设备基础沉降

设备基础沉降（精选9篇）

设备基础沉降 篇1

1 工程概况

某工厂主厂房设置一长方体钢结构油箱,平面尺寸约为5.2 m×3.2 m。油箱基础顶面标高为±0.000,油箱底面高出地面1.5 m,油箱通过钢筋混凝土短柱放置在基础上。油箱在使用过程中有轻微振动,注满油后总重为40 t。该厂房投入使用约1年时间后,油箱基础已产生较大沉降且沉降不均匀,导致与油箱连接的管线损坏,对工厂的安全生产造成了很大威胁,必须立即进行加固处理。

2 沉降原因分析

根据该工程的岩土工程勘查报告,场地地貌单元属海陆交互相沉积地貌。场地岩土层按其成因类型自上而下分为人工填土层、海陆交互相沉积层、残积层及基岩四大层。设计图纸显示,该油箱未采用桩基础,而是将设备基础直接放置在地基土上。设备基础底面尺寸为3.68 m×5.7 m,标高为-1.5 m,基础设C10素混凝土垫层100 mm厚。设计要求基础下从-4.0 m回填中粗砂至基础底面并夯实,夯实系数0.97。根据油箱附近地质勘查孔的钻孔柱状图显示,地面至-4.0 m标高范围内的土层分别为:①素填土、②-1黏土、②-2淤泥。土层厚度分别为2.1 m,1.1 m,8.9 m。-4.0 m标高大约位于淤泥层,该层淤泥呈饱和流塑状态,局部含有粉砂。因此,虽然设计中对设备基础下方土层进行了处理,但由于该场地地质条件较为复杂,且淤泥层厚度较大,设备基础直接放置在地基土上是不合理的。设备基础下方存在的软弱土层在上部荷载作用下产生固结沉降是造成油箱下沉的原因。

3 加固方法选择及加固方案设计

3.1 加固处理方法的选择

该工厂为一家企业的内部电厂,现场的实际情况给加固处理造成了较大的困难:

1)工期十分紧张;

2)场地狭小。

根据以上情况,经综合比较各种加固方法,决定采用锚杆静压桩结合钢结构的加固处理方案,即基础加固时利用油箱和基础的自重进行锚杆静压桩的施工,然后采用钢梁对油箱进行支撑并将油箱的荷载直接传递到锚杆静压桩。由于工厂停产检修的时间只有5 d,之后油箱即开机运行,所有可能影响油箱正常运行的工作必须在这5 d内完成,因此加固方案考虑在这段时间内开挖基础,浇筑锚杆静压桩承台并预留压桩孔,其他工作可留待以后完成。

3.2 锚杆静压桩加固基础

锚杆静压桩是锚杆与静压桩结合而成的一种地基加固处理技术,属于桩式托换技术。锚杆静压桩的施工工艺是通过在基础上埋设锚杆和固定压桩架,以建筑物所能发挥的自重荷载作为压桩反力,用千斤顶将数节由电焊或硫磺胶泥连接起来的预制桩段一节一节地从基础预留孔或开凿的压桩孔内压入土中,然后通过封顶混凝土将预制桩与承台连成整体,从而达到提高地基承载力,控制地基沉降的目的。与其他方法相比,锚杆静压桩具有以下优点:

1)压桩力可以直接从油压表中读取,受力直观明确、施工质量可靠;

2)施工中无污染、无振动、无噪声,属一种环保型施工工艺;

3)施工设备简单,移动灵活,操作方便,可在场地和空间狭窄条件下施工,适用于新旧建筑物的地基加固和基础托换,并可在不停产和不搬迁的情况下进行工程处理;

4)用锚杆静压桩技术处理地基基础,引起建筑物的附加沉降最小,对周围介质的扰动最小,能很快地承受荷载。因此,在既有建筑物的地基基础加固处理中,锚杆静压桩越来越成为首选方案。

由于场地条件的限制,锚杆静压桩只能布置在基础的短边。根据设计图纸,基础自重约为915 kN,油箱自重约为400 kN,锚杆静压桩需要承担的荷载总计约1 315 kN。根据基础的尺寸,共布置10根锚杆静压桩,每根桩约承担131.5 kN的荷载,锚杆静压桩平面布置见图1。锚杆静压桩使用ϕ165×5的钢管,为尽量减小加固后基础的沉降量,单桩承载力考虑较大的安全储备,单桩竖向承载力特征值要求达到200 kN。经计算,锚杆静压桩桩长平均约为24.5 m,桩底为粉质黏土。按照GB 50007-2002建筑地基基础设计规范8.5.5的规定,单桩竖向承载力特征值估算如下(土层厚度按平均厚度取值):

Ra=qpaAp+up∑qsiali=3.14×(0.165/2)2×2 000+3.14×0.165×(20×0.83+6×7.16+8×2.41+35×4.84+25×2.07+12×2.89+37×1.87)=42.7+209.2=251.9 kN>200 kN。

按照YBJ 227-91锚杆静压桩技术规程2.2.4规定,设计最终压桩力按下式计算:

Pp(L)=KpRa=2×200=400 kN。

3.3 油箱的支撑和托换

根据原设计图纸,油箱放置在基础上部的8根钢筋混凝土短柱上,而地面标高之下的正方体混凝土基础未配置钢筋。若仅采用锚杆静压桩在基础短边进行加固,则是在基础两端对基础进行了支撑,油箱的荷载相当于作用在一条素混凝土梁上,很可能造成基础的开裂、破坏,进而造成油箱进一步下沉。因此,加固设计必须考虑将油箱的荷载直接传递到新增加的锚杆静压桩上。

经反复验算和对比,加固设计采用增加钢梁的方法对油箱进行支撑,并将油箱的荷载直接传递至锚杆静压桩。钢梁的布置图见图2。在施工过程中,先利用千斤顶将油箱向上顶升一段距离,待钢梁安装完毕后将千斤顶卸载,将油箱荷载传递到新增的钢结构上。

4 加固效果及结语

根据上述加固方案,加固施工单位利用工厂停机检修的时间完成了锚杆静压桩承台的施工。在混凝土强度达到设计强度等级后,进行了锚杆静压桩的压桩、封桩等工作。之后进行了支撑钢梁的混凝土短柱的施工,待短柱的混凝土强度达到设计要求后进行了钢梁的安装施工。所有对电厂正常生产有影响的工作均安排在电厂停产检修的时间内完成,所有加固施工工作均顺利完成。根据加固完成后的观测情况看,加固处理效果良好,保证了电厂的安全生产。

本工程的实践证明,锚杆静压桩是加固软弱地基的一种特殊方法,具有施工快捷、简单等特点,能成功运用于设备基础沉降的加固处理中,特别适用于施工场地狭小、作业面受限制的场合。

参考文献

[1]JGJ 123-2000,既有建筑地基基础加固技术规范[S].

[2]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[3]孙连军,冯勇.地基处理方法综述[J].山西建筑,2007,33(4):141-142.

[4]YBJ 227-91,锚杆静压桩技术规程[S].

