1 概述
1.1建筑物的地基處理目的與意義
各類建筑物的地基需要解決的技術(shù)問題,可概括為以下四個方面。
(1)地基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性問題
若地基的抗剪強(qiáng)度不足以支承上部荷載時,地基就會產(chǎn)生局部剪切或整體滑動破壞,它將影響建筑物的正常使用,甚至成為災(zāi)難。
(2)地基的變形問題
當(dāng)?shù)鼗谏喜亢奢d作用下,產(chǎn)生嚴(yán)重沉降或不均勻沉降時,就會影響建筑物的正常使用,甚至發(fā)生整體傾斜、墻體開裂、基礎(chǔ)斷裂等事故。
(3)地基的滲漏與溶蝕
如水庫地基滲漏嚴(yán)重,會發(fā)生水量損失。地基溶蝕會使地面塌陷。
(4)地基振動液化
在強(qiáng)烈地震作用下,會使地下水位下的松散粉細(xì)沙和粉土產(chǎn)生液化,使地基喪失承載力。
凡建筑物的天然地基,存在上列四類問題之一時,必須進(jìn)行地基處理,以確保工程安全。
地基處理的優(yōu)劣,關(guān)系到整個工程的質(zhì)量、造價(jià)與工期,地基處理的意義已經(jīng)被越來越多的人所認(rèn)識。我國于2002年頒布《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79-2002),要求地基處理做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量。
1.2地基處理的對象
地基處理的對象包括:軟弱地基與不良地基兩方面。
1.軟弱地基
軟弱地基在地表下相當(dāng)深度范圍內(nèi)存在軟弱土。
(1)軟弱土的特性
軟弱土包括淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土及飽和松散粉細(xì)砂與粉土。這類土的工程特性為壓縮性高、強(qiáng)度低,通常很難滿足地基承載力和變形的要求。因此,不能作為永久性大中型建筑物的天然地基。
沖填土是疏浚江河時,用挖泥船的泥漿泵將河底的泥沙用水力沖填至岸上形成的土。含粘土顆粒多的沖填土往往是強(qiáng)度低、壓縮性高的欠固結(jié)土。以粉土或粉細(xì)砂為主的沖填土容易產(chǎn)生液化。
雜填土是城市地表覆蓋的、由人類活動堆填的建筑垃圾、生活垃圾和工業(yè)廢料,結(jié)構(gòu)松散,分布無規(guī)律,極不均勻。
2.不良地基
不良地基包括下列幾類。
(1)濕陷性黃土地基
由于黃土的特殊環(huán)境與成因,黃土中含有大孔隙和易溶鹽類,使黃土具有濕陷性,導(dǎo)致房屋開裂。
(2)膨脹土地基
膨脹土中有大量蒙特石礦物,是一種吸水膨脹,失水收縮,具有較大往復(fù)脹縮變形的高塑性粘土。在膨脹土場地上造建筑物處理不當(dāng),會使房屋發(fā)生開裂等事故。
(3)泥炭土地基
凡有機(jī)質(zhì)含量超過25%的土稱為泥炭質(zhì)土。泥炭土是在沼澤和濕地中生長的苔蘚、樹木等植物分解而形成的有機(jī)質(zhì)土,呈黑色或暗褐色,具有纖維狀疏松結(jié)構(gòu),為高壓縮性土。
(4)多年凍土地基
在高寒地區(qū),含有固態(tài)水,且凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)二年或二年以上的土,成為多年凍土。多年凍土的強(qiáng)度和變形有其特殊性。例如,凍土中既有固態(tài)冰又有液態(tài)水,在長期荷載作用下具有流變性。又如建房取暖,將改變多年凍土地基的溫度與性質(zhì),等待。
(5)巖溶與土洞地基
巖溶又稱“卡斯特”(karst),它是可溶性巖石,如石灰?guī)r、巖鹽等長期被水溶蝕而形成的溶洞、溶溝、裂隙,以及由于溶洞的頂板塌落,使地表發(fā)生塌陷等現(xiàn)象和作用的總稱。土洞是巖溶地區(qū)上覆土層,被地下水沖蝕或潛蝕所形成的洞穴。巖溶和土洞對建筑物的影響很大。
(6)山區(qū)地基
山區(qū)地基的地質(zhì)條件復(fù)雜,主要為地基的不均勻性和場地的穩(wěn)定性。例如,山區(qū)的基巖面起伏大,且可能有大孤石,使建筑地基軟硬懸殊導(dǎo)致事故發(fā)生。尤其山區(qū)常有滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象,威脅建筑物的安全。
(7)飽和粉細(xì)砂與粉土地基
飽和粉細(xì)砂與粉土地基,在強(qiáng)烈地震作用下,可能產(chǎn)生液化,使地基喪失承載力,發(fā)生傾倒、墻體開裂等事故。
此外,如舊房改造和增層,工廠設(shè)備更新、加重,在鄰近低層房屋開挖深坑建高層建筑等情況,都存在地基土體穩(wěn)定性與變形問題。
1.3地基處理方案的確定
1.準(zhǔn)備工作
(1)搜集詳勘資料和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料。
(2)論證地基處理的必要性:了解采用天然地基存在的主要問題;是否可用建筑物移位、修改上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或其他簡單措施來解決;明確地基處理的目的、處理范圍和要求處理后達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
(3)調(diào)查本地區(qū)地基處理經(jīng)驗(yàn)和施工條件。
2.地基處理方法確定的步驟
(1)初選幾種可行性方案
根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、荷載大小及使用要求,結(jié)合地形地貌、地層結(jié)構(gòu)、土質(zhì)條件、地下水及環(huán)境情況和對鄰近建筑的影響進(jìn)行選擇。
(2)選擇最佳方案
對初選的各方案,從加固原理、適用范圍、預(yù)期處理效果、材料來源與消耗、機(jī)具條件、施工技術(shù)與進(jìn)度和對環(huán)境的影響,進(jìn)行全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,從中選擇一個最佳的地基處理方案。通常集中各方案的優(yōu)點(diǎn),采用一個綜合處理方案。
(3)現(xiàn)場試驗(yàn)
對已選定的地基處理方法,按建筑物安全等級和場地復(fù)雜程度,選擇代表性場地進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)并進(jìn)行必要的測試。檢驗(yàn)處理效果,必要時修改處理方案。
1.4地基處理施工注意事項(xiàng)
地基處理是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜、難度大的非常規(guī)工程,必須精心施工,并注意以下幾個環(huán)節(jié)。
(1)技術(shù)交底與質(zhì)量監(jiān)理
在地基處理開始前,應(yīng)對施工人員進(jìn)行技術(shù)交底,講明地基處理方法的原理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。技術(shù)交底最好為示范處理,邊干邊講,效果良好。施工處理應(yīng)有專人跟班,負(fù)責(zé)質(zhì)量監(jiān)理。
(2)做好監(jiān)測工作
在地基處理施工過程中,應(yīng)有計(jì)劃地進(jìn)行監(jiān)測工作,根據(jù)測試數(shù)據(jù)來指導(dǎo)下一階段地基處理工作,提高技術(shù)水平。
(3)處理效果檢驗(yàn)
在地基處理施工完成后,經(jīng)必要的間隔時間,采用多種手段檢驗(yàn)地基處理的效果。同一地點(diǎn),用地基處理前后定量指標(biāo)發(fā)生的變化加以說明。例如,地基承載力提高多少?地基變形是否已滿足設(shè)計(jì)要求?液化是否已消除等。