影響因素7-1黃土的特征和分布
黃土濕陷的原因:
由于管道(或水池)漏水、地面積水、生產(chǎn)和生活用水等滲入地下,或由于降水量較大,灌溉渠和水庫(kù)的滲漏或回水使地下水位上升等原因而引起。
受水浸濕只是濕陷發(fā)生所必需的外界條件,而黃土的結(jié)構(gòu)特征及其物質(zhì)成分是產(chǎn)生濕陷性的內(nèi)在原因。
黃土的濕陷性還與孔隙比、含水率以及所受壓力的大小有關(guān)。三、黃土濕陷性的判定和地基的評(píng)價(jià)(一)黃土濕陷性的判定
黃土濕陷性在國(guó)內(nèi)外都采用濕陷系數(shù)s值來(lái)判定,s可通過(guò)室內(nèi)浸水壓縮試驗(yàn)測(cè)定。把保持天然含水量和結(jié)構(gòu)的黃土土樣裝入側(cè)限壓縮儀內(nèi),逐級(jí)加壓,達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力,土樣壓縮穩(wěn)定后,進(jìn)行浸水,使含水量接近飽和,土樣又迅速下沉,再次達(dá)到穩(wěn)定,得到浸水后土樣高度,由下式求得土的濕陷系數(shù)s7-1黃土的特征和分布(7-1)
按照國(guó)內(nèi)各地經(jīng)驗(yàn)采用s=0.015作為濕陷性黃土的界限值,s≥0.015定為濕陷性黃土,否則為非濕陷性黃土。濕陷性土層的厚度也是用此界限值確定的。一般認(rèn)為0.015≤
s≤0.03為弱濕陷性黃土,0.03<s≤0.07為中等濕陷性黃土,s>0.07為強(qiáng)濕陷性黃土。7-1黃土的特征和分布(二)濕陷性黃土地基濕陷類型的劃分
自重濕陷性黃土浸水后,在其上覆土自重壓力作用下,迅速發(fā)生比較強(qiáng)烈的濕陷,要求采取較非自重濕陷性黃土地基更有效的措施,保證橋涵等建筑物的安全和正常使用?!稘裣菪渣S土地區(qū)建筑規(guī)范》用計(jì)算自重濕陷量zs來(lái)劃分這兩種濕陷類型的地基,zs(cm)按下式計(jì)算7-1黃土的特征和分布
(7-2)(三)濕陷性黃土地基濕陷等級(jí)的判定
濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí),即地基土受水浸濕,發(fā)生濕陷的程度,可以用地基內(nèi)各土層濕陷下沉穩(wěn)定后所發(fā)生濕陷量的總和(總濕陷量)來(lái)衡量,總濕陷量越大,對(duì)橋涵等建筑物的危害性越大,其設(shè)計(jì)、施工和處理措施要求也應(yīng)越高?!稘裣菪渣S土地區(qū)建筑規(guī)范》對(duì)地基總濕陷量s(cm)用下式計(jì)算:7-1黃土的特征和分布
(7-3)濕陷性黃土地基的的濕陷等級(jí),可根據(jù)地基總濕濕陷量s和計(jì)算自重濕陷量量zs綜合,按下表判定定。當(dāng)s小于5cm時(shí),可按非濕陷性性黃土地基進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)和施工。也可可以采用野外浸水水荷載試驗(yàn)確定黃黃土地基的濕陷系系數(shù)、濕陷類型和和等級(jí),但工作量量較大,較少采用用,僅對(duì)自重濕陷陷性黃土地基的鑒鑒別,有較大參考考價(jià)值。7-1黃土的特征和分布布四、濕陷性黃土地地基的處理濕陷性黃土地基處處理的方法很多,,在不同的地區(qū),,根據(jù)不同的地基基土質(zhì)和不同的結(jié)結(jié)構(gòu)物,地基處理理應(yīng)選用不同的處處理方法。在勘察察階段,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)取樣,以試驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判判定屬于自重濕陷陷性黃土還是非自自重濕陷性黃土,,以及濕陷性黃土土層的厚度、濕陷陷等級(jí)、類別后,,通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析比比較,綜合考慮工工藝環(huán)境、工期等等諸多方面的因素素。