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文檔簡介
第三章地基基本方案選取擬定對于建筑工程來講,地基基本方案選取擬定是一種非常重要問題,其對于建筑物安全、基本造價、基本施工周期均有決定性影響,應(yīng)充分注重地基基本方案選用。本章簡介了地基基本方案選取需考慮因素及需特別注意問題。注:地基基本方案、基坑支護方案多樣性禁忌3.1考慮地基基本時對概念設(shè)計注重不夠1概念設(shè)計必要性地基基本工程受諸多不擬定因素影響,雖然巖土力學(xué)理論獲得長足進展,計算辦法和設(shè)計軟件不斷創(chuàng)新,但詳細設(shè)計仍處在半理論半經(jīng)驗狀態(tài),因而,概念設(shè)計對于保證地基基本安全非常重要。所謂地基基本概念設(shè)計就是將土力學(xué)概念、力學(xué)概念、巖土性質(zhì)基本概念、地質(zhì)演化科學(xué)規(guī)律、地下水影響、各種施工工藝特點、各種構(gòu)造體系特點、基本與構(gòu)造共同作用、本地經(jīng)驗、經(jīng)濟等和地基基本有關(guān)因素綜合應(yīng)用到地基基本設(shè)計中。通俗講概念設(shè)計就是知識和智慧關(guān)系,有知識不一定有智慧,只有把知識轉(zhuǎn)化為智慧才達到了學(xué)知識目,才干更好進行工程設(shè)計。2古人建塔對概念設(shè)計啟迪國內(nèi)古代,有諸多成功應(yīng)用概念進行工程建造實例。如古代建塔,某些塔高度達到幾十米,如唐朝西安大雁塔64.5米,宋朝定州開元寺塔高84.2米,蘇州虎丘塔47.5米。如此高建筑如何修建?與否進行過地質(zhì)勘察?如何進行地基解決?如何搭建腳手架?建筑材料如何向上運送?對于工程中這些問題,古人巧妙運用簡樸概念解決。某些資料顯示古人采用堆土方式建塔,塔修建多高,土堆多高,塔建成后土再從上到下逐漸清除??此坪啒愣淹?,實際解決了建造工程核心問題,詳細有如下幾方面:1)相稱于當(dāng)代建筑腳手架;堆土可隨建筑物增高而增高,工匠可站在上面操作,代替腳手架,且比腳手架安全;2)建筑材料運送坡道;運用堆土形成坡作為建筑材料運送通道,解決了建筑材料垂直運送問題;3)對地基進行預(yù)壓解決,解決了地基承載力和塔沉降問題;對于塔基來說,堆土相稱于咱們當(dāng)前用堆載預(yù)壓法,堆土荷載和范疇遠不不大于塔重,土清除后,通過預(yù)壓地基承載力和變形普通能滿足規(guī)定。從咱們古人看似簡樸辦法,事實上反映了很高智慧,既解決了地基解決問題,同步解決了上部構(gòu)造施工存在問題。古人在地基基本方面智慧還諸多,如圖3.1.1大雁塔,1996年實測大雁塔頂水平位移1010.5毫米,浮現(xiàn)了傾斜。分析因素重要因素是當(dāng)時地下水過度抽取,大雁塔傾斜問題引起了本地政府部門高度注重,對大雁塔周邊單位400多口自備井實行封井辦法,并加大了地下水回灌力度,將地表水注入地下含水層、以增長地下水儲量,使得大雁塔傾斜問題得到有效遏制。大雁塔在底、初開始緩慢改斜“歸正”,當(dāng)前塔頂水平位移降到990mm以內(nèi)。為什么已傾斜塔自己會自己“歸正”呢?據(jù)本地老人簡介,大雁塔基本采用半圓形式基本方案,類似于‘不倒翁’底座,此類基本方案有自動糾偏功能,就像不倒翁最后保持垂直原理同樣,且抗震穩(wěn)定性好。此基本實際形式雖有待考證,但顯然和平板基本比較,半圓形基本具備一定糾偏能力。這也也許是其一千近年不倒因素之一,也證明了地基基本方案重要性。注:萬里長城;故宮;3如何做好概念設(shè)計1)擬定好方案概念設(shè)計一方面要擬定好方案,這是最重要,方案選取不好,背面詳細設(shè)計再好也只是補充完善,不能使其成為先進設(shè)計。圖1.1為古希臘雅典六個石柱,一方面在方案上進行了巧妙構(gòu)思,將柱子形狀雕成亭亭玉立少女。在總體方案上將美學(xué)和力學(xué)結(jié)合起來,從中咱們可看出古人是如何巧妙將美學(xué)和力學(xué)概念結(jié)合在一起。2)詳細設(shè)計中運用概念完善方案以圖1.1希臘六少女石柱分析,看古人如何在詳細設(shè)計中巧妙運用概念。(1)古代沒有鋼筋混凝土,為減小梁跨度,在柱頂部設(shè)柱帽,詳細設(shè)計柱帽采用花籃,由少女頭頂花籃?;ɑ@既起到柱帽作用,也起到美化作用。(2)為避免在水平荷載作用下,柱子在截面小部位也就是人體頸部浮現(xiàn)破壞,采用披肩發(fā)將荷載傳遞到身體軀干,既增長了美感又避免了剛度突變。(3)為增長穩(wěn)定性,少女著長裙,且腿部彎曲使裙外撐,增大柱下部截面積,也增長了美感。從上面分析看出,詳細設(shè)計每一步都將美學(xué)和力學(xué)較好結(jié)合,完善設(shè)計方案。正是由于古人巧妙運用概念設(shè)計,使建筑挺立幾千年,咱們至今仍有機會欣賞。圖3.1.1西安大雁塔圖3.1.2希臘六少女石柱4概念在設(shè)計各階段作用概念設(shè)計貫穿基本設(shè)計全過程,在各階段作用如下:1)判斷基本工程核心控制點概念設(shè)計一方面要從總體上從本質(zhì)上把握,判斷工程相應(yīng)部位核心控制點。不是單純某一經(jīng)驗應(yīng)用,不是單純截面設(shè)計、承載力計算、變形計算之類,更不是簡樸直觀判斷。概念設(shè)計必要對基本原理有深刻理解,有豐富經(jīng)驗總結(jié),有將基本理論靈活運用能力,從主導(dǎo)理念上總攬全局,牢牢掌握影響工程成敗核心,并對實行效果有基本精確預(yù)計,不犯概念性錯誤。關(guān)于地基基本核心控制點把握,參看本章禁忌6。2)運用基本概念指引地基基本詳細計算將復(fù)雜客觀條件,精確歸納為便于分析模型,是地基基本工程計算重要環(huán)節(jié)。在詳細計算階段,需依照勘察報告提供參數(shù)、上部構(gòu)造荷載和剛度、基本設(shè)計參數(shù)等,運用歸納數(shù)學(xué)模型采用手算或計算程序?qū)Φ鼗驹敿殕栴}進行計算。設(shè)計者在應(yīng)用軟件和詳細公式時,應(yīng)對軟件數(shù)學(xué)模型和合用條件有對的理解,理解這些假定條件與工程實際符合限度,理解計算辦法局限性和也許產(chǎn)生偏差。3)運用基本概念和經(jīng)驗對計算成果進行分析判斷對計算成果進行合理分析和判斷對工程安全至關(guān)重要,以建筑沉降計算為例,對于復(fù)雜地基基本工程,影響建筑物沉降因素非常多,至少有十幾項,某些因素計算能相對精確考慮,如荷載、上部構(gòu)造剛度;某些因素考慮不精確如地基剛度、土性質(zhì);有些因素計算不能考慮,如施工周期、施工工藝、施工順序影響。如何判斷計算成果合理性和精確限度?這需依托綜合概念和經(jīng)驗。運用概念判斷沉降分布形態(tài)、沉降差大小與否合理,運用已有工程經(jīng)驗判斷計算數(shù)值精確限度。禁忌3.2對地基類型及設(shè)計注意事項掌握不全面地基是基本和上部構(gòu)造載體,進行基本設(shè)計應(yīng)理解和掌握常用地基類型及設(shè)計要點。常用地基類型分均勻型地基、坡地型、巖土交錯型、巖溶型。1均勻型地基和非均勻型地基均勻型地基是指地基土層也許是單一,如為多層土構(gòu)成時,則各土層坡度普通不大于10%,軟土層不大于5%。如圖2.1a,均勻型地基中也許夾有薄層透鏡體。由于土層比較均勻,設(shè)計時重要考慮土力學(xué)性質(zhì)和建筑物特性。由于勘察布點不也許太密,有些地基在淺層也許會具有局部軟土、墓穴、溝浜、樹根、舊有建筑物堆積物等狀況,采用天然地基、復(fù)合地基或其他地基解決時,應(yīng)特別注意驗槽,而釬探是驗槽所采用必要手段。非均勻型地基如圖2.1b所示,各土層坡度不不大于10%,軟土不不大于5%。非均勻地基設(shè)計時應(yīng)注意傾斜,特別是采用天然地基,重要受力層存在不均勻軟土?xí)r,更應(yīng)特別注意。圖2.2為虎丘塔和相應(yīng)地質(zhì)剖面圖。蘇州虎丘塔塔基下土層劃分為五層,每層厚度不同,因而導(dǎo)致塔身向東北方向傾斜。圖2.1均勻地基和非均勻地基示意圖圖6.2虎丘塔和相應(yīng)地質(zhì)剖面圖2坡地型地基坡地型地基為常用山區(qū)地基類型,坡地土層有殘積或坡積粘性土,也也許由塊石、圓礫、砂土、粘性土、淤泥等厚度不同、分布不均土層構(gòu)成。地形起伏與土質(zhì)不均是這種地基類型兩個基本特點。超過10度以上坡度,坡地穩(wěn)定性是地基設(shè)計中首要問題。大規(guī)模平整場地帶來大挖、大填、自然排水系統(tǒng)破壞、自然條件穩(wěn)定等一系列問題。輕者造價高昂,重者浮現(xiàn)人為滑坡。圖2.2為某地在山坡修建建筑物開挖圖,基坑深度近40m,自然排水系統(tǒng)被變化。圖2.2某坡地基坑開挖圖片在坡地上建筑時,要遵守如下原則:1)查明擬建場地有無不良地質(zhì)現(xiàn)象,應(yīng)盡量避開古滑坡體或有也許滑坡地帶;2)計算場地穩(wěn)定性及各建筑地基穩(wěn)定性;3)依照匯水面積布置新排水系統(tǒng),開辟新引洪截流渠道;4)必要按照先排水治坡,再支擋,然后進行建筑施工程序進行。注:簡介元上都項目3巖土交錯型地基巖土交錯型地基基本特性是在地基中一某些為較淺基巖,另一某些為殘積土、坡積或沉積土層,土層厚度變化較大。典型地質(zhì)剖面如圖2.3所示,它可分為三種形態(tài):巖石出露在地基中部、巖石出露在端部、巖石呈石芽狀。此類地基設(shè)計最重要是地基變形不均勻,即巖石與土模量相差百倍甚至千倍,土質(zhì)某些下沉引起建筑物破壞。對此類地基設(shè)計時考慮巖層表面傾斜限度、上覆土層力學(xué)性質(zhì)、建筑物類型與荷載大小,設(shè)計時遵守如下原則:圖2.3巖土交錯型地基示意圖1)按變形控制設(shè)計,考慮到也許浮現(xiàn)不均勻沉降。