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地基处理方法|近海基础处理
2022-10-06 02:02:53备受嘱目。复杂地区的施工技术往往很复杂,沿海地区工程施工就是非常显著的一•个例子,本文就沿海地区工程实例來探讨基础处理的特点。基不出处理目白勺:捉高地基承载力,减小地基变形量及消除不均匀沉降等。首先根据结构类型,载荷大小及使用要求,通过勘察地形地貌,地层结构,土质条件,下水特征,环境情况,,气彖,水文,结合当地工程经验,工程造价等因素进行综合分析,最后确定基础处理方案。地基处理的对象地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。我国的《建筑地基基础设计规范》(GB5(X)07-2002)由淤泥、淤泥质土、冲填土、朵填土或其他高压缩性土层构成的地基”特殊土地基带有地区性的特点,它包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红黏土和冻土等地基。天然地基上的浅基础埋置深度较浅,用料较省,无需复杂的就工设备,在开挖基坑、必要时护坑壁和排水疏干后对地基不加处理即可修建,工期短、造价低,因而设计时宜优先选周天然地基。当这类基础及上部结构难以适应较差的地慕条件吋才考虑采用人型或复杂的棊础形式,如连续基础、桩基础或人工处理地基。地基处理的目的是采用各种地基处理方法以及改善地基条件,主要措施包括•以下五方血地基处理方法(1)换填垫层法当建筑物基础下持力层为较软弱或湿陷性土层,不能满足上部荷载对地某强度或变形的要求吋,常采用换土梨层来处理地基。
先将棊础下的软弱土、湿陷性黄土、杂填土或膨胀土等的砂土的震动液化。由于夯击的能量大,加固深度也很人。强夯不仅对湿陷性黄土、粉土和砂土有效,而且对饱和软黏土和黏土也有效。这是由于强夯吋发出的冲击能造成一系列的压缩波使体内出现排水网络,土的渗透性骤然增加,空隙水迅速排出,空隙水压力很快消散,从而产生很大瞬间沉降,使土体加密,强度大幅度提高。砂桩挤密加固砂桩常用于挤密松散朵填土、砂性较大的黏性土或松散砂地基,提高地基的密实程度和承载力,并能有效地防止砂土地基的震动液化。但对于黏性大的饱和软土地基、软弱的高湿黄土地基,由于土地渗透性少,抗剪强度低,灵敏度较高,衣加固过程中空隙水不能及时排除,超孔隙水床力难以很快消散,英挤密效果不显著。砂桩还能用于湿陷性黄土地基。砂桩的作川:一是挤密地基,二是排水,加速一•般黏性土的排水效果。土或灰土桩挤密加固土或灰土桩挤密加固地基是一种人工复合地基,属于深层加密处理地基的一种方法。其主要爆破挤密桩爆破挤密桩是先用洛阳铲或钻孔机打孔,然后在孔内进行爆破,以扩大坑径并在下端形成一法首先在黏性土地基中得到应用。在黏性土中制造一群以石块、砂砾等散粒衬料组成柱体,这些柱与原地基一起构成所谓的复合地基,使用承载力提高,沉降减少。
为此,有人把这一方法称为“碎石桩法”。深层搅拌法我国地域广大,有各种成因的软十•层(如东海、黄海、渤海的滨海相沉积土;长江、珠江、数低、沉降稳定时间长。近年來,根据工业布局或城市发展规划,常需在软土地基上进行建筑,以往通常采取挖原理的。在软土地皋屮掺加各类固化剂,使之固化起来是一种通川的地基加固方法。常川的固化地基的承载力,减少沉降量,提高边坡的稳定性,适川于以下情况:作为建筑物或构筑物的地棊、厂房内具有地面荷载的地基、高填方路堤下的棊层等;进行人面积地基加固,以防止码头岸的滑动,深慕坑开挖时边壁坍塌、坑底隆起,减少软土屮地下构筑物的沉降等;其他:作为海水(水中)堤体的地棊;作为地下防渗墙以阻止地下渗透水流等。(6)高压喷射注浆法高压水射流技术应用到灌浆工程中,逐步发展为新型的地基加固和防渗止水施工法。高压喷射注浆,就是利川钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定深度后,以20〜40MPa压力把浆液或水由喷嘴中喷射出,形成喷射流冲击破坏土层。当能量大、速度快和射流的动能大于土层结构强度时,土颗粒便从土层中剥落下来,一部分细颗粒随浆液或水冒出地血;其余土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量人小,有规律地重新排列。