最后選擇一個(gè)個(gè)最合適的地基處處理方法,經(jīng)過(guò)優(yōu)優(yōu)化設(shè)計(jì)后,確保保滿足處理后的地地基具有足夠的承承載力和變形條件件的要求。7-1黃土的特征和分布布重錘表層夯實(shí)和強(qiáng)強(qiáng)夯土墊層土擠密樁樁基礎(chǔ)化學(xué)加固法其它加固方法(預(yù)浸水法、熱加固固法、水下爆破法法、電火花加固法法)7-1黃土的特征和分布布濕陷性黃土的處理理方法:《濕陷性黃土地區(qū)建建筑規(guī)范》(GB50025-2004)規(guī)定,濕陷性黃土土地基承載力特征征值,應(yīng)根據(jù)地基基載荷試驗(yàn)及當(dāng)?shù)氐亟?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。。7-1黃土的特征和分布布五、濕陷性黃土地地基的承載力特征征值和沉降計(jì)算當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于1.5m時(shí),地基承載力特特征值應(yīng)按下式修修正:(7-4)7-1黃土的特征和分布布對(duì)進(jìn)行消除全部濕濕陷性處理的地基基,可不再計(jì)算濕濕陷量(但仍應(yīng)計(jì)計(jì)算下臥層的壓縮縮變形);對(duì)進(jìn)行消除部分濕濕陷性處理的地基基,應(yīng)計(jì)算地基在在處理后的剩余濕濕陷量;對(duì)僅進(jìn)行行結(jié)構(gòu)處理或防水水處理的濕陷性黃黃土地基應(yīng)計(jì)算其其全部濕陷量。壓縮變形計(jì)算可參參照本書第二章內(nèi)內(nèi)容進(jìn)行,濕陷量量計(jì)算可參照式((7-3)進(jìn)行。壓縮沉降降及濕陷量之和如如超過(guò)沉降容許值值時(shí),還必須采取取減少沉降量、濕濕陷量措施。第二節(jié)膨脹土土地基膨脹土是土中粘粒成分主主要由親水性礦物物組成,同時(shí)具有有顯著的吸水膨脹脹和失水收縮兩種種變形特性的黏性性土。眾所周知,一般粘粘性土也都有膨脹脹、收縮特性,但但其量不大,對(duì)工工程沒(méi)有太大的實(shí)實(shí)際意義;而膨脹脹土的膨脹——收縮——再膨脹的周期性變變形特性非常顯著著,并常給工程帶帶來(lái)危害,因而工工程上將其從一般般粘性土中區(qū)別出出來(lái),作為特殊土土對(duì)待。7-2膨脹土地基膨脹土在我國(guó)分布布范圍很廣,據(jù)現(xiàn)現(xiàn)有的資料,廣西西、云南、湖北、、安徽、四川、河河南、山東等20多個(gè)省、自治區(qū)、、市均有膨脹土。。國(guó)外也一樣,如如美國(guó),50個(gè)州中有膨脹土的的占40個(gè)州,此外在印度度、澳大利亞、南南美洲、非洲和中中東廣大地區(qū),也也都有不同程度的的分布。目前膨脹脹土的工程問(wèn)題,,已成為世界性的的研究課題。7-2膨脹土地基一、膨脹土的判別別和膨脹土地基的的脹縮等級(jí)(一)影響膨脹土土脹縮特性的主要要因素影響膨脹土脹縮性性質(zhì)的內(nèi)在機(jī)制:主要是指礦物成分分及微觀結(jié)構(gòu)兩方方面。礦物成分:膨脹土含大量的活活性粘土礦物,如如蒙脫石和伊利石石,尤其是蒙脫石石,比表面積大,,在低含水量時(shí)對(duì)對(duì)水有巨大的吸力力,土中蒙脫石含含量的多寡直接決決定著土的脹縮性性質(zhì)的大小。微觀結(jié)構(gòu):這些礦物成分在空空間上的聯(lián)結(jié)狀態(tài)態(tài)也影響其脹縮性性質(zhì)。經(jīng)對(duì)大量不不同地點(diǎn)的膨脹土土掃描電鏡分析得得知,面——面連接的疊聚體是是膨脹土的一種普普遍的結(jié)構(gòu)形式,,這種結(jié)構(gòu)比團(tuán)粒粒結(jié)構(gòu)具有更大的的吸水膨脹和失水水吸縮的能力。