2)當(dāng)土層某些采用天然地基或復(fù)合地基時,巖石出露某些必要鑿去一某些,換以砂土或其他柔性材料,稱為墊層,鑿去高度和面積應(yīng)依照土層某些厚度、變形模量、地基解決辦法進行擬定,并進行載荷板測試。3)載荷板檢測時,巖石出露某些和土層、復(fù)合地基某些在相稱于基底壓力荷載狀況下,沉降量應(yīng)接近,否則應(yīng)增長土、復(fù)合地基剛度或增長巖石上墊層厚度。注:解釋4)當(dāng)坡度較大、建筑對變形規(guī)定嚴格時,土層某些應(yīng)采用樁基解決,樁端應(yīng)進入穩(wěn)定巖石。4巖溶型地基巖溶型地基重要出當(dāng)前碳酸鹽類巖石地區(qū),其基本特性是:地基重要受力層范疇內(nèi)有溶洞、溶溝、溶槽、落水洞以及土洞等,如圖2.4所示。國內(nèi)廣東、廣西、云南、貴州、河北等地均有溶洞存在。圖2.4巖溶型地基示意圖溶洞是以巖溶水溶蝕作用為主,由潛蝕和機械塌陷作用而導(dǎo)致。溶洞大小不一,有溶洞已干枯或被泥砂填實,有有經(jīng)常性水流。土洞存在于溶溝發(fā)育,地下水在地下頻繁活動巖溶地區(qū),普通呈倒豎缶狀,直徑1~4m不等。有土洞已停止發(fā)育,但在地下水豐富地區(qū),土洞還也許擴展。大量抽取地下水時會加速土洞發(fā)育,嚴重時也許引起地面大量塌陷。溶洞地區(qū)地基基本設(shè)計時遵循如下原則:1)依照洞頂部埋深、巖石強度、厚度、形狀、洞跨估算它也許承受荷載考慮基本方案,當(dāng)巖石強度較高、頂板厚度接近或不不大于洞跨時,此類溶洞普通是穩(wěn)定。當(dāng)上覆土層性質(zhì)較好、厚度較大時,依照荷載狀況可采用天然地基或復(fù)合地基。2)當(dāng)上部荷載大且分布不均時,如框筒構(gòu)造,且溶洞較淺時,為安全起見,采用大直徑樁穿過溶洞,進入穩(wěn)定巖石。注唐山萬達廣場項目禁忌3對特殊地基土特性及變形特性理解不全面在土木工程建設(shè)中經(jīng)常遇到特殊土型重要涉及:軟土、陷性黃土、人工填土地基、膨脹土、近年凍土、鹽漬土、液化土等。1軟土地基軟土重要指淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。淤泥是指在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積,并經(jīng)生物化學(xué)作用形成,其天然含水量不不大于液限,天然孔隙比不不大于或等于1.5粘性土。當(dāng)天然孔隙比不大于1.5但不不大于1.0或等于1.0土為淤泥質(zhì)土。泥炭是指在潮濕或缺氧環(huán)境中由未充分分解植物遺體堆積而形成粘性土,其有機質(zhì)含量不不大于60%,當(dāng)有機質(zhì)含量為30%~60%時為泥炭質(zhì)土。國內(nèi)軟土廣泛分布于沿海地區(qū)和內(nèi)陸江河湖泊周邊,山間谷地、沖溝、河灘階地和各種洼地里也有少量分布。1)軟土工程特性(1)天然含水量高、孔隙比大淤泥及淤泥質(zhì)土天然含水量不不大于40%,最高可達90%,孔隙比可達2;泥炭及泥炭質(zhì)土含水量極高,最高可達%,孔隙比可達15。(2)壓縮性高軟土壓縮性很高,壓縮系數(shù)普通在0.5~2.0之間,最大可達4.5。(3)滲入性弱軟土滲入系數(shù)很小,大某些軟土地層中存在著片狀夾砂層,因此豎直方向滲入性較水平方向為弱,其滲入系數(shù)普通為之間。(4)抗剪強度低軟土抗剪強度很低,在不排水條件下進行三軸快剪實驗時,其內(nèi)摩擦角接近于零,粘聚力普通不大于20。(5)觸變性強軟土具備構(gòu)造性,一但構(gòu)造受到擾動,土強度明顯減少,甚至呈流動狀態(tài),國內(nèi)軟土敏捷度普通為3~9。(6)流變性強軟土具備較強流變性,在剪應(yīng)力作用下,土體產(chǎn)生緩慢剪切變形,導(dǎo)致抗剪強度衰減,在固結(jié)變形完畢后還也許繼續(xù)產(chǎn)生可觀次固結(jié)變形。2)軟土地基變形特性由于軟土具備強度低、壓縮性高、滲入性弱等特點,故建造在這種地基上建筑,其變形特性是沉降大、不均勻沉降大、沉降速率大和沉降延續(xù)時間長。(1)沉降大由于軟土地基高壓縮性,故在其上建造建筑物沉降量是較大,據(jù)調(diào)查,軟土地基上三層砌體承重構(gòu)造房屋,其沉降量普通為15~20cm,四層至六層普通為20~60cm,個別甚至超過100cm;帶有吊車單層排架構(gòu)造工業(yè)廠房,其沉降量約為20~30cm,具備大面積地面荷載工業(yè)廠房,其沉降量較大,甚至超過50cm;料倉、油罐、儲氣柜,水池等大型構(gòu)筑物,其沉降量普通都不不大于50cm,甚至超過100cm。過大沉降會影響構(gòu)筑物正常使用;如對民用建筑也會導(dǎo)致室內(nèi)地面標(biāo)高低于室外地面標(biāo)高而使雨水倒灌,管道斷裂,污水不易排出等。(2)不均勻沉降大軟土地基上建筑物各部位荷載差別或荷載雖相似但平面形式復(fù)雜都會引起較大差別沉降或傾斜。雖然上部構(gòu)造荷載分布均勻,其差別沉降也有也許達到平均沉降50%以上,過大不均勻沉降是導(dǎo)致建筑物裂縫或損壞主線因素,亦會導(dǎo)致工業(yè)廠房吊車卡軌和滑車喪失使用功能事例。(3)沉降速率大軟土地基上建筑物沉降速率是較大。沉降速率是隨著荷載增長而逐漸增大,普通在加荷終結(jié)時為最大,并持續(xù)一段時間后,逐漸衰弱,普通建筑物沉降速率均不大于1mm/d,但也有超過2mm/d,個別大型構(gòu)筑物甚至達到每天沉降數(shù)厘米。如果作用在地基上荷載過大,則也許浮現(xiàn)等速沉降狀況。長期等速沉降就有導(dǎo)致地基穩(wěn)定性喪失危險。(4)沉降延續(xù)時間長由于軟土滲入性弱,在外荷載作用下,地基排水固結(jié)時間較長,普通建筑物都要通過數(shù)年沉降才干穩(wěn)定。在深厚軟土地基上建筑物沉降延續(xù)時間常超過十年。2濕陷性黃土濕陷性黃土是指在土自重壓力或土自重壓力和附加壓力作用下,受水浸濕后構(gòu)造迅速破壞而發(fā)生明顯附加下沉黃土。國內(nèi)濕陷性黃土廣泛分布在甘肅、陜西、山西、寧夏、河南、河北、山東、內(nèi)蒙古、遼寧、新疆等地。1)濕陷性黃土工程特性濕陷性黃土重要特性是濕陷性,當(dāng)它未受水浸濕時,普通強度較高,壓縮性較小,一旦受水浸濕,土構(gòu)造迅速破壞,并產(chǎn)生明顯附加沉降,其強度也隨著迅速減少,引起建筑物不均勻沉降而開裂損壞。2)濕陷性黃土地基變形特性(1)濕陷變形量大濕陷變形與壓縮變形不同,對于大多數(shù)濕陷性黃土地基,施工期間就能完畢大某些壓縮變形,竣工后3-6月即可基本趨于穩(wěn)定,總變形量普通不超過5~10cm,但濕陷變形量較大,常超過壓縮變形幾倍甚至十幾倍。(2)濕陷變形發(fā)展快、速率高濕陷變形較壓縮變形發(fā)展快、速率高,浸水l~3h,即能產(chǎn)生明顯變形,每小時變形量可達1~3cm,1~2d內(nèi)就也許產(chǎn)生20~30cm濕陷變形量。(3)濕陷變形發(fā)生在局部濕陷變形重要由濕陷性黃土受水浸濕而產(chǎn)生,因而濕陷變形只出當(dāng)前受水浸濕部位,就建筑來說,往往呈現(xiàn)局部損壞。(4)濕陷變形發(fā)生時間無規(guī)律壓縮變形普通發(fā)生在加荷過程及加荷結(jié)束后一定期間內(nèi);而濕陷變形發(fā)生時間就無規(guī)律可循,完全取決于受水浸濕時間,有建筑物在施工期間即產(chǎn)生濕陷變形,有則在正常使用幾年甚至幾十年后才浮現(xiàn)濕陷變形。綜上所述,由于濕陷性黃土地基濕陷變形具備變形量大、發(fā)展快、速率高,發(fā)生在局部等特點,往往導(dǎo)致建筑物局部過大不均勻沉降而開裂損壞。3人工填土地基注:到7章綜合簡介.人工填土是指由于人類活動而堆填土。依照其構(gòu)成和成因,可分為素填土、雜填土和沖填土。素填土是由碎石土、砂土、粉土、粘性土等構(gòu)成填土,普通不含雜物或雜物很少。近年來,由于用地緊張,素填土地基大量應(yīng)用,特別是丘陵和山區(qū)地基,如新建昆明機場進行了大量土方開挖和回填,最大厚度幾十米。雜填土是由建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物構(gòu)成填土。雜填土分布較廣,在都市和工礦區(qū)經(jīng)常能遇到。沖填土是由水力沖填泥沙形成填土,沖填土分布在沿海和沿江地區(qū),在長江、上海黃浦江和廣州珠江兩岸以及天津沿海等地區(qū)有分布。1)人工填土地基工程特性(1)不均勻性人工填土由于其構(gòu)成成分復(fù)雜,回填辦法隨意性,其厚度差別又較大,因此人工填土普通都不均勻,其中尤以雜填土因構(gòu)成物質(zhì)復(fù)雜,不均勻性最為嚴重。圖3.1為河北某填土上建筑,由于不均沉降產(chǎn)生裂縫。圖3.某填土地基不均勻沉降使墻體產(chǎn)生裂縫(2)濕陷性人工填土由于天然構(gòu)造被破壞,土質(zhì)疏松,孔隙率較高,特別是氣候較干燥和地下水位較低地區(qū),土在搬運和回填過程中因蒸發(fā)量大,土中含水量大為減少,在自重作用下得不到壓實,一旦浸水,即具備強濕陷性,這在厚度較大含粘性土素填土中尤為突出。(3)抗剪強度低、壓縮性高人工填土由于土質(zhì)疏松,密度差、抗剪強度小、承載力低。其壓縮性與相似干密度天然土相比要高得多,特別是隨著土中含水量增長,壓縮性會急劇增大,這在含粘性土素填土中更為明顯。沖填土由于含水量高,透水性差,常呈軟塑和流塑狀態(tài),承載力很低,壓縮性很高。(4)自重壓密性人工填土屬于欠壓密土,在自重和雨水下滲長期作用下有自行壓密特點,但自重壓密所需時間常與其顆粒構(gòu)成和物質(zhì)成分關(guān)于,顆粒越細,自重壓密所需時間越長。