地基处理与基础设计

地基处理与基础设计（共12篇）

地基处理与基础设计 篇1

前言:不良地基主要指是工程项目建设过程中, 有一些地基存在着天然性的缺陷, 从而对整个工程项目的安全性、稳定性造成一定的影响。而这种不良地基在水利水电工程项目建设中存在的不良现象有水力坡降、渗透量较大, 基础不均匀性或者沉陷量大等。

一、不良地基对水利水电工程的影响

不良地基主要一些具有天然缺陷到地基, 这些地基在使用过程中不能满足建筑物的需求, 如果不能将这些不良地基进行及时处理就会影响建筑的质量, 严重的话还会发生安全施工。这种不两地基对于树立水电工程来说也是如此产生一定的缺陷, 主要体现在以下几点:

(1) 由于不良地基在建设过程中其安全系数没有经过全方面的统计与分析, 从而导致不良地基的准确性较低[1]。一般来说, 如果、没有外界、人为因素的影响, 不良地基不会产生一些缺陷现象, 产生缺陷现象的主要原因就是一些岩石与混凝土之间的抗滑性与稳定性较低, 如果没能及时处理就会导致不良地基的倾角出现断层带、节理裂隙带、软弱夹层等部分的抗压能力较差, 导致地基出现下沉、损坏现象发生;

(2) 不良地基在使用时其防渗水与容许值工作也没有普通地基做的好, 如果发生一些地基孔隙率较大、松散等现象发生, 就会导致地基水库中的水资源大量流失, 从而导致管道变形, 使地基整体遭受破坏。另外, 在水流失过程中还会导致地基的沉降数量不均匀, 如果不能及时处理就会导致工程项目破损;

(3) 在不良地基施工过程中其中没有粘性细粉砂层, 导致水资源内部真震动时产生液化现象, 从而导致整体工程项目的稳定性较差, 如果震动频率多、强性大就会导致整个工程项目破坏[2]。

二、不良地基处理与基础设计的优化

要想从根本上解决不良地基在运行时时所出现的问题, 就需要根据不良地基的运行现状制定对应的处理措施, 并做到以下几点:

(一) 坝基涌泉处理方法

不良地基在运行时, 常常会出现坝基涌泉、松散土层等现象发生, 从而导致整个工程项目处于一个不稳定的状态。这种不稳定的装态对接下来的混凝土浇筑工作来说造成了一定的难度, 如果在操作时稍有不慎就会出现漏水现象。因此, 就需要使用对基岩涌泉进行封堵, 如果涌水量较大, 就需要将其中的水量引入到对应的水坑中进行回填[3]。在对水坑回填过程中还可以使用预埋灌浆管进行处理, 只有这样才能将其中多余的水分进行抽回, 再使用一些混凝土材料进行处理。

(二) 深覆盖层处理

在不良地基在运行时, 常常会出现一些河流冲击层砂、卵、碎石层出现, 这些被冲击下来的物质体积、厚度较大, 不方便项目工作人员进行工作。同时这些物质极为松散, 之间的孔隙较大, 具有较高的渗透性, 如果不能及时处理就会出现滑落现象, 从而威胁着相关工作人员的生命健康安全。要想解决这一问题, 就可也使用强夯方法进行处理, 并将其中的物质进行碾压夯实。或者使用固结灌浆和帷幕灌浆的方法, 并再其中设置对应的混凝土截水墙, 使用高压喷射灌浆的构筑防渗墙进行处理[4]。

(三) 强透水层的防渗处理

在对不良地基处理过程中, 以大坝为例, 其中不良地基中具有大量的砂、卵等物质, 这些物质具有较高的强透水性, 在对其清除过程中稍有不慎就会导致大量的水量流失, 浪费水资源, 从而产生对应的管涌, 增加原有管涌中的压力, 从而影响整个工程项目的稳定性。在处理这一现象时, 可以将这这些物质进行回填粘土处理。同时, 还要设置一个全新的构筑截水墙, 李国勇中抓钻的方法进行处理, 只有这样才能保证这些回填粘土在使用过程中具有较高的防渗透效果, 并形成全新的防水渗透墙。

三、在对不良地基处理时应注意事项

在对不良地基处理过程中要根据工程项目的不同制定出不同的解决办法, 只有这样才能保证这些不良地基的处理工作可以顺利进行下去, 一般来说, 在对不良地基处理时, 应该注意以下几点: (1) 根据不良地基的现状制定不同的处理方案, 并通阅读相关的地勘察资料, 只有这样才能加强提高处理工作的质量与效率; (2) 对不良地基所处地理位置进行仔细分析, 并将其中的基本条件、优缺点、材料和机具体现出来; (3) 根据当地的气候环境, 将不良地基处理工作在运行时的局限性与使用范围进行总结、归纳; (4) 在对不良地基处理过程中也要保护好周边的土壤、水资源, 只有这样才能保护自然生态环境, 减少水污染的现象发生; (5) 在不良基地的处理工作完成之后, 要做好总结工作, 并为其建立对应的技术档案, 方便相关工作人员对其的检查与管理[5]。

总结:在不良地基处理过程中, 需要根据工程项目的施工现状制定对应的处理方案, 只有这样才能保证不良地基的处理工作可以顺利进行下去。本文对不良地基处理与基础设计的优化进行了简单的研究, 文中还存在着一定的不足, 希望我国专业技术人员加强对不良地基处理与基础设计的优化的研究。

参考文献

[1]曹懿友.珠江三角洲地区变电站基础设计原则及不良地基处理方法[J].广东建材, 2010, 11:67-69.

[2]田献文, 孟磊, 施观宇.浅谈水利水电基础工程施工中有关不良地基处理的新技术[J].中国水运 (下半月) , 2012, 07:176-177+199.

地基处理与基础设计 篇2

1、筏板有限元设计为什么反力小的地方设计通不过，反力大的地方反而计算结果正常？对于计算结果不过的网格区域该如何处理？

2、基床反力系数K到底是什么？为什么其取值范围如此宽广？比如在5000~20000之间，而不同的取值对基础沉降和内力计算影响很大? 该如何取值？

3、采用基础软件设计的结果为什么与经验差异那么大？其计算结果靠谱吗？能作为基础设计依据吗？对计算结果的正确性该如何判断？

4、地基或桩基规范提供的各种算法到底是怎么回事？比如什么叫文克尔地基模型？什么叫布辛奈斯克解？什么叫明德林解？什么叫等效作用法？什么叫实体深基础法？这一系列名词到底在说什么？有没有更加通俗易懂的理解方式？试想，如果连规范所说的这些名词都不清楚，基础设计又该从何谈起？

5、基础设计软件中的许多参数的含义到底是什么？该如何填写？用缺省值行吗？

等等以上很多类似的问题经常困扰着广大设计人员。

本人以为，要想解决上述问题，必须围绕着基础设计的两大特点，从地基基础的基本概念出发，充分了解和掌握基础设计的基本方法，才能对设计结果进行合理的判断，完成符合实际工程要求的地基基础设计。

本次讲座，将结合工程实例，主要讲解地基基础的基本原理在基础设计中的应用、地基基础规范的正确理解；运用目前工程界广泛应用的基础设计软件，阐述独基、条形基础、弹性地基梁基础、筏板基础、桩基等各种基础形式的正确设计方法及应注意的问题；基础设计软件各种参数详解、计算结果的正确性判断。

1、基础设计正确性判断的一般原则

（1）刚性基础与柔性基础的基本特点是什么？

（2）如何运用刚性基础与柔性基础这些基本特点判断计算结果的正确性？（3）如何运用刚性基础与柔性基础这些基本特点解决设计中出现的问题？比如：

a、某主裙楼结构，采用筏板基础，筏板有限元设计为什么反力小的地方设计通不过，反力大的地方反而计算结果正常？对于计算结果不过的网格区域该如何处理？

b、主裙楼结构，裙楼部分抗浮不满足要求可以打抗浮桩吗？

2、什么叫文克尔地基模型？什么叫弹性半空间体？什么叫布辛奈斯克解？什么叫明德林解？明德林解为什么要修正？ 地基规范里提的这些名词最通俗易懂的理解方式是什么？

这些计算模式的优缺点是什么？采用这些方法设计时应注意哪些问题？

3、基床反力系数K的确定

（1）基床反力系数K到底是什么？

（2）确定基床反力系数K到底有哪些方法？（3）基床反力系数K的分布原则是什么？

4、关于地基承载力修正的常见问题

（1）通过载荷试验得到的地基承载力为什么可以修正？（2）地基承载力能够通过修正而提高的本质到底是什么？

（3）对于主裙楼一体的结构，当超载宽度大于基础宽度两倍时，为什么规范规定可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，对主体结构地基承载力进行深度修正？

（4）确定地基承载力修正用基础埋深d时都会遇到哪些问题？

a、基础两侧土埋深不一样时，可以取平均值吗？

b、主裙楼一体结构，主楼采用筏板基础，裙楼采用柱下独立柱基或条基，主体结构下承载力可以按两侧超载进行深度修正吗？如果是裙房采用独基加止水板呢？

（5）是什么情况下都可以用勘察报告给出的载荷试验值进行深度修正吗？有没有不可以的时候？

（6）深度修正和宽度修正，哪一个影响大？为什么规范规定当b>6m取6m？而深度修正却没有要求？

（7）满足《地基规范》的5.1.4就等于满足5.1.3吗？规范规定的基础埋深的本质是什么？规范对回填土的要求是什么？设计人员在采用软件进行上部结构和基础设计时，最容易填错的参数是哪一个？

（8）根据《地基规范》表5.2.4，宽度修正系数取0，深度修正系数取1.5或2.0的时候要注意什么？什么情况下会不符合实际？

（9）地基变形和基础底面积计算时，荷载组合要如何考虑？（10）原有建筑上进行增层改造的项目，其地基承载力在估算时该提高多少？

（11）基础考虑抗震设计时，抗震调整系数该如何填？（12）如何考虑基础拉梁承担的弯矩比例？

5、柱下独立基础设计

（1）柱下独立基础最主要的特点是什么？（2）什么样的地质和工程条件适用于柱下独基？（3）这样的基础形式抗震性能好吗？

（4）如何正确考虑基础底标高在基础设计时所起的作用？

（5）新《地基规范》对最小配筋率是如何考虑的？采用最小配筋率计算配筋面积时应注意哪些问题？

（6）在考虑基础底面受拉时要注意什么问题？什么样的荷载组合可以考虑基础底面受拉？

（7）什么情况下需要考虑独立基础的受剪承载力Vs≤0.7βhsftA0？（8）为什么独立柱基础增大地基承载力后基础面积基本不变？（9）双柱基础设计时需要注意什么问题？（10）多柱基础的设计，其计算结果靠谱吗？

（11）为什么独基地基承载力手工校核结果与软件计算结果不一致？

（12）独立基础配筋计算公式能用于所有的独立基础形式吗？哪些比较常见的独基形式不能用独基配筋计算公式？

6、砌体结构墙下条形基础设计

（1）砌体结构墙下条形基础都有哪些特点？

（2）进行基础设计时，如何正确考虑砌体结构荷载的分布？（3）砌体结构构造柱荷载如何考虑？

（4）砌体结构中存在框架柱时，柱下独基面积计算时应考虑哪些因素？（5）考虑墙下条基相交处基础面积重叠计算时应注意哪些问题？

7、弹性地基梁基础设计

（1）这样的基础形式最重要的特点是什么？（2）什么原因会导致弹性地基梁翼缘宽度过大？（3）弹性地基梁地基承载力是如何确定的？

（4）采用软件计算弹性地基梁地基承载力时什么情况下会出问题？（5）用软件计算弹性地基梁覆土重时应注意什么问题？（6）是否要考虑弹性地基梁基础底面积重复利用？（7）弹性地基梁配筋计算考虑柱宽而折减会有问题吗？（8）梁计算时考虑柱刚度的影响能够解决什么问题？（9）如何考虑软件提供的弹性地基梁五种计算方法？

（10）弹性地基梁基础的沉降计算中什么样的基础采用刚性沉降？（11）软件提供的”沉降计算地基模型系数”到底是什么？该如何考虑？（12）“沉降计算经验系数”如何考虑？

（13）沉降计算压缩层深度该如何确定？如何进行人为修正？（14）“考虑回弹影响的沉降计算经验系数”该填多少？（15）广义文克尔假定对基床反力系数K的调整会有哪些启示？（16）柔性沉降计算都有哪些特点？

（17）如何根据地基基础的基本概念判断柔性沉降或刚性沉降的计算结果是否正确？

（19）弹性地基梁配筋计算时如何正确考虑地基反力的分布特点？

（20）结合工程实例，介绍弹性地基梁计算结果不过的主要原因及调整方法

8、筏板基础设计

（1）筏板基础都有哪些主要形式？

（2）墙体对筏板的冲切计算规范有公式吗？

（3）如何正确理解软件提供的多墙冲板和单墙冲板的计算结果？

（4）软件提供的内筒冲剪计算不满足要求一定要增加筏板厚度吗？合理的计算区域如何确定?（5）筏板基础中设计柱墩时应注意哪些问题？（6）筏板重心校核中偏心率不满足该如何调整？