7-2膨脹土地基影響膨脹土脹、縮縮性質(zhì)的最大外界界因素是水對(duì)膨脹脹土的作用,或者更確切地說(shuō),,水分的遷移是控控制土脹、縮特性性的關(guān)鍵外在因素素。因?yàn)橹挥型林兄写嬖谥赡墚a(chǎn)生生水分遷移的梯度度和進(jìn)行水分遷移移的途徑,才有可可能引起土的膨脹脹或收縮。盡管某某一種粘土具有潛潛在的較高的膨脹脹勢(shì),但如果它的的含水量保持不變變,則不會(huì)有體積積變化發(fā)生;相反反,含水量的輕微微變化,哪怕只是是1%~2%的量值,實(shí)踐證明明就足以引起有害害的膨脹。因此,,判斷膨脹土的脹脹縮性指標(biāo)都是反反映含水量變化時(shí)時(shí)膨脹土的脹縮量量及膨脹力大小的的。7-2膨脹土地基(二)膨脹土的脹脹縮性指標(biāo)1.自由膨脹率ef將人工制備的磨細(xì)細(xì)烘干土樣,經(jīng)無(wú)無(wú)頸漏斗注入量杯杯,量其體積,然然后倒入盛水的量量筒中,經(jīng)充分吸吸水膨脹穩(wěn)定后,,再測(cè)其體積。增增加的體積與原體體積的比值ef稱為自由膨脹率。。7-2膨脹土地基2.膨脹率ep與膨脹力Pe膨脹率表示原狀土土在側(cè)限壓縮儀中中,在一定壓力下下,浸水膨脹穩(wěn)定定后,土樣增加的的高度與原高度之之比。7-2膨脹土地基以各級(jí)壓力下的膨膨脹率ep為縱坐標(biāo),壓力p為橫坐標(biāo),將試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果繪制成p-ep關(guān)系曲線,該曲線線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)點(diǎn)Pe稱為試樣的膨脹力力,膨脹力表示原原狀土樣,在體積積不變時(shí),由于浸浸水膨脹產(chǎn)生的最最大內(nèi)應(yīng)力。膨脹脹力在選擇基礎(chǔ)型型式及基底壓力時(shí)時(shí),是個(gè)很有用的的指標(biāo)。在設(shè)計(jì)上上如果希望減少膨膨脹變形,應(yīng)使基基底壓力接近于膨膨脹力。7-2膨脹土地基3.線縮率sr與收縮系數(shù)s膨脹土失水收縮,,其收縮性可用線線縮率與收縮系數(shù)數(shù)表示。線縮率sr是指土的豎向收縮縮變形與原狀土樣樣高度之比。表示示為:7-2膨脹土地基(7-7)根據(jù)不同時(shí)刻的線線縮率及相應(yīng)含水水量,可繪成收縮縮曲線,利用直線線收縮段可求得收收縮系數(shù)s,其定義為:原狀狀土樣在直線收縮縮階段內(nèi),含水量量每減少1%時(shí)所對(duì)應(yīng)的線縮率率的改變值,即::7-2膨脹土地基(7-8)(三)膨脹土的判判別《膨脹土規(guī)范》中規(guī)定,凡具有下下列工程地質(zhì)特征征的場(chǎng)地,且自由由膨脹率ef≥40%的土應(yīng)判定為膨脹脹土。1.裂隙發(fā)育,常有光光滑面和擦痕,有有的裂隙中充填著著灰白、灰綠色粘粘土。在自然條件件下呈堅(jiān)硬或硬塑塑狀態(tài);2.多出露于二級(jí)或二二級(jí)以上階地、山山前和盆地邊緣丘丘陵地帶,地形平平緩,無(wú)明顯自然然陡坎;3.常見淺層塑性滑滑坡、地裂,新新開挖坑(槽))壁易發(fā)生坍塌塌等;4.建筑物裂縫隨氣氣候變化而張開開和閉合。7-2膨脹土地基(四)膨脹土地地基評(píng)價(jià)我國(guó)《膨脹土規(guī)范》規(guī)定以50kPa壓力下測(cè)定的土土的膨脹率,計(jì)計(jì)算地基分級(jí)變變形量,作為劃劃分脹縮等級(jí)的的標(biāo)準(zhǔn),表7-3給出了膨脹土地地基的脹縮等級(jí)級(jí)。