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文档简介
1、史志利史志利 建筑结构措施 膨胀土特性及其工程危害 常用地基处理方法 1 2 3 内容提要内容提要 工程加固案例 结束语 4 5 膨胀土特性及其危害 分布很广,40多个国家和地区,我国 20 多个省、区。 膨胀土在一般性自然条件下多呈坚硬或硬塑状态, 强度较高,压缩性较低,干缩裂隙发育。 膨胀土是一种粘料成份主要由强亲水性矿物组成的高塑性粘土,粘粒含量大于 30%,其中蒙脱石或伊利石等强亲水性矿物占主导地位。 吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形。 膨胀土的膨胀性可用自由膨胀率指标来反映。自由膨胀 率即为烘干土在水中增加的体积与原体积的比。40%时 为非膨胀土,40%自由膨胀率65%时为弱膨胀性土
2、; 65%自由膨胀率90%时为中膨胀性土;90% 时为强膨 胀性土。 膨胀土特性及其危害 膨胀土地基导致工程受损的情况屡有发生。 含水量的变化和外压力的大小是影响膨胀土性 能的主要因素。 膨胀土地基因土体含水量变化会导致不 均匀胀缩变形,导致建筑物上升隆起和下沉开裂。 对气候变化敏感,特别是雨季和旱季的交替变化。 大气影响深度,特别是大气影响急剧层深度范围 内的膨胀土是地基处理的主要对象。 地基土的膨胀率在不同的外压力下也是不同 的,其胀缩变形量直接影响到建筑物变形破坏的 程度。 膨胀土特性及其危害 建筑物的破坏特征和规律: (1)低层建筑较高层建筑破坏严重,坡地较平坦场地严重,而且建筑 物往
3、往成群破坏; (2)上部结构整体性差、 基础埋置较浅时,地基土由于受地表滞水的 影响而产生不均匀胀缩变形,更易开裂; (3) 建筑基坑、沟渠、挖方地段的土壁易发生裂缝或产生滑塌; (4) 室内地面和室外散水隆起开裂; (5) 建筑物墙体往往有交叉裂缝,墙体向外水平推出或中间鼓起,门 窗顶及窗台有斜裂缝,外墙转角处或内外墙交接处有倒八字裂缝,外 柱头下部处有环状裂缝; (6) 具有季节性破坏变化规律,雨季易发生隆胀破坏,旱季则出现收 缩裂缝,裂缝能随季节变化而开合。 常用地基处理方法常用地基处理方法 1)换填法 最简单有效的方法。膨胀土较薄、大气急剧影响层深度不大时, 可全部换填。否则可通过变形
4、计算部分换填,此时换填材料以灰土和砂石料为宜。 2)桩基础 有效方法之一。常用于上部荷载较大、既有建筑物修复加固中。 桩端位置应同时满足膨胀和变形的需要。当桩身承受胀切力时,应验算桩身的抗拉 强度,采用通长配筋。桩承台梁下预留不小于100mm且满足土层浸水后最大膨胀量 的空隙。 3)物理改良法 按一定比例掺入无机料(如风积土、石灰、粉煤灰、矿渣、砂 砾石和水泥等)或其混合料,从而改善膨胀土的胀缩性能。 4)化学改良法 化学改良法是通过有机化学灌浆剂抑制膨胀土的胀缩性。固结 土体、发生化学反应。国内早期常用:石灰、水泥、粉煤灰等,近期出现化学制剂 等专利产品。工程应用必须现场试验。 5)隔水保湿
5、法 通过工程措施,稳定地 基中的含水量。 案例较多的做法是:施工前预先在基 槽中浸水,施工结束后在地基两侧修建保 湿暗沟,定期向暗沟内供水使其向地基中 渗透。取决于当地的气候条件和养护管理 水平。 常用地基处理方法常用地基处理方法 另一种做法:建筑物两侧做隔水帷幕, 保持地基土中的湿度的相对稳定。隔水帷 幕可以采用油毡或土工膜,回填材料一般 采用灰土或水泥土,帷幕深度应不小于基 础的最小埋深。散水宽度必须覆盖帷幕。 建筑结构措施 膨胀土地区的工程建设,应考虑地基土的胀缩等级、地基处理的可靠 性等因素,在建筑结构设计时采取必要的技术措施: 1)建筑平立面设计应力求简单、规则。在地基土显著变化部位
