原有地基承載力提高的利用

原有地基承載力提高的利用摘要：地基土經(jīng)長期壓實作用，其狀態(tài)、土體結(jié)構(gòu)都發(fā)生了變化。依據(jù)這一現(xiàn)象，匯集有關(guān)資料，結(jié)合工程實例，具體闡述了原有地基在荷載長期作用下，地基承載能力的計算方法。對加層及改造項目，利用此法可避免繁雜的基礎(chǔ)加固工作，節(jié)約投資，縮短工期，提高綜合效益，為改造工程基礎(chǔ)處理創(chuàng)造了很好的條件。關(guān)鍵詞：原有地基承載力計算基礎(chǔ)處理1刖言我國現(xiàn)有許多工業(yè)及民用建筑，隨著時間的推移，生產(chǎn)工藝的不斷改進，生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，以及轉(zhuǎn)產(chǎn)，改產(chǎn)項目等，大量原有工業(yè)建筑物、構(gòu)筑物需要維修加固和擴建改造，一部分居住樓需要加層。在此過程中，造成荷載的變化及增加，從而引起地基的附加應(yīng)力變化。如果這類項目的地基承載力也像新建工程那樣計算，則絕大多數(shù)情況要進行地基處理。但原有建筑場地往往障礙多，生產(chǎn)交叉多，這樣勢必造成施工復(fù)雜，工程量大，施工工期延長，甚至無法處理，以至影響生產(chǎn)和效益，故此提出在荷載長期作用下，地基土的利用問題。下面將結(jié)合有關(guān)工程實例具體分析這一問題。2常用地基處理方法舊有建筑物改造時，一般均可引起地基上荷載的變化（荷載的增加、減少、荷載作用位置的改變）。通常的處理方法大致有以下三種：<1>加固基礎(chǔ)，擴大基底面積，使新增荷載用擴大基底面積來承擔(dān)。此法施工復(fù)雜，有時甚至無法施工，投資較多。<2>分析原有建筑物的荷載情況及基礎(chǔ)資料，確定原設(shè)計中承載力是否留有可供利用的余地并加以充分利用。此法要求原始設(shè)計計算資料齊全，多適用于小型改造，增荷不多的工程。<3>卸荷法，即將原有建筑上可以拆除的設(shè)備、墻體拆除，或用輕質(zhì)材料代換來平衡附加荷載。此法適用于荷載增加不多，有可拆除代換的設(shè)備和墻體。上述三種方法無論采用哪種，都有諸多限制條件。而對于許多工期要求緊、現(xiàn)場擁擠，投資有限、施工復(fù)雜的工程，我們則可利用在荷載長期作用下，原有地基承載能力的提高這一有效的方法.3原有地基承載力確定3.1原有地基承載力提高的機理在荷載長期作用下，原有地基承載力是能提高的，這主要是因為地基受荷后產(chǎn)生了壓密固結(jié)。具體表現(xiàn)為（1）土體礦物顆粒本身的壓縮，（2）孔隙中水和空氣的壓縮，（3）水和空氣從孔隙中被擠出。一般說來水和土體顆粒的壓縮量與土全部體積的變化相比是極微小的，可忽略不計。故地基的壓密固結(jié)主要表現(xiàn)為土中孔隙體積的減少，土體顆粒相應(yīng)發(fā)生移動，重新排列，擠密，從而使其孔隙比減小，壓縮模量增加，強度提高。3.2確定原有地基承載力的常用方法經(jīng)過多年的實踐和有關(guān)資料證明，地基土在荷載長期壓實作用下，其承載力是可以提高的。確定地基土上新的承載力有多種方法：<1>經(jīng)驗法：根據(jù)建、構(gòu)筑物的修建年限，并結(jié)合土的類別來確定，但準(zhǔn)確性稍差。<2>現(xiàn)場靜力觸探測試法：根據(jù)靜力觸探值RS，用經(jīng)驗公式來確定。這需要開挖基礎(chǔ)至基底，并有地質(zhì)部門具體測試。＜3＞公式計算法：是考慮了建筑物的建造時間，建筑物本身剛度及室內(nèi)模型試驗，然后結(jié)合試驗結(jié)果用公式和經(jīng)驗表格來計算，此法試驗工作量較大。3.3原有地基承載力計算考查以上所述各種方法，各有利弊。下面筆者參考有關(guān)資料，結(jié)合以上分析，認為下面所述的原地基上新承載力的計算方法較為適用。