7-2膨脹土地基膨脹土地基的脹脹縮等級(jí)表表7-3地基分級(jí)變形量se(mm)級(jí)別破壞程度15≤se<35Ⅰ輕微35≤se<70Ⅱ中等se≥70Ⅲ嚴(yán)重(五)膨脹土地基基變形量計(jì)算可按下列3種情況分別計(jì)算算:①當(dāng)離地表1m處地基土的天然然含水率等于或或接近最小值時(shí)時(shí),或地面有覆覆蓋且無(wú)蒸發(fā)可可能時(shí),以及建建筑物在使用期期間經(jīng)常受水浸浸濕的地基,可可按膨脹變形量量計(jì)算;②當(dāng)離地表1m處地基土的天然然含水率大于1.2倍塑限含水率時(shí)時(shí),或直接受高高溫作用的地基基,可按收縮變變形量計(jì)算;③其它情況下可可按脹縮變形量量計(jì)算。7-2膨脹土地基7-2膨脹土地基1.地基土的膨脹脹變形量se(7-9)2.地基土的收縮縮變形量ss(7-10)3.地基土的脹縮縮變形量s(7-13)(7-13)二、膨脹土地基基承載力7-2膨脹土地基在確定膨脹土地地基承載力時(shí),,應(yīng)綜合考慮以以上諸多規(guī)律及及其影響因素,,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)膨脹脹土的原位測(cè)試試資料,結(jié)合橋橋涵地基的工作作環(huán)境綜合確定定,在一般條件件不具備的情況況下,也可參考考現(xiàn)有研究成果果,初步選擇合合適的承載力基基本容許值,再再進(jìn)行必要的修修正。三、膨脹土地區(qū)區(qū)橋涵基礎(chǔ)工程程問(wèn)題及設(shè)計(jì)與與施工要點(diǎn)7-2膨脹土地基(一)膨脹土地地基上的橋涵工工程問(wèn)題在膨脹土地基上上的橋梁附屬工工程,如橋臺(tái)、、護(hù)坡、橋的兩兩端與填土路堤堤之間的結(jié)合部部位等,各種工工程問(wèn)題存在比比較普遍,變形形病害也較嚴(yán)重重。涵洞因基礎(chǔ)埋置置深度較淺,自自重荷載又較小小,一方面直接接受地基土脹縮縮變形影響,另另一方面還受洞洞頂回填膨脹土土不均勻沉降與與膨脹壓力的影影響,故變形破破壞比較普遍。。無(wú)論橋基或涵基基,在施工開挖挖基坑中由于膨膨脹土產(chǎn)生的施施工效應(yīng),也常常造成基坑開裂裂、坍塌,或受受水浸濕軟化等等。7-2膨脹土地基(二)膨脹土地地基上橋涵基礎(chǔ)礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與施施工應(yīng)采取的措措施1.換土墊層2.合理選擇基礎(chǔ)礎(chǔ)埋置深度3.石灰灌漿加固固4.合理選用基礎(chǔ)礎(chǔ)類型5.合理選擇施工工方法第三節(jié)凍土土地區(qū)基礎(chǔ)工程程凍土的定義凍土是一種溫度度低于零攝氏度度且含有冰的巖巖土。凍土是一一種對(duì)溫度十分分敏感且性質(zhì)不不穩(wěn)定的土體。。凍土中的冰可可以冰晶或冰層層的形式存在,,冰晶可以小到到微米甚至納米米級(jí),冰層可厚厚到米或百米級(jí)級(jí),從而構(gòu)成成凍土中五花八八門、千姿百態(tài)態(tài)的冷生構(gòu)造。。根據(jù)凍土凍結(jié)延延續(xù)時(shí)間可分為為季節(jié)性凍土和多年凍土兩大類。7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程凍土的分布7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程季節(jié)性凍土在我我國(guó)分布很廣,,東北、華北、、西北是季節(jié)性性凍結(jié)層厚0.5m以上的主要分布布地區(qū);多年凍凍土主要分布在在黑龍江的大小小興安嶺一帶,,內(nèi)蒙古緯度較較大地區(qū),青藏藏高原部分地區(qū)區(qū)與甘肅、新疆疆的高山區(qū),其其厚度從不足一一米到幾十米。。一、季節(jié)性凍土土基礎(chǔ)工程(一)季節(jié)性凍凍土按凍脹性的的分類對(duì)季節(jié)性凍土按按凍脹變形量大大小結(jié)合對(duì)建筑筑物的危害程度度分為五類,以以野外凍脹觀測(cè)測(cè)得出的凍脹系系數(shù)Kd為分類標(biāo)準(zhǔn)。