土力學(xué)與基礎(chǔ)工程課程總結(jié)-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】十、特殊土地基·······································28

　　

【正文】 對(duì)工程的危害 ①、對(duì)建筑物的影響 :脹土地基上易遭受破壞的大多為埋置較淺的低層建筑物，一般是三層以下的民房。房屋損壞具有季節(jié)性和成群性兩大特點(diǎn)，房屋墻面角端的裂縫常表現(xiàn)為在山墻上出現(xiàn)對(duì)稱或不對(duì)稱的倒八字形縫，外縱墻下部出現(xiàn)水平縫，墻體外側(cè)有水平錯(cuò)動(dòng)，由于土體的脹 縮交替，還會(huì)使墻體出現(xiàn)交叉裂縫。 ②、對(duì)道路交通工程的影響 :膨脹土地區(qū)的道路，由于路幅內(nèi)土基含水率的不均勻變化，從而引起不均勻收縮，并產(chǎn)生幅度很大的橫向波浪形變形。雨季路面滲水，路基受水浸軟化，在行車荷載下形成泥漿，并沿路面的裂縫和伸縮縫濺漿冒泥。 ③、對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響 膨脹土地基的處理措施 在膨脹土地區(qū)進(jìn)行建筑時(shí)，除對(duì)建筑物的設(shè)計(jì)、布局和施工等方面采取必要的措施之外，還應(yīng)對(duì)膨脹土地基進(jìn)行處理，以減少其脹縮量。 （ 1）基礎(chǔ)埋置深度的選擇 根據(jù)采取的基礎(chǔ)形式、處理方法及上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基不均勻沉降 的敏感程度，并考慮膨脹土的膨脹性、膨脹土的埋藏深度及大氣的影響深度確定基礎(chǔ)的埋置深度。 （ 2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的選擇 應(yīng)充分利用地基土的容許承載力，并采用縮小地基的基底面積，合理選擇基底形式等措施，以增大基底壓力，減少地基膨脹變形量。 （ 3）地基的防水保護(hù)措施 30 加強(qiáng)對(duì)建筑物周圍的顯度控制，減小氣候和人為活動(dòng)對(duì)地基土含水量的影響，從而控制膨脹土的脹縮變形。 紅黏土地基 定義：碳酸鹽巖系出露區(qū)的巖石，經(jīng)紅土化作用形成的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土稱為紅粘土。其液限一般大于 50％，上硬下軟， 具有明顯的收縮性，并裂隙發(fā)育。 紅粘土的物理力學(xué)性質(zhì) （ 1） 高塑性和分散性 . （ 2） 高含水率，低密度。 （ 3） 強(qiáng)度較高，壓縮性較低。 （ 4） 不具濕陷性，但有明顯的收縮性。 紅粘土地基 危害 及處理 （ 1）地基的不均勻 a、當(dāng)下臥巖層單向傾斜較大時(shí)，可調(diào)整基礎(chǔ)的深度、寬度或采用樁基等進(jìn)行處理，也可將基礎(chǔ)沿基巖的傾斜方向分段做成階梯形，從而使地基變形趨于一致。 b、對(duì)于大塊孤石石芽、石筍或局部巖層出露等情況，宜在基礎(chǔ)與巖石接觸的部位，將 巖石露頭削低，做厚度不小于 50 cm 的墊層 ，然后再根據(jù)土質(zhì)情況，結(jié)合結(jié)構(gòu)措施進(jìn)行綜合處理 （ 2）土中裂縫的問題 a、土中出現(xiàn)的細(xì)微網(wǎng)狀裂縫可使拉剪強(qiáng)度降低 50％以上，主要影響土體的穩(wěn)定性，所 以，當(dāng)土體承受較大水平荷載或外側(cè)地面傾斜、有臨空面等情況時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性，對(duì)于僅受豎向荷載時(shí)，應(yīng)適當(dāng)折減地基承載力。 