（7）对于裙房偏置的主裙楼结构，筏板重心无法满足要求，能仅满足主体结构的筏板重心校核就行了吗？

（8）JCCAD软件在筏板“重心校核”中显示的底板平均反力与程序退出时提示的底板平均反力为什么不一致？

（9）当结构的局部坐标与整体坐标不一致时，如何考虑筏板的配筋？（10）《地基规范》第5.4.3规定简单抗浮计算时，按照其相应条文所列公式进行抗浮计算。什么叫“简单”抗浮计算，“不简单”的抗浮计算又指什么情况？（11）如何考虑筏板基础的整体水浮力计算和配筋？（12）又如何考虑独立基础加止水板的情况？

（13）独立基础加止水板的这种方式在设计时应注意什么问题？（14）抗浮桩的抗浮效果好吗？

（15）主裙楼一体结构，主楼天然地基就能设计下来，而裙楼抗浮不满足，在裙楼位置打抗浮桩可以吗？（16）结构抗浮都有哪些方法？

（17）抗浮桩的受力特点是什么？什么样的抗浮桩抗浮效果好？（18）抗浮桩省钱吗？哪种方式抗浮效果又好又省钱？

9、带裙房的高层建筑筏板基础的设计

（1）主楼带裙房结构的筏板基础其反力和变形体现了基础设计的哪些特点？（2）多塔楼作用下大底盘厚筏基础的变形的主要特点是什么？（3）多塔楼作用下大底盘厚筏基础的基底反力分布的主要特点是什么？（4）为什么核心筒的荷载和其对应的反力不相等？丢失的荷载哪去了？（5）《地基规范》对带裙房的高层建筑筏板基础变形都有哪些规定？（6）《地基规范》对带裙房的高层建筑筏板基础提出的构造要求反应了什么问题？

（7）筏板基础，墙下有必要地基梁吗？

（8）《地基规范》对地下室嵌固端的规定与《抗规》和《高规》不同，其隐含的其它条件是什么？

（9）主裙楼结构在主体与裙房之间可以设置永久缝吗？（10）设置后浇带后，浇筑后浇带时应注意什么问题？（11）后浇带的设置位置要满足什么要求？（12）膨胀加强带好还是施工后浇带好？

（13）如何确定软件提供的“浇筑后浇带前的加荷比例”？（14）主楼与裙房之间不设置沉降缝和后浇带需要满足什么要求？（15）主裙楼结构沉降差异的解决都有哪些方法？（16）不等高基础设计时不注意什么问题会出事？

（17）在原有建筑的地基上进行基础设计要注意些什么？否则会出什么样的工程事故？

（18）地勘报告中压缩模量如何选取才是合理的？

10、考虑回弹再压缩沉降的计算

（1）压缩模量、回弹模量、回弹再压缩模量这三者之间到底是什么样的关系？（2）基础的回弹量能够都被压缩回去吗？（3）什么情况下考虑回弹再压缩变形？

11、各种桩基础设计的主要特点（1）桩-柱基础都有哪些特点？

（2）一柱一桩是该设计成摩擦桩还是端承桩？（3）一柱多桩基础是的受力特点是什么？（4）桩-梁基础有哪些特点？

（5）桩-梁基础是设计成摩擦桩好还是端承桩好？（6）桩-墙基础都有哪些特点？

（7）墙下布置的梁主要起什么作用？如何进行正确的配筋？（8）桩筏和桩-箱基础都有哪些特点？

12、承台桩的设计

（1）如何理解软件提供的强化和弱化指数？

（2）如何通过软件提供的辅助手段快速了解和掌握桩的分布情况，以便高效确定布桩方案？

（3）短肢剪力墙下如何布桩？

（4）短肢剪力墙下采用独立桩承台方案靠谱吗？（5）摩擦桩基础的沉降值由哪三大组成部分组成？

（6）为什么不同的沉降计算方法所得到的计算结果会有很大的不同？（7）《地基规范》提供的实体深基础法的计算前提是什么？

（8）实体深基础法能够考虑桩与桩的相互作用、群桩数量、桩侧与桩端阻力分布的影响、桩间土的影响、群桩外周土的总剪应力T以及挤土效应等等的影响吗？

（9）什么情况下不能使用实体深基础法？它主要应用于什么样结构形式的基础？

（10）什么情况下实体深基础法其计算结果与实际情况相比相差很大？（11）《桩基规范》等效作用法有哪些特点？

（12）使用等效作用法时要注意什么问题？它与实体深基础法的主要区别在哪里？

（13）什么情况下等效作用法计算结果比较合理？什么情况下会比较误差大？（14）规范对Mindlin计算方法的使用都有哪些规定？（15）如何使用软件考虑相邻基础对桩基沉降的影响？（16）桩端阻力比是什么意思？

（17）如何通过桩端阻力比实现端承桩和摩擦桩的设计？

（18）桩端持力层该如何选择才算合理？是无论建筑多高，只要不小于3d就行吗？

（19）群桩作用效应该如何理解？

（20）预制桩、扩底灌注桩、后压浆等桩型在设计时应注意什么问题？

13、桩筏基础的设计

（1）桩顶刚接和铰接该如何选择？

（2）变刚度调平设计到底是调什么？是调反力还是调沉降？（3）《桩基规范》对变刚度调平设计是怎么规定的？

（4）变刚度调平设计中变桩距、变桩径、变桩长等这几种常用的方法到底哪一个最管用？

（5）复合桩基设计时应注意什么？

地基处理与基础设计 篇3

关键词：岩土工程；地质勘察；地基基础；基础设计

1、地基基础

1.1地基基础设计时，所采用的荷载组合与相应的抗力限值的规定。

①按地基承载力确定基础底面积及埋深，或者按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合，荷载分项系数均为1.0。相应的抗力采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。

②计算地基变形沉降时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，恒载分项系数为1.0，活载乘以小于1.0的准永久值系数，不应计入风荷载和地震作用，相应的限值为规范的地基变形允许值。

③在确定基础承台高度、计算基础内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构穿了的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数，一般恒载1.2，活载1.4。

④当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合，荷载分项系数均为1.0。

1.2岩土工程勘察报告中的预估荷载

①一般高层建筑，地面以上每层12～15 KN/m2，地面以下每层20 KN/m2，另加基础自重。

②多长框架，地面以上每层10～12 KN/m2。

③多层砌体，承重横墙每层30～35 KN/m（线荷载）。

1.3钻孔灌注桩后压浆技术

近年来，钻孔灌注桩后压浆技术发展较快，已在许多高层建筑中应用，效果较好。采用此技术，不但桩承载力有较大提高，而且沉降量也减少，结构封顶时，最大沉降量仅为25mm。

当桩形成，桩身砼达到一定强度后，由预埋在桩身内之导管，向桩端压送高压水泥砂浆。此砂浆首先将桩端虚土压密实，然后沿桩身周围内上升，直至地面。这样，桩端的承载力可大大提高，桩身周围的摩阻力也可提高不少。

根据中国建研院地基所的压桩试验结果，采用后压浆技术可以将桩的承载力提高50%以上，经济效益很好，还可减少桩的沉降。采用后压浆技术，还有一個优点，就是可以利用后压浆的预留孔检查桩身砼的质量。过去常用小应变方法检测桩身质量，但当桩径和自重较大时，小应变法就可能不准确。此时，可利用身预留孔放入超声波探头，以检验桩身质量。当桩直径为800mm左右时，预留2个孔即够。直径大于1m时，宜预留3～4个孔，以备超声检查。采用此法时，应注意桩承载力的提高，不能超过桩身的承载力。

1.4复合地基承载力特征值的确定

《建筑地基基础设计规范》（GB5007—2011）规范规定：复合地基确定基础底面积及埋深时，地基承载力的基础宽度修正系数应取0.2，地基承载力的基础埋深修正系数应取1.0。但当在某些地基承载力提高幅度不太大的土层进行CFG桩复合地基处理时，发现复合地基深宽修正后的地基承载力特征值还没有该天然土层进行深宽修正的地基承载力特征值大，这种问题应该是新旧规范衔接不当造成的。

2、地基基础设计概述

地基基础设计包括强度设计和沉降计算两部分， 地基设计强度应根据不同情况可提高和降低使用，但沉降值不大于当地的地基沉降的允许值。基础设计是否合理可根据沉降计算或实测结果来验证。沉降很小，可以不进行例行的验算，例如端承桩基础，以及国家规范中给出的根据地基上部结构、地基土层分布形式、地基承载力等参数确定的只做承载强度设计的地基。

地基基础的设计者根据工程地质工程报告、有规范为依据就取得了输入数据，这些数据远远不够，还需要有较强的理论功底和善于思辨的能力，更要注重实践经验，切实合理的进行设计，保证建筑基础的稳定性。建筑地基基础的设计方案有很多，将各种地基及基础的处理方法和当地的实际地质情况、实践经验相结合，才能获得较理想的设计方案。然而，在很多地质勘察报告中，缺少地下水位数据，成果报告图表不全，数据混乱、不实，关键的问题交代不清，甚至有弄虚作假现象，严重影响地基的设计计算。因此，必须认真分析实际情况，注意各项物理力学指标的正确性，科学合理分析建筑地基基础方案的合理性及可行性。

地基基础设计是建筑工程结构设计的重要内容，施工中出现问题较多的是地下部分。地基基础设计方案的科学性、可行性不断得到重视，地基处理技术不断发展，而复合地基处理技术作为加固地基的一种方法得到越来越多的应用，复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换，复合地基中桩体和桩间土是共同承担荷载的。实践证明，在桩和桩间土顶部加一层砂性土褥垫可充分发挥桩间土的作用，使桩间土的承载力大大提高。

3、岩土工程及地基基础勘察的重要性

关于每一项大型的建筑工程在施工前都会涉及到地质勘察工作，因为，不管是岩土还是普通的地基，都会与建筑工程的质量有着紧密的关系，如果我们忽略了对岩土工程的勘察和地基基础的准确分析，必将给整个工程项目埋下无法弥补的隐患和灾难。岩土勘察和地基基础分析脱离不了工程地质学构建的原理和方法，按照科学的勘察，再经过对数据的分析和研究为工程的整体设计以及未来开展项目建设提供重要的依据和指导，在具体的工作中，决策者要摆正建筑工程与自然条件之间的关系，把有利于工程建设的因素利用好，采取必要的措施对影响工程项目的不利因素进行改造，让工程在确保没有任何隐患的前提下得以实施。在岩石工程和地基基础勘察中，勘察单位要在建设范围内对岩石成因和岩土的物理力学性质，包括所在位置的地基基础性能做出评价等，尽量要采取定性加定量的方法，针对地基基础的触变性、流变性以及渗透性等做出正确的分析，这种方法对优化工程勘察工作有重要的作用。

4、结束语

岩土工程地质勘察是一项基础性技术工作，涉及的范围很广，内容相当复杂。本文对岩土工程勘察与地基基础设计中存在的一些问题进行分析，并提出了一些个人的经验总结提供参考。

参考文献

[1]赖文杰.浅谈岩土工程勘察及地基处理技术[J].地球；2015年01期.

地基处理与基础设计 篇4

岩溶是一种不良地质现象, 在我国南方地区分布广泛, 在云南岩溶地质较多。由于岩溶情况各异, 岩溶区桥梁桩基受力的复杂性, 致使设计施工处理工程极其复杂。为此本文根据云南高原山地的特有情况及岩溶的特点, 对云南岩溶区桥梁基础设计及施工处理进行全面的研究, 为今后的设计和施工提供理论依据和指导。

1 岩溶区桥梁浅基础设计

一般有如下两种情形时, 桥梁基础可采用浅基础设计:1) 溶洞顶板较厚, 且下部无较大溶洞存在, 基础无强水流冲刷的地质情况。此时应根据实际桥梁上部情况, 利用天然地基优先选用扩大浅基础作为桥梁的设计基础。2) 溶洞顶板层较薄, 下部溶洞规模不大。此时也可选择扩大基础作为设计基础, 但应详细勘察岩溶周边地质情况, 采取必要的措施, 如:片石、混凝土填充。

2 岩溶区桥梁桩基础设计

2.1 端承桩设计

一直以来, 桥梁桩基承载力及其下伏溶洞顶板安全厚度的确定方法是岩溶区桥梁桩基设计的关键内容。目前, 确定岩溶区端承桩承载力及其下伏溶洞顶板安全厚度的方法基本上采用传统经验半定量分析方法[1]。文献[2]根据极限平衡分析理论, 对岩溶区桩端持力层安全厚度进行了深入分析。文献[3]通过试验对岩溶区桩基承载力及岩层顶板厚度作了详细的研究。但由于实际勘察手段不足以及岩体周围受力情况的复杂性, 导致理论研究与实际情况还存在一定差距。

在同一荷载作用下, 不同的顶板类型所要求的临界厚度存在着差异, 若要精确确定设计荷载下的持力顶板厚度, 有必要弄清顶板具体形态, 无法确定时, 可大致假定几种形式, 偏安全地选取计算结果的最大值。各类顶板临界厚度见表1[3]。

在进行端承桩设计时, 应进行详细认真的地质勘察, 综合考虑岩溶地质的影响因素, 根据经验值和数值计算相结合的方法来确定持力层顶板厚度以及嵌岩深度。

2.2 摩擦桩设计

当上部覆盖层对桩的侧阻力足以满足设计要求, 桩体没有穿入溶洞时, 此时的桩基设计与普通桩基设计并无不同。但当上部覆盖层提供的侧阻力过小时, 桩基将进入溶洞, 并将穿过溶洞区, 此时摩擦桩的侧阻力就由上部覆盖层与溶洞中的填充物一起提供。