普通常需幾年至十幾年。2)人工填土地基變形特性人工填土地基變形特性與濕陷性黃土地基和軟土地基變形特性相似。由于人工填土具備不均勻性、濕陷性、強度低、壓縮性高和自身壓密性等特點,因而建造在此類地基上既有建筑常因過大不均勻沉降而開裂損壞。4膨脹土地基膨脹土是指土中粘粒成分重要由親水性礦物構(gòu)成,同步具備明顯吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性粘性土。國內(nèi)膨脹土重要分布在廣西、云南、四川、湖北、河南、陜西、河北、安徽、貴州、山東、廣東和江蘇等地,此外,吉林、黑龍江、新疆、江西、海南、北京和內(nèi)蒙古等地也有少量分布。1)膨脹土工程特性膨脹土普通壓縮性低、強度高,容易被誤以為是良好地基土。但由于膨脹土吸水膨脹和失水收縮變形特性是可逆,隨著季節(jié)氣候變化,重復(fù)吸水失水,使地基產(chǎn)生重復(fù)升降變形,從而導(dǎo)致建筑物開裂損壞。如果對膨脹土特性缺少理解,或在設(shè)計和施工中沒有采用必要辦法,成果會給建筑物導(dǎo)致危害。2)膨脹土地基變形特性膨脹土地基建筑物變形破壞大體具備如下特性:(1)由于膨脹土地基重復(fù)不均勻脹縮變形,建筑物也就相應(yīng)地作升降運動,導(dǎo)致墻體浮現(xiàn)裂縫。外縱墻裂縫多余當(dāng)前門窗洞口上下部位,以斜裂縫為主,也有浮現(xiàn)“X”形裂縫,有時因外側(cè)地基收縮較大,導(dǎo)致條形基本下沉轉(zhuǎn)動,導(dǎo)致窗臺下浮現(xiàn)縱向水平裂縫;山墻裂縫較為普遍,多呈現(xiàn)倒“八”字形裂縫,有時也形成豎向裂縫;內(nèi)橫墻多呈倒“八”字形裂縫或斜裂縫;內(nèi)縱墻普通開裂較輕。(2)地坪開裂較為普遍,特別比較空曠建筑物及內(nèi)廊或外廊式房屋,地坪常浮現(xiàn)縱向長裂縫。(3)建于坡地上建筑物,由于坡地臨空面大而失水條件好,除了有豎向變形外,有時尚有水平位移,因而,坡地上建筑物較平坦場地損壞嚴重而普遍。(4)本地質(zhì)條件大體相似條件下,建筑物開裂破壞普通以低層磚混構(gòu)造最為嚴重,多層較輕,這是由于建筑物變形隨荷重增長而減小,隨基本埋深增長而減小。(5)膨脹土地基上建筑物,普通在建成三、五年才浮現(xiàn)裂縫,也有十幾年才開裂。這是由于地基土含水量變化是受場地地形地貌、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、氣候以及人為活動等諸因素綜合影響成果,變化過程較為緩慢。5液化土液化并不是一種罕見現(xiàn)象,當(dāng)在海邊沙灘上漫步行走時,往往感到沙灘比較堅實。但是,如果站在一處原地踏步或顫抖,就會發(fā)現(xiàn)水向外滲,砂土迅速變軟并流動,腳向下沉陷,這就是砂土液化現(xiàn)象。地震、機器振動、打樁、爆破以及海洋波浪,都也許引起砂土液化。從理論上講,砂土液化,就是處在飽和狀態(tài)砂土(特別是粉、細砂),在動力作用下,有被振密趨勢。這種迅速密實趨勢,使砂土孔隙中水壓力逐漸上升而來不及消散,致使本來由砂粒通過接觸點所傳遞應(yīng)力(稱為有效應(yīng)力)減小。當(dāng)有效應(yīng)力完全消失時,土抗剪強度為零,承載力喪失。這時,土顆粒隨水漂流。這種在動荷載作用下,因孔隙水壓力上升使砂土或粉土完全喪失抗剪強度,成為流動狀態(tài)現(xiàn)象,稱為砂土液化1)影響液化土重要因素在一定地震荷載作用下,飽和砂土或粉土與否發(fā)生液化和發(fā)生液化限度,重要由土自身特性和環(huán)境條件決定,通過大量研究發(fā)現(xiàn):顆粒粒徑、密度、粘粒成分含量、土層形成地質(zhì)年代、地震歷史、飽和限度及現(xiàn)場條件,如土層厚度、地下水位條件、滲入能力等都會影響砂土液化。研究表白,砂土顆粒尺寸越小,越容易發(fā)生液化;礫石、粗砂難以液化。普通易于液化顆粒粒徑為0.08mm左右。密度是影響液化一種重要因素,普通用相對密度來研究。當(dāng)相對密度不大于或等于50%時,液化應(yīng)力比與相對密度之間呈線形關(guān)系。飽和度也是影響砂土液化一種不可忽視因素,飽和度越大,越易液化。土中粘粒含量對液化影響也不可忽視,理論分析和實踐表白,當(dāng)粉土內(nèi)粘粒含量超過某一限值時,粉土就不會液化。這是由于隨著土中粘粒增長,使土粘聚力增大,從而抵抗液化能力增長緣故。此外,荷載形式和幅度大小也能影響砂土液化。2)液化土地基變形特性。(1)地面下沉飽和疏松砂土因振動而趨于密實,地面隨之下沉,成果可使低平濱海地帶居民生計受到影響,甚至無法生活。唐山地震時,距離幾十公里天津漢沽區(qū)富莊大范疇下沉,本來平坦地面整體下沉達1.6~2.9mm(2)地表塌陷地震時砂土中孔隙水壓力劇增,當(dāng)砂土出露地表或其上覆土層較薄時,即發(fā)生噴砂冒水,導(dǎo)致地下淘空,地表塌陷。國內(nèi)海域和唐山兩次大地震,均導(dǎo)致了附近濱海沖擊平原上大面積噴砂冒水。噴出砂水混合物高達3~5mm,形成了許多圓形、橢圓形陷坑,坑口直徑3~8m。(3)地基土承載力喪失持續(xù)地震會使砂土中孔隙水壓力上升,導(dǎo)致土粒中有效應(yīng)力下降。當(dāng)有效應(yīng)力趨于零時,砂粒即處在懸浮狀態(tài),喪失承載能力,引起地基整體失效。唐山地震時,唐山和天津地區(qū)許多房屋、橋梁和鐵路路段都因地基失效而破壞。(4)地面流滑斜坡上若有液化土層分布時,地震會導(dǎo)致液化流滑而使斜坡失穩(wěn)。有時場地地面極緩,甚至近于水平也發(fā)生滑移。如:1971年美國圣費爾德地震滑移地段,地面坡度僅為2度。而唐山地震時,天津市河?xùn)|區(qū)柳林一帶嚴重滑移,則為水平場地。6近年凍土近年凍土是指溫度持續(xù)三年或三年以上保持在或如下,并具有冰土層。近年凍土強度和變形有許多特殊性。例如,凍土中因有冰和未凍結(jié)水存在,故在長期荷載作用下有強烈流變性。近年凍土作為建筑物地基需慎重考慮,需要采用解決辦法。8鹽漬土常將易溶鹽含量超過土稱為鹽漬土。鹽漬土中鹽遇水溶解后,物理和力學(xué)性質(zhì)均會發(fā)生變化,常浮現(xiàn)強度減少和地基溶陷現(xiàn)象。某些鹽漬土(如含土)在溫度或濕度變化時,會發(fā)生體積膨脹。鹽漬土中鹽還會導(dǎo)致地下設(shè)施材料腐蝕。國內(nèi)鹽漬土重要分布在西北干旱地區(qū)新疆、青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古等地勢低平盆地和平原中。在華北平原、松遼平原、大同盆地以及青藏高原某些湖盆洼地中也有分布,在濱海地區(qū)也有存在。禁忌4擬定地基基本方案時考慮不全面擬定地基基本方案與其說是一門技術(shù),不如說是一門藝術(shù)。由于建筑類型不同及地基條件復(fù)雜性,因而可組合成各種地基解決辦法和基本方案,需考慮因素諸多,歸納如下幾點:1場地周邊環(huán)境擬定地基基本方案時,一方面應(yīng)理解場地周邊環(huán)境,特別注意山區(qū)、丘陵和坡地。判斷周邊場地與否存在危害建筑場安全地質(zhì)災(zāi)害、洪水等。圖4.1為舟曲泥石流發(fā)生后現(xiàn)場圖片,圖片中被泥石流覆蓋部位原有諸多建筑,泥石流爆發(fā)時,均被沖走或掩埋,導(dǎo)致重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。這是典型沒有考慮場地周邊環(huán)境進行建筑案例。圖4.1舟曲泥石流后現(xiàn)場照片2場地穩(wěn)定建筑場地必要滿足穩(wěn)定性規(guī)定,涉及現(xiàn)狀穩(wěn)定、在建筑荷載作用下穩(wěn)定、在地震荷載作用下穩(wěn)定、水沖刷穩(wěn)定、分析地基基本施工對穩(wěn)定影響等問題。場地一旦浮現(xiàn)穩(wěn)定問題,對建筑物破壞將是劫難性。3建筑物構(gòu)造特點和使用規(guī)定地基基本是為上部建筑服務(wù),地基基本設(shè)計要滿足上部建筑對承載力和變形規(guī)定。因而,應(yīng)分析上部構(gòu)造型式、規(guī)模、用途、荷載大小與性質(zhì)、整體剛度以及對不均勻沉降敏感性等。使擬選用地基基本方案滿足構(gòu)造和使用功能規(guī)定。不同構(gòu)造形式特點見本章禁忌5。4地基土分布和工程特性地基土是基本和上部建筑載體。應(yīng)掌握場地類型、理解場地土層分布、各土層物理力學(xué)性質(zhì)、地基承載力等。詳細見本章禁忌2、禁忌3、和第一章禁忌?禁忌?。5分析地下水狀況地下水和基本工程聯(lián)系緊密,詳細參看本章禁忌?。當(dāng)在勘察報告中有明確地下水描述和對工程影響分析時,設(shè)計人員會注重并采用辦法。有些狀況下地下水是瞬時或季節(jié)性,設(shè)計人往往注重不夠。如圖4.2,某4層框架構(gòu)造建筑,建在山坡上,場地地質(zhì)條件較好,采用柱下承臺基本。由于勘察報告結(jié)論,在勘察深度范疇內(nèi)沒有地下水,設(shè)計人沒有采用任何防水辦法。該建筑物還沒有建成,雨季時地面經(jīng)常冒水。分析因素是雨季山上水,通過巖石裂隙向山下流。該建筑基本施工切斷某些巖石裂隙,水流至基本下時,由于山上水存在一定壓力,從建筑物地面冒出。圖4.2山坡上建筑裂隙水從地面冒出示意圖6調(diào)研場地周邊既有建筑和設(shè)備管線狀況新建筑物地基解決辦法、基本施工、基坑支護、基坑降水、新建筑物荷載在地基中擴散等,都也許對既有建筑和設(shè)備管線導(dǎo)致影響。因而擬定地基地基基本方案時,需考慮周邊既有建筑和設(shè)備管線狀況,避免采用也許對周邊既有建筑和管線導(dǎo)致危害方案。