设备基础沉降 篇2

关键词：坝基；沥青砼心墙；基础沉降；隆起；趋势

中图分类号：TV223.2 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2014）-16-47-2

1 工程概况

阳江水库是核电专用水库，是以向核电供水为主，兼顾向地方城乡生活和农田灌溉供水。

阳江水库枢纽由大坝、溢洪道、输水工程、防汛道路、管理站等部分组成。

阳江水库最大库容2574万立方米，为中型水库，二等工程，坝顶高程51.0米，最大坝高46.4米，坝顶长395米，大坝为沥青砼心墙土石坝。正常蓄水库容2200万立方米。河床段为可液化土层，覆盖厚度达13.0米，设计采用振冲碎石桩加固处理。坝基在心墙底部采用垂直防渗，即在心墙以下采用地下砼连续墙，墙底接灌浆帷幕。

2 基础沉降监测布置

为了观测基础的沉降情况，在0+150及0+240断面基础上布置了水平固定式测斜仪。各布设12支传感器，心墙前、后各布设6支传感器。

3 施工期基础沉降分析

首先，数据明显的反映出0+150断面基础沉降的不均匀性。从表1（不同测点最大、最小沉降量统计表）可以看出：0+150断面最大沉降量出现在下40～下60段，最大沉降了190毫米，上游坝段的最大沉降量出现在上20～上40段，最大沉降了149毫米。

其次，从数据中可以看出分区施工对沉降分布有很大的影响。坝体自重不仅影响本坝段的基础沉降，而且对相邻坝段的沉降也产生影响，因此当相邻坝段筑坝速度不同时，就会出现在不同时期同一坝段的变形出现下沉，或隆起。同时随着筑坝高度的增加，相邻坝段分区施工对基础沉降的影响将逐步减小，相对沉降的规律更加明显。

再次，坝段沉降过程分析。以不同测点沉降过程的规律可以将0+150断面基础沉降分为四种类型，分别如图1-1、图1-2、图1-2所示。图1-2表现是下46～下66坝段的沉降特点，在筑坝的初期（2006年9月中旬）该坝段突然隆起60～90毫米之后，一直下沉，其中2006年11月～12月上旬是下沉速度最快的时期，平均每天下沉4.1毫米，目前下沉的速度有所减缓，但仍以1毫米/天速度下沉，且有继续下沉的趋势，值得引起注意。图1-2是下8～下31坝段的沉降特点，该坝段的沉降过程可分为二个阶段，第一阶段是开始筑坝至2006年11月上旬，本坝段一直在隆起，平均上升了75毫米，到11月中旬突然下沉，4日之内下沉了62毫米。从2006年11中旬之后，该坝段一直下沉，但沉降量比较平缓，从总的沉降量来看，该坝段基础的地质构造和基础处理的质量比较理想。图1-3是上8～上86坝段的沉降特点，该坝段的沉降过程也可分为二个阶段，第一阶段是开始筑坝至2006年12月上旬，本坝段一直在沉降，平均沉降了103毫米，到同年的12月下旬以后进入了第二个阶段，该阶段本坝段一直在回升。心墙基础坝段的沉降特点，表现为相对沉量变化不大，仅在2006年11月中旬至下旬有部分下沉之后一直在回升。以同样的方法分析0+240断面基础沉降，可以得到同样相似的结论：上8～上86坝段的沉降特点，该坝段在筑坝的初期突然下沉之后一直在回升。心墙基础坝段的沉降特点，表现为相对沉降量变化不大，从筑坝之日起至今，心墙基础一直在上升。下8～下46坝段的沉降特点，该坝段的沉降过程可分为二个阶段，第一阶段是开始筑坝至2006年11月上旬，本坝段一直在隆起，平均上升了39毫米，到11月中旬突然下沉，平均下沉了93毫米。从2006年11中旬之后，该坝段一直下沉，但沉降量比较平缓，从总的沉降量来看，该坝段基础的地质构造和基础处理的质量比较理想。下66以后坝段的沉降特点，该坝段一直处于下沉过程之中，其中2006年10月～11月上旬是下沉速度最快的时期，平均每天下沉7.8毫米，目前下沉的速度有所减缓，但仍以1.1毫米/天速度下沉，且有继续下沉的趋势，值得引起注意。

最后，从2007年2月份的最新观測成果可以看出，0+150断面基础有三个沉降区。一是下40～下60坝段，最大下沉了190毫米；二是上20～上30坝段；三是上80以前坝段，心墙基础有轻微的隆起。同样0+240断面从12月份的最新观测成果亦可看出，0+240断面基础有三个沉降区。一是下60坝段左右，最大下沉了382毫米；二是下30坝段附近；三是上50坝段附近，心墙基础在隆起，已上升了-73毫米。

4 总结

观测表明基础沉降是不均匀的。最大沉降为190毫米，最小沉降为-93毫米。0+240断面的基础沉降也是不均匀的。最大沉降为382毫米，最小沉降为-182毫米。

由于沥青心墙基础砼防渗墙和两侧基础的材料变形特性的差异，在填筑过程中，砼防渗墙所在部分的基础上移，而两侧或一侧的基础在下沉，沥青砼心墙基础的不均匀沉降在沥青心墙底部中产生了很大的附加变形。

坝基变形指标在施工期处于施工活跃期，加之上部坝体施工较快，施工期对基础变形情况需加强监测和深入研究，并注意改进适合当时的施工方法及工艺，调整施工进度和顺序，确保工程的安全及运行期工程监测数据的有效性。

设备基础沉降 篇3

本大型设备基础为某钢铁厂轧机车间轧机设备基础, 该项目场地位于珠江三角洲珠江北岸, 场区标高变化在106.63m～107.48m之间。

地质条件为典型软土地基, 场地主要土层为淤泥 (属很不均匀的高灵敏度、高压缩性土) , 一般厚度在4.00～13.60m, 呈流塑状态, 该土层在场区内普遍分布;水文地质条件为场地地下水由人工填土中的潜水和第四系土层内埋藏的潜水组成, 其中人工填土潜水与场地局部地段的表面水相同, 受季节和河水涨、退潮的影响, 水位时高时底。第四系土层内埋藏的潜水与珠江有一定的水力联系, 受季节影响较小, 水位标高变化在105.17m～107.30m之间。

本设备基础为该项目主生产线主体设备—热轧机组设备基础, 基础底标高深达-7.50m到——8.50m, 设备基础底板厚达1m, 混凝土体积达:5851.03m3, 埋植深度全在流塑淤泥层, 基础下部持力结构采用Ф500和Ф400砼PHC管桩。在热轧基础上需安装6机架进口轧机, 每台轧机的最大荷重为V=5 5 0 0 k N (5 5 0 t) , 水平最大拉力H=4500kN (450t) 力臂高度3.1m, 根据其工艺要求, 设备运行时, 对基础的沉降要求十分严格, 尤其不允许出现沉降差异。

2 问题的提出

设备基础浇筑完毕, 开始组织安装轧机牌坊, 为保证设备安装的工艺要求, 在轧机基础上选取了N O 3和N O 9两点进行沉降观测。经观测, 发现该设备基础不象一般构筑物浇筑后因荷重产生正常的沉降, 而是产生的一些异常情况, 即基础在总体下沉的情况下, 发生上下波动状态。其中N O 3点在观测初期出现累计上浮+0.1 7 m m, 之后N O 3和N O 9两天沉降最大累计为-4.3 1 m m。

此事引起足够重视, 为何该基础在总体下沉的情况下会发生上浮?而该设备基础的这种上下波动能否在短期内达到稳定, 这将直接影响设备安装的质量和工程总工期。

3 沉降现象原因分析

承上所述, 该设备基础沉降产生了上下波动的状态, 原因何在?监理公司、设计院、业主等有关部门和技术专家对此进行了分析, 并提出了初步处理意见。

3.1 沉降观测的依据和手段:

观测依据高程控制点为本场地勘测成果的厂区基岩水准点J 1, 其高程为H=1 0 7.63360m;观测手段为选用W I L D N A 2+G P M 3精密水准仪, 仪器编号分别为“5016274”、“5017195”;观测的方法为采用二等水准测量组成一个闭合路线, 按测站平差定人、定时进行观测而得出可靠测量成果。

3.2 基础总体下沉分析

轧机基础面积约2200m2, 基础深度在-7.5 0 m到-8.5 0 m之间, 基础总体积约为7271.47m3, 暂按2.5t/m3考虑, 估计基础总重量约为1 8 1 7 8.7 t, 另加上厂房重量约1000t和已安装就位2片轧机机架约890t, 此时总体荷载约为:20069t。而轧机牌坊基础有Φ500PHC承重管桩572根, 按照单桩设计承载力2 2 0 t考虑, 总体P H C管桩承重达125840t。因而随着设备安装施工的开展, 上部设备不断增加, 逐步接近管桩总体承载力, 基础下沉为必然现象。

