1、前言
在進(jìn)行水工建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),時(shí)常會(huì)碰到軟弱地基問(wèn)題。下面就根據(jù)自己的一些工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),淺談一下軟弱地基如何處理和換土墊層法在惠州市某泵站機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況。
2、軟弱地基的處理方法
直接利用軟弱土層作為建筑物地基時(shí),一般應(yīng)按以下要求進(jìn)行設(shè)計(jì):
軟弱土層為淤泥和淤泥質(zhì)土?xí)r,應(yīng)充分利用其上覆較好土層作為持力層;
若軟弱土層為沖填土、建筑余泥和性能穩(wěn)定的工業(yè)廢料,并且均勻性和密實(shí)性較好時(shí),均可利用作為持力層。
對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量較多的生活垃圾和對(duì)基礎(chǔ)有侵蝕性的工業(yè)廢料等雜填土,未經(jīng)處理不宜作為持力層。
當(dāng)?shù)鼗休d力和變形不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),則應(yīng)將地基進(jìn)行人工處理。這種經(jīng)過(guò)人工處理的地基稱(chēng)為人工地基。
局部軟弱土層及暗溝、暗塘的處理,可采用基礎(chǔ)加深、基礎(chǔ)梁跨越,換土墊層或樁基等方法。
當(dāng)?shù)鼗休d力和變形不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),地基處理可選用機(jī)械壓(夯)實(shí)、換土墊層、堆載預(yù)壓、砂井真空預(yù)壓、砂樁、碎石樁、灰土樁,水泥旋噴或深層攪拌形成的水泥土樁以及樁基等方法。
處在地下水位以上,由建筑余泥或工業(yè)廢料組成的雜填土地基,可采用機(jī)械壓(夯)實(shí)方法進(jìn)行處理。其中重錘夯實(shí)的有效夯實(shí)深度可達(dá)1.2m左右;若采用強(qiáng)夯,則有效夯實(shí)深度應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定;當(dāng)需要大面積回填夯實(shí)時(shí),可采用機(jī)械分層回填碾壓方法;處理含少量粘性土的建筑余泥、工業(yè)廢料和爐灰填土地基時(shí),可采用振動(dòng)壓實(shí)的方法。當(dāng)震實(shí)機(jī)自重2t,振動(dòng)作用力100kN時(shí),有效夯實(shí)深度可達(dá)1.2~1.5m。
處理較厚淤泥和淤泥質(zhì)土地基時(shí),可用堆載預(yù)壓、砂井堆載預(yù)壓或砂井真空預(yù)壓。采用堆載預(yù)壓時(shí),預(yù)壓荷載宜略大于設(shè)計(jì)荷載,預(yù)壓時(shí)間應(yīng)根據(jù)建筑物要求以及地基固結(jié)情況決定,同時(shí)應(yīng)注意堆載大小和速率對(duì)周?chē)ㄖ锏挠绊。采用砂井堆載預(yù)壓或砂井真空預(yù)壓時(shí),應(yīng)在砂井頂部作排水砂墊層。
用砂樁、碎石樁、灰土樁、水泥旋噴或深層攪拌樁處理軟弱地基時(shí),樁的設(shè)計(jì)參
數(shù)宜通過(guò)試驗(yàn)確定。施工時(shí),表層土如有隆起或松動(dòng),應(yīng)予以挖除或壓實(shí)。對(duì)地基承載力、變形或穩(wěn)定性要求較高的建筑物,若用樁基,則樁尖宜打入壓縮性低的土層中。
若僅需處理軟弱地基的淺層,可采用換土墊層的方法。
總之,軟弱地基的處理應(yīng)該因地制宜,處理后的地基承載力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。
2、換土墊層的設(shè)計(jì)應(yīng)用
換土墊層就是將基礎(chǔ)下面一定厚度的軟弱土層挖除,然后以中砂、粗砂、礫石、碎石或卵石、灰土、粘性土以及其他性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的材料。墊層應(yīng)分層夯實(shí),每層夯實(shí)后的密度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
換土墊層設(shè)計(jì)包括決定墊層所應(yīng)具有的最小寬度和厚度。
在墊層的寬度方面,根據(jù)建筑經(jīng)驗(yàn),墊層的頂寬一般采用較基礎(chǔ)底邊每邊寬出200mm,墊層的底寬一般取基礎(chǔ)同寬(如圖1)。墊層的厚度應(yīng)根據(jù)作用在墊層底面處土的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和不大于軟弱土層承載力的條件確定,同時(shí)厚度不小于500mm。