b、土中深長(zhǎng)的地裂縫對(duì)工程危害極大，地裂縫可長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里，深可達(dá) 8～ 9m，在其上的建筑物無(wú)一不損壞，這不是一般工程措施可治理的，所以原則上應(yīng)避免地裂縫地區(qū)。 （ 3）土的脹縮性問題 凍土地基 31 定義：凍土是指溫度 等于或低于 0℃，并含有冰的土。按凍結(jié)時(shí)間可分為季節(jié)性凍土和多年凍土。 凍土的力學(xué)性質(zhì)：土的凍脹作用常以凍脹量、凍脹強(qiáng)度、凍脹力和凍結(jié)力等指標(biāo)來(lái)衡量。 凍害 （ 1）土的凍脹性及其危害 ： 在凍結(jié)過程中，造成土體不均勻的凍脹，使地基隆起和邊坡變形，這是使建筑物破壞的主要原因。 （ 2）凍土的融沉性及其危害 ： 與凍脹性相反，凍土融化后由于冰融化為水時(shí)體積縮小，使土體產(chǎn)生不均勻熱融沉陷，造成建筑物的開裂和破壞。對(duì)于季節(jié)性凍土，凍脹作用的危害是主要的；對(duì)于多年凍土，熱融作用的危害是主要的。冰脹和熱融的 關(guān)系是很密切的 ,一般是凍脹嚴(yán)重，熱融也嚴(yán)重。 凍土地基的防治措施 ①、選擇地質(zhì)條件較好的地段。根據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件選擇下列地段布置建筑物： a、干燥而較平緩的高級(jí)階地上。該地段一般地下水位低，土層比較干燥，凍融時(shí)土的工程性質(zhì)變化小。 b、粗顆粒地層分布地段。 c、避開地下冰發(fā)育地段、有地面水流或地形低洼易積水地段。 ②、保持原有凍結(jié)狀態(tài)。建筑物應(yīng)有通風(fēng)的地下室，減少熱量由建筑物傳入地基 , 因而基礎(chǔ)常用導(dǎo)熱性低的材料構(gòu)成。 ③、消除原有熱動(dòng)態(tài)，其方法有： a、 將基礎(chǔ)穿越受季節(jié)性影響的凍層，而置于多年凍土層或非凍土層上。 b、將基礎(chǔ)置于融化后不會(huì)產(chǎn)生不均勻沉陷的土層上。 ④、采用集中荷載的擴(kuò)大柱基，以抵制凍脹和融沉所產(chǎn)生的不均勻變形；或設(shè)置大面積基礎(chǔ)板，以及增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，以抵制不均勻變形。 ⑤、排水防水。水是使凍土在冬季凍脹夏季融沉的主要原因，因此地基應(yīng)有較好的排水防水措施。對(duì)有冰錐、冰丘分布地段更應(yīng)采取有力的地面水或地下水的排水措施。 32 建筑工程中地基處理方法 在工程建筑中，地基加固處理是每項(xiàng)工程施工之前的首要工作。要提高工程施工的質(zhì)量， 處理好地基是 關(guān)鍵， 因?yàn)榈鼗幚淼暮脡臅?huì)直接影響到工程的耐久性和穩(wěn)定性，而地基的承載力和地下水位通常對(duì)施工方案的擬定也起著決定性作用。近年來(lái)，不少新型的地基處理技術(shù)在地基處理環(huán)節(jié)中被廣泛應(yīng)用，這對(duì)提高建筑工程質(zhì)量有十分積極的意義，地基處理的研究和應(yīng)用也成為土木工程建設(shè)中的重要課題。 地基就是承受建筑物全部載荷的部分土層基礎(chǔ)。在工程實(shí)踐中，地基主要有幾種分類， 天然地基和人工地基兩種。那些本身承載力較強(qiáng)，不需要人工處理的地基則為天然地基，主要有以下幾種：巖石地基，例如花崗巖、石灰?guī)r等，這類地基的承載 力很高，通常為 50OkPa一 4O0OkPa以上；碎石地基或者未經(jīng)過風(fēng)化后未膠結(jié)的散粒土，承載力為2OOkPa一 800kPa；砂類土地基，承載力為 1OOkPa一 400kPa。人工地基就是必須要通過認(rèn)為處理后才能投入建設(shè)的地基，最常見的就是軟土地基。 2． 1砂墊層與砂石墊層換填 砂墊層與砂石墊層最好是選擇較為堅(jiān)硬、級(jí)配良好的粗砂、中砂、碎石、石屑或是其它的工業(yè)廢料來(lái)做換填材料。