3.3 基础上下波动现象分析

一般情况下基础加荷下沉是必然现象, 但本基础为什么会出现上浮现象?经分析后认为该基础上下波动现象应是正常现象。具体原因分析如下。

由于雨季引起珠江潮水的涨落, 从前述该场地地质水文资料看出, 该场地地下水受地表水和珠江水位影响较大, 雨季时地下水位上涨, 而该设备基础全部是在地下-7.5 0～-8.5 0之间, 地下水对其影响非常之大, 基础承受地下水上浮力增大而相当于基础荷载减少而给PHC管桩卸荷, 地下水位下降时基础荷载恢复而给P H C管桩加荷。

从基础总体荷载受地下水影响而造成P H C管桩受荷变化情况来看, 类似于P H C管桩试桩试验加荷到三级至四级之间, 参照PHC管桩的试验报告可看出, 管桩在加荷后下沉, 最大下沉量约为1 6 m m～2 4 m m, 卸荷后出现混凝土管桩回弹, 回弹率约在6 8%～7 8%之间。由此可依据两者之间受荷上的相似, 可推理本基础上下浮动现象也正是在地下水影响下, P H C管桩加荷下沉、卸荷后回弹原因引起的, 进而表现为轧机基础上浮与下沉上下波动的现象。 (由于本次沉降观测为每天观测一次, 而PHC管桩试桩为每1～2小时观测一次, 且为短期荷载, 因而不能完全以试桩观测的沉降数据为基准, 只能依据两种情况下的管桩受力的类似, 从理论上对其规律尽心参考性分析。

4 处理意见

经过如上的分析后, 对轧机基础的沉降问题处理有了全面的认识, 但在这种基础不稳定情况是否能正常进行设备安装以及安装施工又该如何进行?同时如何能加快基础稳定?针对这些问题可以做如下处理。

(1) 这种基础稳定的情况是否能正常进行设备安装, 以及应采取何种安装施工措施, 如何加快基础稳定。根据混凝土PHC管桩受力状态下在土体内的物理特征, 随着时间的推移, 回弹率逐渐减弱, 回弹量逐渐减小, 表现为轧机基础上下波动幅度逐渐缩小, 轧机基础沉降表现为趋于稳定。

(2) 分析认为设备安装能够正常进行。由于设备基础下沉情况为整片基础统一沉降, 基础面各点的相对标高不变, 因而设备就位安装能正常进行。在施工中对于设备安装中心线标高的选取, 因F1、F2机架已经就位安装, 基础该部位正常荷载已全部堆积, 其沉降必先达到稳定, 因而可选取F2机架基础上的点为相对参考基准点, 作为设备安装标高的控制依据。就能达到在基础整体沉降中设备安装相对控制中心线标高一致的目的。

(3) 此外, 若采取基础自然沉降需较长时间, 必然使整条生产线的中心线调整延期, 在本工程紧张的工期情况下是行不通的。因而如何加快基础稳定是十分必要的。为使轧机基础能尽快趋于稳定, 保证设备安装顺利进行, 经研究讨论可以采用“模拟生产配重预压方案”, 即在该基础上按正常生产重量调配摆置重物进行预压, 针对轧机设备荷重大和安装工期紧迫的特点, 可以尝试将设备基础上的全部设备尽快安装, 使基础在设备荷载作用下既达到预压的效果, 又缩短基础沉降趋于稳定时间, 在设备安装过程中对基础标高进行复测, 及时调整产生的问题。

(4) 根据生产工艺对基础沉降的要求, 因此必须进一步对沉降进行观测, 减小检测误差, 使观测效果更准确, 通过适当加大控制点密度, 继续进行观测, 及时跟踪掌握基础下沉的变化情况。根据基础沉降稳定情况逐步减少观测次数。

5 问题处理的效果

为进一步验证分析情况和了解设备的沉降情况, 决定设置12点 (第Ⅰ批) 进行观测, 观测情况如下:根据对1500个观测数据进行分析表明, 除N O 3、N O 9点外, 其余各点均呈现:初期上浮而后下沉的规律。从所有观测点的总体下沉规律来讲, 表现为:基础总体下沉的趋势中, 上浮与下沉成上下有规律波动, 上下最大波动幅度在+0.0 0 2 5 9 m至-0.0 0 2 2 8 m (见框线内部分曲线) , 同时波动幅度逐步缩小, 观测数据报告表明波动幅度基本在±0.50mm以内, 总体下沉趋于动态稳定。其中最大沉降量:09-10.87mm。基础波动沉浮曲线见图1。

而后在基础面又加设10个观测点作为第Ⅱ批观测, 观测周期由7天至2 0天逐步拉长, 经对300个观测数据进行分析表明, 在设备安装高峰期表现为以下沉趋势为主 (见框线内部分曲线) , 后期虽呈现上下波动, 经过五个月时间的观察, 波动幅度逐步减小, 波动量已完全收缩在±0.5 m m以内;基础每次下沉量停留在0.1-0.256mm之间且呈减少趋势。基础沉浮曲线见图2。

6 结语与建议

经对一段时间地观测分析, 基础下沉已基本稳定, 上下波动量已回落在设备安装中心线允许标高误差范围±0.5mm内, 这表明实施“模拟生产配重预压方案”达到了短期内基础稳定的效果, 保证了设备安装的质量, 同时设备安装进度较为理想。

建议:在此类软土地基情况下, 解决大型设备基础因沉降而影响设备安装的问题, 除选取相对参照点外, 可采取“模拟生产配重预压方案”, 即在该基础上按正常生产重量调配摆置重物进行预压再组织安装, 也可以采用在设备基础上尽快安装全部设备, 使设备基础在设备荷载的直接作用下, 达到预压的效果, 缩短基础沉降趋于稳定的时间效果, 从而满足设备安装进度的要求。

摘要：通过对软土地基大型设备基础的沉降问题, 采取有效的观测手段和合理的分析, 寻找到科学的处理解决方法, 从而保证设备安装的质量和满足工程的进度要求。

关键词：软土地基,设备基础沉降,分析,处理

参考文献

[1]建筑施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1992.

[2]建筑地基基础设计规范. (GB50007-2002) [S].北京:中国建筑工业出版社出版, 2002.

[3]建筑结构荷载规范. (GB 50009-2001) [S].北京:中国建筑工业出版社出版, 2001.

[4]建筑地基基础工程施工质量验收规范. (GB50202-2002) [S].北京:中国建筑工业出版社出版, 2002.

设备基础沉降 篇4

综合医院一般分门诊楼和住院楼，住院楼多为高层建筑，而门诊楼多为4~6层的建筑，建筑功能上的要求，住院楼和门诊楼相连。由于高层和多层的荷载差异较大，所以基础易产生显著的沉降差，有可能产生结构难以承受的内力和变形。为了避免由此造成的结构上的过大的裂缝，可以在高层和多层之间设置沉降缝，将其分开成两个独立的单元。

设置沉降缝后，虽然解决了建筑物的沉降差异而产生过大裂缝的问题，但是由于上部结构必须在沉降缝两侧均设置独立的抗侧力构件，形成双梁、双柱、双墙，给建筑在使用和功能上带来不便。结构上也存在基础埋深、整体稳定等问题。因此是否设缝，需要根据具体情况，综合考虑。

如果不设沉降缝，高层和多层间的沉降协调就至关重要。以天津五中心医院为例，天津为沿海冲击平原，地质条件较差。一般高层及多层建筑以桩基础为主。根据《建筑桩基技术规范》第3.1.18条，“以减小差异沉降和承台内力为目标的变刚度调平设计，宜结合具体条件按下列规定实施：

1.对于主裙楼连体建筑，当高层主体采用桩基时，裙房(含纯地下室)的地基或桩基刚度宜相对弱化，可采用天然地基、复合地基、疏桩或短桩基础，

…”这样，住院楼部分，根据柱距、荷载情况，可以选择直径较粗、持力层较深，即桩长较长的高承载力桩，如承载力不够，还可采用挤扩灌注桩、灌注桩后压浆技术等。多层部分可以选择相对较细的桩，持力层相对浅些。另外，可以用水浮力调节两边的压力差。天津地区地下水位较高，通常静止水位在1m左右。如果门诊、住院楼都有地下室，水浮力对基础的影响很大。要想增加多层部分压力，减少高层部分压力，可以在计算桩数时，多层部分考虑水浮力的有利影响，使桩的承载力尽量用足，而高层部分不考虑或少考虑水浮力，从而减小两边桩的沉降差异。在其他地区，根据当地的地质条件，可以主楼采用桩基础，裙楼采用筏基;或主楼采用筏基，裙楼采用独立基础。