詳細調(diào)查涉及如下內(nèi)容:1)既有建筑當(dāng)前使用狀況,特別是沉降與否穩(wěn)定,變形與否超過規(guī)范規(guī)定,這一點常被忽視。某些既有建筑沉降還沒有穩(wěn)定或地基變形已超過規(guī)范范疇,周邊地基基本施工時,上述情形也許加劇,甚至導(dǎo)致既有建筑破壞。2)既有建筑構(gòu)造形式、基本類型和埋深、地基解決辦法。此調(diào)查目是為分析周邊既有建筑承受新建筑地基基本施工、基坑支護、降水、荷載擴散影響限度。3)周邊市政管線狀況。7調(diào)研本地類似工程資料理解本地類似工程狀況,對擬定地基基本方案有很大協(xié)助??烧{(diào)查類似工程地基解決辦法、基本形式、地基基本施工中浮現(xiàn)問題、沉降與否穩(wěn)定、穩(wěn)定后沉降量等。依照調(diào)查成果進行分析,在擬定地基基本方案時,借鑒這些經(jīng)驗,避免發(fā)生已浮現(xiàn)錯誤。8考慮地震因素擬定地基基本方案時,應(yīng)考慮地震因素。地震對地基基本影響有諸多方面,如液化導(dǎo)致整體失穩(wěn)、軟土地基震陷等,詳細參照本章禁忌?9考慮施工因素好地基基本方案應(yīng)充分考慮地基基本施工因素,詳細考慮如下幾點:1)所需建筑材料和設(shè)備本地容易解決;2)不影響周邊既有建筑和設(shè)備管線正常使用;3)施工工藝相對簡樸,質(zhì)量容易控制;4)施工效率高;5)施工監(jiān)測和工程檢測容易操作。10分析判斷地基基本設(shè)計核心控制點所謂核心點就是影響基本安全核心因素。地基基本設(shè)計核心是變形控制設(shè)計,涉及分析不同構(gòu)造變形特性、沉降量控制辦法、變形協(xié)調(diào)、施工工藝對地基變形影響等,詳細參照本章禁忌11擬定地基解決辦法依照地質(zhì)條件和上部構(gòu)造規(guī)定,結(jié)合本地經(jīng)驗,考慮周邊環(huán)境因素、施工工藝、造價、檢測辦法等,擬定地基解決辦法。如采用地基解決辦法本地沒有經(jīng)驗或經(jīng)驗較少時,應(yīng)先進行現(xiàn)場實驗,依照實驗成果完善地基解決辦法。地基辦法擬定參照本章禁忌9。12擬定基本形式基本作用是將上部構(gòu)造荷載傳遞到地基土中,因而,擬定基本形式時,應(yīng)依照慣用基本形式,考慮上部構(gòu)造荷載、地下空間使用規(guī)定、地基變形特性、施工因素等綜合擬定。13綜合經(jīng)濟比較考慮地基基本方案時,經(jīng)濟指標(biāo)也是一種重要因素,在滿足安全狀況下,盡量選取造價低地基基本方案。地基基本工程中,影響造價因素諸多,某些設(shè)計人員經(jīng)常考慮不全,為此,本章禁忌19就地基基本經(jīng)濟指標(biāo)問題專門做了簡介。禁忌3.5考慮地基基本方案時忽視上部構(gòu)造特點和變形特性地基基本是整個上部構(gòu)造載體,是為上部構(gòu)造服務(wù),因而地基基本方案擬定應(yīng)考慮上部構(gòu)造形式、荷載特性、剛度特點等。慣用構(gòu)造形式分為框架構(gòu)造、剪力墻構(gòu)造、框架剪力墻構(gòu)造、筒體構(gòu)造、砌體構(gòu)造、排架構(gòu)造等。1框架構(gòu)造1)構(gòu)造特點框架構(gòu)造是由梁和柱為重要構(gòu)件構(gòu)成承受豎向和水平作用構(gòu)造,框架柱截面普通為矩形、方形、正多邊形、圓形等形狀,梁截面多為矩形,樓板多為現(xiàn)澆鋼筋混凝土??蚣軜?gòu)造具備布置靈活可形成大使用空間、抗側(cè)和整體剛度小等特點。圖3.5.1為某框架構(gòu)造軸測圖和平面圖。圖3.5.1某框架構(gòu)造軸測圖和平面圖2)基本荷載特性框架構(gòu)造荷載普通通過柱傳給基本,傳給基本荷載特性是在柱網(wǎng)均勻條件下,角柱、邊柱荷載不大于內(nèi)柱。3)地基變形特性框架構(gòu)造整體剛度小,地基變性普通呈內(nèi)大外小特性,對不均勻沉降敏感,設(shè)計時應(yīng)控制相鄰柱基沉降差、總沉降量、在地質(zhì)條件不均勻且采用天然地基條件下也許浮現(xiàn)整體傾斜。2剪力墻構(gòu)造1)構(gòu)造特點所謂剪力墻構(gòu)造就是用鋼筋混凝土墻來承受豎向和水平荷載構(gòu)造體系,其構(gòu)造特點抗水平力能力強,能抵抗很大風(fēng)荷載和地震荷載,構(gòu)造水平位移小。豎向整體剛度大,能調(diào)節(jié)不均勻沉降。其缺陷是構(gòu)造自重大,建筑平面布置局限性大,難獲得很大建筑空間,普通合用于住宅、旅館等。圖3.4.2為某剪力墻構(gòu)造軸測圖和平面圖。圖3.5.2某剪力墻構(gòu)造軸測圖和平面圖2)基本荷載特性上部構(gòu)造荷載通過墻體傳給基本,由于墻體豎向剛度大,基本荷載呈線性分布,較均勻,外墻荷載普通不大于內(nèi)墻,電梯、樓梯間荷載集度約大一倍。3)地基變形特性由于普通剪力墻構(gòu)造豎向剛度大,能運用自身剛度調(diào)節(jié)不均勻沉降,因而地基變形均勻。地基基本設(shè)計時應(yīng)控制總沉降量,避免浮現(xiàn)整體傾斜。3框架-剪力墻構(gòu)造1)構(gòu)造特點框架-剪力墻構(gòu)造是由框架和剪力墻構(gòu)成構(gòu)造體系,其中剪力墻將承擔(dān)大某些水平荷載,而框架只承擔(dān)較小某些水平荷載。它具備兩種構(gòu)造體系長處,既能形成較大使用空間,又具備較好抵抗水平荷載能力。圖3.5.3為某框架剪力墻構(gòu)造平面和軸測圖。圖3.5.3某框架剪力墻構(gòu)造平面和軸測圖2)基本荷載特性上部構(gòu)造荷載通過柱和剪力墻傳給基本,由于墻體自重影響,基本荷載分布不均勻,墻下荷載較柱下荷載大,特別是電梯井和樓梯間剪力墻相對集中區(qū)域。墻體豎向剛度大,墻下荷載呈線性分布,較均勻。3)地基變形特性框架-剪力墻構(gòu)造地基變形特性和剪力墻布置位置關(guān)于,由于剪力墻部位基本荷載較大,相應(yīng)部位普通沉降量較大,特別是電梯井和樓梯間部位。設(shè)計時應(yīng)控制剪力墻與相鄰柱基沉降差、總沉降量,在地質(zhì)條件不均勻或荷載分布嚴重不均且采用天然地基條件下也許浮現(xiàn)整體傾斜。4筒體構(gòu)造1)構(gòu)造特點筒體構(gòu)造種類諸多,慣用有框架-核心筒構(gòu)造和筒中筒構(gòu)造。框架核心筒構(gòu)造是由鋼筋混凝土核心筒和周邊框架構(gòu)成,重要抗側(cè)力構(gòu)造為核心筒,如圖3.5.4。筒中筒構(gòu)造內(nèi)筒普通是由鋼筋混凝土剪力墻和連梁構(gòu)成薄壁筒,外筒為密柱和裙梁構(gòu)成框筒,和框架-核心筒構(gòu)造相比,筒中筒構(gòu)造外筒柱距較密。圖3.5.4某框架-核心筒構(gòu)造平面和軸測圖2)基本荷載特性對于框架-核心筒構(gòu)造和筒中筒構(gòu)造其基本荷載分布最大特性是核心筒和內(nèi)筒荷載集度為外圍2倍以上,荷載分布嚴重不均。如圖3.5.5,某工程核心筒區(qū)均壓,外圍框架區(qū)均壓為,。特別是對于內(nèi)部采用鋼筋混凝土筒,外部采用鋼構(gòu)造框高層建筑,內(nèi)外傳至基本底板荷載差別更大。圖3.5.5某工程核心筒和外框荷載分布圖3)地基變形特性由于荷載嚴重不均,地基變形特性呈內(nèi)大外小碟形,即浮現(xiàn)較大差別沉降。圖3.5.6為某筒體構(gòu)造沉降等值曲線,從沉降值看,內(nèi)外沉降相差4倍左右,浮現(xiàn)明顯碟形沉降。類似狀況諸多,對此,《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-中3.1.8條規(guī)定,對筒體構(gòu)造地基基本設(shè)計時,為減小差別沉降應(yīng)采用變剛度調(diào)平設(shè)計。為增長基本剛度,《建筑地基基本設(shè)計規(guī)范》GB50007-中8.4.1條規(guī)定‘框架-核心筒構(gòu)造和筒中筒構(gòu)造宜采用平板式筏形基本’。圖3.5.6北京某框筒構(gòu)造沉降等值線圖5砌體構(gòu)造1)構(gòu)造特點砌體構(gòu)造普通是由砌體作為豎向和水平受力構(gòu)件,砌體可采用粘土磚或其他建筑材料加工成磚。考慮抗震規(guī)定,普通設(shè)立鋼筋混凝土圈梁和和構(gòu)造柱。由于圈梁構(gòu)造柱設(shè)立,整體剛度普通較好。圖3.5.7為作者拍攝舟曲泥石流災(zāi)害照片,圖中某磚混構(gòu)造,其底層山墻和某些窗間墻被泥石流沖毀,但由于采用圈梁和構(gòu)造柱,整體剛度好,沒有浮現(xiàn)整體垮塌。圖3.5.7舟曲某砌體構(gòu)造建筑被泥石流破壞圖片2)基本荷載特性砌體構(gòu)造普通層數(shù)較低,荷載較小,普通沿墻下線性分布。墻下荷載大小和上部樓板布置方式有很大關(guān)系。3)地基變形特性砌體構(gòu)造也許浮現(xiàn)變形特性為整體傾斜、局部傾斜,當(dāng)荷載或地質(zhì)條件不均時,也也許浮現(xiàn)差別沉降。禁忌3.6考慮地基基本方案時抓不住核心控制點普通說,地基基本變形是地基基本設(shè)計核心控制點,變形在容許范疇內(nèi),建筑物基本安全就有了保障。實際設(shè)計中,應(yīng)依照詳細狀況,判斷影響基本變形核心控制點。1依照構(gòu)造特點擬定地基基本變形控制核心點本章禁忌5給出了不同構(gòu)造形式地基基本變形控制要點,實際工程中,由于構(gòu)造復(fù)雜性,應(yīng)綜合分析,如對于主裙樓連體建筑,其變形控制核心點應(yīng)是主裙樓之間差別沉降。圖3.6.1為山東某汽車站拱形構(gòu)造效果圖,由于構(gòu)造自身特點,該構(gòu)造基本承受很大水平力,水平位移和豎向位移均為核心控制點,特別是水平位移。