浆液体凝固灰,便在上层中形成一个固结体,固结体为条形。当喷射流作顺、逆时针方向小于180往复摆喷时,固结体呈扇形。高压喷射注浆施工由下而上进行,首先需要钻孔把带右喷嘴的注浆管送到预定深度,然后从下向上喷射注浆加固地基。地基处理方法的选择原则进行地基设计时,应最大限度地发挥天然地基的潜在能力,尽对能地采用天然地基方案,当采用简易的处理措施或通过加强上部结构的整体刚度措施后,仍难满足建筑工程要求吋,再考虑采用地基处理方案。在选择地基处理方案时地基处理方法,耍结合当地环境和经济技术条件、材料来源、地基土层的埋用的地基处理方法是换土垫层法地基处理方法,该法适用条件比较广泛,造价低廉,施工简使,材料来源也很充裕。换土垫层的处理深度要根据建筑物要求和开挖的可能性决定。挤密桩可用于挤密度较大深度范围的砂十•、松散杂填土、湿陷性黄土地基等,但对于饱度过大的黏性土地基就不一定适用。挤密砂桩适用于一般黏性土,但对于某些地区的软弱饱和土,其效果并不好。振冲碎冇桩最适合用于粉土和松散砂土地基的加固坊特别是在防止地呈液化方而更为技术经济效果就很值得研究。强夯法对湿陷性黄土效果明显,但对高湿度黄土,由于土中的孔隙水压力难以迅速消散,效果也不理想。
高压旋喷水泥校加固适用于软弱黏性土、砂中的连续墙和地基加固,也适用于对己有建筑物施工前完成填方工作,使地基得到预压。在建筑物施工后进行填方,会使建筑物产牛不均匀和鮫大的附加沉降。建筑物的上部结构和地基是共同工作而又相互影响的。因此,当地基不能满足设计要求时,不要只限于考虑地基加固,有的可以通过加强上部结构的措施而得到解决,或者两者兼施。在防止砂土液化的地基处理方法上,则有提高砂土密度的振密法、挤密砂桩法、动力压法及调整土质的换土法和预压、灌浆法等。有时述对选择允许液化为前提的结构设计,即采用保证结构物在有液化的情况下仍能止常使用的设计方案。例如釆用桩基穿透液化土层,支撑在非液化土层上,即使上部土层液化,也不会造成建筑物损坏;另外还对以采取加强建筑物整体结力层,下层为下卧层。基础为建筑物向地基传递荷载的下部结构。基础使得上部压力分散开来,并传递给地基,使地基更好地承受上部压力,使强度符合各项要求。环境荷载及特点:1风荷载,对建筑物产生风压,随之产生水平推移力和对建筑物固定的倾覆力矩2波浪荷载,大风暴或风眾潮等产生的波圧力,使建筑物失稳、地基变形、土液化软土沉陷,以及波浪、地基、结构的耦合作川3水流力,作川在建筑物水下部流速快、水流力大会冲刷基床4冰荷载,有静水力和动水力,静水力包括膨胀力、工程地质条件对基础影响:1承载性质:市不同土和土层组成的建筑物地基具有不同承摩擦性质:基础工程中基础与土的摩擦体现为土和婕筑物的相互摩擦3支扔性质:种形式的挡土墙起着支扌当的作用4渗透性质及承床水:水通过不同土层时发生渗基础划分:1按慕础的材料:石、混凝土、钢筋混凝土、砖、金属基础2按基础埋深:基础和深基础3按基础构造形式:实体结构、基墙、立柱、条形、连续、桩、墩基础基础刚度:冈性和柔性基础5港工常用:重力式基础、桩基础、墩基础港口近海基础工程特点:1环境条件复杂多变,周期性往复荷载2 软十•地基,含水量高、 压缩性人、抗剪强度低,一般需进行地基加固3 重力式建筑物基础多具有较人断而,自 人施工不便4上部结构和慕础之间无明显界限,多受水平力,在计算中正确却分上部 结构 和基础5 港工建筑多位于水下、海上,施工不便,加Z很多很多隐蔽工程,出现问 题不易 补救 性特征、土层分布、土的成因、地质时代、土的物理力学性质等,为工程设计和施工提供 所需的可靠地质资料 地基勘查阶段:1对行性研究阶段:根据工程特点及技术耍求,通过收集资料、勘查访 问、工程地质调杳、勘探、试验对场地的工程地质条件做出评价2 初步设计阶段:为合 钻探的方法和优点:冋转钻探、冲击钻探、振动钻探。