关于路桥地基基础沉降处治技术 篇5

路桥交通运输行业的发展对人们生活水平的提升有很大的影响, 因此, 我国对路桥施工非常重视。路桥施工中存在着很多的问题, 其中, 路基不均匀沉降会对路桥正常运营产生严重的影响, 会导致路面结构出现过度破坏, 给行车安全带来很大的隐患, 同时也会增加一大笔养护和维修费用。本文对路桥施工中路基不均匀沉降问题进行了简要分析, 结合工程实例, 详细解析一套更完善的路桥地基基础沉降处理技术及施工措施, 并结合施工效果验证本方案的可行性, 以期形成可供参照的技术资料。

1 常见地基类型的处治方法

在对地基处理的过程中, 主要是针对岩体土的处理, 岩体土的特点是复杂多变。因此, 在实际处置过程中, 没有特定的处理手段, 只能结合各类地基地质的分布特点, 选择科学的地基处理方式或技术措施, 同时根据不同的情况采用不同的方法, 才能从根本上解决地基问题。

1.1 软土地基软土中的空隙很小, 可以采用袋装砂井、粉喷桩、挤密桩等方式处理这类地基。 比如, 可以劈裂软土然后进行注浆, 增强可灌性, 用浆液充填劈裂面, 这样会导致地基土固结并且被挤出, 从而提高地基土的固结程度, 使得地基的承载力增强。也可以采用压密注浆的方式, 钻孔向土层中压入浆液, 从而在钻孔的周边产生泡沫空间, 起到挤压密实的作用。如果土层中有排水通道, 还可以使用电动化学注浆方法, 降低土质中的含水量, 使排水通道转变为注浆通道。 如果在通电时灌注硅酸盐浆液, 就可以形成硅胶通道, 具有较强的固结力, 增加地基的强度。如果土质的含水量较高, 但没有排水通道, 那么针对这样的软土地基, 可以采用旋喷桩、挤密桩等方法进行处理。

1.2 湿陷性黄土地基湿陷性土是一种特殊土质, 是在土质内部自身重力的影响以及承载力的影响下, 由于受水浸湿而导致的土质结构发生明显变形而形成的土。 当然, 在没有收到水的浸湿时, 它的强度很高;而在受到水的浸湿后, 在自身压力和外部压力的作用下, 土质结构快速改变, 强度下降。 因此, 在对湿陷性黄土地基进行处治中, 通常采用强夯法或者注浆方法来提高土质的密实程度, 改善土质的性能, 从而消除黄土的湿陷性, 提高地基的强度和承受能力。

1.3 冲填土地基冲填土是人为的用水力冲填的方式而形成沉积的土。 因此在充填过程中, 地基的土质与充填土的来源以及充填时的水利条件有很大的关联。在处理过程中, 对上部填土较厚的路堤, 可以采用劈裂注浆法和压密注浆法对地基进行压密挤压; 而对上部填土较薄的路堤, 可以在路堤开挖后, 采用还填土等方法进行处理, 从而提高地基强度。

2 降低地基沉降的处治方法

2.1 材料填充法控制地基工后沉降问题, 可以在确保路堤本身强度和结构的范围内, 减轻路堤的重量, 控制地基承载量, 从而避免地基被路堤过度挤压, 控制路堤沉降量。 为了达到这一目的, 同时确保路堤具有足够的强度和良好的稳定性, 可以使用轻质材料填充路基, 从而减轻路堤的重量。 但对这种材料也有一定的要求, 那就是有较高的强度, 并且在承受压力的情况下不容易变形。 可以作为考虑的材料主要有粉煤灰、可发性聚苯乙烯泡沫 ( 但在我国的路堤填充中处于起步阶段) 、以及泡沫轻量土等。

2.2 排水固结法

2.2.1 排水固结法原理排水固结法是对自然条件形成的地基或待改建地基中, 设置袋装砂井或塑料排水带, 然后利用路堤自身的重量对地基逐渐进行施压;或者在路段运营之前, 事先对地基进行预压, 从而迫使土体中的水分在强大的挤压力作用下排出土地, 地基逐渐发生沉降, 但是地基强度逐步增强的方法。排水固结法的原理是地基在压力的挤压下, 通过设置的砂井或塑料排水袋等, 使土体中的水从缝隙中被挤压排出, 缩小土体缝隙, 通过加固地基提高地基强度, 最终有效控制路堤的工后沉降。

2.2.2 针对改造路桥工程的防护措施在对老旧路进行改造中, 新的拓宽路段与老旧路段之间必定会出现地基沉降差异的问题, 随着沉降差异的增加, 一定会导致路面开裂。 采用排水固结发加固这种软质土地基, 能大大提高路基承载力, 即使受到路面所受承受力的预压, 也只是加快了地基的固结速度, 而不能解决地基的沉降差异问题, 所以极容易导致路面的开裂。 同时, 采用排水固结法对地基进行处理, 通常需要在预压过程中, 需要加大预压的重力, 这会进一步加大地基的沉降幅度, 并且有可能对路堤构成损害, 与此同时, 还会对老旧路段的排水问题构成不同程度的影响。因此, 在改造老旧路段、对路段进行拼接处理时, 如果要采用排水固结法进行地基处理, 需要施工人员根据不同的路段情形采取不同的防护辅助方案。 如果在处理地基时, 遇到地基沉降幅度较大的情况, 可以在预压荷载时对老旧路段进行隔离措施, 也就是在新路段与老路段之间搭设可以隔离两个路段的隔离墙, 使新路段被施加的荷载对老路段不能产生影响, 防止地基沉降幅度过大而产生的路段开裂现象。同时, 也防止了新路段与老路段的地基之间产生渗流, 也就是类似一个竖向的隔离防渗透墙, 由于此隔离墙的工序复杂, 需要时间很长, 并且新的施工拼接路段的地基需要2-3 年的预压时间, 因此, 对于施工工期要求很紧的路桥工程, 隔离墙的使用受到了时间上的限制。

2.3 水泥粉煤灰碎石桩 ( CFG桩) 最近几年来, 基于对复合式地基理论的探讨, 使得复合式地基理论的应用很快发展, 随之而来的是一些新型桩型、设备、以及施工手段。比如说CFG桩, 这个桩型是由碎石桩演变而来, 是一种粘结力很强的一种桩型, 主要由碎石、石屑、粉煤灰等材料混合适量的水和水泥搅拌而成。 CFG桩的主体是碎石, 碎石的空隙则由石屑填充, 然后通过对水泥以及水的配比调和, 使得桩体有很高的强度。同时, 由于此种桩型有很强的粘结力, 因此可以整体受力, 并且可以充分发挥桩体与周围的摩擦阻力以及端承力。复合地基有很强的地基承载力, 同时具有地基沉降幅度小, 地基结构稳定以及固结快等优点。

2.4 深层搅拌桩深层搅拌桩法是以水泥或者水泥浆作为固结剂, 然后用深层搅拌机器进行搅拌, 在地基的底部就对软土和固结剂进行拌和, 从而成为一种强度高、稳定性强、整体性好的固结体。同时, 深层搅拌桩具有一系列优点, 分别为施工工期短、零排污、零噪音等。 根据材料喷射状态的不同, 还可分为湿法和干法。湿法, 也被称为旋喷桩法, 在喷射过程中, 喷嘴边喷射边提升旋转, 使得加固体为圆柱形状, 主要被用于对地基进行加固, 提升地基的承载力, 稳定地基的结构, 即使地基表面承载压力过大, 也不会产生严重的变形。 旋喷桩法虽然搅拌均匀, 但在固化过程中需要较长时间, 尤其是含水量过高时, 则需要更长的时间固化, 所以, 旋喷桩适合对含水量低的地基土进行处理。 干法, 也称为粉喷桩法, 是利用水泥粉、石灰粉等粉底固化剂进行搅拌的方法。 它的搅拌均匀性比较差, 无法跟湿法相比, 但是它需要的固化时间短, 在一定程度上降低了桩土的含水量, 增强了地基强度。因此, 粉喷桩适合加固淤泥质土、粉土、以及含水量高的各种饱和粘性土。