應(yīng)采用能控制水平位移基本方案,如加大埋深、增大基本底面積、采用樁基本、承臺與基坑側(cè)壁之間空隙采用品有微膨脹性三七灰土分層夯實、加固基本埋深范疇土等綜合辦法。圖3.6.1某汽車站拱形構(gòu)造效果圖圖3.6.2為天津某醫(yī)院,該建筑主裙樓連體,地下通過地下室連接成整體,上部構(gòu)造通過連廊連接,見圖6.3。其變形核心控制點是兩個高層之間不能浮現(xiàn)相反方向傾斜,導(dǎo)致連廊承受拉力,如圖6.4示。對圖6.4分析可看出,由于兩個高層之間地下室相連,且地下室存在上浮問題,解決不當(dāng)是容易浮現(xiàn)相反方向傾斜。因而在考慮詳細方案時,注意如下幾點:1)控制主樓總沉降量,如主樓沉降量大,受裙樓影響,建筑物易浮現(xiàn)沿長度方向傾斜;2)弱化裙樓某些地基剛度,如采用抗拔樁,樁長宜短。圖3.6.2天津某醫(yī)院效果圖圖3.6.3天津某醫(yī)院也許產(chǎn)生地基變形示意圖2從影響地基基本變形諸因素擬定核心控制點影響地基基本變形因素諸多,如地質(zhì)條件,涉及地形地貌特點、土性質(zhì)、土層分布、各層土厚度。舉例如下:1)坡地、岸邊建筑應(yīng)保證其穩(wěn)定,即坡地穩(wěn)定為詳細核心控制點,涉及采用地基解決辦法(不能采用擠土類地基解決辦法)、沉降量控制(沉降量盡量?。紤?yīng)環(huán)繞坡地穩(wěn)定這個核心控制點。2)不均勻地基如巖土交錯型地基,不均勻沉降為其核心控制點,應(yīng)采用辦法,如調(diào)節(jié)地基基本剛度、增大上部構(gòu)造剛度都能減小地基基本不均勻沉降。3)施工因素地基解決辦法涉及不同地基加固辦法和樁施工工藝都也許影響地基基本變形。如泥漿護壁鉆孔灌注樁,樁底沉渣和樁側(cè)泥皮控制應(yīng)為變形控制設(shè)計核心點之一,特別是嵌巖樁。如某人工挖孔嵌巖樁,該建筑建成后,浮現(xiàn)傾斜。調(diào)查發(fā)現(xiàn),該場地巖石界面傾斜,屬于不均勻地基,見圖3.6.4b。采用人工挖孔樁,由于地下水位影響,施工中一某些樁沒有嵌入巖石,樁長和巖石關(guān)系圖見圖3.6.4a,成果導(dǎo)致沉降不均,建筑物浮現(xiàn)傾斜。(a)(b)圖3.6.4某工程地質(zhì)剖面和樁長關(guān)系圖禁忌3.7考慮地基基本方案時僅注重承載力忽視變形協(xié)調(diào)所謂變形協(xié)調(diào)指設(shè)計要控制地基變形分布形態(tài)能滿足如下規(guī)定,其一,地基變形所引起建筑構(gòu)造內(nèi)力是其自身所能承受,并滿足耐久性規(guī)定;其二,地基變形能滿足建筑正常使用各種功能規(guī)定??紤]地基基本方案時,除地基承載力滿足規(guī)定外,更應(yīng)考慮變形協(xié)調(diào)問題,特別是當(dāng)前廣泛應(yīng)用主裙樓連體建筑。調(diào)查證明,既有建筑地基基本工程事故,多是變形不協(xié)調(diào)導(dǎo)致。如圖3.7.1所示即為典型案例,該工程基本埋深17米,三層地下室,主樓高度21層,主裙樓連體。經(jīng)計算主樓天然地基承載力滿足規(guī)定,按承載力設(shè)計主樓采用天然地基。由于地下水位較高,裙樓存在抗浮問題,按承載力控制設(shè)計,裙樓采用抗浮樁方案。從承載力角度看,主樓采用天然地基承載力滿足規(guī)定,裙樓抗拔樁承載力也滿足規(guī)定。該方案明顯存在基本沉降不均安全隱患,即裙樓抗浮樁約束主裙樓變形協(xié)調(diào)。圖3.7.1主樓采用天然地基裙樓采用抗浮樁示意圖考慮地基基本方案時,如何做到地基基本變形協(xié)調(diào),可從如下幾方面考慮:1單體建筑對于單體建筑,在場地均勻狀況下,地基變形協(xié)調(diào)取決于地基、基本和上部構(gòu)造共同作用,參照本章禁忌5中關(guān)于不同構(gòu)造變形特點。采用廣義地基基本變剛度調(diào)平設(shè)計,能達到變形協(xié)調(diào)設(shè)計目。廣義地基基本變剛度調(diào)平設(shè)計辦法可參照本章禁忌?。對于不均勻場地,應(yīng)結(jié)合場地特點,考慮場地場地不均勻因素,也許引起變形不協(xié)調(diào)不利因素擬定方案。2主裙樓連體建筑相對于單體建筑,主裙樓連體建筑進行地基變形協(xié)調(diào)難度要大,可從如下幾方面考慮:1)主樓自身一方面需滿足變形協(xié)調(diào),這一點一方面應(yīng)做到;2)減小主樓最后沉降量是實現(xiàn)主裙樓變形協(xié)調(diào)最佳辦法,如采用長樁、運用裙房擴大基本面積等,但也許增長工程造價;3)減小裙樓地基剛度,如在裙樓下虛鋪一定厚度砂石墊層;4)禁止增大裙樓地基剛度方案,如裙樓采用樁基或復(fù)合地基,主樓采用天然地基方案;5)如裙樓抗浮不滿足規(guī)定,優(yōu)先采用配重方案,另一方面采用配重加抗浮錨桿方案,如采用抗拔樁,盡量采用短樁方案;6)主裙樓之間設(shè)立沉降后澆帶;7)先施工主樓,后施工裙樓。《建筑地基基本設(shè)計規(guī)范》GB50007-中7.1.4條規(guī)定,‘荷載差別大建筑,宜先建重、高某些,后建輕、低某些’,其目就是實現(xiàn)主裙樓之間變形協(xié)調(diào)。注:施工順序引起承載力問題禁忌3.8對同一建筑基本埋深不一致也許產(chǎn)生問題不能客觀分析在進行基本設(shè)計時,經(jīng)常為滿足建筑功能規(guī)定,同一基本下埋置深度不一致。某些設(shè)計人員不注意分析基本埋深不一致也許浮現(xiàn)問題,成果導(dǎo)致了工程事故。圖3.8.1為基本埋深不一致示意圖,圖3.8.1(a)基本一側(cè)埋深大,一側(cè)埋深小。此方案存在問題是,埋深小某些,基本附加壓力大,基本沉降量相對大;埋深大某些基本附加壓力小,基本沉降量相對小。此方案容易導(dǎo)致建筑物傾斜。圖3.8.1(b)在基本中間埋深大,如電梯井使用規(guī)定,此基本埋深差別對建筑物沉降均勻性是有好處。中間部位附件壓力相對減小,有助于減小中間部位沉降。圖3.8.1不同基本埋深示意圖禁忌3.9對慣用地基解決辦法原理及合用范疇理解不全面注:僅簡介水泥土樁格柵布置好處和實例,CFG樁應(yīng)用。慣用地基解決辦法有:換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和堿液法等。如下是慣用地基解決辦法加固原理和合用范疇:1換填墊層法換填墊層法就是當(dāng)緊鄰基本下存在軟弱土層或不均勻土層時,為滿足承載力和變形規(guī)定,將軟弱土層或不均勻土層挖出,分層回填堅硬、較粗粒材料,如砂石、礦渣、粉煤灰、粉質(zhì)粘土等,碾壓夯實形成墊層。其提高地基承載力,減小沉降量原理如下:1)用承載力、壓縮模量高墊層替代了基本下直接承受荷載軟弱土層;2)荷載通過墊層應(yīng)力擴散使墊層下地基土附加應(yīng)力減少;該辦法適合范疇及注意要點:1)用于淺層軟弱地基和不均勻地基解決,解決深度不適當(dāng)不不大于3.0m;2)用于地下水位低于換填開挖深度狀況,本地下水位高于開挖深度時,應(yīng)有可靠降水辦法;3)用于地基局部范疇內(nèi)存在松填土、古井、古墓、暗溝、暗塘或拆舊基本洞穴等,應(yīng)注意建筑地基整體變形均勻。2強夯法強夯法又名動力固結(jié)法或動力壓實法。其加固原理是重復(fù)將一定重量夯錘(普通為10~40t)提到一定高度(10~40m),使其自由落下,給地基以沖擊和振動能量,從而提高地基承載能力,減少其壓縮。圖9.1為慣用強夯設(shè)備圖片。圖3.9.1慣用強夯設(shè)備圖片強夯置換法是采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石等粗顆粒材料,用夯錘夯擊形成持續(xù)強夯置換墩。強夯法和強夯置換法應(yīng)用范疇及注意要點如下:1)強夯法和強夯置換法普通用于多層或?qū)ψ冃我?guī)定不嚴格建筑物,如用于高層建筑或?qū)ψ冃我?guī)定嚴格建筑時,應(yīng)有可靠地方經(jīng)驗;2)強夯法合用于解決碎石土、砂土、低飽和度粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。但須注意解決土厚度、構(gòu)成均勻性,否則會浮現(xiàn)后期差別沉降,導(dǎo)致建筑物開裂。3)強夯置換法合用于高飽和度粉土,軟-流塑粘性土等地基上對變形控制不嚴工程,當(dāng)前用于公路、機場、油罐等工程。4)采用強夯法施工前,應(yīng)在施工現(xiàn)場有代表性場地進行試夯或?qū)嶒炐允┕?,通過現(xiàn)場實驗擬定其合用性和解決效果,成功后方可進行正式施工。5)強夯法和強夯置換法可用于改進土體抵抗液化能力和消除土濕陷性。6)應(yīng)全面評估強夯施工對周邊已有建筑物及設(shè)備管線影響及施工擾民因素,在某些都市某些地方,強夯法也許會被禁止。7)強夯法和強夯置換法檢查涉及施工過程中質(zhì)量監(jiān)測及夯后地基質(zhì)量檢查。切忌僅僅注重承載力檢查,應(yīng)采用涉及動力觸探等有效手段,檢查地基土均勻性和密度延深度變化,來保證建筑物沉降均勻性。3砂石樁法砂石樁法是采用振動、沖擊或水沖等方式在地基中成孔后,再將碎石、砂或砂石擠壓入已成孔中,形成砂石所構(gòu)成密實樁體,并和原樁周土構(gòu)成復(fù)合地基地基解決辦法。其加固原理重要靠密實樁體、樁擠密和施工中振動作用使樁周邊土密度增大,從而使地基承載力提高,壓縮性減少。砂石樁法應(yīng)用范疇及注意要點如下:1)由于加固體為散體材料,普通用于厚度、構(gòu)成較均勻地基土,并注意其后期沉降也許偏大,當(dāng)建筑物對變形規(guī)定嚴格時,慎重采用。