优点:可取到土样并现场划分土层,可确定地下水位置,钻孔内可进行触探或其他原位测试 10. 粘性土指标:物理性质指标:天然含水量、天然重度、孔隙比、饱和度、液限、槊•限、 限指数、液限指数。力学指标:抗剪强度,压缩系数或压缩模量,无侧限抗压强度等11. 勘查报告中包扌舌的岩土工程评价:1 根据工程要求对够场地工程地质条件作出评价,对 场地的稳定性作岀结论,指出适宜的建筑地段 层建议,推荐指标数据和天然地基、桩基的承载力3评价不良地质现彖对工程的危害 指出设计施工中应注意的问题和 K阶段勘查应注意的事项 12. 海底管道和特点:裸放式和埋放式。特点:1 长度远人于宽度,皋础问题按条形基础考 米,基础属埋入式浅基础 管道在海底会受到各种力作用,如波浪力、海流力、水压力、土压力、地震力等13. 管道稳定性设计:1 海床地基承载力 浪荷载、水流荷载、地质荷载、天然地基承载力等。14. 海底管道竖向承载力计算特点:要考虑海底慕床的承载力,要考虑管径、水流引起的管 式,rh于埋深较大,考虑基础侧边荷载作用。 15. 验算海底管道侧向稳定:海底管道或埋置带海床上,对其水平方向的位置变动也耍控制。 种变动就是滑动,产生原因是还有波流力的比接作用、海底水流对基床的冲刷,长期大面 枳海床地貌演变以及重力作用下的海床移动。
16. 保护海底管道稳定的工程措施:1 锚杆锚固法:岩性基床海底,尤其是管道的近岸登陆 坡或冲蚀的海床,尤其是土质较差、表层淤泥厚而需裸放的管道17. 确定单桥竖向承载力方法:1 主要方法:按桩身结构强度确定、按地基对桩的支持力确 (包括现场试验、经验公式法、理论计算及经验值法)2工程实践方法:静力触探法、 桩公式法及标贯实验法18. 群桩效应和评价指标:群桩效应指多跟桩受力后通过桩周土体而相互作用引起的与单桩 承载力变形性状相异的效果。评价指标:群桩效应系数: 变形比: 19. 桩的负摩擦力合产生原因:当桩周十•层山于某些原因产生向下的且超过桩身沉降量的位 时,桩周土对桩身的摩擦力向下。这种向下的摩擦力已不属于土体的抗力,因而称负摩擦 力。产生原因:1 桥穿越欠固结的软粘土或新填土而支承于硬粉性土、中密或密实 砂土 桩周附近表而有较大堆 载,或由于河床冲刷带來大量沉积土淤在桩周形成新填土 在透水层中抽取地下水,地下 水位下降,导致土中应力增加,土固结下沉 地下水位上升等造成湿陷性土的浸水下沉, 而桩端位于相对稳定土层上 冻土地基凶温度上升而融化,产生融陷,而桩端相对下沉很 少或不下沉 20. 弹性抗力法:桩周土的抗力与土休所处的状态、水平位移有关,表示为 21.水平抗力系数确定方法:张氏法(常数法)、m法、k 22.重力式建筑物基础特点及其与基础类型的关系:1 自重较人,尺寸较大,借重力以保持 本身的稳定2建筑物受风、波浪、海流影响大,容易造成基础火稳。