地基土上新的承載力主要決定于下列因素：＜1＞建造年限、＜2＞土體類別、＜3＞原建筑物荷載值的大小、＜4＞原地基承載力，＜5＞原設(shè)計中地基承載力的利用程度。其中改造前的基底應(yīng)力可以從原設(shè)計文件中查取，也可以根據(jù)現(xiàn)狀估算。最保守的辦法就是認為原設(shè)計將地基承載力已全部利用不留余地，即PO=f原地基土在荷載長期作用下，新的承載力f可表達為式（1）f=kf， （1）其中：f一新的地基承載力的設(shè)計值（KPa）。f，一原天然地基承載力（KPa）。k一荷載長期作用修正系數(shù)。這就歸結(jié)到求修正系數(shù)K的問題（K＞1），系數(shù)k的確定，過去已做了很多工作，參考冶金部建筑研究總院建筑技術(shù)情報室，針對建筑物的鑒定、修復(fù)與改造編譯的《建筑技術(shù)資料》叢集所引用的原蘇聯(lián)有關(guān)原基礎(chǔ)的加固與利用之中的分析，通過幾個實例的校核驗證，認為式（2）的經(jīng)驗公式關(guān)系較為適用：k=PO/3.5fH+1（2）其中：PO—改造前基底應(yīng)力（kPa）fH—改造后基底應(yīng)力（kPa）考慮到改造工程的復(fù)雜性，建議1.0＜K＜1.54驗算實例4.1工程概況某水泥廠在水泥窯上進行烘干打散機試驗。原窯尾廠房已建成二十年，結(jié)構(gòu)為四層二跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，獨立鋼筋混凝土基礎(chǔ)。根據(jù)主體專業(yè)提資，四層改造其增加荷載2300kN。因部分墻體、梁板拆除，卸掉荷載620kN，凈增荷載1680kN，分別由A2，A3，B2，B3四個基礎(chǔ)承擔(dān)。（見圖1）圖1基礎(chǔ)局部平面圖荷載分布、原基礎(chǔ)參數(shù)及基底附加應(yīng)力列表如下（見表1）表1基底附加應(yīng)力計算表從上表可以看出地基應(yīng)力分別提高14.10%?20.10%。同時原地面有正常運行的設(shè)備，若開槽加固基礎(chǔ)是不可能的。那么在原基礎(chǔ)上增加這些荷載，地基土能否承擔(dān)呢?驗算如下：4.2地基驗算原柱基座落在淺褐色硬塑粘性土層上，基礎(chǔ)埋深2.0m，地質(zhì)報告提供的地基承載力為150kPa，修正后為200kPa。因缺少原始設(shè)計計算資料，為安全起見取PO=f，=200kPa，現(xiàn)列表計算如下（見表2）表2新的地基承載力計算表由以上驗算可知，四個基礎(chǔ)在增加1680kN荷載后，地基均能滿足強度要求。依據(jù)這一計算結(jié)論，該工程改造時沒有對地基進行處理，僅對上部結(jié)構(gòu)進行了改造。這樣就減少了施工工作量，節(jié)約了投資?，F(xiàn)該工程竣工投產(chǎn)多年，使用正常。5適用條件及評價地基在荷載長期作用下，承載力較天然地基有不同程度的提高，是基于荷載長期作用，使地基土的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)改變即發(fā)生壓密固結(jié)的結(jié)果。一般從施工開始計算時間，砂性土顆粒間粘結(jié)力差，透水透氣性好，固結(jié)過程完成得快；粘性土顆粒間粘結(jié)力強，透水透氣性差，固結(jié)過程完成得慢一些；粉土和粉質(zhì)粘土介于砂土和粘性土之間。利用荷載長期壓實作用，地基土承載力提高這一特性，好處雖然很多，但是設(shè)計和施工時還應(yīng)注意：＜1＞基礎(chǔ)上荷載增大以后，地基將產(chǎn)生附加變形，其值不應(yīng)超過規(guī)定。同時，也應(yīng)考慮對鄰近建、構(gòu)筑物的影響。＜2＞工程局部增加荷載，不可過大，否則可使建筑物整體產(chǎn)生不均勻沉降，這就需要設(shè)計者對工程要有一個整體概念。＜3＞若場地有軟弱下臥層時，同理也應(yīng)驗算該層的承載力。舊有建筑物改造，現(xiàn)狀和條件都是千變?nèi)f化的，任何理論和