2)砂石樁法合用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基。3)可用于解決可液化地基。4)對飽和粘土地基上變形控制不嚴工程也可采用砂石樁置換解決,使砂石樁與軟粘土構(gòu)成復(fù)合地基,加速軟土排水固結(jié),提高地基承載力。5)驗收時,承載力檢測采用復(fù)合地基載荷實驗。對樁體可采用動力觸探檢測,對樁間土可采用原則貫入、靜力觸探、動力觸探或其她原位測試辦法進行檢測,目是檢測解決效果和評估解決后地基均勻性,以保證沉降量減小和變形均勻。4振沖法振沖法是在振沖器水平振動和高壓水共同作用下,使松砂土層振密,或在軟弱土層中成孔,然后回填碎石等粗粒料形成加固柱體,并和原地基土構(gòu)成復(fù)合地基解決辦法。振沖法分為振沖置換法和振沖密實法兩類。前者是在地基土中借振沖器成孔,振密填料置換,形成以碎石、砂礫等散粒材料構(gòu)成樁體,與原地基土一起構(gòu)成復(fù)合地基,使地基承載力提高,減少地基變形,此辦法又稱為振沖置換碎石樁法;后者重要是運用振動和壓力水使砂層液化,砂顆?;ハ鄶D密,重新排列,孔隙減少,從而提高砂層承載力和抗液化能力,它又名振沖擠密砂樁法,這種樁依照砂土性質(zhì)不同,又有加填料和不加填料兩種。振沖法加固地基基本原理是對原地基土進行擠密和置換,在砂性土中,振沖起擠密作用,稱振沖擠密。在粘性土中,振沖重要起置換作用,稱振沖置換。振沖法應(yīng)用范疇及注意要點如下:1)不加填料振沖擠密僅合用于解決粘粒含量不大于10%中、粗砂地基。2)合用于解決不排水抗剪強度不不大于20kPa粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基。3)對于解決不排水抗剪強度不不大于20kPa飽和粘性土和飽和黃土地基,應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場實驗擬定其合用性。4)對于大型、重要或者場地地質(zhì)條件復(fù)雜工程,在正式施工前應(yīng)通過現(xiàn)場實驗擬定其解決效果。5)注意其后期沉降也許偏大,當(dāng)建筑物對變形規(guī)定嚴格時,慎重采用。5水泥土攪拌法和高壓噴射注漿法水泥攪拌法是以水泥作為固化劑主劑,通過特制深層攪拌機械,將固化劑和地基土強制攪拌,使軟土硬結(jié)成具備整體性、水穩(wěn)定性和一定強度樁體地基解決辦法。水泥土攪拌法分為深層攪拌法(使用水泥漿作為固化劑)和粉體噴攪法(使用干水泥粉作為固化劑)。高壓噴射注漿法就是將高壓水泥漿通過鉆桿由水平向噴漿口噴出,形成噴射流,以切割土體并與土拌和形成水泥土加固體地基解決辦法。和水泥土攪拌法相比,其成樁直徑大(可達到1.8m),成樁深度可達30m。水泥與土攪拌形成水泥土,經(jīng)物理化學(xué)作用后,其強度和模量比天然土體提高幾十倍至數(shù)百倍,水泥土樁和樁間土形成復(fù)合地基,可有效提高地基承載力和減小建筑物沉降。這就是水泥土攪拌法加固基本原理。水泥攪拌法和高壓噴射注漿法應(yīng)用范疇及注意要點如下1)普通用于多層建筑,當(dāng)用于高層建筑時,應(yīng)注意其沉降量,且有足夠地方經(jīng)驗。2)水泥土攪拌法合用于解決正常固結(jié)淤泥與淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、飽和黃土、素填土以及無流動地下水(防止固化劑尚未硬結(jié)而遭地下水沖洗掉)飽和松散砂土等地基。須注意淤泥與淤泥質(zhì)土中有機質(zhì)含量,有機質(zhì)含量高會阻礙水泥水化反映。對于填土應(yīng)注意其構(gòu)成,特別是大塊物質(zhì),如石塊、樹根等對施工影響。3)水泥土攪拌法不適當(dāng)用于解決泥炭土、塑性指數(shù)不不大于25粘土(容易在攪拌頭葉片上形成泥團,無法完畢攪拌均勻)、地下水具備腐蝕性(如地下水中具有硫酸鹽,由于硫酸鹽與水泥發(fā)生反映時,對水泥土具備結(jié)晶性侵蝕,會浮現(xiàn)開裂、崩解而喪失強度),若需采用時必要通過實驗擬定其合用性。4)本地基天然含水量不大于30%(黃土含水量不大于25%)、不不大于70%或地下水pH值不大于4時不適當(dāng)采用粉體噴攪法。4)持續(xù)搭接水泥攪拌樁或高壓噴射注漿樁可作為基坑止水帷幕,由于水泥土滲入系數(shù)比天然土滲入系數(shù)小幾種數(shù)量級,如某粘土加固前為10-4cm/s,加固后為10-8cm/s,具備較好防滲水能力。5)在飽和軟粘土地區(qū),采用格柵狀布樁形式可有效減少沉降量。飽和軟粘土在豎向荷載作用下產(chǎn)生豎向變形是由固結(jié)沉降和側(cè)向擠出變形構(gòu)成,采用格柵狀布樁形式,就是將深層攪拌法形成水泥土樁首尾相連成壁狀,再縱橫交錯成格柵狀,將未被加固軟土分而治之,包圍在一種個格柵里,這就限制了格柵中軟土固結(jié)沉降和側(cè)向變形,也就大大減小了其垂直沉降。如圖9.2為格柵布置示意圖。圖3.9.2水泥土樁格柵布置示意圖6)攪拌水泥土樁和旋噴水泥土樁,應(yīng)注意樁身強度密切與原土有關(guān)特點,如地基土分層,則樁身沿軸線為變強度;土孔隙比、含水量、塑性指數(shù)越大,樁身強度越低。對不均勻地基需采用相應(yīng)辦法,防止產(chǎn)生過大不均勻變形。6預(yù)壓法預(yù)壓地基按解決工藝可分為堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、真空和堆載聯(lián)合預(yù)壓。堆載預(yù)壓是老式地基解決辦法,也是最可靠地辦法。當(dāng)堆載不不大于擬建筑物荷載,且堆載有足夠時間使地基變形穩(wěn)定期,則建筑物基本必定是安全,不需任何勘察、設(shè)計、檢測等工作。當(dāng)前國外仍有某些工程采用堆載預(yù)壓法進行解決。圖3.9.3為作者到國外訪問期間拍攝堆載預(yù)壓照片。圖3.9.3國外某工程堆載預(yù)壓地基圖片真空預(yù)壓是在軟土地基一定深度內(nèi)制作一系列豎向排水體、地面鋪設(shè)砂墊層、再用不透氣薄膜覆蓋在砂墊層上,使之成為一種封閉區(qū),然后通過抽氣系統(tǒng)抽排封閉區(qū)氣水流體,使密封膜內(nèi)外產(chǎn)生一定壓力差,此壓力差即為施加于地基表面外荷載。土體隨壓力差增長和預(yù)壓時間延續(xù)而固結(jié),從而使地基強度增長,壓縮性減小。真空預(yù)壓能達到預(yù)壓荷載普通在70~80kPa,因其受力內(nèi)斂特性,預(yù)壓力可一次性加上也不致產(chǎn)生地基失穩(wěn)破壞,可有效加快施工進度。在真空預(yù)壓土體基本穩(wěn)定后,再運用土方聯(lián)合進行堆載預(yù)壓,以逐漸達到設(shè)計規(guī)定。其施工環(huán)節(jié)如下:1)水平排水系統(tǒng)(排水板、集水井、溝、砂墊層)。2)真空預(yù)壓(三布兩膜)。3)堆載聯(lián)合預(yù)壓。圖3.9.4、圖3.9.5、圖3.9.6為某工程真空預(yù)壓聯(lián)合堆載預(yù)壓圖片。圖3.9.4插塑料排水板圖3.9.5鋪設(shè)真空膜圖3.9.6人工堆載預(yù)壓預(yù)壓法應(yīng)用范疇及注意要點如下:1)預(yù)壓法合用于解決淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土等飽和粘性土地基。2)當(dāng)軟土層厚度不大于4m時,可采用天然地基堆載預(yù)壓法。對于堆載預(yù)壓工程,當(dāng)荷載較大時,應(yīng)嚴格控制加載速度。防止地基發(fā)生剪切破壞或產(chǎn)生過大塑性變形。8夯實水泥土樁法夯實水泥土樁是指運用機械成孔(擠土、不擠土)或人工挖孔,然后將土與不同比例水泥拌合,將它們夯入孔內(nèi)而形成加固體,加固體與樁間土構(gòu)成復(fù)合地基地基解決辦法。其加固地基原理由于夯實中形成高密度及水泥土自身強度,在機械擠土成孔與夯實同步可將樁周土擠密,提高樁間土密度和承載力。和攪拌水泥土樁和旋噴水泥土樁相比,夯實水泥土樁在成孔時可逐級檢查土層狀況與否與勘察報告相符,不符合時可及時調(diào)節(jié)設(shè)計,保證地基解決質(zhì)量。夯實水泥土樁法應(yīng)用范疇及注意要點如下1)夯實水泥土樁法合用于解決地下水位以上粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。2)解決深度不適當(dāng)超過10m。3)雨季施工時,應(yīng)采用防雨及排水辦法,剛夯實完水泥土,如受水浸泡,應(yīng)將積水及松軟土挖除,再進行補夯,受浸泡混合料不得使用。4)當(dāng)用于高層建筑時,應(yīng)注意本地經(jīng)驗。9水泥粉煤灰碎石(CFG)樁水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)法合用于解決粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)素填土等地基。對淤泥質(zhì)土應(yīng)依照地區(qū)經(jīng)驗或現(xiàn)場實驗擬定其合用性?;竞蜆俄斨g需設(shè)立一定厚度褥墊層,保證樁、土共同承擔(dān)荷載形成復(fù)合地基。該法合用于條基、獨立基本、箱基、筏基,可用來提高地基承載力和減少變形。對可液化地基,可采用碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁多樁型復(fù)合地基,達到消除地基土液化和提高承載力目。