关系? 23. 为什么要设抛石基床,抛石基床的形式,宽度和厚度怎样确定:作用有四个方面 足变形和稳定的要求3)充分利用其透水性,减小建筑物前后的水位差,避免渗流4)保护 地基免受波浪和水流的淘刷。形式:1 混合基床。宽度和厚度的确定: 厚度根据地基承载力由计算确定;宽度与地基应力及扩散有关,一般根据码 头高度和基床 厚度确定,一般可取l~3m。 24. 大直径圆筒结构育•径多大称为大直径,设计中注意哪些问题:其直径范围一般在5〜14m, 至更大。设计:1直径主要根据结构和地基的稳定性通过计算来确定 其内外土压力的确 稳定性分析(抗滑稳定性、抗倾稳定性)4慕地压力的计算5 强度验算 25. 沉井棊础有何特点?如何选择沉井类型?什么是刃脚和踏而?踏而人小有何影响?沉 为基础又可作为地下构筑物的围护部分,内部结构也对充分利用。如何选择:取决于上部 结构的平而形状,同时受施工方法和是施工条件的限制。刃脚和踏而:沉井井 壁低端呈刀 刃状的部分为刃脚,刃脚底部的水平支承而为踏面。踏血影响:取值对沉井 的侧摩阻力和 下沉系数影响很人,即对沉井的下沉影响很人。封底:分为干封底和湿封 底,湿封底乂称 水下封底。
26. 沉井的设计与施工应注意的问题?如果施工时出现倾斜怎么办?注意问题:施工阶段的 验算,地基强度及变形验算,滑移和倾覆稳定性验算,H刃脚应有足够刚度,井壁 上预留 连接底板的凹槽和预留筋。发牛倾斜时:可采用掏土法、井顶不对称加重、施加 水平力扶 27.大圆筒、沉井、油管等结构的抗滑稳定性计算有何异同?这些结构物的根本区别? 28•何谓地下连续墙?冇什么特点?适合那些工程?地下连续墙就是川专川设备沿着深基 用导管法在泥浆中浇筑混凝土,筑成-单元墙段,依次顺序施工,以某种接头方法连接成的 一道连续的地下钢筋混凝土墙,以便基坑开挖时防渗、挡土,作为邻近建 筑物基础的支护 以及直接成为承受直接荷载的基础结构的一部分。特点:1 不需放坡挖 墙体刚度大,能承受较大的土压力。适合的 工程:建筑物的地下結构如地下室、地下铁道和道路、盾构的竖井、 防渗墙防漏墙等各种 基础结构物。 29. 地下连续墙施工工序?为什么设置导墙?单元槽段如何选择?各槽段如何联系?施工 序:先构筑钢筋於导墙,设备进场安装,单元槽段划分和导孔施工,再吊放钢筋笼与接头 管,布设混凝土浇注导管进行浆下浇注墙体混凝土顶拔接头管,最片冲洗混凝土导 理现场并进行卞-•单元槽段成槽作业。
导墙:1导向作用2 标记作用3 工平台共同保护孔口土休防止塌方 择:单元槽段长度根据设计及施丄条件(挖槽机具的性能、泥浆储备池的容量、相邻结构 物的影响、投入机械设备数量、混凝土供应能力和地质条件)槽段联系: 使用接头联系, 30. 软土地基特点及对建筑物影响:特点:1 软土含水量高孔隙比人2 压缩性大3 抗剪强度 渗透性小5多具有结构性6 具有吸附力7 在剪应力作用下具有流变性质。影响:1 滑坡或地 基破坏2 水平位移3 建筑物过量沉降和不均匀沉降 31. 软土地基设计原则:1 港口及近海工程尽量采川天然地基和浅基础方案,施工简便造价 的特点,在此基础上确定地基处理方案,同时考虑当地材料供应、施工技术条件和施工方 尽量采用先进科学技术进行设计与计算32. 地基设计包括:1 地基勘探和试验 测设计33. 地基验算:1 地基稳定性验算(a 地基水平滑动验算,包括水平地回、基础底面有齿墙 板、基础底面下设置抗滑桩;b地基的深层滑动验算;c 倾覆稳定性验算;d 地基 的承载力 验算,包括有抛石基床和无抛石基床)2 基础的沉降量计算验算 34. 地基观测内容和 的:对于软土地基,无论从设计、施工、使用哪个角度来看,地基观测都非常重要。
35. 沉降观测(a指导现场施工,避免工程事故b 推算最终沉降量,校核设计中计算沉降 观测沉降量与计算沉降量的比值称为修止系数Ms, 为确定容许沉降量积累资料 确定土层固结系数)2位移观测(以观测侧向位移,和沉降桩配合,用于确定 地基和边坡 稳定性及控制施丄速率)3 孔隙水压力观测(在地基中不同位置测孔隙水压 变化过程)4 接触压力观测(在挡土墙面,基础底板与接触处观测的十压力变化)5 度检验(在不同时期,测定土的强度变化,以检验强度增长情况) 36. 