规范一般按下式计算[5]:

其中, [Ra]为单桩轴向受压承载力容许值;u为桩身周长;Ap为桩端截面面积;n为土的层数;li为承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度;qik为与li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值;qr为桩端处土的承载力容许值。

由于岩溶区桩基受力性质与普通桩基不一样, 因此在应用式 (1) 时, 应特别注意以下问题:

1) 上部覆盖层摩阻力, 可根据实际勘探情况得到的资料, 以及相应的上部覆盖层柱状图进行分析, 采用相应的标准摩阻力进行设计。

2) 进入溶洞中的桩基摩阻力应进行特别分析, 施工中常采用钻孔桩, 由于溶洞大小不一, 填充物对桩的挤密作用不同, 所以溶洞中的填充物对桩基的侧阻力不一样。

3) 嵌岩侧阻力与桩端阻承载力。理论上当桩端进入溶洞底部时, 桩基会受到嵌入段的侧阻力和端阻力的影响。嵌岩段侧阻力可用下式计算:

其中, u为桩侧面积;ζr为嵌入段侧阻力修正系数;ζr为成桩工艺折减系数;fc为岩石饱和单轴抗压强度标准值;H为嵌入岩石深度。

根据以往的经验, 当桩基进入溶洞中时, 一定要将桩基穿透整个溶洞, 进入溶洞底部岩土, 并且按照式 (2) 计算得到的摩阻力应只作为参考, 连同桩端阻力一并作为有利影响因素, 不应作为设计计算值。

3 施工中常见问题处理

3.1 漏浆和塌孔

由于岩层表面的溶沟与溶洞连通, 且地下暗流通过透水性较强的砂砾层、卵石层冲刷时, 钻孔中泥浆相对密度较大, 极易造成漏浆现象。具体表现为孔内泥浆突然大量减少, 孔内水头突然下降。当漏浆严重时, 极易发生塌孔事故。针对这种情况, 通常采取如下措施:1) 加大泥浆粘度和重度。在施工中尽量采用高质量泥浆护壁, 可选用优质黄土调制护壁泥浆。经验表明, 增大护壁泥浆的粘度和重度, 可以减少成孔中的内外压力差, 可明显减缓漏浆速度。2) 回填堵漏。当钻穿溶洞导致漏浆时, 可反复投入黄土、片石 (10 cm～20 cm块径) 以及水泥, 并可利用钻头在漏浆处反复冲击, 将填料挤入岩溶裂隙中。只要方法得当, 一般情况下可在施工中取得较好效果。3) 注浆。这是一种先期处理方法, 可根据地质勘察资料, 对岩溶中的裂隙事先进行注浆填充和加固, 在应用时应采用间歇式注浆, 使得先注入的浆液达到初凝后再进行下一次, 反复循环注浆多次。

3.2卡钻

岩溶地质复杂, 溶洞顶板及岩溶面厚度不一、岩溶裂隙多或碰到孤石时, 出现钻头被卡, 卡钻现象。有时钻头自身机械问题也会出现这种情况。

在钻孔过程中, 要随时注意施工过程, 一般每钻进1 m～2 m检查一次。当发现钻进速度变慢, 主绳晃动变大, 有偏孔趋势时应提起钻头, 准备好填堵料, 调整钻进方法。如已经出现卡钻情况, 可用吊车或者小型爆破 (微量) 处理, 然后吊起钻机。

岩溶区桩基础施工往往难度大, 情况发生突然, 事故多, 因此应在施工过程中有充分的思想准备, 做好安全事故处理措施, 加强防患意识。

4结语

1) 岩溶区桥梁采用桩基础, 因为岩溶地质情况复杂, 一定要认真进行地质勘察, 分析地质条件, 采用不同的基础类型。2) 采用桩基础时, 应认真考虑上部荷载, 因地制宜选择端承桩和摩擦桩。端承桩应重点分析溶洞顶板厚度及受力情况;岩溶区摩擦桩与普通摩擦桩有很大不同, 设计时应将规范公式进行修正后再采用。3) 岩溶区桩基础施工时, 应对漏浆、塌孔和卡钻等不利情况随时做好防范措施, 并针对不同的事故采用不同的处理方法。

摘要：针对岩溶区桥梁基础设计和施工处理进行了分析, 提出应进行详细的地质勘察, 采用不同的桥梁基础类型, 岩溶区端承桩设计应重点分析溶洞顶板受力及厚度, 岩溶区摩擦桩与普通摩擦桩设计公式采用的不同, 讨论了施工中常见事故, 并提出了相应的处理方法。

关键词：岩溶,桥梁,桩基,顶板

参考文献

[1]赵明华, 蒋冲, 曹文贵.岩溶区嵌岩桩承载力及其下伏溶洞顶板安全厚度的研究[J].岩土工程学报, 2007, 29 (11) :1618-1622.

[2]赵明华, 袁腾方, 黎莉.岩溶区桩端持力层安全厚度计算研究[J].公路, 2003 (1) :124-128.

[3]蔡登山, 王邦楣.岩溶地区钻孔桩受力机理研究[J].桥梁建设, 2002 (6) :16-18.

[4]张宏伟.岩溶地区钻孔桩施工技术[J].山西建筑, 2008, 34 (9) :147-148.

地基处理与基础设计 篇5

一、强制性条文的变化

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002版共有强制性条文27条，分别为3.0.2、3.0.4、5.1.3、5.3.1、5.3.4、5.3.10、6.1.1、6.3.1、6.4.1、7.2.7、7.2.8、8.2.7、8.4.5、8.4.7、8.4.9、8.4.13、8.5.9、8.5.10、8.5.18、8.5.19、9.1.3、9.1.6、9.2.8、10.1.1、10.1.6、10.1.8、10.2.9条。

修订后的《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011版共有强制性条文28条，分别为3.0.2、3.0.5、5.1.3、5.3.1、5.3.4、6.1.1、6.3.1、6.4.1、7.2.7、7.2.8、8.2.7、8.4.6、8.4.9、8.4.11、8.4.18、8.5.10、8.5.13、8.5.20、8.5.22、9.1.3、9.1.9、9.5.3、10.2.1、10.2.10、10.2.13、10.2.14、10.3.2、10.3.8条，即2个旧强条改为非强条，增加3个新强条。内容的主要变化有：

1、原3.0.2条将旧条文中可不进行地基变形计算的设计等级为丙级的建筑物范围（表）单独列出成为第3.0.3条并由强条改为非强条，取消地基承载力特征值为60≤fak＜80KPa一栏。

2、原3.0.4条变为3.0.5条，旧规范中的“荷载效应最不利组合”改为“作用效应”，“荷载”或“荷载效应”改为“作用”；增加了基础抗浮稳定计算时，作用效应应按承载能力极限状态下作用的基本组合，其分项系数取1.0的设计要求；增加了挡土墙截面及承载力计算时，土压力以及滑坡推力应按承载能力极限状态下作用的基本组合，并采用相应的分项系数的设计要求。——需检查基础抗浮稳定计算（安全系数与省地基规范同）、挡土墙承载力计算书中作用组合的选择是否恰当。

3、原5.1.3条强条内容不变，非强条内容单独列出成为第5.1.4条。

4、原5.3.1、5.3.4、6.3.1、6.4.1、7.2.8条维持不变。

5、原5.3.10条（在同一整体大面积基础上多栋高层和底层建筑，按上部结构、基础与地基的共同作用进行变形计算）改为非强条，原用词“应”改为“宜”。

6、原6.1.1条山区地基设计需要分析认定的设计条件增加了：a)有无不稳定边坡；b)地基内岩石厚度及空间分布情况、基岩面起伏情况、有无影响地基稳定性的临空面；c)有无采空区；d)出现危岩的可能性。——需检查地质勘察报告中有无相关内容。

7、原7.2.7条下半句改为“设计采用的增强体和施工工艺应满足处理后地基土和增强体共同承担荷载的技术要求”。——针对地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土层等特殊性土，需检查施工说明中是否包含新增加的相关内容。

8、原8.2.7条的非强条内容单独列出，分别成为第8.2.8、8.2.11、8.2.14条；强条内容中，扩展基础需要验算抗冲切承载力的条件改为“对柱下独立基础，当冲切破坏椎体落在基础地面以内时”；增加了第2项“对基础底面短边尺寸≤柱宽加2倍基础有效高度的柱下独立基础，以及墙下条形基础，应验算柱（墙）与基础交接处的基础受剪承载力”。——需检查天然地基基础计算书中是否包含新增加的相关内容。

9、原8.4.5条改为8.4.11条，强条内容不变，非强条内容单独列出成为第8.4.12条。

10、原8.4.7条改为8.4.6条，强条内容不变，非强条内容单独列出成为第8.4.7条。

11、原8.4.9条强条内容不变，非强条内容单独列出成为第8.4.10条。

12、原8.4.13条改为8.4.18条，增加了平板式筏基顶面局部受压承载力验算要求；增加了9度高层建筑验算柱下基础梁、筏板局部受压承载力时应计入竖向地震作用对柱轴力影响的要求。——需检查平板式筏基及9度高层建筑的基础计算书是否包含新增加的相关内容。

13、原8.5.9条改为8.5.10条，内容不变。

14、原8.5.10条改为8.5.13条，强条内容不变，非强条内容单独列出成为8.5.14条。

15、原8.5.18条改为8.5.20条，强条内容不变，非强条内容单独列出成为8.5.21条。

16、原8.5.19条改为8.5.22条，内容不变。

17、原9.1.3条基坑工程设计的内容增加地下水控制设计、对周边环境影响的控制设计。——需检查基坑工程计算书中是否包含新增加的相关内容。

18、原9.1.6条改为9.1.9条，用词略有调整。

19、原9.2.8条改为9.5.1条，由强条改为非强条，增加了“优先采用超静定内支撑结构体系”，取消“对排桩式支护结构应设置帽梁和腰梁”的要求。

20、增加第9.5.3条：支撑结构的施工与拆除顺序，应与支护结构的设计工况相一致，必须遵循先撑后挖的原则。——需检查基坑工程施工说明中是否包含新增加的相关内容。

21、原10.1.1条改为10.2.1条，用词略有调整。

22、原10.1.6条改为10.2.13条，原“空洞”改为“土洞、溶洞”。

23、原10.1.8条改为10.2.14条，检验项目增加了桩身完整性检验，还增加了“承受水平力较大的桩应进行水平力检验，抗拔桩应进行抗拔承载力检验”的要求。——需检查桩基础施工说明中是否包含新增加的相关内容。

24、原10.2.9条改为10.3.8条，第2项复合地基上设计等级为乙级的建筑物单列为第3项，改为“处理地基上的建筑物”。——当采用处理地基时，需检查有否要求建筑物进行变形观测（不分设计等级）。

25、增加10.2.10条（原10.1.3条修改并变为强条）：复合地基应进行桩身完整性和单桩竖向承载力检验以及单桩或多桩复合地基载荷试验，施工工艺对桩间土承载力有影响时还应进行桩间土承载力试验。——当采用复合地基时，需检查施工说明中是否包含新增加的相关内容。

26、增加10.3.2条（原10.2.4条修改并变为强条）：基坑开挖应根据设计要求进行监测，实施动态设计和信息化施工。——需检查基坑工程施工说明中是否包含新增加的相关内容。

二、关于地基基础设计

1、新增加的3.0.7条规定地基基础的设计使用年限不应小于建筑结构的设计使用年限。

2、新增加的5.3.11条规定了回弹再压缩变形量计算方法。

3、对于土岩组合地基，当地基中下卧基岩面未单向倾斜、岩面坡度大于10%、基底下的土层厚度大于1.5m时，应按新增加的6.2.2条进行设计。

4、对于填土地基，应按新增加的第6.3.2、6.3.3、6.3.4、6.3.5条进行设计。

5、对于岩石地基，应按新增加的第6.5节进行设计。

6、对于存在岩溶、土洞等现象的地基，应按新增加的第6.6.2、6.6.3、6.6.4、6.6.6、6.6.7、6.6.8条，根据岩溶发育程度进行地基基础设计。

7、新增加的7.2.9、7.2.10、7.2.11、7.2.12条规定了复合地基基础底面压力及复合地基最终变形量的计算方法。

8、对于大面积地面堆载，新增加的7.5.3条规定了当堆载量超过地基承载力特征值时应进行专项设计。

9、对于扩展基础，第8.2.9条增加了当基础底面短边尺寸≤柱宽加2倍基础有效高度时，柱与基础交接处受剪承载力计算方法；第8.2.10条增加了墙下条形基础中柱与基础交接处受剪承载力计算方法；第8.2.12条增加了按最小配筋率计算的底板钢筋面积计算方法，阶形基础或锥形基础截面的折算宽度和有效高度按附录U计算。

10、对于筏形基础，第8.4.3条增加了按刚性地基假定计算的基底水平地震剪力、倾覆力矩的折减系数取值条件。

11、对于平板式筏形基础，第8.4.7条增加了对基础边柱和角柱冲切验算时，其冲切力应分别乘以1.1和1.2的增加系数的要求；筏板最小厚度由不应小于400改为不应小于500mm。

12、对于平板式筏形基础，第8.4.17条增加了当筏形基础作为上部结构嵌固端，计算柱下板带截面组合弯矩设计值时，底层框架柱下端内力应考虑地震作用组合及相应的增大系数的要求。

三、关于天然地基基础的构造要求

1、对于扩展基础，第8.2.1条增加了锥形基础两个方向的坡度不宜大于1:

3、基础受力筋最小配筋率不小于0.15%的要求；受力筋最小直径10mm，最大间距200mm；墙下条形基础纵向分布筋最小直径8mm，最大间距300mm；每延米分布筋面积与受力筋的面积比由10%改为15%，以上用词均由“不宜”改为“不应”。垫层混凝土强度等级不低于C10，用词由“不应”改为“不宜”。

2、对于扩展基础，第8.2.2条增加了当基础高度小于柱（墙）纵向受力钢筋锚固长度La（LaE）时，除要求总锚固长度不小于La（LaE）外，增加直锚段长度不应小于20d、弯折段长度不应小于150mm的要求。

3、对于扩展基础，第8.2.13条增加了当柱下独立基础长短边之比≥

2、≤3时，基础短向钢筋总面积的λ倍（λ=1-A/6B）应集中布置在与柱中心重合的宽度等于基础短边的中间带宽范围内，其余短向钢筋均匀分布在中间带宽两侧的要求。

4、对于筏形基础，第8.4.5条增加了外墙厚度不应小于250mm、内墙厚度不宜小于200mm、墙身钢筋不宜采用光面钢筋、水平筋直径不应小于12mm、竖向筋直径不应小于10mm、间距不应大于200mm的要求。

5、对于梁板式筏形基础，第8.4.12条增加了底板厚度与最大双向板格的短边净跨之比不应小于1/14，且板厚不应小于400mm的要求。

6、对于筏形基础，第8.4.20、8.4.21、8.4.22、8.4.23、8.4.25、8.4.26条增加了带裙房的高层建筑下筏形基础控制变形或差异沉降的构造要求、与主楼连接的外扩地下室角隅处楼板及主裙楼交界处楼板等构造加强要求。

四、关于桩基础设计及构造要求

1、第8.5.3-5条，设计使用年限不小于50年时，非腐蚀环境中灌注桩最低混凝土强度等级由C20改为C25；增加了二b类及三~五类微腐蚀环境中不应低于C30、腐蚀环境中灌注桩最低混凝土强度等级应符合《混凝土结构设计规范》GB50010有关规定的要求。增加了设计使用年限不小于100年时，桩身混凝土强度等级宜适当提高的要求。还增加了水下灌注混凝土的桩身混凝土强度等级不宜高于C40的要求。

2、新增加的8.5.3-6条，要求桩身混凝土的材料、最小水泥用量、水胶比、抗渗等级等应符合《混凝土结构设计规范》GB50010、《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046、《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476的有关规定。

3、第8.5.3-7条，增加了预应力桩主筋的最小配筋率不宜小于0.5%的要求；增加了灌注桩桩顶以下3~5倍桩身直径范围内箍筋宜适当加强加密的要求。

4、第8.5.3-8条，对钻孔灌注桩纵向构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3的规定取消了桩径大于600mm的前提条件（即适用于所有钻孔灌注桩）；增加了桩施工在基坑开挖前完成时，其钢筋长度不宜小于1.5倍基坑深度的要求。

5、新增加的8.5.3-9条，要求腐蚀环境中的灌注桩主筋直径不宜小于16mm，非腐蚀环境中的灌注桩主筋直径不应小于12mm。

6、新增加的8.5.3-11条，要求腐蚀环境中的灌注桩主筋混凝土保护层厚度不应小于55mm。

7、第8.5.11条，增加了当桩顶以下5倍桩身直径范围内螺旋式箍筋间距不大于100mm且钢筋耐久性得到保证的灌注桩，按桩身混凝土强度计算桩的承载力时，可适当计入桩身纵向钢筋的抗压作用的规定。

8、新增加的8.5.12条：非腐蚀环境中的抗拔桩应根据环境类别控制裂缝宽度满足设计要求，预应力混凝土管桩应按桩身裂缝控制等级为二级的要求进行桩身混凝土抗裂验算。腐蚀环境中的抗拔桩和受水平力或弯矩较大的桩应进行桩身混凝土抗裂验算，裂缝控制等级应为二级；预应力混凝土管桩裂缝控制等级应为一级。

——根据《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2008第4.2.4条，钢筋混凝土结构在强腐蚀环境下按裂缝控制等级三级、允许裂缝宽度0.15mm控制，中、弱腐蚀时均为三级、0.20mm；预应力混凝土结构在强、中腐蚀环境下均按一级控制，弱腐蚀时为二级。可见GB50007-2011的要求比GB50046-2008更为严格。

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第3.4.4条：裂缝控制等级为二级时，一般要求不出现裂缝，构件按荷载标准组合计算的受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度标准值。这意味着桩身普通纵筋在此已无贡献，需大大提高混凝土强度等级或加大桩径，或采用预应力纵筋以保证不出现裂缝，实际操作起来难度相当大。以下为一工程实例：中等腐蚀环境下的钻孔灌注桩d＝ 800mm，混凝土强度等级C35，单桩抗拔承载力特征值Rta＝1500KN，则ftk＝2.20N/mm2，σck＝Nk/Ao＝1500×103/(3.142×4002)＝2.98＞2.20N/mm2，需提高混凝土强度等级到C70（ftk＝2.99N/mm2），或加大桩径到10000mm。另一钻孔灌注桩d＝1000mm，混凝土强度等级C35，单桩抗拔承载力特征值Rta＝3200KN，则ftk＝2.20N/mm2，σck＝Nk/Ao＝3200×103/(3.142×5002)＝4.07＞2.20N/mm2，混凝土强度等级C80时ftk＝2.99N/mm2，仍无法满足要求，需加大桩径到1400mm，或配置预应力纵筋。

Deer认为在根据防腐蚀规范按不同的腐蚀等级对抗拔桩桩身采取相应保护措施的前提下，可以按GB50046-2008第4.2.4条执行，即采取保护措施后的钢筋混凝土桩桩身裂缝控制等级仍取三级，根据腐蚀等级选择允许裂缝宽度限值；预应力混凝土桩桩身在强、中腐蚀环境下均按一级，弱腐蚀时按二级控制。当限于具体工程条件无法采取（或仅能采取部分）防护措施时，则应执行GB50007-2011第8.5.12条。

9、第8.5.15条，桩基沉降按实体深基础方法计算时，附录R.0.3中的沉降经验系数改为可以内插；增加了按明德林应力公式方法计算时的沉降经验系数（附录R.0.5）。

10、第8.5.17条，增加了柱下独立桩基承台最小配筋率不应小于0.15%的要求。新增加的承台钢筋锚固长度要求与桩基规范同。

五、关于基坑工程

1、第3.0.1条，增加了基坑工程的设计等级划分：开挖深度大于15m以及周边环境条件复杂、环境保护要求高的基坑工程为甲级；非软土地区且场地条件/周边环境条件简单、环境保护要求不高且开挖深度小于5m的基坑工程为丙级，其余为乙级。

2、第4.2.5-3条，土的压缩性指标可采用原状土室内压缩试验、原位浅层或深层平板载荷试验确定，增加了当考虑深基坑开挖卸荷和再加荷时，应进行回弹再压缩试验，其压力的施加应与实际的加卸荷状况一致的要求。

3、第9.1.4、9.1.5、9.1.6、9.1.7条，增加了基坑工程设计的有关要求。设计等级为甲级、乙级的基坑工程，应进行因土方开挖、降水引起的基坑内外土体的变形计算。高地下水位地区设计等级为甲级的基坑工程，应按第9.9节进行地下水控制的专项设计。

4、第9.2.3、9.2.4、9.2.5、9.2.6条，增加了基坑工程勘察与环境调查的有关要求。

5、新增加的9.3.4条：基坑工程采用止水帷幕并插入坑底下部相对不透水层时，基坑内外的水压力可按静水压力计算。

6、第9.4.1-1条，增加了基坑支护结构设计时，基本组合的效应设计值可采用简化规则Sd=1.25Sk的计算规定（Sk为标准基本组合的效应设计值）。

7、第9.4.2、9.4.3、9.4.4、9.4.5、9.4.7条，增加了基坑支护结构设计的有关要求。

8、新增加的9.5.2条，规定了支护结构内支撑的计算分析原则。

9、第9.6.2条，当土层锚杆极限承载力小于400KN时，可采用HRB335级钢筋（旧规范为500KN、II、III级钢筋）。

10、第9.6.3-2~4条，增加了沿锚杆轴线方向宜每隔1~2m设置一个锚杆定位支架；锚杆杆体的保护层厚度不得小于20mm；锚固体宜采用水泥砂浆或纯水泥浆，浆梯设计强度不宜低于20MPa；锚杆钻孔直径不宜小于120mm等要求。

11、新增加的9.6.4条，规定了锚杆设计应包括的内容。

12、新增加的9.6.6条，规定了上层锚杆锚固段长度估算方法。

13、第9.6.7条，锚杆张拉锁定的条件由锚固体和外锚头强度达到15MPa改为设计强度的80%。

14、第9.6.8条，增加了锚杆自由段超过潜在的破裂面不应小于1m的规定；自由段长度由不得小于5m改为不宜。

15、新增加的9.6.9条，规定对设计等级为甲级的基坑工程，锚杆轴向拉力特征值应按附录Y土层锚杆试验确定。设计等级为乙级、丙级时可按物理参数或经验数据设计，现场试验验证。

16、新增加的9.7.1、9.7.2、9.7.3、9.7.4条，规定了基坑工程逆作法设计内容和设计要求。

17、新增加的9.7.5条，规定了地下连续墙同时作为地下室永久结构使用时地下连续墙的设计要求。

18、新增加的9.7.6条，规定了主体地下结构的水平构件用作支撑时的设计要求。

19、新增加的9.7.7条，规定了竖向支承结构的设计要求。

地基处理与基础设计 篇6

摘要：在建筑工程施工前都要进行工程造价，是整个建筑项目中的所有消耗和支出费用的总和，项目决策、项目设计和各个实施阶段所产生的耗费都包括在内，工程造价在整个施工过程都是贯穿其中的。地基基础工程设计的造价在工程造价中占据重要地位，也是重要的一部分，如果这个造价没有控制好对整个工程造价控制来说都有着极大的影响，所以要控制好该阶段的工程造价。本文分析了地基基础工程设计的造价控制问题。

关键词：建筑工程；地基基础工程；造价

建筑地基工程的造价在工程造价中占据重要地位，建筑行业发展的速度越来越快，对家底工程造价的管理工作和控制要求也就更加严格，也能体现出其重要性。目前的建筑企业在地基工程造价中，首先要做的就是在设计工作的优化、投资分析工作的优化以及造价管理的设计等工作上进行不断完善和创新，以此来控制好地基工程设计的造价工作。

一、工程项目设计阶段对工程造价进行控制所具有的意义

1、让工程造价更加合理化

建筑工程的设计阶段是整个工程项目灵魂所在，多数的工程项目都是在设计阶段完成了图纸设计之后再开始施工的，这样能让技术人员对工程的各个施工方面都有初步的了解，在设计完成之后尽量避免有所变动。所以，在这个阶段能对工程的使用资金进行合理的预算，提升资金的回报率和利用率，并能通过工程概预算和系统编制，对资金的分配情况和合理性都有一定的判断和了解，也对明确资金在各个工程项目中所占的比例是多少。

2、让工程控制更具主动性

通产情况下，工程项目设计阶段都是采取主动控制，并制定出工程项目在建设过程中应遵守的相关标准，能将工程项目的建设计划和预计的支出都清楚地例举出来，在对这些信息进行分析之后，设计出更合理、效益回收率最高、更具体的方案，从而对工程项目中每个部分都能做出造价估算，得出更详细的计划数据，对于工程中一些异常的情况和不足之处也能主动地指出来，然后才去有效的措施对其进行控制和管理，这样有利于工程造价控制工作更好的开展，设计计划也会变得更加主动、更加优化。

3、让经济和技术完美结合在一起

建筑工程在造价过程中都会有专业造价师参与，在经济方面给予建筑企业更好的建议，并帮助分析最高效的利益，在整个项目建设中都能起到保障作用。工程项目在开始决策的时候，通过工程造价就能对后期产生将要产生的经济效果有所掌握，因为在工程项目将投资限额确定之后，所有的工程设计都要在既定的投资限额中开展，这样一来，就能对工程成本进行很好地控制，还能使设计工作更具科学性。

二、建筑地基基础工程设计的造价控制内容和含义

设计阶段在整个建筑地基工程的造价控制中都是非常重要的。一般的建筑工程在进行工程造价控制的时候，都将重点放在了施工阶段，对工程施工的预算内容和核算内容比较重视，二将工程施工前期的造价控制给忽略掉了。建筑地基基础工程和一般的见着工程是有一定差距的，地基基础工程是将工程设计、工程勘察以及各个阶段的施工都相互联系在一起了，所以说，在地基基础工程设计阶段进行造价控制是很重要的。在设计阶段设计单位要根据建设单位所提供委托设计任务有一定联系的，两方要签署设计任务委托书，还有设计合同，并且依据实际的工程项目进行勘察，制定合理的勘察资料，要在建筑单位投资的范围内进行概预算控制。此外，地基基础工程设计阶段通常都是分成几个设计阶段的，这样也能方面控制工作的开展。

1、方案计划阶段。这个阶段是要依据设计说明书以及设计图纸进行的，对地基基础工程造价做出详细的估算书。

2、初期设计阶段。这个阶段开始的时候，设计工作已经出具模型，对最初的施工说明书和图纸进行概预算定额就可以了，并编制出总概算。如果这一步概算确定下来并通过审批，那么将会成为该工程中最高额造价限定额。