應(yīng)用范疇和注意事項如下:1)本地質(zhì)條件較均勻且有好持力層時可用于高層建筑對普通黏性土、粉土或砂土,樁端具備好持力層,經(jīng)水泥粉煤灰碎石樁解決后可作為高層建筑地基,如北京華亭嘉園35層住宅樓,天然地基承載力特性值為=200kPa,采用水泥粉煤灰碎石樁解決后建筑物沉降在50mm以內(nèi)。成都某建筑40層、41層,高度為119.90m,強風(fēng)化泥巖承載力特性值=320kPa,采用水泥粉煤灰碎石樁解決后,承載力和變形均滿足設(shè)計和規(guī)范規(guī)定。2)本地質(zhì)條件嚴重不均勻應(yīng)考慮抗震影響震害調(diào)查發(fā)現(xiàn),當(dāng)樁置于分層土體中,且相鄰?fù)翆觿偠认嗖钶^大時,土層水平位移差導(dǎo)致軟硬土層界面處樁身彎矩與剪力加大,使得基樁破壞。如圖3.9.7所示,為新瀉地震后開挖調(diào)查基樁破壞之一。該承臺埋深1.7m,樁長約11m,樁側(cè)上部土層以松散細砂為主,下部以稍密細砂為主,樁端持力層為中密細砂,在距承臺下2.5~3.5m左右夾雜一層稍密細砂,距承臺下7~10m左右夾著一層松散細砂,在這些N值突變地方,基樁發(fā)生了彎剪破壞。圖3.9.7日本地震樁在軟硬土層交界處破壞圖樁基震害對CFG樁復(fù)合地基是有一定啟示,當(dāng)CFG樁穿過軟硬差別大土層時,地震引起土層間位移是也許導(dǎo)致破壞,由于其抗水平荷載能力遠低于樁。國內(nèi)某些高校進行CFG樁振動臺實驗也得出了類似結(jié)論。因而,在樁身范疇存在軟硬差別大土層時,考慮地震影響應(yīng)慎重采用CFG樁復(fù)合地基,如必要采用,可采用在樁體配筋方案。10石灰樁法石灰樁和水泥土樁比最大長處是其遇水時體積會有一定膨脹,這對周邊土體有一定擠密效果。石灰樁法合用于解決飽和粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土和素填土等地基。用于地下水位以上土層時,可采用減少生石灰用量和增長摻合料含水量辦法提高樁身強度。該法不合用于地下水下砂類土。11灰土擠密樁法和土擠密樁法灰土擠密樁法或土擠密樁法通過成孔過程橫向擠壓作用,樁孔內(nèi)土被擠向周邊,使樁間土得以密實,然后將準(zhǔn)備好灰土或素土(粘土)分層填入樁孔內(nèi),并分層搗實至設(shè)計標(biāo)高,用灰土分層夯實樁體,稱為灰土擠密樁;用素土夯實樁體稱為土擠密樁?;彝翑D密樁法和土擠密樁法合用于解決地下水位以上濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基,可解決地基深度為5~15m。當(dāng)以消除地基土濕陷性為重要目時,宜選用土擠密樁法。當(dāng)以提高地基土承載力或增強其水穩(wěn)定性為重要目時,宜選用灰土擠密樁法。本地基土含水量不不大于24%、飽和度不不大于65%時,不適當(dāng)選用灰土擠密樁法或土擠密樁法?;彝翑D密樁法和土擠密樁法在消除土濕陷性和減少滲入性方面效果基本相似,土擠密樁法地基承載力和水穩(wěn)定性不及灰土擠密樁法。12柱錘沖擴樁法柱錘沖擴樁法合用于解決雜填土、粉土、粘性土、素填土和黃土等地基,對地下水位如下飽和松軟土層,應(yīng)通過現(xiàn)場實驗擬定其合用性。地基解決深度不適當(dāng)超過10m。禁忌3.10對慣用樁應(yīng)用條件和注意問題理解不全面在詳細構(gòu)造工程設(shè)計中,樁型及成樁工藝對大多數(shù)設(shè)計者而言都是既有所理解但又理解不深、不全,以為是很專業(yè)一種問題。國內(nèi)樁基規(guī)范在附錄A以表格形式給出了樁型及成樁工藝選取方面宜忌,設(shè)計者可以參照。為避免設(shè)計者誤選錯誤或不恰當(dāng)樁型及成樁工藝,本文在此結(jié)合規(guī)范及工程經(jīng)驗總結(jié)整頓一下,以便讀者參照。樁是混凝土構(gòu)件和土組合體,因而混凝土構(gòu)件在置(灌)入過程中,對樁側(cè)和樁端土影響,對于樁質(zhì)量、承載力和沉降均有很大影響。依照對土影響限度,當(dāng)前分為擠土樁、某些擠土樁和非擠土樁。1擠土樁常用擠土樁涉及預(yù)制實心樁、預(yù)應(yīng)力管樁、預(yù)應(yīng)力空心方樁、沉管灌注樁、夯擴樁、螺桿樁等。近年來,由于某些擠土樁選取或施工不慎,導(dǎo)致某些工程事故,使諸多工程技術(shù)人員談擠土樁‘色變’。常浮現(xiàn)預(yù)制樁傾斜、上浮,沉管樁斷樁、縮頸等,加劇了技術(shù)人員顧慮。最有名是武漢市漢口區(qū)橋苑新村18層商品住宅樓,因擠擴樁質(zhì)量事故,導(dǎo)致建筑物傾斜,樓頂端水平位移達2884mm,1995年12月26日被爆拆除。在擬定擠土樁方案時,注意如下幾點:1)擠土樁普通樁徑較小,樁長較短,樁徑普通不超過600mm,樁長不超過40m。普通合用于100m如下建筑。2)采用擠土樁應(yīng)注意成樁順序和每日成樁數(shù)量,使擠土效應(yīng)不致對已成樁產(chǎn)生不利影響。3)對于濕陷性黃土、液化土、松散土、回填土,采用擠土樁是合理方案??上蚰承┫敛涣脊こ烫匦裕倪M土性質(zhì),減小建筑物沉降。4)沉管灌注樁用于淤泥及淤泥質(zhì)土層時,應(yīng)局限于多層住宅樁基,不可應(yīng)用于高層建筑。5)在飽和粘性土中采用擠土樁時,應(yīng)考慮擠土效應(yīng)對于環(huán)境和質(zhì)量影響。必要時采用預(yù)鉆孔,、設(shè)立消散超孔隙水壓力砂井、塑料插板、隔離溝等辦法。6)坡地、岸邊樁基不適當(dāng)采用擠土樁。7)抗震設(shè)防烈度為8度及以上地區(qū),采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁時,應(yīng)考慮場地條件。8)夯擴樁宜用于樁端持力層為埋深不超過25m中、低壓縮性黏性土、粉土、砂土和碎石類土。2某些擠土樁某些擠土樁涉及長螺旋鉆孔壓灌樁、鋼管樁、擠擴支盤樁。1)長螺旋鉆孔壓灌樁長螺旋鉆孔壓灌樁樁是當(dāng)前應(yīng)用較廣泛樁型,其具備施工速度快、樁身質(zhì)量穩(wěn)定特點。樁徑普通不超過800mm,采用此樁型注意如下幾點:(1)合理樁長當(dāng)前樁長理論上可不不大于30米,但實際工程中,多選用30m如下。如樁長過長,鉆桿剛度不夠,在鉆進過程產(chǎn)生擺動,也許對樁質(zhì)量產(chǎn)生影響,應(yīng)注意本地經(jīng)驗;(2)鋼筋籠子長度長螺旋鉆孔壓灌樁樁是在混凝土灌注完畢后,運用插筋器和振動裝置后插入,當(dāng)前長度可超過20m,如樁長30m左右,普通插入困難,特別是樁徑較小時。(3)特殊地質(zhì)地質(zhì)條件某些工程實例顯示,當(dāng)樁身范疇存飽和粉土?xí)r,樁基設(shè)備振動也許導(dǎo)致液化,樁浮現(xiàn)縮頸和擴徑現(xiàn)象,某些工程樁充盈系數(shù)超過1.7。2)擠擴支盤樁擠擴支盤樁是在鉆孔完畢后,在孔內(nèi)放入液壓設(shè)備,在樁不同部位擠擴形成盤。其長處是能較大幅度提高樁承載力。缺陷是支盤所用時間使施工工效減少,有時承載力不穩(wěn)定。當(dāng)前國內(nèi)已有切削成盤技術(shù),其穩(wěn)定性高于擠壓成盤。3非擠土樁涉及人工挖孔樁、泥漿護壁鉆(沖)孔灌注樁。1)人工挖孔樁人工挖孔樁是一種老式施工辦法,人工挖孔樁合用于地下水位較深,或能采用井點降水地下水位較淺而持力層較淺且持力層以上無流動性淤泥質(zhì)土狀況。成孔過程也許浮現(xiàn)流砂、涌水、涌泥地層不適當(dāng)采用。2)泥漿護壁鉆(沖)孔灌注樁泥漿護壁鉆(沖)孔灌注樁可應(yīng)用于各種地質(zhì)條件,合用于任何工程,且樁徑樁長可調(diào)性大。如寧波鐵路樞紐北環(huán)線甬江左線特大橋P6號主墩鉆孔灌注樁,樁徑3.0m,有效樁長132m,實際鉆孔深度140m。采用泥漿護壁鉆(沖)孔灌注樁注意如下幾點:(1)樁底沉渣控制。(2)樁側(cè)泥皮控制。(3)灌注時樁身質(zhì)量控制。(4)最佳采用后注漿進行解決。禁忌3.12考慮基本方案時對地下水注重不夠(補充)地下水對地基基本影響非常大,幾乎涉及到地基基本各個方面,詳細如下:1)粘性土物理力學(xué)指標(biāo)和含水量有很大關(guān)系;2)基本抗浮和地下水位高度有直接關(guān)系;3)砂土或粉土液化和含水量關(guān)于;4)濕陷性土和膨脹土不良變形特性和水關(guān)于;5)地基土凍脹和水關(guān)于;6)地基解決辦法或成樁工藝選取和地下水關(guān)于;7)耐久性和地下水位變化關(guān)于;8)地面或建筑物沉降和地下水位變化關(guān)于;9)地質(zhì)災(zāi)害如泥石流、滑坡等和水關(guān)于;10)基坑破壞諸多是地下解決不當(dāng)導(dǎo)致;11)承壓水影響基坑開挖深度。每年由于地下水問題導(dǎo)致地基基本領(lǐng)故諸多,對于地下水以上影響,在考慮地基基本方案時,應(yīng)高度注重。禁忌3.13考慮地基基本方案時忽視對相鄰建筑影響對于新建筑物緊鄰既有建筑時,考慮地基基本方案時,應(yīng)考慮新建筑基本對既有建筑基本影響,涉及如下幾方面。1周邊既有建筑基本狀況查明既有建筑構(gòu)造形式、構(gòu)造狀態(tài)、建成年代和使用狀況等,依照鄰近工程構(gòu)造類型、荷載大小、基本型式、間隔距離以及土質(zhì)狀況等因素,分析也許產(chǎn)生影響限度,并提出相應(yīng)防止辦法。2施工影響1)當(dāng)軟土地基上采用有擠土效應(yīng)樁基對鄰近既有建筑有影響時,可在鄰近既有建筑一側(cè)設(shè)砂井、塑料排水帶、應(yīng)力釋放孔或開挖隔離溝,減小沉樁引起孔隙水壓力和擠土效應(yīng)。對重要建筑可設(shè)地下?lián)跬翂Α?)遇有振動效應(yīng)樁基施工時,可采用開挖隔振溝,以減少振動波傳遞。