在該灌站機(jī)房的基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),由鉆探資料顯示,該地基為很厚的軟粘土層,其承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=80kN/m2,重度γ=17 kN/m3,IL=1.00,e=1.00。已知機(jī)房獨(dú)立基礎(chǔ)承受上部結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)值F=155 kN,設(shè)計(jì)室內(nèi)外高差為0.3m,室外基礎(chǔ)埋深d=0.80m。從以上數(shù)據(jù)可知,該地基承載力和變形不能滿足設(shè)計(jì)要求。
由于該灌站交通不便,重型機(jī)械無(wú)法進(jìn)入(如打樁機(jī)等),為了減少工程投資,又能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的目的,經(jīng)幾個(gè)方案比較,決定采用直接用人工就可施工的換土墊層法作為該灌站基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。在墊層材料方面,采用中砂作為墊層,其承載力設(shè)計(jì)值按f=180 kN/m2計(jì)算(施工時(shí)砂墊層密度控制在中密程度),重度取γ=19.5 kN/m3。
按公式l = b=[F/(f-γh)]1/2確定基底長(zhǎng)度和寬度(獨(dú)立柱正方形基礎(chǔ))。
式中:l 、b——基礎(chǔ)底面長(zhǎng)和寬;
F——上部結(jié)構(gòu)的荷載設(shè)計(jì)值;
f——換土墊層承載力;
γ——基礎(chǔ)及回填土平均重度,一般取γ=20 kN/m3;
h——基礎(chǔ)自重計(jì)算高度。
l =b=[F/(f-γh)]1/2=[155/(180-20×0.95)]1/2=0.98m,取l =b=1.0m
下面進(jìn)行砂墊層厚度的計(jì)算:
在進(jìn)行砂墊層厚度計(jì)算時(shí),一般應(yīng)滿足pcz+pz≤fz
式中:pcz——作用在墊層底面處土的自重應(yīng)力(kN/m2);
pz______墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計(jì)值(kN/m2);
fz________墊層底面處軟弱土層承載力設(shè)計(jì)值(kN/m2);
采用該式確定墊層厚度時(shí),需要用試算法,即預(yù)先估計(jì)一個(gè)厚度,然后按上式校核,如不滿足要求時(shí),必須增加墊層厚度,直至滿足要求為止。
為了減少計(jì)算工作量,設(shè)計(jì)該機(jī)房基礎(chǔ)換土墊層的厚度時(shí),采用了查曲線圖的計(jì)算方法:曲線圖見(jiàn)《建筑地基基礎(chǔ)》 1990 . 10;231。
首先,按下式計(jì)算出k1值
k1=[fk+ηbγ軟(b-3)+ηdγ軟(d-0.5)-γ軟d]×10/p0
其次,按下式計(jì)算出k2值
k2= k1+15b(ηdγ軟-γ墊)/ p0
式中:p0——基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力(kN/m2);
fk——墊層底面處軟弱土層的承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2);
ηb、ηd——分別為基礎(chǔ)寬度和埋深的承載力修正系數(shù);
d——基礎(chǔ)埋置深度(m);
γ軟、γ墊——分別為軟弱土層和墊層的重度(kN/m3)。
然后根據(jù)k1、k2和基礎(chǔ)底面長(zhǎng)邊與短邊的比值n=l/b,由曲線圖查得m值。
最后算出墊層厚度z=mb。
本基礎(chǔ):fk=80kN/m2、d=0.8m、γ軟=17 kN/m3、γ墊=19.5 kN/m3、按表查得ηb=0、ηd=1.1。
另外,p0=(F+G)/b-γd=(155+1×0.95×20)/1-17×0.8=160.4 kN/m2,代入上兩式得:
k1=[fk+ηbγ軟(b-3)+ηdγ軟(d-0.5)-γ軟d]×10/p0
=[80+1.1×17×(0.8-0.5)-17×0.8] ×10/160.4
. =4.49
k2= k1+15b(ηdγ軟-γ墊)/ p0
=4.49+15×1×(1.1×17-19.5)/160.4
=4.42
根據(jù)k1=4.49、 k2=4.42和n=1查曲線圖得m=0.82。
則砂墊層厚度:z=bm=1.0×0.82=0.82 m,取
z=0.85 m ,如圖2所示。
3、結(jié)語(yǔ)
該灌站工程建成且連續(xù)安全運(yùn)行已有五年多,經(jīng)觀測(cè),機(jī)房基礎(chǔ)沉降<2mm(基本無(wú)沉降),機(jī)房上部結(jié)構(gòu)無(wú)任何異常情況,運(yùn)行良好。因此采用“換土墊層法”處理軟弱地基,滿足規(guī)范要求,滿足運(yùn)行要求,是經(jīng)濟(jì)和安全的。
上篇:
下篇:
全國(guó)聯(lián)盟:17000002262 監(jiān)督投訴:18809312262
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