针对以上几种方法, 如果想应用在已建公路路桥的地基, 那么在处理地基的过程中, 基本都是在路堤的边坡还有路堤坡脚处进行钻孔施工, 可以采用斜桩的方式处理路堤的地基, 如果该路段的路堤填高比较小, 也可以在路堤上直接进行钻孔施工。

3 工程案例

镇江关车站站场路基起点里程:D2K205+594.344, 终点里程:D2K206+158.724, 全长为:564.38m。线路左侧为镇江关镇, 人口密集。国道G213 于线路左侧20m~100m与铁路基本平行。 站场路基分为Ⅰ线、Ⅱ线、A线、B线、牵引线及综合工区检修线 ( 修1、修2、修3、修4) 共9 条线路及渡线两条与通工区道路组成。线路路基为填方、挖方、半填半挖形式。 最小填土高度0.111m, 最大填土高度24.240m;最小挖方高度0.386m, 最大挖方高度31.661m。时速200km/h基床厚2.5m, 基床表层0.6m级配碎石。

施工期间观测到基床存在不均匀沉降现象, 沉降量濒临预警值。 施工部立即启动基床沉降整治方案, 采用排水固结法加固基床地基, 以促进非砂性土地基快速固结, 弥补了地基缺陷, 有效控制了沉降趋势。按照《 客运专线轨道铁路设计指南》 要求, 基床地基沉降控制标准为:路堤中心地面沉降速率每昼夜不得大于10mm, 坡脚水平位移速率每昼夜不得大于5mm。 该工程在加固施工后重新进行了基床沉降观测。在路堤中心和坡脚处分别设置2 个沉降观测点。 从表1 所示观测结果来看, 加固后的基床沉降量全部在可控范围内, 达到了铁路轨道设计指南中的设计要求。

4 结论

本文的路基基础沉降处治技术在镇江关车站站场不均匀沉降路基基床中的合理运用, 使基床沉降趋势得到了合理控制, 措施得当, 而且沉降观测结果显示该技术方案切实可行。 但是未来的工程建设中还有可能面临新的问题, 在沉降处治过程中, 不可能只认定一种特定的方法解决, 应该根据不同的情形采取不同的解决方案, 尽量运用不同的措施进行综合治理, 以确保达到预期的整治效果。

摘要：随着高速公路的发展, 以及高速路程的延长, 人们在公路行驶上对舒适度要求也随之升高, 桥头跳车现象是公路路桥上的普遍问题, 影响了行车过程中的舒适性, 并给行车的安全性带来隐患。产生此现象的主要原因是公路桥过渡段的差异沉降, 而差异沉降的产生大多数是因为地基出现沉降现象导致的, 在处理此现象的过程中, 也不得不面对地基处理等问题。由于公路已经运营过了一段时间, 地基绝大多数已经固结, 所以针对地基进行施工费时费力, 很少采取此种处理方法。但是地基的地质如果是软土等不良地基, 并且施工后没完成沉降, 那就必须采取对地基处理的方案。

关键词：地基沉降,处治方法,复合式地基,强化地基

参考文献

[1]戴嘉宏.相邻建筑物地基沉降的问题分析[J].中小企业管理与科技, 2013 (2) .

[2]陈晓燕, 张宏博, 宋修广.湖相软土区路基填筑引起的地基沉降特性研究[J].路桥与汽运, 2012 (1) .

静压注浆处理油罐基础不均匀沉降 篇6

某炼油厂原料油罐区,共建有V=500 m3～1 000 m3油罐10台。此工程地处京杭大运河南岸,该地区气候湿润多雨,年降雨量达1 400 mm～1 500 mm以上,地下水位较高。场地土质情况为:耕土层;淤泥质粘土;粉质粘土;粘土等。场地特点是土体含水量高;孔隙比大;压缩性强;承载能力低(f=100 kPa左右)。原设计为:水泥粉喷桩复合地基(水泥粉喷桩直径ϕ=0.4 m,桩长H=7 m～8 m)。油罐基础做法:钢筋混凝土环墙(H=1.8 m～2.0 m),中间部分:从上到下分别为:沥青砂绝缘层(最薄处80厚,以i=2%从中间向四周找坡);砂垫层500厚;素土夯填(H=1.3 m～1.5 m)。当油罐施工完毕进行充水试压后,发现油罐中间部分发生局部沉陷。致使油罐底板呈不规则形状,原有予抬高找坡已基本平缓。环梁沉降小,中间沉降大,过早形成明显的“锅底”。以某ϕ=10.0 m;V=1 000 m3油罐为例,中间最大沉降达170 mm(由于沉降值是用靠尺测量,实际数值可能比此更大),环梁边缘最大沉降37 mm,油罐底板与基础环梁之间大部分已脱开。显然已超出了《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》规定的罐基础锥面坡度不小于0.008的要求。如不进行加固处理,则不能正常使用。

2油罐基础沉降原因的分析

针对以上沉降特点,分析认为在总沉降中,地基的沉降占15%～20%左右,这是由于粉喷桩桩长H=7 m～8 m,正好处于油罐有效影响深度之内,经过充水试压,地基的沉降已经大部分完成。沉降的70%～80%是环墙内回填土造成。回填土不密实是造成环墙内沉降大,环墙处沉降小的主要原因。油罐内基础回填土“素土夯填”施工缺陷有三个方面:

1)填料不符合要求,用本地基坑挖出的淤泥质粘土回填,其中还夹杂部分截除的粉喷桩桩头和石块。

2)回填层厚大,压实不够(只人工夯实)。

3)施工单位质量意识淡薄,甲方和监理的监管不到位等。

由于该地区淤泥质粘土在干燥情况下,固结成块体状,且非常坚硬;但是如遇水浸泡,则很快丧失强度,压缩性极强。基础环墙内回填土在充水试压后,随着上面荷载的增加,使得回填的土体被压缩,加之当时正值雨季,地下水位上升,导致回填的淤泥质粘土遇水浸泡,引起基础不均匀下沉,顶部沥青砂绝缘层破坏,出现局部凹陷。因此,加固的重点如下:

1)对基础内回填土层局部空洞的填充;

2)对地基土层的渗透加固。

3加固方案的选择

一般来说,油罐基础的修复应遵循加固设计安全可靠,方便施工,节约投资的原则进行。目前对油罐基础的修复,常用以下四种方法:

1)将罐体整体或局部顶起(吊起),罐底板下喷射或灌注施工法。2)整体移位修复法。3)气垫船法。4)基础半圆周挖沟纠偏法。

根据现场具体情况:方法1将罐体整体顶起或吊起,然后垫上道木或其他物质,在罐底板下喷射或灌注施工,这将需要大型起重设备起吊或很多千斤顶。另外,由于罐底板钢板一般都很薄,仅4 mm～6 mm,将产生较大的变形,把罐底板全部顶起,施工难度较大。需要处理的10台油罐基础工作量巨大;工期长;投资较多而且安全性差。方法2整体移位修复,施工质量高;安全性好;罐基础沉降处理彻底。但也需要大型起重设备起吊,而且装置现场罐体周围管线;阀门;机泵等附属设施都已安装就位,没有空地。方法3也属于位移法的一种,其做法是将气垫船像围裙一样套箍在油罐外壁的下部,在围裙内送进压缩空气,将油罐浮升起来,但此种方法一般常用于处理大型油罐的不均匀沉降或倾斜。方法4是在罐基础周围半圆周挖沟,此方法只能处理基础倾斜纠偏,不能对罐底凹陷进行修复。

综合考虑现场实际情况,场地,工期,投资等诸多因素,上述四种方法都难以实施,其关键点在于钢罐底板如何脱离基础。经过多方案对比,最后决定采用在油罐内设立三角支架提拉油罐底板,使其基本复原,然后利用静压注浆对基础进行填充和渗透,使其不均匀沉陷得到处理。