6、、上 部荷载变化部位、平面转折处、不同结构类型部位等合理设置沉降缝; 2)屋面排水设计尽量采用外排水。落水管下端距散水面不应大于 300mm,并不得设在沉降缝处。 3)散水应尽量加宽,散水外缘应超出基槽300mm;每隔3m应设置 伸缩缝,且与落水管错开。散水伸缩缝、散水与墙体缝隙应用柔性防水 材料嵌填密实,做成脊背型。 建筑结构措施 4)室内地面设计,应结合地基土的胀缩性,设置变形缓冲层;级膨 胀土地基可采用地面配筋或架空等措施;大面积地面应采取做分格变形 缝,并嵌填柔性防水材料。 5)基础埋深应考虑地基胀缩等级、大气急剧影响层深度、荷载大小等 因素,较普通地基适当加深。 6)加大上部结构的整
7、体刚度,承重砌体结构应采用拉结较好的实心 墙体,适当提高砂浆标号和砌体强度;加强构造柱、圈梁和门窗过梁的 设置,控制门窗洞口的大小;框架结构填充墙应砌筑在基础梁上,基础 梁和地基之间预留空隙,并做防水处理。 7)穿墙管道应预留孔洞,孔隙用柔性防水材料填塞。管道宜铺设在 钢筋混凝土套管或管沟中,设置检漏设施。 工程案例 某水厂办公楼,场地位于丘顶高地,地形起伏较大,属坡地场地;大 气影响深度约为5.50m,大气影响急剧层深度约为2.50m。地下水位较深。 该地区雨季、旱季变化明显,降雨主要集中在三、四月份,月降雨量 为116.4119.9mm;五月至十月份的降雨量很少,为06.9mm。 工程场地
8、地面下10米范围内主要为层状粘土和泥灰岩。地基承载力均 在160kpa以上, 自由膨胀率 ef (%) 50kPa压力下的膨胀 率ep0.5(%) 膨胀力 Pe( kPa) 收缩系数 s(%) 粘土69.099.01.386.5737.9185.8kPa0.301.08 泥灰岩80.0109.01.687.3048.2200.6kPa0.331.29 地基胀缩变形升降幅度41.03183.47mm,按规范综合判定,粘土及泥岩 的膨胀潜势分类为中等强,膨胀土地基的胀缩等级为级。 工程案例 建筑物破坏情况 厂内办公楼为单层框架结构,填充墙体为110厚混凝土空心砌块,条 形基础,基础埋深0.8m。
9、工程案例 工程案例 3)加固措施 修复加固设计涉及基础梁加固、框架柱加固、墙体和室内地面修复、周 圈防水帷幕和散水。限于现场的材料、施工设备及既有建筑物的状况,修复 加固制约因素较多,最终实施的修复加固措施如下。 基础梁加固:在基础圈梁下至条形基础之间,墙体内外两侧各增加 150mm厚的钢筋混凝土地梁,新增地梁与原基础圈梁和条形基础刚性连接。 墙体修复:将原有外墙抹面剔除、清洗干净、裂缝处用水泥砂浆封堵抹 平,刷建筑胶素水泥浆一遍(配合比为建筑胶:水=1:4)、挂钢丝网(规格 0.6X12.7)、15厚1:3 水泥砂浆抹面(分缝)、刷涂料。内墙面修复方法 同外墙,但只是在裂缝处挂1米宽钢丝网。
10、 工程案例 框架柱加固:有裂缝的框架柱采用外粘角钢加固法,加固范围为基 础圈梁顶至柱底。755角钢之间采用缀板进行连接,角钢与柱之间 采用改性环氧树脂胶粘剂进行灌注,施工前应将柱角打磨成半径R7毫 米的圆角,外粘角钢的胶缝厚度应控制在35毫米,型钢表面抹25毫米 厚的M10水泥砂浆做防护层。 室内地面修复:原地面挖除,自下而上,当地红土(非膨胀土)换 填300毫米,密实度为0.95;80厚C15素混凝土,素水泥浆结合层,20厚 1:4干硬性水泥砂浆,陶瓷地砖铺实拍平。 工程案例 室外散水和隔水帷幕: 原散水全部剔除,外墙基础周 边分段开挖至原基础基底下 1m。,用15%水泥土回填作为 隔水墙,钢筋混凝土散水宽度 1.5米,并伸入基础底板下 0.5m。散水每3m分缝处理, 散水伸缩缝错开雨水管,散 水缝及散水与外墙体之间的 缝隙均用沥青灌实。 结束语 膨胀土吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变 形的特性,对工程建设的危害很大。如果对膨 胀土缺乏了解,或在设计和施工中没有采取必 要的措施,必然会给建筑物造成危害,再进行 修复
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