3、技术设计阶段。该设计阶段可以依据工程的实际情况来定，可有可无，如果工程项目较大而且有比较复杂的技术，就要在该设计阶段进行设计，并依据施工图纸来修正工程概算，编制更合理的概预算。

4、施工图设计阶段。该设计阶段需要依据说明书和施工图纸对施工图进行预算编制，并用它对施工阶段进行的造价情况进行核定，多数的工程项目中都是将施工图预算看做招标的基础。

三、实行限额设计的方式控制建筑地基基础工程设计造价

1、限额设计方式的含义

限额设计的方式就是根据获批的可行性的研究报告和投资估算控制的初步设计，按照获批的初步设计的总概算对技术设计及施工图设计进行控制，并且在保证拟建物各项工程顺利达到标准的前提下，按照分配的投资限额对设计进行控制，对于不合理、不科学的设计变更需要严格控制，保证工程的估算和概算，良好地实现对建筑地基基础工程设计造价的控制。

2、限额设计的实施方式和意义

限额设计不仅能够将项目的投资控制在要求的范围内，还能合理运行人力、财力，保证最佳的经济效益。限额设计主要是将上一个阶段中的设计做出相关的审核与评定，将工程量分解到各个专业中，然后再将各个专业分解到各个单位工程中的各个部分，以实现造价控制。

四、建筑地基基础工程的限额设计工作的执行步骤

1、提升投资估算准确性

投资建设主体核准总投资额的确定依据主要是可行性研究报告，一旦获批确定，就会作为下一个阶段限额设计主要依据。所以，可行性研究报告的准确性直接关系着整个项目的投资，需要严格把握，在分析和论证时从实际出发，做到客观、准确，提升投资估算准确性。

2、筛选优化初期设计方案

初期方案设计对于限额设计工作相当重要，在初步的设计刚开始，项目的设计负责人就应该把设计任务书相关的控制经济指标、建设方针和设计原则向设计人员说明清楚，对主体建筑及各项费用指标做出技术经济的方案比选，详细研究分析实现设计任务书之中的投资限额可能性。

3、对设计变更严格控制

设计变更对于工程的质量、成本都有很大的影响，一般情况不允许擅自对工程设计进行变更，但是现今的建筑地基基础工程项目中，设计变更十分普遍。因此，为了保证工程的质量，更好地控制工程项目的造价，需要在设计阶段对图纸仔细审核研究，将设计变更尽量控制在设计阶段，以减少损失。

五、结束语

建筑地基基礎工程设计阶段的造价控制，对于工程整体项目的造价控制起到了一定的作用，业是其有效的控制途径，所以建设单位必须在设计阶段的造价控制上有所重视，尤其是地基基础工程中的设计阶段。限额设计的控制方法能有效地将设计阶段的造价控制能力提高上来，也是最有效的控制方法，这种方式可以有效地将工程造价控制在需要的范围内，并且能够保证工程技术与工艺水平，巧妙地处理好经济和技术之间的关系。

参考文献：

[1]林耀平.建筑地基基础工程设计造价的控制研究[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（26）

[2]陈林红.谈建筑地基基础工程造价控制措施[J].商品与质量：建筑与发展，2011，（8）

地基处理与基础设计 篇7

昆明医学院第一附属医院呈贡新区医院, 位于云南省昆明市呈贡新区, 医疗综合楼作为其建筑主体, 根据功能划分为门诊部、急诊部、医技部和住院部四个部分;该建筑整个地下室连为一体, 地下1层 (另含设备夹层) , 住院部 (高层部分) 地上13层, 门诊、医技、急诊部地上4层~5层 (多层部分) , 总建筑面积160 256 m2。建筑效果图如图1所示。

本工程结构设计使用年限为50年, 安全等级为二级, 抗震设防烈度为8度, 设计基本加速度值0.20g, 设计地震分组为第二组, 特征周期0.55 s[1]。本工程抗震设防类别为重点设防类 (乙类) [1], 地震作用按8度计算, 抗震措施满足9度的要求。

本工程自首层开始通过设置抗震缝将上部结构分为7个较为规则的抗侧力结构单元, 主群楼之间因建筑功能影响无法在地下室设置沉降缝, 因此整个大底盘建筑的基础形式如何确定, 如何减少主群楼之间的差异沉降便成为本工程基础设计的关键。

2 岩土工程条件

场地位于昆明呈贡新城行政中心东北侧, 属洪积台地地貌。场地原为一个浑圆低丘, 地形略有起伏, 最大相对高差9.26 m。根据地勘报告, 场地属于中软场地土, Ⅲ类场地, 勘察钻孔控制深度范围内, 按场地地基土成因类型、岩性与物理力学性质指标, 划分为5个单元层、16个亚层, 其间展布11个层间透镜体 (见表1) 。

3 基础选型

本工程±0.00相当于绝对标高1 925.30 m, 地下室基础埋深在-6.90 m~-7.60 m之间, 因上部结构楼层及荷载差异较大, 且多高层之间以纯地下室及下沉式花园衔接, 如果在多高层间设置沉降缝, 将大大影响建筑功能的使用, 因此在不设置沉降缝的情况下, 通过合理调整基础形式, 达到减小两部分之间的沉降差异以满足规范要求[2], 是基础设计的重点。结合上部结构布置, 荷载分布情况及土层情况, 高层部分采用桩基, 多层部分采用天然地基, 多层部分以④2层粘土及④3层粘土层作为基础持力层, 高层部分以⑤7层粉质粘土及⑤8层粉土作为高层部分的桩端持力层, 该两层土均为密实的中等压缩性土, 强度较高, 厚度较大, 是较为理想的桩端持力层。桩型选择高强混凝土预应力管桩, 桩长为35 m, 单桩竖向极限承载力标准值为3 800 k N。由于本场地地基不均匀, 桩基摩擦段及持力层、下卧层段夹较多的透镜状土体, 各土层空间分布、厚度变化较大, 容易导致不同部位同等长度的桩承载力存在较大差异, 各基桩沉降量存在较大差异, 因此为减小多高层间的沉降差异, 基础和桩基设计采取变刚度调平设计[3], 具体措施有:加大高层部分基础刚度, 选用厚板筏基, 底板厚度取为1 500 mm, 跨高比不小于1/5;对于高层部分应力较大部位及多高层衔接部位采取适当增加桩数等措施强化桩基刚度;多层部分基础适当弱化, 采用梁板式筏板基础;厚板与梁板筏基衔接部分通过逐步渐变式处理的方式 (见图2) , 减小因刚度变化引起的应力集中;在底板变化处设置沉降后浇带, 并要求待高层部分结构封顶后, 根据沉降实测值判断多高层基础的沉降是否稳定, 且沉降差满足要求后方可封闭;桩基设计时通过对上部结构—筏板基础 (承台) —桩—土共同工作进行分析。

4 沉降分析

基础分析选用PKPM系列的JCCAD软件, 按单向压缩分层总和法进行桩筏有限元计算, 计算时将多高层的基础、高层部分的桩基及下沉式花园处的独立基础建于同一个模型下, 筏板有限元的网格划分以结构构件 (墙、梁、板带) 的网格线及桩位为依据, 桩顶与筏板按铰接, 沉降计算经验系数取1.0。

准永久荷载下的基础沉降分布如图3所示, 呈现内大外小的形态, 多高层衔接部分沉降差也控制在规范要求的容许值内。

5 沉降观测数据分析

本工程的沉降观测期从2011年10月~2013年10月为期2年, 按照《建筑变形测量规范》[4]的要求, 沉降观测点布置于建筑物的角部、核心筒等荷载分布较大处, 特别是多高层衔接部分, 高层部分共布置了20个观测点, 多层部分共布置了55个观测点。

沉降观测数据表明 (见图4, 图5) :高层部分最大沉降出现在核心筒下, 整个高层部分的累计沉降值在19 mm~24 mm之间, 沉降差异较小, 多层部分整体沉降较为均匀, 累计沉降值在11 mm~14 mm之间。2013年4月~2013年10月高层部分的日均沉降量为0.02 mm, 多层部分的日均沉降量为0.01 mm, 已达到沉降稳定的要求。沉降观测数据表明, 基础的总沉降量及多高层间的差异沉降均满足规范[3]要求, 进一步验证了基础方案的合理性。

6 结语

大底盘建筑的基础连为一体时, 基础设计的关键是通过合理调整基础刚度, 达到减小多高层建筑间的沉降差异的目的。通过一系列设计手段, 以及充分的沉降分析, 确定了合理的基础方案, 并通过沉降观测数据得到了验证。

摘要：针对大底盘多塔建筑的高层与多层之间存在差异沉降的缺陷, 介绍了高层部分采用桩基础设计, 多层部分采用天然地基, 基础不设沉降缝的施工方法, 通过刚度调平设计及承台—桩—土共同作用分析等设计手段, 将主群楼之间的差异沉降控制在规范要求的范围内, 合理地解决了这一问题。

关键词：大底盘建筑,差异沉降,刚度调平设计,沉降分析及观测

参考文献

[1]GB 50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].

[2]GB 50007-2011, 建筑地基基础设计规范[S].

[3]JGJ 94-2008, 建筑桩基技术规范[S].

地基处理与基础设计 篇8

关键词：深水基础,钢管桩,钢板桩,组合桩,旋喷桩

0 引言

深水作业施工极具危险性[1], 当水深超过6m, 流速大于 (3~5) m/s, 施工条件复杂的情况下, 如若深水基础施工围堰设置不当, 则会产生灾难性的后果。目前该类型深水基础施工中常考虑用的围堰类型有钢板桩围堰、钢管桩围堰及钢围堰。

这几种围堰施工各有特点, 如钢板桩围堰主要特点是施工简便、快捷, 锁口防水技术成熟、效果好, 且回收率及重复使用率高, 但针对深水基础施工时, 钢板桩抗弯性相对较差, 对内支撑强度要求较高[2,3,4,5,6];钢管桩围堰特点是受地质条件限制少, 施工速度快, 加工、运输、施工方便灵活, 所需设备少, 钢管虽一次性投入大, 但可重复使用, 比较经济, 截面刚度大, 使围堰内支撑减少, 适应大体积承台的施工, 但其锁口薄弱不易于整体强度和防水, 下沉时相互挤压使锁口间产生施工附加力, 从而加大施工难度[7];钢围堰特点是堵水效果好, 整体性强, 但钢围堰制做周期长, 所占场地多, 不宜管理、运输、施工困难, 且钢围堰设计为一次性投入, 需水下潜水员施工割接, 投入材料回收率低, 危险性高[8,9,10]。

本工程采用钢管桩与钢板桩联合形成新型深水基础维护体系, 与目前几种常用围堰相比有如下特点: (1) 相对于单一的钢板桩围堰即提高了抗弯刚度, 又降低了对内支撑的要求; (2) 组合桩为钢管桩与钢板桩焊接成整体, 将钢管桩围堰锁口堵水问题转化为钢板桩围堰的堵水问题, 而钢板桩围堰堵水技术成熟效果好。该新型深水基础围护体系能够节时、低耗、及时、有效的解决高水位、高压力对基础工程建设的不利影响, 为以后同类工程提供有力的借鉴。

1 工程概况

盘营客专设计运营时速350km/h, 水中梁跨径预留通航V级航道要求, 设计一般冲刷线-6.2m及局部冲刷线-16.45m, 盘营客运专线盘海特大桥480#墩位于三岔河河道中央位置, 中心里程为DK66+315.13, 并在海潮影响河段内承台基础开挖深度为18.5m, 承台尺寸18.6m×14.6m×3.5m。三岔河枯水期河宽230m, 最深处水深6.1m, 地质主要为饱和状态粉土及砂类土, 呈松散中密状, 属地震液化层。

2 联合围护方案设计

根据底承台最大截面尺寸, 确定组合桩帷幕结构尺寸为21.6m×17.6m, 组合桩露出高海潮水位0.5m, 防止受潮汐影响, 河水流入基坑内。基坑开挖深度水面以下为18.5m。基坑施工围护体系中, 钢管采用直径φ630mm, 钢板桩采用575mm, 长24m, 壁厚10mm。φ630mm管桩上两边焊接钢板桩, 形成组合桩, 该组合桩再连接成整体帷幕, 通过钢板桩来止水。基坑自上而下开挖, 在组合桩帷幕内侧设置五道支撑体系。内侧围檩采用H40型钢 (型钢槽口部位用钢板加强) , 上面三道内支撑采用φ630mm×10mm的Q235A钢管, 下部两道内支撑用φ630mm×12mm的无缝钢管, 转角的围檩接头处采用H40型钢满焊围檩加强。组合桩围护结构平面图如图1所示, 立面图如图2所示, 组合桩横断面如图3所示。

480#墩址回填土筑岛:厚度约4m为素填黄土, 内摩擦角φ1=14°, γ1=18.0k N/m3;粉细砂厚度20m, 内摩擦角φ2=32°, γ2=19.5k N/m3;