Ⅰ類不凍脹土:Kd<1%,凍結(jié)時(shí)基本無(wú)無(wú)水分遷移,凍凍脹變形很小,,對(duì)各種淺埋基基礎(chǔ)無(wú)任何危害害。Ⅱ類弱凍脹土:1%<Kd≤3.5%,凍結(jié)時(shí)水分遷遷移很少,地表表無(wú)明顯凍脹隆隆起,對(duì)一般淺淺埋基礎(chǔ)也無(wú)危危害。7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程(7-14)Ⅲ類凍脹土:3.5%<Kd≤6%,凍結(jié)時(shí)水分有有較多遷移,形形成冰夾層,如如建筑物自重輕輕、基礎(chǔ)埋置過(guò)過(guò)淺,會(huì)產(chǎn)生較較大的凍脹變形形,凍深大時(shí)會(huì)會(huì)由于切向凍脹脹力而使基礎(chǔ)上上拔。Ⅳ類強(qiáng)凍脹土:6%<Kd≤13%,凍結(jié)時(shí)水分大量量遷移,形成較較厚冰夾層,凍凍脹嚴(yán)重,即使使基礎(chǔ)埋深超過(guò)過(guò)凍結(jié)線,也可可能由于切向凍凍脹力而上拔。。Ⅴ類特強(qiáng)凍脹土::Kd>13%,凍脹量很大大,是使橋梁基基礎(chǔ)凍脹上拔破破壞的主要原因因7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程(二)考慮地基基土凍脹影響橋橋涵基礎(chǔ)最小理理置深度的確定定對(duì)有些凍脹土可可將建筑物的基基礎(chǔ)底面埋在凍凍結(jié)線以上某一一深度,使基底底下保留的季節(jié)節(jié)性凍土層產(chǎn)生生的凍脹量小于于建筑物的容許許變形值?;椎鬃钚÷裰蒙疃榷瓤捎孟率奖肀磉_(dá):7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程(7-15)(7-16)(三)剛性擴(kuò)大大基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)礎(chǔ)抗凍拔穩(wěn)定性性的驗(yàn)算1.剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)礎(chǔ)抗凍拔穩(wěn)定性性驗(yàn)算7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程按上述原則確定定基礎(chǔ)埋置深度度后,基底法向向凍脹力由于允允許凍脹變形而而基本消失??伎紤]基礎(chǔ)側(cè)面切切向(垂直與凍凍結(jié)鋒面且平行行于基礎(chǔ)側(cè)面))凍脹力的抗凍凍拔穩(wěn)定性按下下式計(jì)算(圖7-7)。圖7-7考慮基礎(chǔ)側(cè)面切切向凍脹力的抗凍拔驗(yàn)算2.樁(柱)基礎(chǔ)礎(chǔ)抗凍拔穩(wěn)定性性驗(yàn)算:7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程(四)基礎(chǔ)薄弱弱截面的強(qiáng)度驗(yàn)驗(yàn)算7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程當(dāng)切向凍脹力較較大時(shí),應(yīng)驗(yàn)算算基樁在未(少少)配筋處抗拉拉斷的能力。(五)防凍脹措措施目前多從減少凍凍脹力和改善周周圍凍土的凍脹脹性來(lái)防治凍脹脹。1.基礎(chǔ)四側(cè)換土土,采用較純凈凈的砂、砂礫石石等粗顆粒土換換填基礎(chǔ)四周凍凍土,填土夯實(shí)實(shí);7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程2.改善基礎(chǔ)側(cè)表表面平滑度,基基礎(chǔ)必須澆筑密密實(shí),具有平滑滑表面。基礎(chǔ)側(cè)側(cè)面在凍土范圍圍內(nèi)還可用工業(yè)業(yè)凡士林、渣油油等涂刷以減少少切向凍脹力。。對(duì)樁基礎(chǔ)也可可用混凝土套管管來(lái)減除切向凍凍脹力(圖7-8)。