因?yàn)橛械牡胤娇梢匀鄙俅稚啊⒅猩埃敲纯梢杂眉?xì)砂代替，但要摻入 定量的卵石或碎石，詳細(xì)的摻入量根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定 (含石量小于等于50％ )。施上的砂石材料巾不能有垃圾等固體雜物。施上前需要先驗(yàn)槽，清理 T凈溝槽，保證基槽邊坡的穩(wěn)定性， 如果施 lL處邊坡有溝、井 孔洞等，需填實(shí)后再行施 。砂墊層與砂 墊層的底山敷設(shè)最好保持高度一致， 如果深度不同， 施 I‘時(shí)就應(yīng)先深后淺。土向開挖層斜坡狀或塔接形式，塔接 ‘定到夯實(shí)。 分段施 I．中，接頭處應(yīng)做成斜坡，向每層斜坡的錯(cuò)開距離為 0． 5m到 1Ill之間， 再進(jìn)行充分壓實(shí)。如果使用碎石墊層進(jìn)行換填， 應(yīng)保證基坑的軟土地基不出現(xiàn)局部損壞， 此時(shí)，須在基坑底部、四側(cè)鋪設(shè)一層砂， 要等到砂層 敷設(shè)完畢后再進(jìn)行碎石墊層。砂墊層與砂石墊層藥分層鋪墊，并壓實(shí)， 主要的鋪設(shè)方式有以下幾種： 平振法、水撼法、插振法、碾壓法及壓實(shí)法等。平振法 33 蘇勇平板式振搗器對(duì)土層反復(fù)振搗，直到振搗結(jié)果符合施工要求時(shí)才停止施工，平板式振搗器在施工時(shí)會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)，為了避免振搗面積出現(xiàn)不搭接的現(xiàn)象，每行須搭接三分之一。每層的鋪設(shè)砂石的厚度維持在 2OOmm到 25Omm之間，其最優(yōu)含水量為 15％到 2O％，但在含泥量較大或細(xì)砂的沙鋪筑砂墊層中， 不宜使用該方法。 2． 2漿液灌注加固法 灌漿法就是通過氣壓、液壓或電化學(xué)的原理，將那些可以凝 固的漿液注入到地基中的裂縫處，改善地基土的物理性質(zhì)。該方法主要使用的漿液材料是水泥漿液和各種化學(xué)漿液。水泥漿的水泥標(biāo)號(hào)為 4號(hào)以上的普通硅酸鹽水泥，可以該類水泥中含有水泥顆粒，是粒狀漿液，對(duì)于小空隙的土質(zhì)不宜使用，所以，漿液灌注加崮法主要適用礫砂、碎石或大裂縫巖石的加固中。 化學(xué)漿液是用以水玻璃為主的水玻璃一水泥漿液，水玻璃一氯化鈣以及單純的水玻璃等。如果用這兩種漿液進(jìn)行加固，稱之為雙液法，使用一種漿液的，叫單液法。雙液法主要用于中砂、粗砂、碎礫石等土層的加固。施工中，兩種漿液會(huì)起化學(xué)反應(yīng)，形成硅酸膠凝體，讓 疏松的土質(zhì)黏合到一起，增加土層的強(qiáng)度。該漿液凝固快，可以有效提高地基的抗壓力。灌漿技術(shù)加固軟路基，技術(shù)上是絕對(duì)可行的，施工效果和質(zhì)量都較好，能明顯提高地基的承壓力和穩(wěn)定性。根據(jù)灌漿法的特點(diǎn)和工程的實(shí)際需要，灌漿法主要可運(yùn)用于砂及砂礫地基、濕陷性黃土地基、粘性土地基的加固中。而今，灌漿法的基本原理和應(yīng)用也形成了一門新的學(xué)科分支一巖土 ll_程化學(xué)。 2． 3粉體噴射法 采 牛石灰和水泥等作為 化劑的粉體原料， 利用專業(yè)的深層攪拌機(jī)深入地基將地基土和 化劑攪拌均勻， d~L過程中， 化劑和土壤會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成 硬的拌和土體， 以代替部分軟 t，組成復(fù)合地基。粉體噴射法的適 范圍 深層攪拌法法相同，但針對(duì)含水量較少的粘性十，處理效果不顯。與深層攪拌法 (濕法 )相比， 在土質(zhì)融合過程中，化劑會(huì)吸收土壤中的大量水分， 使土體 結(jié)。因此，該方式適合 7層以下的工業(yè)與民片 j建筑。 2． 4振沖碎石樁法 利用振動(dòng)沉樁機(jī)將鋼套管深入地基土中，通過這條管道將碎石灌入地基土中的方法稱為“振沖碎石樁法”，這種方法形成的碎石樁體與原地基土互相滲透，形成復(fù)合地基，加強(qiáng)地基承受上部結(jié)構(gòu)荷載的能力。