钢管桩:Φ630mm×10mm×24000mm;按16Mn钢, 抗弯容许应力[σw]=250MPa;弹性模量E=210Gpa。

钢板桩:Q345钢, 575mm×10mm×24000mm, 截面模量W=1346cm3/m, 抗弯容许应力[σw]=250MPa;弹性模量E=210Gpa。

内支撑:Q235钢, 容许压应力[σ]=160MPa;抗弯容许应力[σw]=170MPa;容许抗剪应力[τ]=95MPa。

计算假定:五道内支撑视为刚性;各支撑间的钢管桩段由连续梁简化为简支梁。以一根钢管桩结合一片钢板桩为一个组合桩单元进行计算。

从整体结构验算结果得知, 所采取的组合桩围堰稳定性及强度均满足要求。

3 联合围护方案施工

组合桩加工好后, 利用50t履带吊, 50t汽车吊, DZ180振动锤。其中DZ180振动锤负责全部管桩的拔出与部分围堰的管桩打设。

1) 施工顺序:先施打角桩, 保证第一根组合桩的垂直度, 并且保证沿挖好的基坑中线施打;然后, 在两侧同时展开组合桩施工, 施工中控制好管桩互相穿插时的自由长度, 以保证组合桩围堰的顺利合拢。

2) 施工工艺流程:插打定位角桩→逐根插打组合桩至围堰合拢→挖掘机、吸泥开挖→边支护边堵漏→混凝土垫层→承台施工→拆除组合桩围堰。

3) 经测量定位后, 沿围堰四周布置好开挖线。

(1) 组合桩插打:为保证组合桩打设精度, 采用屏风式打入法。先用吊车将组合桩吊至插桩点处进行插桩, 插桩时锁口要对准, 每插入一块即套上桩帽轻轻锤击。在打桩过程中, 为保证垂直度, 用两台经纬仪在两个方向加以控制。为防止锁口中心平面位移, 在打桩进行方向的组合桩锁口处设卡板, 阻止板桩位移。同时在围檩上预先算出每块板块的位置, 以便随时检查校正。打桩时, 开始打设第一、二块钢板的打入位置和方向要确保精度, 每打入1m测量一次。

(2) 组合桩围堰合拢:为了便于组合桩围堰合拢, 在合拢之前 (约12根管桩左右) 控制每一根组合桩互相穿插的自由长度, 直至最后合拢。

4) 支撑、开挖吸泥、封底:组合桩插打完毕后, 即可开挖, 安装内支撑由上至下, 边开挖边堵漏边支护。垂直挖掘机挖除回填土层后, 部分土方需要采取吸泥方式吸至设计要求后, 浇筑水下封底混凝土2m, 待达到强度后, 进行排水便开始承台施工。

5) 组合桩围堰的拆除:等墩身施工完成后, 预埋0#块施工钢管桩后, 回填土方, 拆除内支撑, 然后进行管桩的拔除。

4 施工监测及应急处理

4.1 监测分析

通过对桩顶水平位移监测数据分析发现, 未设置水平支撑前, 桩顶水平位移最大, 随着开挖继续深入, 桩体最大水平位移位置开始下移。第一道支撑设置前, 组合桩顶部在外侧压力下向内倾移, 作用在组合桩上的主、被动土压力自平衡状态下设置第一道支撑。也即:土压力已经平衡后, 才设置第一道支撑, 此时, 第一道内支撑是没有起到支撑作用的 (水平向支撑的压力为零) 。继续开挖到设置第二道内支撑位置时, 设置第二道内支撑前, 土压力由第一道内支撑承受。此时, 设置的第二道内支撑并不受水平向压力, 只有继续向下开挖时, 第二道内支撑开始受水平向压力。水平位移在 (10~30) mm (向坑内位移) 之间, 各个支撑轴力大小均在强度范围之内, 表明该联合围护结构符合要求。

4.2 出现的问题

2011年3月9日8:30至2011年5月12日共经过四次抽水, 12日23:00水位降到封底混凝土顶面80cm时, 发现在基坑的东南角发生了向基坑外的水平位移。经过详细查看分析后, 立即停止抽水, 研究处理方案。

4.3 处理措施

加固材料:注浆材料为P.O42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃双液混合浆体, 水玻璃掺拌量为水泥的0.5%。水泥用量约300t, 水玻璃量约2t。控制凝固时间保证在2h左右。处理方法:整体帷幕+局部重点处理。

具体步骤:

(1) 第一步:基础围护东南角封闭裂口缺陷处, 采取沿围护桩外侧进行旋喷桩加固封堵, 加固范围:围护结构外围南侧从漏点开始由东向西加固长度9m, 东侧外围从漏点开始由南向北10m, 加固深度从-8m~-23m, 成桩长度15m, 旋喷桩直径55cm南侧20根桩, 东侧22根桩。

(2) 第二步:组合桩围护内部从东南角开始向北向西加固宽度为8m×8m, 深度从封底混凝土底面开始向下直到-25m, 成桩长度约8m, 数量257根。

(3) 第三步:在组合桩围护结构内侧除第二步加固范围外, 沿组合桩咬合处加固, 深度超出围护钢壁1.0m, 成桩长度约6m, 共126根。具体布置如图4所示。

4.4 实际处理结果

外围第一步加固旋喷桩, 根据钻机的成桩半径, 为保证封闭效果, 桩位步距由40cm改变为30cm。并且在基坑组合桩围堰未封闭的东南角外围3m范围内布置双排加固桩加固, 增强封闭质量和封闭强度。

坑内第二步加固旋喷桩, 基坑内注浆桩位布置在流砂点或是其附近, 在无注浆压力情况下持续注浆24h, 仍没有压力, 遂改为断续注浆方式, 先是停注2小时, 再继续注浆, 持续6h, 仍没有压力, 遂改为停顿4小时, 再注, 直到达到预计压力时为止。

至6月3日下午5点基坑外围旋喷桩施工完毕, 外围加固旋喷桩69根 (15m) , 基坑内加固旋喷桩5根 (9m) 。总共施工旋喷桩74根, 成桩长度1080m, 基坑处理用水泥共用293t, 旋喷加固处理完毕。一周后开始分3次阶段性抽水, 直至完全抽空基坑内积水, 没有发现漏水流砂现象, 说明旋喷注浆效果非常好, 也没有出现早期帷幕变形情况加剧现象, 达到预期目的, 保障了后续承台、墩身, 尤其是悬灌现浇梁的施工工期, 处理后基坑实际情况如图5所示。

5 结论

1) 本文依据深水基础工程中的实际情况提出了组合桩围护体系施工方案, 该方案充分发挥了组合桩围护结构自身的支护潜能, 在高水位、深基坑的情况下确保了基坑的施工安全, 有效的缩短施工工期、降低工程造价。

2) 该深水基础下伏深厚粉砂层, 通过准确监控, 及时发现基坑底出现的问题, 根据整体帷幕+局部重点处理的思想, 采用旋喷桩加固法进行有效加固处理, 成功避免了基坑事故的发生。

参考文献

[1]马洪刚, 张来斌, 樊建春.作业条件危险性评价法在深水钻完井作业评价中的应用研究[J].中国安全生产科学技术, 2011, 7 (9) :89-92MA Hong-gang, ZHANG Lai-bin, FAN Jian-chun.Study on the application of LEC to the risk assessment of deepwater drilling and completion operations[J].Journal of Safety Science and Technology, 2011, 7 (9) :89-92

[2]杨炳勋, 邢少颖.拉森钢板桩围堰在海河特大桥施工中的应用[J].国防交通工程与技术, 2009, 7 (4) :60-63YANG Bing-xun, XING Shao-ying.Application of the larssen steel sheet cofferdam to the construction of the haihe river mega bridge[J].Traffic Engineering and Technology for National Defence, 2009, 7 (4) :60-63

[3]杨汉国.钢板桩围堰结合注浆防水施工技术[J].铁道建筑, 2007, (7) :13-15YANG Han-guo.Construction technique of steel sheet pile cofferdam combined with waterproof grouting[J].Railway Engineering, 2007 (7) :13-15

[4]邱训兵.大型钢板桩围堰施工设计的思考[J].铁道建筑, 2005, (9) :12-14QIU Xun-bing.Thinking on design of cofferdam construction by using hulky steel sheet piles[J].Railway Engineering, 2005 (9) :12-14

[5]汤劲松, 熊保林.深水基础大规模超长钢板桩围堰施工过程安全性分析[J].中国铁道科学, 2013, 34 (3) :32-39SHANG Jin-song, XIONG Bao-lin.Analysis on safety during construction process for Large-Scale and SuperLong steel sheet pile cofferdam of deepwater foundation[J].China Railway Science, 2013, 34 (3) :32-39

[6]张国军.浍河特大桥钢板桩围堰的有限元分析[J].国防交通工程与技术, 2009, 7 (4) :48-51ZHANG Guo-jun.Finite element analysis of the steel sheet cofferdam for the kuaihe mega bridge[J].Traffic Engineering and Technology for National Defence, 2009, 7 (4) :48-51

[7]孙鸿飞, 张飞.大西客运专线晋陕黄河特大桥主墩深水基础锁口钢管桩围堰设计与检算[J].铁道标准设计, 2011, (S1) :71-74SUN Hong-fei, ZHANG Fei.Design and check calculation for the main piers of deep foundation locked mouth steel pipe pile cofferdam of the super-large bridge crossing Yellow River on Datong-Xi’an PDL[J].Railway Standard Design, 2011 (S1) :71-74

[8]王贵春, 皇甫昱.桥梁深水基础双壁钢围堰施工技术分析[J].铁道建筑, 2007, (8) :22-24WANG Gui-chun, HUANG FU Yu.Analysis on construction technique of double-walled steel cofferdam used in casting bridge deep-water foundation[J].Railway Engineering, 2007 (8) :22-24

[9]李军堂, 秦顺全.天兴洲长江大桥主墩双壁钢围堰基础施工的技术创新[J].世界桥梁, 2006, (2) :17-19, 37LI Jun-tang, QIN Shun-quan.Technical innovations of construction of Double-Wall steel boxed cofferdam foundations for main piers of tianxingzhou changjiang river bridge[J].World Bridges, 2006 (2) :17-19, 37

地基处理与基础设计 篇9

1 工程概况

1.1 场地工程地质概况

拟建工程的场地在地势上呈东南高西北低, 地形高低落差最大值大约为4.5米，工程的基本地貌结构为剥蚀低丘结构。按照钻探揭露, 建筑场地的岩土层基本分布如图1所示。

场地岩土层最上面一层为杂填土, 其土层颜色为杂色, 质地干燥, 相对比较松散。杂填土一般由碎石、碎砖以及碎混凝土等混少量粘性土构成, 其局部地段的表层0.0 4 m是柏油路面。杂填土的分布相对广泛, 土层厚度在0.30~3.80 m之间。杂填土的下面是-1强风化页岩, 该岩层呈黄褐色, 风化相对较强但是不均匀, 其原本的结构构造具有可辨认性, 岩芯表现为土状或碎块状, 碰到水很容易会出现软化, 进而崩解, 该岩层的分布也比较广泛, 产状80°∠65°, 埋深在0.3 0~3.8 m之间, 岩层厚度在1.70~1 8.4 0 m之间[1]。最下方的是-2中风化页岩, 该岩层的颜色呈现为黄褐色、灰褐色或者灰色, 土层结构为泥质结构, 基本构造表现为层状, 其节理裂隙较发育, 风化相对较弱且不均匀。-2中风化页岩的岩芯多表现为块状、短柱状或者长柱状, 强度有轻微不同, 在分布上比较广泛, 其产状与-1强风化页岩一样都是80°∠65°, 埋深在3.70~21.50 m之间, 最大揭露厚度为12.1 0 m。

1.2 建筑工程概况

拟建场地的位置坐落在两条主干道之间, 建筑场地的四周有大型商场、学校、市场等, 城市的主要交通干线也分布在该区域内。建筑场地分布着大量的地下管网以及地下人防工程, 其中地下管网的埋深大约在0.5~1.8 m之间, 地下人防工程的埋深在3.0~4.0 m之间。工程在总体上呈弧形形状, 有两层在地下, 4层在地上, 工程高度大概为20 m。根据建筑外边线的区域进行大开挖, 埋深的最大值为12 m。根据岩土工程勘察规范, 勘探孔深度的具体要求如表1所示。

综合考虑岩土勘测的具体结果以及建筑工程的建设规范和相关施工要求, 对各种地质状况和建筑因素进行全面分析, 建筑工程使用的是筏形基础方案, 建筑的主楼基础埋深大概为12 m, 该拟建建筑工程的基础持力层是中风化页岩。因为中风化页岩在厚度上的分布并不是很均匀, 所以应该选用换填垫层法开展地基的褥垫处理工作, 工程基坑开挖完毕之后马上要进行垫层的铺筑工作, 可以选择炉渣、中砂、粗砂以及土夹石等作为褥垫的制作材料, 将褥垫的厚度控制在300~500 m之间[2]。

2 地质统计学应用及可行性分析

地质统计学方法通常是用来对区域化变量在空间内的二重性变化进行研究和估计, 一般以克里格法作为核心, 该方法最基础的使用工具是变异函数, 通过使用变异函数我们可以对表征区域化变量的具体特性进行有效描述, 不但描述了区域化变量在空间上的变化规律, 还描述了迭加与空间变化规律上的随机变化。在地质统计中经常会使用到的变异函数模型是球形模型。

地质统计学的应用是以地质变量具有某种结构关联性为假设前提的, 即认为区域化变量具有空间位置上的相关性。举个例子, 地质变量z在空间y以及y+h的样本值 (z y) 以及 (z y+h) 和空间距离h之间是具备相关性的。该关联性意味着, 研究分析的某个自然现象的变量在一定空间范围内是连续的。