圖7-8采用混凝土套管管的樁7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程3.選用抗凍脹性性基礎(chǔ)改變基礎(chǔ)礎(chǔ)斷面形狀,利利用凍脹反力的的自錨作用增加加基礎(chǔ)抗凍拔的的能力(圖7-9)。圖7-9a)混凝土墩式基基礎(chǔ)b)錨固擴(kuò)大基礎(chǔ)礎(chǔ)c)錨固爆擴(kuò)樁7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程二、多年凍土地地區(qū)基礎(chǔ)工程(一)多年凍土土按其融沉性的的等級(jí)劃分多年凍土的融沉沉性是評(píng)價(jià)其工工程性質(zhì)的重要要指標(biāo),可用融融化下沉系數(shù)A作為分級(jí)的直接接控制指標(biāo)。Ⅰ級(jí)(不融沉)::A≤1%,是僅次于巖石石的地基土,在在其上修筑建筑筑物時(shí)可不考慮慮凍融問(wèn)題。Ⅱ級(jí)(弱融沉)::1%<A≤3%,是多年凍土中中較好的地基土土,可直接作為為建筑物的地基基,當(dāng)控制基底底最大融化深度度在3m以內(nèi)時(shí),建筑物物不會(huì)遭受明顯顯融沉破壞。7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程Ⅲ級(jí)(融沉):3%<A≤10%,具有較大的融融化下沉量而且且冬季回凍時(shí)有有較大凍脹量。。作為地基的一一般基底融深不不得大于1m,并采取專門措措施,如深基、、保溫防止基底底融化等。Ⅳ級(jí)(強(qiáng)融沉)::10%<A≤25%,融化下沉量很很大,因此施工工、運(yùn)營(yíng)時(shí)內(nèi)不不允許地基發(fā)生生融化,設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)保持凍土不不融或采用樁基基礎(chǔ)。Ⅴ級(jí)(融陷):A>25%,為含土冰層,,融化后呈流動(dòng)動(dòng)、飽和狀態(tài),,不能直接作地地基,應(yīng)進(jìn)行專專門處理。7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程(二)多年凍土土地基設(shè)計(jì)原則則1.保持凍結(jié)原則則2.容許融化原則則(三)多年凍土土地基承載力容容許值的確定制作完成的散熱熱器7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程公路兩旁的散熱熱器7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程(四)多年凍土土融沉計(jì)算凍土地基總?cè)诔脸亮坑蓛刹糠纸M組成:一是凍土解凍后后冰融化體積縮縮小和部分水在在融化過(guò)程中被被擠出,土粒重重新排列所產(chǎn)生生的下沉量;二是融化完成后后,在土自重和和恒載作用下產(chǎn)產(chǎn)生的壓縮下沉沉。最終沉降量量s(m)計(jì)算如下:7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程(五)多年凍土土地基基樁承載載力的確定采取保持凍結(jié)原原則時(shí),多年凍凍土地基基樁軸軸向承載力容許許值由季節(jié)融土土層的摩阻力F1(冬季則變成切切向凍脹力)、、多年凍土層內(nèi)內(nèi)樁側(cè)凍結(jié)力F2和樁尖反力R三部分組成如圖7-10所示。其中樁與與樁側(cè)土的凍結(jié)結(jié)力是承載力的的主要部分。多多年凍土地基基基樁的承載力主主要通過(guò)試樁的的靜載試驗(yàn)來(lái)確確定。圖7-10樁軸向承載力示示意7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程(六)多年凍土土地區(qū)基礎(chǔ)抗拔拔驗(yàn)算多年凍土地基墩墩、臺(tái)和基礎(chǔ)((含條形基礎(chǔ)))抗凍拔穩(wěn)定性性按下列公式驗(yàn)驗(yàn)算:7-3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工工程(七)防融沉措措施1.