软土地基修建建筑物采取的工程措施:1 结构措施:使上部结构适应软土条件 施工措施:采用减少对建筑物危害的方法 改善地基应力:减少荷载、増加法向应力増强抗剪强度, 减少剪应力4 地棊处理 37. 软土地基处理方法:1 换填法(换填砂垫层法、土工织物法、爆破挤淤填石法、抛石挤 振冲法(振冲置换法、振冲密实法)5深层搅拌法 38. 提高持力层强度2扩散基底压力3 减少沉降4 加速排水固结5 消除冻胀 39. 复合地基及其与普通桩区别:桩土共同承担荷载。桩基础不考虑桩间土的承载作用,荷 计算该土体的变形量工程实例 哈利法塔 地基工作采用了一些措施建造强度很高的钢筋和混凝土墩座來支撑世界最高大 192根桩子打入地下 50 多米(15 层楼的高度),并用 3.7 子绑在一起,跨越的面积达8000 平方米,环绕了整个大厦的基座。
每一 个哈利法 塔的桩洞屮都随着挖掘灌入聚合物砂浆,其比重大于水,轻于混凝土, 足以支撑洞 壁又能在混凝土灌入时被排出。大厦的桩子用了近 18000 立方米的混 凝土浇筑, 墩座的桩子用了 15000 立方米的混凝土,椽子则用了 12300 立方米混 凝土。也就 是说,地基共用了 45000 立方米混凝土,重量超过了 11 万吨。 地基和基础采用摩擦桩加筏板联合基础。 地基地基为胶结的钙质土和含砾石的伊质土。天然地基土与混凝土桩的表面极限摩擦 250〜。 194根现场灌注桩.长度约43m,直径为。桩的设计承载力为3000t 行了压桩试验,最大压力为6000t,桩尖深度为70m 迪拜地下水有腐蚀性,氯离了 浓度为4.5%,硫为0.6%。因此桩采用C60 混凝土,加25%粉煤灰和7% 灰比为0.32,坍落度为 筏板厚度为3.75m,采用C50 自密实混凝土(SCC),添加40%粉煤灰,水灰比为 0.34。在现场进行了坍落度和流动性试验。钢筋间距双向为300mm,但在每一个 向每隔10根钢筋取消1 根钢筋.形成600mm 的无钢筋洞口,便于浇 土。
为了研究浇灌工艺和控制温升的措施,在现场制作了边长为3.75m 同桩、周边土体进行了三维有限元分析。分析指出,基础长期沉降为80mm,施工到135 层时沉降为30mm•工程完工后,实测沉降为60mm。 混凝土配合比竖向结构混凝土要求10h 强度达到lOMPa 以保证混凝土施工能正常循环。最终强 度达到80 以下)和60MPa(127层以上),C80 混凝土的弹性模量 混凝土还要有好的和易性,有适合于600m泵送高度的坍落度。迪拜冬天冷,夏天气温则在50 摄氏度以上,所以不同季节要调节混凝土的强度增长 混凝土的超高度泵送哈利法塔创造了混凝上单级泵送高度的世界记录- 达到这个空前高度的最 困难是混凝上的配合比设计。采用了4种不同的配合比以便能用较小的压力把 月进行了一次水平泵送试验,泵送压力与送到600m 高度的压力相同。试验确认了泵送 600m 高度的可行性,并实测了摩擦系数, 压力为20MPa 所用的泵送混凝土含13%粉煤灰和 10%的硅粉。集料最大粒 20mm;自密实,坍落度为采用了3 台世界上最人的混凝土泵,压力可 配套直径为的高压输送管。 模板和混凝土浇筑整个基础筏板混凝土接近,按屮心部分和3 个翼板分成4 段浇筑,每段相隔 24h 钢板作为模板。
首先浇筑屮心筒及英周边楼板,然后浇筑翼墙及相关楼板,最后是 端柱和附近楼板。 施工监测木工程高达82 餉•施工测量控制成为突出的问题。现有的测屋手段无法满足要求。 本工程施工采用了全球卫星定位系统GPS控制施丁全过程的精度。 辿拜哈利法塔以828m的超高度,52 万平米的巨大建筑而积,给我们提供了丰富 的设计和施T经验。随着国内632m的上海屮心、680m的深圳平安保险大厦等一 批600m以上建筑即将设计施工,我国的高层建筑技术将会提高到一个新的水平。
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