根据地质统计学的要求, 地质变化必须要具备较突出的平稳性, 也就是说, 在某一个明确的方向上, 区域化地质变量不会出现系统性的增减现象。空间样本值呈现出正态分布, 进而确保地质统计学基础上的估计结果具有较高的准确性。为了满足这种要求, 可以对空间样本的数据类型进行有效转化, 或者对其估计方向进行科学调整, 尽可能保证减少估计结果上的偏差。

大多数时候我们都认为, 克里格作为一种有效的储量计算方法, 其误差是最小的, 甚至可以认为这是一种无偏差的最优化储量计算手段。这几年来, 地质统计学不仅在研究手段上取得了较大的进度, 其在研究对象上也有了不容忽略的进展, 地质统计学的研究手段已经慢慢地由原来的参数地质统计法上升为非参数地质统计学法, 这就改变了以往对储量的单纯估计, 其研究对象逐渐发展到地质空间展布、化学元素空间等多个领域。事实上, 建筑工程的场地的某个岩土层只是一个较为简单的地质体, 在进行岩土勘测工作时并不是要了解和分析其在赋存量上的精度, 而是要对其空间形态和具体展布特征、工程性质等进行全面了解和分析。现阶段, 克里格法对岩土勘测工作和成果质量的验证工作有着十分重要的辅助作用, 是岩土工程勘察工作的重要辅助手段, 必须要不断在岩土工程勘察工作和地基处理工作中推广克里格法的应用, 充分发挥其积极作用。

3 场地岩土层克里格估计

传统的工程地质剖面图都是依靠勘探孔进行绘制的, 其人为随意性相对比较突出, 如图1中显示的震旦系页岩强风化岩以及中风化岩之间钻孔的分界线, 这种地质剖面图通常无法真实对地下岩土层在厚度上的变化情况进行真实反映。克里格插值依据区域化地质变量具备空间位置上的关联性这一特点, 对空间样品值实行内插, 这就可以更为真实地反映出建筑场地地下岩土层在厚度上的具体变化情况。场地勘探位置的布置是根据岩土工程勘察规范来进行的, 其分布呈现出相对标准的正交网格状。这也正好满足了克里格估计对空间样品分布的基本条件, 为克里格法在建筑工程岩土勘测工作及地基处理工作中的有效应用创造了条件。

文中主要采用由美国Gold Software公司开发的系统软件Surfer7.0提供的克里格法对建筑场地的地形结构和地貌特点以及软弱岩土层, 即杂填土以及强风化震旦系页岩的厚度开展克里格估计工作。Surfer通过使用一定的格网化方法, 也就是数学模型针对分布不规则的原始数据点开展插值工作, 形成基于原始数据分布范围之内的规则距离的数据点分布。格网化方法是进行等值线绘制工作的核心手段。Surfer使用了7类数学模型, 差不多包含了现阶段全部的模型类型, 每一种数学模型都具备其各自的相关参数设置。可以科学选择数学模型并对其相关参数进行灵活地设置, 实现对不同类型的等值线图的绘制。克里格方法就是一种比较有效的地质统计格网化手段, 在很多的领域都得到了广泛的应用, 该方法较隐蔽地反映了数据中的大概趋势。

4 克里格估计应用的意义

首先, 在岩土工程勘察工作上, 利用三维块状图能够使建筑工程场地的地貌特征显示得更加直观, 更加全面地给出某岩土层顶部或底部的形态分布特点, 这在为工程设计人员进行地基处理方案和基础设计方案的选择工作提供便利的同时, 也促进了土方工程量以及施工任务量、工程用时的计算工作的准确性的提高, 大幅度提升了建筑工程的总体经济效益。其次, 在地基处理工作上, 由于建筑工作已经明确使用的是筏形基础方案, 必须通过使用换填垫层法针对地基开展褥垫处理, 软弱层的换填垫层具体如图2所示。

地基的褥垫处理完毕之后, 将其彻底夯实, 生成地基, 也就是图2中的土层;也可以将北半部场地厚度到达18米的表层杂填土以及强风化岩层和中风化岩层彻底清除, 也就是图2中的软弱层清除法。不管使用哪一种处理方案, 都要使用到较大的土方量, 然而, 没有使用克里格法进行建筑场地软弱岩土层地面形态的估计, 就只能进行相对粗略的估算。而使用克里格法进行地基处理不但可以较好地对工程场地的软弱岩土层的地面形态进行直观地认识, 而且还可以提高动用土方量的计算工作的精确性, 准确计算其所用的资金以及工程耗时。由于使用软弱层换填法比使用软弱层清除法所耗的工作量和时间相对较少, 综合考虑建筑场地软弱岩土层的地面形态状况, 有效分析建筑工程的具体要求, 从工程的总体经济效益出发, 进行地基处置方案的最终确定。

最后, 在岩土工程的基础设计工作上，工程场地南部的中风化岩层顶面, 也就是强化风岩层地面总体上呈现出起伏不平的态势, 存在很多凹陷坑或者出现岩层凸起的现象, 推测为岩溶形成的原因。综合分析岩土工程的具体地质条件, 在开展基础设计工作时, 一定要对潜伏的岩溶现象进行全面分析, 视具体情况对工程场地南部的地基强度进行适当地加强, 避免潜伏岩溶现象在以后的时间里造成地基的局部变形, 使工程基础出现不均匀的沉降现象, 给构造物带来了严重的损坏[3]。

5 结语

岩土工程勘察是建筑工程设计、基础设计、地基处理的重要基础性资料 (设计输入条件) , 但由于勘察工作是以点代面的，地质剖面图的随意性较大, 很难精准反映出整个场地的所有工程地质条件, 因此在基础设计和地基处理中可能会存在一些问题, 增加工程隐患。克里格法是一种精度较高的计算方法, 在建筑工程设计、基础设计、地基处理中, 克里格法的应用能够减少甚至避免岩土工程勘察中的盲目性和随意性。

参考文献

[1]鲍鹏, 苏彩丽, 张利伟.基于时程分析法的刚性桩复合地基地震响应分析[J].岩土工程学报, 2011, 11 (2) :52-53.

[2]韩晓雷, 张辉, 水伟厚, 等.强夯法处理沙漠地基的载荷试验尺寸效应研究[J].工程勘察, 2011, 14 (6) :103-104.

地基处理与基础设计 篇10

工业厂房设计中常遇见大面积地面堆载的地基处理问题。一类情况是大吨位的大面积地面堆载, 如100kN/㎡、200 kN/㎡, 且对地面平整度不作过高要求。在这种情况下只要厂房的柱下采用桩基础, 则厂区的地面通常不用采取地基处理措施, 至多要考虑地面堆载是否会导致柱下桩基础的负摩阻力。

另一类情况是地面堆载较轻, 对厂区地面平整度又不能完全忽视时的地基处理问题。

当大面积地面堆载为10kN/㎡以下时, 厂区的地面一般均可考虑采取地基处理措施;但当大面积地面堆载达到30-40kN/㎡时, 厂区的地面是否应采取地基处理措施就是个难题。这个难题实际上并非技术问题, 而是如何设计出既经济又安全的地基处理方案的问题。

现围绕某单层工业厂房大面积地面堆载的地基处理的设计失误, 对如何进行既经济又安全的地基处理设计进行分析。

二、案例分析

1工程概况

某单层工业厂房, 钢结构屋盖, 单柱轴力约750kN, 跨度20m, 柱距8m, 设有20t行车, 总面积约17000㎡。厂房内地面大面积均布荷载30kN/㎡。

拟建场地在35.0m深度范围内的地基土均属第四纪全新世与上更新世冲积沉积物, 粉质黏土"硬壳层"埋层较深, 土质均匀, 可塑一软塑, 中压缩性;1.9m厚的粉质黏土

“硬壳层”以下为15m厚的淤泥质黏土, 强度低, 属高压缩性、高灵敏度、低强度地基土, 工程性质差, 为天然地基的主要压缩层;第5-2与5-3层土属中等压缩性土, 工程性质较好, 可作为以摩擦为主的桩基持力层。该工程地基土的物理力学性质指标见表1。

2地基基础设计

对于单层工业厂房的基础, 该工程地质勘察报告的“结论与建议”认为, 厂房柱下可采用预制桩, 桩长25m, 直径400mm, 单桩承载力特征值为500kN, 以第5-2层土为桩端持力层。对于厂区地面大面积均布荷载30kN/㎡, 该工程地质勘察报告认为, 由于第3层淤泥质粉质黏土与第4层淤泥质黏土的总厚度为15m, 均为饱和、流塑、高压缩性土, 地基承载力特征值为55~60kPa, 压缩模量约为3.3MPa;而表层“硬壳屠”土厚度仅L 8m, 地基承载力特征值为70kPa, 压缩模量为6MPa;大面积地面均布堆载30kN/㎡的沉降影响范围及深度较大, 因此对于大面积地面均布堆载采用天然地基不能满足要求, 建议采用复合地基进行处理。地基处理方法可采用真空预压、水泥搅拌桩复合地基、石灰桩复合地基。三种地基处理方法的技术经济比较见表2。

该工程基础的最大特点有二:第一, 最大桩荷载仅750kN, 但由于运行20t行车, 故柱底水平荷载与弯矩均较大;第二, 厂区地面有30kN/㎡的大面积均布堆载。

设计人员根据地质勘察报告建议, 对于厂区地面采用直径500mm、长度15m的水泥搅拌桩进行地基处理, 间距1.3mXl.3m。厂房中柱下布置4根直径500mm、长度25m预应力钢筋混凝土管桩, 边柱下布置2根直径500mm、长度25m预应力钢筋混凝土管桩, 单桩承载力特征值为500kN。

3工程问题

业主认为:首先, 厂区地面若采用水泥搅拌桩复合地基进行处理, 仅水泥搅拌桩造价就高达50~60万元, 而且水泥搅拌桩的施工时间约需30d, 其与预应力钢筋混凝土管桩的施工有一定冲突, 因此极大地影响了整个工程的预定工期, 这是业主完全不可能接受的;其次, 单层钢结构屋盖工业厂房的柱底最大荷载仅750kN, 却布置了3-4根预应力钢筋混凝土管桩, 承载力高达1500~2000kN, 为柱底最大荷载的2~3倍。总之, 业主认为整个厂房的基础造价太高而且无法满足施工工期的要求。于是在与设计人员协商未果之后, 委托某工程顾问公司进行厂房基础的优化咨询。

注:轴单柱4桩, 柱底轴力标准为1800KN, 柱底弯矩标准值为880km-m, 单桩承载为特征值620Kn, 改为单柱3桩。

注:轴单柱4桩, 柱底轴力标准为1000KN, 柱底弯矩标准值为1400km-m, 单桩承载为特征值620KN, 改为单柱3桩。

4失误原因分析

对于预应力混凝土管桩, 顾问公司认为该工程属于柱底垂直荷载较小, 水平荷载与柱底弯矩较大的情况, 为平衡柱底较大弯矩, 设计人员采用多桩承台桩基础是合适的。但可以用承载力较小的沉管灌注桩或同样桩长的小方桩来代替, 并优化布桩形式, 预计可降低桩造价的1/3左右。具体桩基础优化方案如下:当中柱柱底轴力标准1000kN, 柱底弯矩标准值为1400kN·m时, 中柱下原布置4根直径500mm, 长25m预应力钢筋混凝土管桩, 单桩承载力特征值为500kN, 可改为中柱下布置3根直径400mm, 长25m预应力钢筋混凝土管桩, 单桩承载力特征值为400kN, 通过调整3桩之间的桩距来平衡柱底弯矩。

当中柱柱底轴力标准1800kN, 柱底弯矩标准值为880kN·m时, 中柱下原布置4根直径500mm, 长度25m预应力钢筋混凝土管桩, 单桩承载力特征值为500kN, 可改为中柱下布置3根直径500mm, 长30m预应力钢筋混凝土管桩, 单桩承载力特征值为620kN, 通过调整3桩之间的桩距来平衡柱底弯矩。

边柱下布置2根直径400mm, 长25m预应力钢筋混凝土管桩, 单桩承载力特征值为400kN, 通过调整2桩之间的桩距来平衡柱底弯矩。桩距的调整参见图1。

关于场地大面积堆载的处理, 《全国民用建筑工程设计技术措施———结构》第2章第2.9.3条指出:当地面堆料较大时, 应考虑堆料对地基不均匀沉陷的影响。若地面等效均布荷载小于表的数值, 可以不考虑堆料对地基不均匀沉陷的影响。

三、对策研究

上述规定主要是根据工程实践总结而来的。湛江地区的表层粉质黏土“硬壳层”的厚度一般为2-3m, 可塑一软塑状态, 是浅基础的良好持力层。设计基础时保留硬壳层, 可以有效地保护下卧软土层免受扰动, 减少建筑物的沉降变形。

根据十字板剪切强度与深度的关系判断, 地区表层粉质黏土“硬壳层”属超固结土, 这种超固结状态与粉质黏土“硬壳层”曾是地面有关。而地区地面以下10m范围内的淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土层属轻微超固结土层 (平均超固结比OCR=1.10) 。其超固结状态可能是环境变化特别是气候条件 (如干燥、蒸发等) 非超载因素所致。因此, 根据地区多年工程实践经验, 即使是大面积堆载, 只要不大于30kN/㎡, 在土的前期固结压力左右, 此时作用在粉质黏土“硬壳层”之下淤泥质黏土上的附加压力也未超过淤泥质黏土的天然结构强度, 地面沉陷就不至于很大;而当地面大面积堆载超过40kN/㎡左右时, 应考虑采取地基处理措施。