4静压注浆

静压注浆就是利用压浆泵,在一定的压力下,通过注浆管把浆液均匀地注入地层中,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,使地层中原有的裂隙或孔隙张开,形成新的裂隙或孔隙,促使浆液的可灌性和扩散距离增大。由于脉状浆液固化后在地层中起承受应力的骨架作用,注浆压力对地层的挤密及对原有孔洞的填塞作用,因而使地基土强度得到提高,防渗性能得到改善。浆液使原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个强度大,防水防渗性能高的“结石体”。在注浆的过程中,浆液的流动总是朝地基土较软弱,力学强度较地低的地方,这些地方土层首先承受不住浆液的压力而产生劈裂,在这一过程中,地基土的薄弱位置首先得到加强,从而起到调整地基土不均匀性的目的。

静压注浆材料一般以水泥砂浆为主,在地下水无侵蚀性条件下,采用普通硅酸盐水泥即可,它取材容易,配方简单,价格便宜,又不污染环境,故成为国内外常用的注浆材料。

水泥浆的水灰比一般变化范围为0.6～2.0,常用的水灰比是1∶1。为了调节水泥浆的性能,有时可加入速凝剂或缓凝剂等附加剂。

5基础处理方案

基础处理程序:充水试压→罐底板复原→罐底板开孔→加注水泥浆→收尾工作。

各项具体施工方法如下:

1)充水试压。由于个别油罐前期充水时间较短(发现基础异常后就停止了充水),考虑到基础内填土可能未达到最后稳定,故要对个别油罐继续进行充水试压,充水加载时间根据基础沉降情况决定。在充水加载过程中,要进行沉降观测,并记录在案。要求每台油罐做出沉降曲线,充水方法要严格按规范要求进行。

2)罐底板复原。基础处理前,罐底板为凹形,为使底板尽量恢复到原来位置,采用以下方法对底板进行复原:先立钢管支架,三根ϕ159×6钢管间隔120°均匀布置(避开排污口),生根于外环梁之上(见图1)。钢管支架顶端连接处,作成活动连接,以利于下个油罐使用。在排污口的外侧用千斤顶顶住罐底板,施加支撑力,帮助其复位。在油罐内利用吊环和若干只手拉葫芦(不均匀分布;视底板凹陷情况定)及钢索进行手工提拉,使其底板起拱复原。此时操作要注意各吊点用力均匀,底板提拉程度不能超过原底板起拱度(即i=2%坡度)。另外,提拉时视提拉情况,在底板中间开几个ϕ150 mm的孔洞,以释放应力。

3)罐底板开孔。在罐底板吊拉后,在上面用气割割出若干个孔洞,然后焊接注浆钢管(长10 mm～15 mm),管径根据注浆机软管内径决定;开孔间距根据油罐内基础沉降具体情况确定,一般相隔1.5 m～2.0 m左右开孔。

4)加注水泥砂浆。完成以上各项工作之后,在注浆前,需要对罐四周环梁与罐底板间的缝隙用水泥砂浆封堵(可留若干个排气孔)。水泥砂浆采用425号普通硅酸盐水泥和生活饮用水调释。其水灰比采用1∶(0.7～1),其和易性、流动性都比较好;坍落度控制在11 cm～17 cm左右。为了防止注浆机塞管,所用砂子要用细度模数小于2的中砂。处理施工前,经现场试验,没有加缓凝剂或速凝剂。所用施工机械:挤压式泥浆泵:SBJ-2型;工作压力:1.5 MPa;最大工作压力:2.0 MPa;最大水平输送距离:80 m;最大垂直输送距离:20 m;输送管内径:50 mm。水泥砂浆配制后,倒入注浆机,对罐底板的每个开孔处,逐个进行加压注浆,注浆顺序为从外侧向中间进行,直到排气孔排出浆液。在注浆过程中,要对底板随时观察,敲击底板和四周的环梁边缘处,看是否有空鼓声,以此来判断充盈程度,以确定注浆是否饱和。确认底板下的每个部位完全填满,并停止渗透后方可停止注浆。

5)收尾工作。以上各项工作完成后,即可拆除提拉葫芦,钢索吊环和钢管支架。开孔处割掉管子并堵孔并对钢罐底板进行二次防腐处理。静压注浆后自然养护5 d即可加载使用。

6)施工质量监督。整个处理过程要由工作责任心强,质量意识高的技术人员进行现场质量监督。首先要保证水灰比的一致性。如水灰比过小,则施工困难,容易堵孔;水灰比太大时,容易施工但影响加固效果。另外加固作业要持续进行,中间不能停顿,还必须要保持一定的灌浆速度,即单位时间内注入的浆液量,注浆速度宜控制在20 L/mim～40 L/mim之间,否则影响加固效果。

6经济效果与存在问题

每台油罐实际注浆时间1 d,安装,拆除支架等准备工作2 d,共需3 d时间即可完成。投入人工:每班9人;投入设备:运送浆液铲车和注浆机各一台。需要处理的10台罐基础,经30多天即处理完毕。每台油罐基础实际灌入水泥砂浆6 m3～7 m3,总用量约77 m3。整个加固工程共需投资3.0万元左右。由此看出,静压注浆处理油罐基础沉陷与整体移位等方法比较起来,省工,省时,节约投资,不用投入大型机械设备,而且施工安全简单,但也存在以下缺点:

1)由于基础下沉,沥青砂绝缘层被破坏,原有空洞处填充的水泥浆与罐底板接触,对底板防腐有一定影响。

2)根据下沉量计算,每台油罐填充体积约3 m3～4 m3,但实际上每台注入约6 m3～7 m3,说明有一部分水泥浆已渗透到地基中了,但由于注浆管没有直接伸到地基中,致使对地基土的加固效果不明显。

7结语

本工程自1999年8月加固完成后,装置于1999年12月正式投产,投入使用至今已连续安全运行了十多年,经厂方定期沉降观测,没有发现大的不均匀沉降,沉降差很小,完全满足规范及生产要求。说明用静压注浆加固油罐基础不均匀沉降,方法是可行的,技术上是可靠的,经济上是合理的。特别是利用三角支架在油罐内提拉罐底板,免除了用众多千斤顶将油罐顶起,或用起重机械把油罐移位的工作,这对于处理中小油罐环墙内回填土不均匀沉降具有一定的参照意义,也是本次加固处理地基的一个尝试。

参考文献

[1]贾庆山.油罐基础工程事故分析与处理[J].特种结构,1991(2):36-37.

设备基础沉降 篇7

1 工程概况

天津石化100万吨/年乙烯工程位于天津滨海新区大港区南环路南侧,其罐区工程2009年10月中交,已正常、平稳运行4年。某15 000 m3钢制储罐,设计最高液位16 m,运行时罐内液位在16～2 m间循环,介质密度800 kg/m3。采用现浇钢筋混凝土环梁基础,预应力管桩复合地基。桩型为PHC AB400(95)18b,桩顶标高3.25 m,桩端进入5-2粉土层。桩土面积置换率3%,设计复合地基承载力特征值≥220 kPa,桩数256颗。环梁中线直径34 m,环梁高1.8 m、宽0.5 m,基础埋深0.9 m,基础与管桩顶间设0.3 m厚碎石褥垫层,地面标高4.55 m,环梁混凝土强度C30,详见图1(基础剖面图)。场地工程地质情况见表1、表2,地下水位埋深1.55 m。

2 复合地基计算

2.1承载力估算

依据文献[1]7.1.5条,(7.1.5-2)

式中:fspk-复合地基承载力特征值(kPa);λ-单桩承载力发挥系数,无经验时可取0.7～0.9;Ra-单桩承载力特征值(kN);Ap-桩的面积(m2);β-桩间土承载力发挥系数,无经验时可取0.9～1.0;fsk-处理后桩间土承载力特征值(kPa),无试验资料时可取天然地基承载力特征值。