它與砂樁施工方法有很多相同之處，但較砂樁施工 34 容易 出現(xiàn)斷樁的問題，因?yàn)槌翗兜竭_(dá)某個(gè)基層之后，灌石料本身的重量無(wú)法克服孔隙水壓力造成的活瓣不張，導(dǎo)致碎石脫落，出現(xiàn)斷樁，故用浮漂觀測(cè)確定拒落部位，適用反插法來(lái)解決這個(gè)問題。振沖碎石樁法適用于松散的非飽和粘性土、雜填土、濕陷性黃土、疏松的砂性土，但對(duì)于飽和粘性土的加固適用，還需慎重選擇。 2． 5排水固結(jié)法 排水固結(jié)法的主要施工材料的含泥量不宜超過 30％，卵石與碎石的最大直徑也應(yīng)保持在 50mm以內(nèi)。當(dāng)建筑地基屬于軟土地基，最常見的加固方式就是排水固結(jié)法。該方法可以有效排除土層空隙中的水分，加固土體，減少沉降的同時(shí)加 固土層的承載能力。排水固結(jié)是通過排水和加壓兩個(gè)系統(tǒng)來(lái)完成的，主要分為堆載頂壓法、沙井堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降低地下水位法等。堆載預(yù)壓法就是在建筑施工之前，通過其它荷重或堆土的手段，對(duì)地基加壓，提高地基的承載力， 減少建筑完成后出現(xiàn)的大規(guī)模沉降。同時(shí)，為了提高承載力，縮短加壓的時(shí)間，施工中，常在地基打入沙井，再進(jìn)行堆載預(yù)壓，這種作為成為沙井堆載預(yù)壓法。 根據(jù)建筑施上的類型和具體荷載量，仝商結(jié)合施工當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛病⑼临|(zhì)條件以及相鄰近建筑的影響等因素，實(shí)施綜合分析， 選擇幾種可 靠有效的地基處理方案；對(duì)選定好的地基處理方法， 還需根據(jù)建筑物的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)和場(chǎng)地復(fù)雜程度，在具有代表性的地基土上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、測(cè)試，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)到達(dá)施工要求后，才能采取該種地基處理方案，如不符合施工要求，則及時(shí)查明原因， 更換方案。地基處理中，砂墊層的承載力主要是靠原料的配比決定的，實(shí)踐證明，砂墊層最好使用粗砂，并適當(dāng)加水，碾壓充實(shí)，碎石的直控制在 5cm內(nèi)，然后將砂石攪拌均勻備用。再開挖基坑敷設(shè)砂墊層時(shí)，不得破壞土層結(jié)構(gòu)，因此，在基坑開完完成后及時(shí)回填，土層不得在露天情況下暴露過久，也要預(yù)防其滲水，更不得任意 踐踏坑底，如果在地下水位以下施工，還應(yīng)做好排水和防水措施，保證基坑物積水，在淤泥質(zhì)粘土等軟弱的基坑表層上鋪抗拉強(qiáng)度較高的合成纖維布或竹筋等，再在上面填砂或石，這樣可以增加地基的強(qiáng)度，同時(shí)預(yù)防地基出現(xiàn)位移， 影響地基處理質(zhì)量。 35 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)建筑業(yè)的發(fā)展也有了新的要求。建筑業(yè)是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要產(chǎn)業(yè)，它的施工質(zhì)量正受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。施工中，地基處理是關(guān)鍵，改善地基環(huán)境，提高建設(shè)工程的施工質(zhì)量， 是建筑工程人員一直研究的重要課題，在技術(shù)人員的不斷努力下，相信未來(lái)將會(huì)出現(xiàn)更多節(jié) 約材料、節(jié)省工期、新穎先進(jìn)又經(jīng)濟(jì)的地基處理技術(shù)措施。