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岩土研究院

地基处理在建筑工程中的地位

374 2022-04-20 09:48:30

1.1.1  场地

场地是指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积的土地。而场地范围内及其邻近的地质环境都会直接影响着场地的稳定性。场地的概念应该是宏观的,它不仅代表着所划定的土地范围,还应扩大涉及某种地质现象或工程地质问题所概括的地区,所以“场地”的理解不能机械地理解为建筑占地面积,在地质条件复杂的地区,还应包括建筑占地面积在内的某个微地貌、地形和地质单元。

场地的评价实际上是工程选址或工程总体规划的一个组成部分。对占有较大地域的工程项目而言,它也是前期工作中可行性研究的一项主要组成部分。其内容包括∶

(1)考虑区域工程地质条件并结合场地的具体情况,判断场地范围内及其附近是否存在直接威胁工程安全或影响正常运营的不良地质因素;

(2)如确实存在不良地质因素,则必须进一步说明工程可能带来的具体风险,及为此所需采取的措施和工程额外增加的造价。

1.1.2  基础

基础是建(构)筑物的下部结构。任何建(构)筑物的荷载最终将传递到地基上,由于上部结构材料强度很高,而地基土相应的强度很低、压缩性较大,因此通过设置一定结构型式和尺寸的基础去解决这个矛盾。而基础具有承上启下的作用,它一方面处于上部结构的荷载及地基反力的共同作用下,承受由此而产生的内力(轴力、剪力和弯矩等);另一方面,基础底面的反力反过来又作为地基上的荷载,使地基产生应力和变形。

基础设计时,除了需保证基础结构本身具有足够的刚度和强度外,同时还需选择合理的基础尺寸和布置方案,使地基的变形保持在规范所容许的范围内。

基础方案的论证,常是地基评价的自然引伸和必然结果,地基和基础的设计往往是不可截然分割的。在英语名词中对“地基”和“基础”均用“Foundation”一词,可见其在实用上两者的一体性,所以基础设计又常被称为地基基础设计。

基础是指建造工程结构物地面以下部分构件的技术总称,它是工程结构物的重要组成部分。基础按埋置深度可分为∶浅埋基础(条形基础、柱基础和筏板基础等)和深埋基础(桩基、沉井和沉箱等);按基础变形特性可分为;柔性基础和刚性基础;按基础型式可分为;独立基础、联合基础、条形基础、筏板基础、箱形基础、桩基础、管柱基础、沉井基础和沉箱基础等。

1.1.3  地基

地基是指承托建筑物基础的这一部分范围很小的场地,亦即基础以下的土体。根据基础以下的土体名称和性质各异,亦有被相应地称为碎石土地基、砂土地基、粘性土地基、黄土地基、软土地基、冻土地基、膨胀土地基和盐渍土地基等。

地基设计的基本内容是地基承载力、变形和稳定分析。

1.1.4  地基处理对象和方法的分类

当基础直接建造在未经加固的天然土层上时,这种地基称之为天然地基。若天然地基较为软弱,不能满足地基强度、变形和稳定分析时,则事先要经过人工处理后再建造基础,这种地基加固称为地基处理(Soil Treatment,Ground Treatment,Foundation Treatment,Ground Improvement)。

一、地基处理对象

地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。

(一)软弱地基

我国的《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89)P-13)中规定∶"软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基”。

1.软(粘)土

淤泥及淤泥质土总称为软(粘)土(Soft Soil)。它是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积,经生物化学作用形成,其天然含水量大于液限、天然孔隙比大于1.0的粘性土。当天然孔隙比大于或等于1.0而小于1.5时为淤泥质土(Mucky Soil);当天然孔隙比大于或等于1.5时为淤泥(Muck)。

软土的特性是天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、抗剪强度低、地基变形大、不均匀变形也大,流变性大,且变形稳定历时较长,在比较深厚的软土层上,建(构)筑物基础的沉降往往持续数年甚至数十年之久。

对软土地基设计时应尽量利用其上覆较好的硬壳层作为持力层;应考虑上部结构和地基的共同作用;对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质条件等进行综合分析,确定建筑、结构措施和地基处理方法;对活荷载较大的构筑物(如料仓、油罐等),使用初期应根据沉降情况控制加载速率,掌握加载间隔时间或调整活荷载分布,以避免过大倾斜。

建造在软土地基上的建(构)筑物施工时,应注意对基槽底面的保护,减少扰动,以防持力层土的结构破坏而降低强度和增大变形;对荷载差异较大的建(构)筑物,宜先建重、高部分,后建轻、低部分,用以调整不均匀沉降。

软土广泛分布在我国东南沿海、内陆平原和山区,如天津、上海、杭州、宁波、温州、福州、厦门和广州等地区,以及昆明和武汉等内陆地区。

2.冲填土

在整治和疏通江河航道时,用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水分吹到江河两岸而形成的沉积土,称为冲填土,亦称吹填土(Hydraulic Fill)。

冲填土的成分是比较复杂的,如以粘性土为主的冲填土,因土中含有大量水分且难于排出,土体在形成初期处于流动状态,因而这类土属于强度较低和压缩性较高的欠固结土。另外,主要以砂土或其它粗颗粒土所组成的冲填土,其性质基本上与粉细砂相类似,则不属于软弱土范畴。因而冲填土的工程性质主要取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件。

在我国长江、上海黄浦江和广州珠江两岸以及天津等地分布着不同性质的冲填土。

3.杂填土

杂填土(Miscellaneous Fill)是由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。

杂填土的成因很不规律,组成的物质杂乱,分布极不均匀,且结构松散。杂填土的主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差,一般还具有浸水湿陷性。即使在同一建筑场地的不同位置,地基承载力和压缩性也有较大的差异。对有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土,设计时尤应填重注意。杂填土一般未经处理不宜作为持力层。

4. 其它高压缩性土

饱和松散粉细砂(包括部分粉土)也应属于软弱地基范畴,它在动力荷载(机械振动和地震等)重复作用下将产生液化;.基坑开挖时也会产生管涌。

对以上四种软弱地基勘察时,应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况。对冲填土尚应了解排水固结条件;对杂填土尚应查明堆载历史,明确自重下稳定性和湿陷性等基本因素。

(二)特殊性土地基

特殊性土地基(Special Ground)大部分带有地区性特点,它包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等。

1.软土

软土的分类和特性在前面已进行阐明,此处不再多赘。2.湿陷性黄土

凡天然黄土在上覆土的自重应力作用下,或在上覆土自重应力和附加应力共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的黄土,称为湿陷性黄土(Collapsible Loess)。

我国湿陷性黄土广泛分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、河北、河南、山面、陕西、甘肃、宁夏、青海和新疆等地。由于黄土的浸水湿陷而建(构)筑物的不均匀沉陷是造成黄土地区事故的主要原因。为此,设计时首先要判断是否具有湿陷性,再考虑如何进行地基处理。常见的处理方法见表1-1。

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