依据地勘报告,Ra=622 kN;fsk=100 kPa;取λ=0.9,m=0.03,β=0.9代入上式,得fspk=220.9 kPa。完工后,复合地基静载试验满足要求;试验数据见表3。

2.2 基础沉降估算

依据文献[2]5.5.6条,采用等效作用总和分层法,等效作用面位于桩端平面,等效作用面积为桩承台投影面积,等效作用的附加应力近似取承台底平均附加应力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论。

式中:s-桩基最终沉降量(mm),Ψ-桩基沉降计算经验系数,可按5.5.11条确定。Ψe-桩基等效沉降系数,可按5.5.9条确定。Esi等效作用面以下第i层土的压缩模量(MPa),采用地基土在自重压力至自重压力加附加压力作用时的压缩模量,本文计算数据选用表1、表2。-桩端平面第j块荷载计算点至第i层土底底面深度范围内的平均附加应力系数,本文依据文献[3]附录A选用。P0j-本文为圆型基础承台底面按荷载效应准永久组合下的附加应力(kPa)。m=1,j=1,忽略相邻基础荷载的影响。n-沉降计算划分的土层数,取n=16。

依据文献[2]5.5.8条,桩基沉降计算深度Zn应按应力比例法确定。计算深度处的附加应力σz与土的自重应力σc之比应符合下式要求:

2.2.1 P0j的计算

储罐自重2 953.35 kN,钢罐内底直径34 m,基础底面积:A=R2π=17.252π=934.8 m2,罐产生的压应力2 953.35/934.8=31.56 kPa;罐内充水高18 m时,在基础底面产生的压应力:180×(17/17.25)2=174.8 kPa;基础自重减去原有土中后附加应力20 kPa;合计P0j=31.56+174.8+20=198 kPa。

2.2.2 桩端底面自重应力的计算

地下水位以下土取浮密度,合计189.1 kPa。

2.2.3 Zn的计算

在桩端下28.75 m(绝对标高-43.5 m),即进入8-2粉砂层8 m处:σz=αij×P0jσz=0.362 61×198=71.8 kPa,0.2σc=0.2×473.9=94.78 kPa,满足σz≤0.2σc。

2.2.3 5、

、Ψ、Ψe、S的计算

依据文献[2]5.5.11条按文献[2]表5.5.11内插得Ψ=1.02。

依据文献[2]5.5.9条:

Bc、Lc、n-分别为承台的宽、长、及总桩数。

桩的距径比Sa/d=2 000/400=5,长径比L/d=18 000/400=45,基础长宽比Bc/Lc=1。

依据文献[2]附录E内插得:C0=0.04,C1=1.533,C2=7.45代入得:

2.2.4 储罐充水试验及由恒压期间荷载-时间-沉降关系曲线推算S∞

依据文献[3]6.1.3条:对储罐地基变形最终限值有两项,即控制整体倾斜和罐周边不均匀沉降。

基础整体倾斜限值:当罐底内直径30m≤D≤40 m时,内浮顶罐为≤0.005Dt=170 mm。试水期间水位充至18 m,测点最大沉降记录为61 mm,16个测点平均最大沉降发生在放水至15 m及13.5 m时,均为52 mm。满足规范要求。

罐周边不均匀沉降:内浮顶罐为Δs/L≤0.002 5;Δs-为储罐周边相邻测点的沉降差mm;L-为为储罐周边相邻测点的间距。本罐要求Δs≤0.0025L=8.45 mm。15、16两测点在充水12 m时,沉降差达到了12 mm,超出了规范要求,继续充水的液位试验记录符合要求,最终满足规范要求,沉降趋于均衡。

储罐地基最终沉降量还可以根据文献[4]附录D给出储罐充满水恒压期间的实测荷载-时间-沉降关系曲线特性,选用指数曲线拟合推算:

式中:S∞-地基最终沉降量,单位mm;S1、S2、S3-地基固结时段内的三个沉降量,分别为荷载-时间-沉降关系曲线中与t1、t2、t3对应的沉降值(mm);t1、t2、t3分别为加载停止后从零算起的三个历时时间(d)。

本文储罐充满水恒压期间的实测荷载-时间-沉降关系曲线特性见图2,取充水水位至18 m时恒压期间分别相隔3 d的沉降记录:S1=32.38 mm;S2=38.25 mm;S3=43.5 mm;代入(D.1.1-2)式得S∞=88.0 mm

2.2.5 复合地基静载试验测得基础沉降及目前实测沉降

依据表3内插可得对应荷载198 kPa,沉降量为4.61 mm。地基经过4年的固结,2013年9月量测累积沉降达100～120 mm;储罐使用正常。

3 结论

1)复合地基管桩顶设置有300 mm厚碎石褥垫层,垫层压缩量很小,且在施工过程中已基本完成,可忽略不计。

2)复合地基竖向静载试验测得的沉降结果,由于加荷面积过小,且受荷时间过短,与最终沉降差距较大,可作为相同基地压力的实际基础沉降估算的下限。

3)文献[2]5.5.6条采用等效作用总和分层法与文献[4]附录D给出依据充水恒压实测荷载-时间-沉降关系选用指数曲线拟合推算方法,本例计算值相近,与实测结果误差在可接受范围;可手算,实用性强,可作为刚性桩复合地基基础沉降计算的有效方法。

参考文献

[1]地基处理技术规范.(JGJ79-2012)

[2]建筑桩基技术规范.(JGJ94-2008)

[3]GB50473-2008,钢制储罐地基基础设计规范

群桩基础沉降计算相关问题研究 篇8

1群桩沉降变形的特征

群桩基础沉降变形特征主要表现在两个方面:一是群桩基础沉降变形需要经历一定的时间,一般来说在竣工若干年后才会出现较为明显的沉降。而沉降变形的时间主要与所在地的工程地质情况存在关系,沉降突出变形为固结变形和土体的流变。二是刺入变形,群桩基础所出现的桩身变形是大多数材料的弹性压缩,当出现变形的时候,桩间土体质点向下的位移会非常大。而位移所产生的摩擦阻力会越来越小,甚至有可能产生负摩擦阻力,为了平衡桩基周边土体反力和桩顶的荷载,这个过程中会产生新的沉降量,增加桩土相对位移来增加土反力,在这一系列变化过程中即会发生刺入变形。总的来说,变形过程中,桩上部的摩擦阻力会越来越小,桩下部的摩擦阻力和桩端支撑力不断增加。群桩基础中桩数量很多,布桩密集,桩间土体的反应力会变大,桩上部可能会出现负摩擦阻力。

2群桩沉降变形机理

群桩基础的桩间、压缩变形特性会受到地层土性、桩基础布置形式、桩长等因素的影响,而实际导致的群桩基础变形,主要由桩端平面以下地基土的整体压缩变形和桩间土体的压缩变形所引起。实际群桩基础应用中,若桩长较短则桩端荷载会产生塑性刺入;对于土层较好的非软土地区,桩长较长的群桩基础桩间土的变形压缩则主要来自于自身的弹性压缩;基础承台以下土的竖向压缩所引起的桩基变形,群桩基础的沉降压缩变形则可以由以下公式表示:

(注:s桩基沉降;si桩间压缩土之和;sg桩端下土层整体压缩)

两边同时消除桩基沉降s可得:

3群桩沉降计算方法

本文群桩沉降计算根据叠加原理,在计算出群桩桩端平面下的附加应力的基础上,按分层总和法计算群桩变形沉降。在计算过程中,将分布压力简化为分布于桩轴线的集中力,并以此计算得出土中任一点竖向应力,如下所示:

(注:l桩长;σ桩端荷载;K竖向应力系数)

基于叠加原理的群桩基础沉降计算方法,有四个鲜明的特点:一是在计算群桩基础沉降变形应力的过程中,对于实际群桩基础所受到的“加筋效应”和“遮帘效应”是很难兼顾的,换而言之,在考虑桩与桩相互作用的过程中,只对群桩基础的应力和变形进行叠加,而桩基础自身所带来的影响却被忽视,这样得出的计算结果势必会存在一定的偏差,导致计算值偏大。二是该方法在计算过程中,没有完全考虑到桩直径这一因素,根据上述公式计算可以得出相应的竖向应力系数,但是该系数比实际所受到的桩端应力和桩侧剪应力要高,而且伴随桩长其偏离的程度会越来越大。三是通过此方法计算的过程中,不同桩距、布桩形式、桩长等因素能够在计算中得到反映,能够减少由此所带来的偏差。四是在计算过程中,需要不断进行叠加计算,最终得到的竖向应力过程较为繁琐。