3)當(dāng)鄰近建筑開挖基槽、人工減少地下水或迫降糾傾施工等,也許導(dǎo)致土體側(cè)向變形或產(chǎn)生附加應(yīng)力時,可采用對既有建筑進行地基基本局部加固,減小該側(cè)地基附加應(yīng)力,控制基本沉降等辦法。4)在既有建筑鄰近進行人工挖孔樁或鉆孔灌注樁時,應(yīng)注意地下水流失及土側(cè)向變形,可采用回灌、截水辦法或跳挖、套管護壁等施工辦法等,并進行沉降觀測,防止既有建筑浮現(xiàn)不均勻沉降而導(dǎo)致裂損。3新建筑物荷載擴散影響當(dāng)修舊建筑較近時,新建筑物荷載會擴散到既有建筑地基內(nèi),使其變形增大,如解決不當(dāng)也許導(dǎo)致既有建筑破壞。存在緊鄰建筑物時,建筑物荷載不但使自身基本下地基土產(chǎn)生壓縮變形,并且由于基底壓力擴散影響,緊鄰建筑荷載產(chǎn)生附加應(yīng)力疊加,如圖3.13.1示,引起地基附加沉降,如沉降過大,建筑物也許發(fā)生傾斜。圖3.13.1相鄰建筑互相影響示意圖禁忌3.14采用天然地基時忽視原有舊基本對變形影響對于采用天然地基建筑物,在考慮地基基本方案時不能忽視原有舊建筑物影響,特別是局部存在舊基本影響狀況。舊基本影響重要是對其影響范疇內(nèi)地基土進行了先期壓縮,壓縮模量一定限度提高。由于舊建筑物荷載影響,新建筑物不同部位附加壓力,易浮現(xiàn)差別沉降或整體傾斜。山東某地一六層框架構(gòu)造住宅,采用天然地基,條形基本,如圖14.1,由于一側(cè)曾存在3層磚混構(gòu)造舊建筑,位置如圖3.14.1,新建筑物施工前拆除。該新建筑主體封頂后就浮現(xiàn)了明顯傾斜,超過規(guī)范規(guī)定,不得不進行加固解決。分析因素,新舊建筑重疊某些,其條形基本下附加壓力明顯低于另一側(cè),不到另一側(cè)50%,而地基土壓縮模量又有一定提高,地基變形明顯不均,浮現(xiàn)整體傾斜。圖3.14.1新舊建筑位置關(guān)系示意圖禁忌3.15考慮地基基本方案時對地震影響注重不夠1地震對地基基本危害地震對地基基本震害體當(dāng)前如下幾方面:1)地表斷裂對建筑物破壞地表斷裂又稱地裂縫,分為構(gòu)造地裂縫和重力地裂縫。構(gòu)造地裂縫是地震中斷層錯動在地表形成痕跡,是極震區(qū)高烈度標(biāo)志。震級越高,斷層破裂長度越大,錯距就越大,出露于地表裂縫越長。1976年唐山地震時,唐山市區(qū)浮現(xiàn)了一系列走向大體相似構(gòu)造性地裂縫,總長8~10km,地面水平錯動達0.7~1.3m,豎向錯動0.1~0.4m,給位于這上面及附近房屋、道路導(dǎo)致嚴重破壞。重力地裂縫是在地震作用下,由于斜坡滑動或上覆土層沿傾斜下臥層層面滑動而引起地面張裂。這種張裂在河岸或古河道旁邊以及人工整平半挖半填場地最容易浮現(xiàn)。天津市有一座大廈位于海河故河道原河岸上,1976年地震時,由于故河道填充土體向河心滑移30cm,在大廈底下浮現(xiàn)一條地裂縫,穿過整個建筑物,將大廈拉開兩半。2)滑坡對地基基本破壞滑坡是山區(qū)和丘陵地區(qū)震害典型特點,地震引起滑坡來突然、規(guī)模大、往往對建筑物導(dǎo)致毀滅性破壞。河岸邊坡或水庫坡發(fā)生大規(guī)?;隆⒈浪鷷r,會引起次生災(zāi)害。大量土石方突然傾入河中,也許堵塞河流,形成堰塞湖,而堆積物一旦潰決,湖水迅猛下瀉,往往導(dǎo)致下游水災(zāi)。上述災(zāi)害汶川地震中都曾經(jīng)浮現(xiàn)。地震時滑坡發(fā)生與如下因素關(guān)于:1)地貌形態(tài)、特性、邊坡穩(wěn)定性;2)巖石風(fēng)化剝落限度,與否有雨水沖刷及滲入裂隙面狀況,與否有老滑坡體,易于滑移軟巖夾層分布狀況;3)人工邊坡開挖面、平原地區(qū)河岸等。3)砂土液化砂土液化最常用體現(xiàn)是地震時,地表浮現(xiàn)‘噴砂冒水’現(xiàn)象。液化是土由固體狀態(tài)變成液體狀態(tài)一種現(xiàn)象,飽和松散砂土受到振動時,土顆粒處在運動狀態(tài),在慣性力作用下,砂土有增密趨勢,如孔隙水來不及排出,孔壓升高,使有效應(yīng)力減小。當(dāng)有效應(yīng)力接近零時,土粒間就不再傳遞有效應(yīng)力,涉及重力,土粒處在失重狀態(tài),可隨水流動,甚至從薄弱部位噴出,形成‘噴砂冒水’。液化危害是地基土完全喪失抗剪強度和承載力,使建筑物浮現(xiàn)傾斜、沉降不均、沉降大等,甚至導(dǎo)致建筑物整體破壞。4)軟土震陷軟土重要是指水下沉積飽和黏性土,由于含水量大,壓縮性高,強度低特點,在往復(fù)應(yīng)力作用下,其剛度減少,導(dǎo)致建筑物過大和不均勻沉陷。如唐山地震時,天津漢沽某建筑物震陷沉降超過600mm。2選取地基基本方案時注意事項1)場地選取場地條件(涉及地形、地貌、局部地質(zhì)構(gòu)造、地下水位、覆蓋層厚度、土質(zhì)、土層分布等)對地震時地面運動特性有很大影響,場地條件是決定地震時與否浮現(xiàn)地基失穩(wěn)(震陷、液化、滑坡)核心性因素。盡量選取對建筑物抗震有利地段,避開不利、特別是危險地段。2)地基基本類型選取應(yīng)結(jié)合建筑種類、構(gòu)造體系和場地詳細條件選取有助于抗震地基基本方案,應(yīng)遵守如下原則:(1)同一構(gòu)造單元不適當(dāng)采用兩種或兩種以上地基基本型式;(2)同一構(gòu)造單元不要跨在性質(zhì)不同兩種土上,特別放在半挖半填地基上;(3)同一構(gòu)造單元基本,不要采用不同基本埋置深度;(4)深基本普通比淺基本抗震有利,由于傳給基本底面地震加速度會小些,四周土對基本振動起阻抗作用,有助于將更多震動能量耗散到周邊土層中;(5)縱橫內(nèi)墻較密地下室、箱形基本和片筏基本抗震性能較好;(6)上部構(gòu)造應(yīng)盡量避免偏心,并加強整體剛度;(7)獨立基本最佳采用地基梁聯(lián)系成整體;(8)樁基本經(jīng)實踐證明對抗震有利。禁忌3.16考慮地基基本方案不能廣義應(yīng)用變剛度調(diào)平1變剛度調(diào)平設(shè)計概念、本質(zhì)、應(yīng)用條件1)概念《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-引入了變剛度調(diào)平設(shè)計理念,定義如下:“考慮上部構(gòu)造形式、荷載和地層分布及互相作用效應(yīng),通過調(diào)節(jié)樁徑、樁長、樁距等變化基樁支承剛度分布,以使建筑物沉降趨于均勻,承臺內(nèi)力減少設(shè)計辦法”。2)本質(zhì)變剛度調(diào)平設(shè)計本質(zhì)是借助于不同布樁方式、不同樁長,使樁端土受荷水平趨于均勻,從而使樁基本沉降均勻設(shè)計辦法,由于樁基本變形本質(zhì)是其影響范疇內(nèi)土變形。3)應(yīng)用條件當(dāng)依照計算和經(jīng)驗判斷地基基本也許浮現(xiàn)不均勻沉降,影響建筑物正常使用時,應(yīng)進行變剛度調(diào)平設(shè)計。2樁基變剛度調(diào)平設(shè)計應(yīng)用1)影響基樁剛度因素影響基樁剛度地因素如下:(1)樁截面、長度、材料強度,普通狀況下,樁截面越大、樁越長、材料強度越高,基樁剛度越大;(2)樁側(cè)、樁端土性質(zhì),樁側(cè)、樁端土性質(zhì)越好,基樁剛度越大;(3)樁土結(jié)合狀態(tài),樁土結(jié)合狀態(tài)越好,基樁剛度越大;(4)樁互相影響,樁數(shù)量越多、間距越小,樁互相影響越大,基樁剛度減少。2)樁基變剛度調(diào)平設(shè)計應(yīng)用《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-中3.1.8條對樁基本變剛度調(diào)平設(shè)計進行了如下規(guī)定:(1)對于主裙樓連體建筑,當(dāng)高層主體采用樁基時,裙房(含純地下室)地基或樁基剛度宜相對弱化,可采用天然地基、復(fù)合地基、疏樁或短樁基本。(2)對于框架-核心筒構(gòu)造高層建筑樁基,應(yīng)強化核心筒區(qū)域樁基剛度(如恰當(dāng)增長樁長、樁徑、樁數(shù)、采用后注漿等辦法),相對弱化核心筒外圍樁基剛度(采用復(fù)合樁基,視地層條件減小樁長)。(3)對于框架-核心筒構(gòu)造高層建筑天然地基承載力滿足規(guī)定狀況下,宜于核心筒區(qū)域局部設(shè)立增強剛度、減小沉降摩擦型樁。(4)對于大體量筒倉、儲罐摩擦型樁基,宜按內(nèi)強外弱原則布樁。(5)對上述按變剛度調(diào)平設(shè)計樁基,宜進行上部構(gòu)造—承臺—樁—土共同工作分析。3)樁基變剛度調(diào)平設(shè)計最有效布樁辦法從理論上講,變剛度調(diào)平設(shè)計有局部增強、變樁距、變樁徑、局部增長樁長四種模式,如圖3.16.1。(a)局部增強(b)變樁距(c)變樁徑(d)局部增長樁長圖3.16.1變剛度調(diào)平設(shè)計模式以上4種模式中,以(d)模式最有效。因素是樁基本沉降,特別是群樁基本沉降,重要是樁基影響范疇內(nèi)土變形。為使沉降趨于均勻,應(yīng)使樁基影響范疇內(nèi)土、特別是樁端土受荷水平接近,這樣才干使沉降趨于均勻。而在荷載集度高部位將樁局部加長,可使荷載擴散范疇加大,減少樁端土受荷水平,這和天然地基增大基本底面積減小沉降原理是一致。因而變剛度調(diào)平設(shè)計最有效辦法就是增長樁長,特別是摩擦型樁。3廣義變剛度調(diào)平設(shè)計除樁基變剛度調(diào)平設(shè)計外,在詳細設(shè)計中還可采用其
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