具体到本案例的具体情况, 顾问公司建议补充进行地面以下10m之内的十字板剪切试验, 进一步了解粉质黏土"硬壳层"之下淤泥质黏土的物理力学性质, 可由丌C。计算得到淤泥质黏土的天然结构强度C。为根据十字板剪切试验求得的抗剪强度。

本案例原设计方案对厂区地面采用水泥搅拌桩复合地基进行处理, 除了考虑30kN/㎡的大面积地面堆载导致地面不均匀沉陷外, 还担心厂房桩基受大面积地面堆载影响而产生负摩阻力, 从而导致厂房桩基发生附加沉降与内倾。对于这点疑问, 顾问公司认为, 根据经验, 在桩基旁堆载达150kN/㎡时, 仍不需在地坪下布置桩基来解决负摩阻力问题。

某无缝钢管厂曾进行堆载试验, 在22m×30m的面积内用碎石堆载150良N/㎡;堆载边缘邻近设一个4桩基础, 承台尺寸为5.4m×5.4m, 桩采用60m长钢管桩。试验结果是, 由堆载引起的桩沉降值为10mm;150kN/㎡堆载下土的最大沉降值为520mm, 而桩的侧向变形值最大为37mm, 发生在地表以下5m处。试验结果表明, 就某无缝钢管厂的情况, 大面积堆载150kN/㎡引起的桩负摩阻力影响较小, 占桩的总沉降量的百分比也较小, 桩的侧向位移也不大。

某厂第一水压机车间24m露天跨的柱下采用桩基础, 地面大面积堆载105kN/㎡ (局部160kN/㎡) 。1958年投产, 至1961年实测, 8m高行车轨道顶部的最大位移为59mm, 柱顶最大内倾位移为46mm。实测结果表明, 就某厂第一水压机车间24m露天跨的情况, 大面积堆载105kN/㎡引起的桩负摩阻力影响并不明显。

鉴于本案例的30kPa地面堆载, 与无缝钢管厂和某厂第一水压机车间的地面大面积堆载105~150kN/㎡相差甚大, 因此本案例地面堆载对厂房柱下桩基础的影响应在可控范围之内。

通过顾问公司的优化设计, 本案例的基础共降低造价近100万元, 折合每平方米约50元。

此外, 对于最大单柱轴力750kN的单层钢结构屋盖厂房, 提出了单桩承载力特征值达到500kN左右的桩型, 也欠考虑, 造价偏高;本案例还有20t行车, 柱底水平荷载较大, 选用单桩承载力较小的多桩承台桩基础较为合理。

摘要：在广东省湛江市 (处沿海软土地基) 兴建厂房或仓库, 厂房或仓库的地面堆载, 软基处理是必须面临的技术难题。本文以具体的工程实例, 从设计与施工方面做了探讨。

关键词：软土地基,地面堆载,设计施工

参考文献

[1]建筑地基基础设计规范 (GB500072011) [Z].

地基处理与基础设计 篇11

关键词高层建筑;地基处理;基础工程;施工工艺

中图分类号TU753文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0092-01

地基是高层建筑物的根本,地基质量的好坏将会直接影响到高层建筑物的质量。高层建筑物的质量事故,许多与地基问题密切联系,所以,在施工过程中,对地基进行的有效地选择、设计和施工和处理,是保证高层建筑物使用安全、节约投资的重要环节。

1地基处理技术

1.1CFG桩复合地基成套技术

水泥粉煤灰碎石桩复合地基是通过水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水搅拌所形成的高粘度桩(简称CFG桩),利用在基础和桩顶之间加设有些许厚度的褥垫层来保证桩、土共同承载荷重,从而使得桩、桩间土和褥垫层共同形成复合地基。桩端持力层适合采用承载力较高的土层。CFG桩复合地基有如下特点:承载力提高、地基变形小、使用范围广。结合施工的具体情况,CFG桩常常采用的的工艺有长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩、振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔灌注成桩。该方法适合于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对于基础形式,一方面适用于条形基础、独立基础,另一方面又可用于箱形基础、筏形基础。该方法在地基处理工程中被广泛的应用,并且具有显著地经济显著。

1.2夯实水泥土桩复合地基成套技术

夯实水泥土桩是通过人工或机械成孔,采用相对来说比较单一的土质材料,与水泥按一定的比例掺和,在孔外充分拌和均匀而形成的水泥土上,分多层向孔内回填还需强力夯实,从而形成均匀的水泥土桩。与CFG桩类似,先在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层,使桩、桩间土和褥垫层共同形成复合地基。因为夯实中形成的高密度以及水泥土本身的强度,与搅拌水泥土桩比较而言,夯实水泥土桩桩体拥有比较高的强度。夯实水泥土桩复合地基有如下特点:桩身强度比较均匀、施工速度比较快、不会受场地的影响、造价较低、无污染。结合施工的具体情况,夯实水泥土桩成孔亦可采用机械成孔(挤土、不挤土)或人工成孔,混合料夯填亦可选用人工夯填和机械夯填。该方法应用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。处理深度不宜超过10m。

1.3真空预压法加固软基技术

真空预压法是通过在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水板,再在地面铺设砂垫层再在上方盖上密封膜从而与大气隔绝,利用隐埋于垫层中的吸水管道,利用抽气装置来进行真空处理,从而将膜内的空气全部排出,这就在膜内外造成一个气压差,这部分气压差就变成作用于地基上的荷载。地基随着等向应力的增加而固结。抽真空前,土中的有效应力等于土的自重应力;抽真空后,土体完成固结时,真空压力完全转化为有效应力。该方法应用于软粘土的地基加固,是处理软粘土地基的有效方法之一。

1.4土工合成材料应用技术

土工合成材料属于一种新型的岩土工程材料,可以分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料。土工合成材料具有如下功能:过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护。在我国土工合成材料已经广泛应用于建筑工程的各个领域,而且已成功地研究、开发了成套的应用技术。如:土工织物滤层应用技术;土工合成材料加筋垫层应用技术;土工合成材料加筋挡土墙、陡坡及码头岸壁应用技术;土工织物软体排应用技术;土工織物充填袋应用技术;模袋混凝土应用技术;土工膜防渗墙和防渗铺盖应用技术等。

2基础工程施工工艺

2.1桩基础施工技术

地基基础应用技术在我国有几千年的历史,著名的万里长城、河北赵州桥等,很好地应用了“三合土”地基处理技术,历经几千年仍较好保存下来。国外18世纪开始采用钻孔桩技术,最早使用钻孔灌注桩的施工工艺是正循环钻进法,后来德、法、日、意等国先后研究成功了泵吸反循环法、贝诺特法、阿斯特利法、长螺旋钻孔法等,从此钻孔桩技术在世界得到广泛的应用。

钻孔灌注桩在中国得到广泛应用的主要原因是施工设备和工艺相对简单,施工成本较低,另外施工噪声小、无振动、无地面隆起,人土深,使用特殊机具可扩大桩孔底部的面积,有效地提高了桩的承载力,桩的配筋率低约,施工工艺种类繁多,可适应各种地层的需要等。我国目前桩的施工类型有钻孔灌注桩、深层搅拌桩、高压旋喷桩、人工挖孔桩等,主要设备基本上是国内探矿厂生产,有多种机型,如大口径钻孔灌注桩施工设备有GPS一15、GPS一12、GPS一10型等。

2.2深墓坑施工技术

基坑的围护结构目前主要有桩式和墙式2种。桩式围护结构分为连续的板桩结构和分离的排桩结构。板桩结构目前使用较少。排桩多用钻孔灌注桩、人工挖孔桩。墙式围护结构一般采用地下连续墙。分离式排桩结构有时采用横挡板、砖墙、钢丝网水泥砂浆或喷射混凝土等围护桩间土的稳定。浅的基坑可以采用重力式水泥土挡墙。桩墙式围护一般采用悬臂式挡土结构、内撑式和锚拉式支撑等。目前基坑开挖的方式有无支护开挖、支护开挖和坑壁土体加固开挖。基坑开挖不是一种简单的土方工程,它关系到基坑的安全、经济等方面。专家在总结上海地区深基坑工程的基础上,提出了基坑开挖中“时空效应”的理论和方法。即在施工时应按基坑的规模、几何尺寸、支撑形式、开挖深度和地基加固条件,提出详细的开挖和支撑的施工顺序,做到分层、分块、对称、随挖随撑。利用土体自身强度控制地层位移,作为解决软土深基坑稳定和变形,满足保护环境,达到安全、经济的目的。上海地铁站、高层建筑地下室深基坑工程中,凡是对基坑变形控制要求较高的,采用这种方法,均取得了较好的效果。

2.3地下连续端施工技术

地下连续墙是水利工程和高层建筑中一种有效的基础工程,也是基坑围护中经常使用的方法。我国是世界上建造和使用地下连续墙较早的国家之一,专业施工力量雄厚,该技术业已在国内高层建筑的工程施工中得到广泛的应用。

90年代以来,福建、宁夏、天津、江西、湖北等地矿局引进意大利、德国等国家的先进技术装备,开展地下连续墙施工,已经完成王府井百货大楼第二期、中银大厦等工程。

3结语

地基基础工程是高层建筑工程的重要组成部分,地基基础的工程质量将直接影响到整个建筑物的安全,与人民生命财产安全息息相关。因此,在建设、设计、施工各阶段都要对地基基础工程质量加倍重视。

参考文献

[1]建筑地基基础工程编委会.建筑地基基础工程[M].北京:中国建材工业出版社,2004,11.

[2]滕延京.建筑地基基础工程施工技术指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2005,7.

[3]杨太生.地基与基础工程施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2005,7.

建筑物地基处理及基础设计 篇12

基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。如果地基的承载能力足够,则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件,需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点,但与独立基础相比,它的造价通常要高的多,因此只在必要时才使用。

1 地基的处理方法

利用软弱土层作为持力层时,可按下列规定执行:(1)淤泥和淤泥质土,宜利用其上覆较好土层作为持力层,当上覆土层较薄,应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施;(2)冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料,当均匀性和密实度较好时,均可利用作为持力层;(3)对于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,未经处理不宜作为持力层。局部软弱土层以及暗塘、暗沟等,可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。常用的地基处理方法有:换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法等。

1.1 换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。

其主要作用是提高地基承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。

1.2 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。

强夯置换法适用于高饱和度的粉土,软—流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度,减少压缩性,改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。

1.3 振冲法分加填料和不加填料两种。

加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20k Pa的粘性土和饱和黄土地基,应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力,减少地基沉降量,还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。

1.4 水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)。

水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的p H值小于4时不宜采用于法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕,受其搅拌能力的限制,该法在地基承载力大于140k Pa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。

上述各种地基处理方法都有各自的特点和作用机理,在不同的土类中产生不同的加固效果和局限性,没有哪一种方法是万能的。具体的工程地质条件是千变万化的,工程对地基的要求也不同,因此对于每一个工程必须进行综合考虑,通过几种可能的地基处理方案的比较,选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案,既可以是单一的地基处理方法,也可以是多种地基处理方法的综合处理。

2 基础的设计

房屋基础设计应根据工程地质和水文地质条件、建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应以及地区抗震烈度等综合考虑,选择经济合理的基础型式。

框架结构、无地下室、地基较好、荷载较小可采用单独柱基,在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》第6.1.11条设柱基拉梁。

现就大型基础设计中较多见的桩基础设计讨论一下:

2.1 当天然地基或人工地基的地基承载力或变形不能满足设计要求,或经过经济比较采用浅基础反而不经济时,可采用桩基础。

2.2 桩平面布置原则:

a.力求使各桩桩顶受荷均匀,上部结构的荷载重心与桩的重心相重合,并使群桩在承受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩。b.在纵横墙交叉处都应布桩,横墙较多的多层建筑可在横墙两侧的纵墙上布桩,门洞口下面不宜布桩。c.同一结构单元不宜同时采用摩擦桩和端承桩。

2.3 桩端进入持力层的最小深度:

a.应选择较硬上层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度,对于粘性土、粉土不宜小于2d(d为桩径);砂土及强风化软质岩不宜小于1.5d;对于碎石土及强风化硬质岩不宜小于1d,且不小于0.5m。b.桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩,桩全断面进入岩层的深度不宜小于0.5m,嵌入灰岩或其他未风化硬质岩时,嵌岩深度可适当减少,但不宜小于0.2m。c.当场地有液化土层时,桩身应穿过液化土层进入液化土层以下的稳定土层,进入深度应由计算确定,对碎石土、砾、粗中砂、坚硬粘性土和密实粉土且不应小于0.5m,对其他非岩石土且不宜小于1.5m。

2.4 桩型选择原则:

桩型的选择应根据建筑物的使用要求,上部结构类型、荷载大小及分布、工程地质情况、施工条件及周围环境等因素综合确定。

3 结束语

地基处理的好坏将直接关系到基础的选型和造价。本文就地基的处理和基础设计进行的讨论。在地基基础设计中,基础的选型必须根据上部结构的荷载、地基土体的承载力和工程造价综合各方面的情况进行确定。在选择地基处理方法时,应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素,经过技术经济指标比较分析后择优采用。

参考文献

[1]潘千里.谈地基处理[J].施工技术,1981(2).