換填基底土2.選擇好施工季季節(jié)3.選擇好基礎(chǔ)形形式4.注意隔熱措施施第四節(jié)地震震區(qū)的基礎(chǔ)工程程我國(guó)地處環(huán)太平平洋地震帶和地地中海南亞地震震帶之間,是個(gè)個(gè)地震頻發(fā)的國(guó)國(guó)家,從歷史看看,全國(guó)曾有1600個(gè)縣(市)先后后發(fā)生過(guò)地震。。這些地震對(duì)我我國(guó)人民的生命命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)主主義建設(shè)造成巨巨大的損失。橋橋梁、道路建筑筑物遭到地震破破壞的相當(dāng)多,,由此還造成交交通中斷,對(duì)災(zāi)災(zāi)區(qū)的救援工作作發(fā)生困難。綜綜合分析已發(fā)生生的地震對(duì)橋梁梁、道路建筑物物發(fā)生的危害,,其中很多是由由于其地基與基基礎(chǔ)遭到震壞而而使整個(gè)建筑物物嚴(yán)重?fù)p壞的。。一、地基基與基礎(chǔ)礎(chǔ)的震害害(一)地地基土的的液化地震時(shí)地地基土的的液化是是指地面面以下,,一定深深度范圍圍內(nèi)(一一般指20m)的飽和和粉細(xì)砂砂土、亞亞砂土層層,在地地震過(guò)程程中出現(xiàn)現(xiàn)軟化、、稀釋、、失去承承載力而而形成類類似液體體性狀的的現(xiàn)象。。它使地面面下沉,,土坡滑滑坍,地地基失效效、失穩(wěn)穩(wěn),天然然地基和和摩擦樁樁上的建建筑物大大量下沉沉、傾斜斜、水平平位移等等損害。1.砂土液液化機(jī)理理及影響響因素容易產(chǎn)生生液化的的土類::地震時(shí)土土層液化化較多發(fā)發(fā)生在飽飽和松散散的粉、、細(xì)砂和和亞砂土土(塑性性指數(shù)小小于7,黏土顆顆粒含量量小于10%)。相對(duì)對(duì)密度小小于0.65的松散砂砂土,7度烈度的的地震即即會(huì)液化化;相對(duì)對(duì)密度大大于0.75的砂土,,即使8度地震也也不液化化。影響砂土土振動(dòng)液液化的主主要因素素為:地震烈度度,震動(dòng)動(dòng)持續(xù)時(shí)時(shí)間,土土層的埋埋深,土土的粒度度成分、、密實(shí)度度、飽和和度及黏黏土顆粒粒含量等等。2.砂土液液化可能能性的判判別我國(guó)《公路橋梁梁抗震設(shè)設(shè)計(jì)細(xì)則則》(JTG/TB02-01——2008)(以下下簡(jiǎn)稱《公橋抗震震細(xì)則》)根據(jù)國(guó)國(guó)內(nèi)調(diào)查查資料和和國(guó)內(nèi)外外現(xiàn)場(chǎng)試試驗(yàn)資料料,對(duì)地地基土液液化可能能性先按按現(xiàn)場(chǎng)條條件,運(yùn)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)對(duì)比方方法初步步判定,,再通過(guò)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)貫入入試驗(yàn)進(jìn)進(jìn)一步判判定,3.砂土液液化的危危害砂土液化化使地基基失效、、失穩(wěn),,喪失強(qiáng)強(qiáng)度和承承載能力力,發(fā)生生大的沉沉降和不不均勻沉沉降,使使基礎(chǔ)連連同整個(gè)個(gè)建筑物物沉陷、、傾斜、、開裂,,甚至倒倒塌。在在我國(guó)沿沿海及平平原地區(qū)區(qū),地基基的震害害主要是是由于地地基土液液化造成成的。此此外,砂砂土液化化常隨伴伴岸坡、、邊坡的的滑塌,,地基的的噴砂冒冒水,使使道路、、橋梁墩墩臺(tái)、道道路擋土土建筑物物等遭到到損壞。。