本文所介绍的群桩基础平均竖向应力计算方法,其基本思路是桩端下同一土层平面上的应力分布与布桩的间距联系密切,桩距越来越小则应力分布就会越平均。由此可以认为,群桩基础在实际应用过程中,缩小桩距能够有效平均应力分布,在得出桩端下不同深度土层的平均附加应力,可以采用其他方法得出最终的沉降变形量。群桩基础沉降不是单纯的桩端部土体压缩下移,桩间土的压缩量也不容忽视,在上部荷载的作用下,其沉降量会达到80%以上,如果沉降计算模式中没有兼顾到桩身的压缩沉降这一因素,显然与实际的群桩基础沉降变形情况相悖。以目前所常用的施工工艺,在桩基施工之前土体都进行了很好的处理,尤其是对于长桩、超长桩基础来说,在工作荷载的条件下,所承受的荷载比例相对较小,此时所产生的压缩变形可以认定为桩身的压缩变形。

4结语

本文深入分析探讨群桩基础沉降计算相关问题,得出以下结论:(1)群桩沉降变形会随着时间的推移不断发生变化,与实际的工程地质存在关系,并有刺入变形的发展趋势。(2)群桩基础的桩间、压缩变形特性会受到地层土性、桩基础布置形式、桩长等因素的影响,并用公式计算进行描述。(3)根据叠加原理提出群桩基础的计算思路和公式,将分布压力简化视为分布于桩轴线的集中力,并以此计算得出土中任一点竖向应力。总结出计算过程的优点以及不足之处,在实际应用过程中需要多家考量。

参考文献

[1]汪优,刘建华,王星华,等.软土地层桥梁群桩基础桩土共同作用性状的非线性有限元分析[J].岩土力学,2012.

[2]陈辉.基于ANSYS的桥梁全桩基础的三维有限元仿真分析[J].城市道桥与防洪,2012.

[3]孙晓东.减沉复合疏桩基础在非软土地区中的应用[J].河北工程大学学报(自然科学版),2013.

设备基础沉降 篇9

关键词：高层建筑,基础,不均匀沉降

高层建筑的主楼与裙楼之间存在高度差、负荷差和结构刚度差, 如果主楼和裙楼之间存在较大的高度差时, 建筑物上面的结构刚度和载荷的分布不均匀, 就会容易使基础产生过大的差异, 造成不同部位的基础不均匀沉降。从而导致高层建筑的开裂、倾倒和下沉, 严重影响楼房的安全使用。正确认识高层建筑的不均匀沉降带来的危害, 积极采取相应的措施, 防止基础不均匀沉降出现而发生事故, 确保建筑物的安全使用, 本文将对高层建筑基础不均匀导致沉降的原因进行分析, 并提出几点相应的防治措施。

1 高层建筑基础不均匀沉降的原因

随着“楼歪歪”、“楼脆脆”等高层建筑事故的发生, 人们也开始关注建筑物的质量、设计和施工问题。导致高层建筑基础沉降的原因有很多, 其中有人为因素, 也有地质因素。

1.1 地质勘探不全面

随着城乡一体化的发展, 很多的高层建筑包括一些小区都选择城乡之间的结合部分, 由于开发项目比较多, 开发商对勘察环节不是很重视, 勘察不全面, 积累的勘察资料比较少, 因而导致勘察报告不详细, 地质解剖图、软弱图层的深埋和厚度等具体情况没能一一反映出来。有的勘察单位对取土环节也不够规范, 为图方便快捷, 使用取土机取土, 会使原土样受到扰动, 这种土样测出来的指标是不可靠的。另外, 在勘察过程中, 布孔的数量设计不合理, 对地下暗塘、流沙层等不良地基不能进行精准的确定, 从而大大影响了勘探报告的可靠性。

1.2 设计环节的失误

建筑物的设计直接影响日后的使用效果, 合理的设计会是保证高层建筑物质量的重要措施。如果设计的时候不从地基的实际状况出发, 对建筑物进行合理布局, 将会造成不良后果。另外, 由于小区等开发地区的建筑物密集, 建筑结构的设计如果不协调也可能会导致沉降。

1.3 地基处理不当

高层建筑荷载必然给地基产生很大的附加应力, 地基四季含水量变化无常, 若周围使地表水渗入地基, 将会使地基长期受到浸泡, 承载能力变弱, 容易变形软弱地基处理不当, 都会导致不均匀下沉。质量检测技术落后, 加上施工工人的技术不够专业, 责任感不强, 都会给建筑物后期的使用质量造成严重影响。

1.4 施工过程不重视沉降因素

在施工过程中, 对沉降的观测如果不重视, 观测点和观测时间选择不当, 不能进行科学、系统地观测, 或者观测仪器不精准, 都会导致观测误差, 再加上如果没有观测负责单位, 那就没有责任承担者, 这就加大了后期事故处理的难度。

2 防止高层建筑基础不均匀沉降的措施

2.1 做好勘察、设计和地基处理

房屋建筑应先做好勘探再设计, 在设计之前应该做好勘察, 对地基土质、分布情况、承载力、地下暗塘和该地区的降水、地形等水文地质条件进行详细的分析, 并按照分析结果权衡利弊, 进行合理的设计。在设计过程中, 应注重减轻建筑物的结构自重, 合理布局建筑体型, 不要贪图美观而忽略实用性。尽量避免到低差和荷载差异过大, 使建筑物质量重心和刚度中心基本一致, 从而提高建筑物自身抵抗不均匀沉降能力。结合地区的实际情况, 选用柱下条形基础, 从地基和上部结构等相互作用的理论出发, 合理采用多重处理地基的方法。建筑结构和建筑措施两个方面相结合, 来有效减少工程施工时需要的地基处理要求。按照地基的基本情况合理设计沉降缝, 这样就能解除相邻结构之间的沉降相互影响, 不会产生结构内力。

2.2 改善建筑的施工措施

加强建筑材料进场检验, 杜绝采用不合格材料, 对砂浆、水泥和砖石的使用要符合设计要求, 根据不同部位的受力程度和石砖的规格采用合理的砌筑法。在施工过程中选择科学、有效的施工方法, 合理安排施工顺序。采用逆作施工方法, 减少排土量与主体建筑结构平衡, 能有效降低建筑基础的沉降量。采用后浇带法进行施工, 后浇带的位置应该设计在结构内力较小的部分, 宽度设计在70~100mm之间, 施工是计算主楼与裙楼之间的沉降差来确定后浇带的浇注时间, 采用硫酸盐水泥等旱性比较强的无收缩混凝土对后浇带进行浇注, 雇用专业施工人员, 是提高建筑物质量的重要因素。

3 结语

高层建筑主楼与裙楼的高度差, 会使建筑的上部结构产生荷载差异, 导致建筑物的基础不均匀沉降, 从而影响建筑物的寿命和安全使用, 影响企业的利润和形象, 造成资源浪费。因此, 在建设过程中做好差异沉降的处理, 会是今后建筑学上一个艰巨的课题。相信随着科学技术的发展与经验的积累, 在以后的高层建筑不均匀沉降问题的处理上会有更大的创新与突破, 工程质量将得到进一步提高。

参考文献

[1]庄宇, 王立安.浅谈预防建筑基础产生不均匀沉降的措施[J]硅谷:2010 (01) .

[2]陈忠.高层建筑基础不均匀沉降处理研究[J]中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2011 (08) .

[3]隋仁广.混凝土后浇带施工浅谈[J].黑龙江科技信息, 2011年18期

[4]赵志高.有限元法在基础不均匀沉降引起的结构受损分析中的应用[J]南通职业大学学报, 2010 (04) .