(二)地地基與基基礎(chǔ)的震震沉,邊邊坡的滑滑坍以及及地裂軟弱黏性性土和松松散砂土土地基,,在地震震作用下下,結(jié)構(gòu)構(gòu)被擾動(dòng)動(dòng),強(qiáng)度度降低,,產(chǎn)生附附加的沉沉陷(土土層的液液化也會(huì)會(huì)引起地地基的沉沉陷),,且往往往是不均均勻的沉沉陷,使使建筑物物遭到破破壞。我我國(guó)沿海海地區(qū)及及較大河河流下游游的軟土土地區(qū),,震沉往往往也是是主要的的地基震震害陡峻山區(qū)區(qū)土坡,,層理傾傾斜或有有軟弱夾夾層等不不穩(wěn)定的的邊坡、、岸坡等等,在地地震時(shí)由由于附加加水平力力的作用用或土層層強(qiáng)度的的降低而而發(fā)生滑滑動(dòng)(有有時(shí)規(guī)模模較大)),會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致修筑筑在其上上或鄰近近的建筑筑物遭到到損壞。。(三)基基礎(chǔ)的其其他震害害除了因地地基失效效、失穩(wěn)穩(wěn)、沉陷陷、滑動(dòng)動(dòng)、開裂裂而使基基礎(chǔ)遭受受損壞外外,在較較大的地地震作用用下,基基礎(chǔ)也常常因其本本身強(qiáng)度度、穩(wěn)定定性不足足抗衡附附加的地地震作用用力而發(fā)發(fā)生斷裂裂、折損損、傾斜斜等損壞壞。剛性擴(kuò)大大基礎(chǔ)如如埋置深深度較淺淺時(shí),會(huì)會(huì)在地震震水平力力作用下下發(fā)生移移動(dòng)或傾傾覆。二、基礎(chǔ)礎(chǔ)工程抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)(一)基基礎(chǔ)工程程抗震設(shè)設(shè)計(jì)的基基本要求求《公路工程程抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范》(JTJ004—89)根據(jù)建建筑物所所屬公路路等級(jí)和和所處地地質(zhì)條件件,要求求發(fā)生相相當(dāng)基本本裂度地地震時(shí),,建筑物物位于一一般地段段的高速速公路和和一級(jí)公公路,經(jīng)經(jīng)一般整整修即可可正常使使用;位位于一般般地段的的二級(jí)公公路及位位于軟弱弱黏性土土層或液液化土層層上的高高速公路路和一級(jí)級(jí)公路建建筑物經(jīng)經(jīng)短期搶搶修即可可恢復(fù)使使用;三三、四級(jí)級(jí)公路工工程和位位于抗震震危險(xiǎn)地地段的軟軟弱黏性性土層或或液化土土層上的的二級(jí)公公路以及及位于抗抗震危險(xiǎn)險(xiǎn)地段的的高速公公路和一一級(jí)公路路應(yīng)保證證橋梁、、隧道及及重要的的構(gòu)造物物不發(fā)生生嚴(yán)重破破壞。(二)選選擇對(duì)抗抗震有利利的場(chǎng)地地、地基基《公橋抗震震細(xì)則》歸納我國(guó)國(guó)地震災(zāi)災(zāi)害和抗抗震工程程經(jīng)驗(yàn),,并參考考許多國(guó)國(guó)外場(chǎng)地地分類方方法,提提出如下下分類標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。按地形、、地貌、、地質(zhì)劃劃分為對(duì)對(duì)抗震有有利、不不利利和危險(xiǎn)險(xiǎn)地段按剪切波波速評(píng)價(jià)價(jià)地基土土的性質(zhì)質(zhì)按巖土的的性質(zhì)和和覆蓋層層的厚度度劃分場(chǎng)場(chǎng)地類別別(三)地地基、基基礎(chǔ)抗震震強(qiáng)度和和穩(wěn)定性性的驗(yàn)算算目前我國(guó)國(guó)各橋梁梁抗震規(guī)規(guī)范,對(duì)對(duì)基本烈烈度為7、8、9度地區(qū),
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