建筑工程论文精修《针对特殊软弱地基安全设计的经验总结》

1、建筑工程论文精修:针对特殊软弱地基安全设计的经验总结建筑工程论文精修:针对特殊软弱地基安全设计的经验总结目录一、滇池湖畔软弱地基特点二、工程事故综述三、软弱地基基础场地安全设计要求与施工措施四、软弱地基设计与施工技术措施工程应用实例五、结语参考文献关键词一、滇池湖畔软弱地基特点(1)地质岩性构成复杂。土层中主要为第四系新近人工堆积层,第四系冲、洪积层和湖积层。沉积环境交替变化,呈典型的冲、湖积交替沉积,场地地基土层构成较为复杂。(2)非均匀地基土。场地不同地段地基土主要层单元沉积厚度、埋深及力学性能等方面均有差异,地层岩性相变较大,薄粉砂、粉土夹层、透镜体及胶结块等出现频繁,地基土沿水平和竖向

2、呈不均匀性。(3)不良地质现象严重。构成基坑坑壁及坑底的主要土层为层及其夹层层1和层2,灵敏度较高,结构扰动后强度大幅度降低,自身土体抗剪指标也较低,坑壁自立稳定性差,存在坑边失稳、坑底隆起的稳定性问题。层软弱层呈高孔隙比(e=3050)、高含水量(w=170%200%)、高压缩性(Es=1025MPa)、低承载力(fk=4060kPa)、天然重度近于水(=10kN/m3)、流塑状(IL10)、不透水性(饱和)等特性,见表1。上述不良现象是造成大量基坑失稳、代写毕业论文 基桩挤土效应(断桩、缩颈、斜桩、桩顶反弹)、基桩群桩效应(工程桩单桩承载力降低)、打桩中场地地表隆起、打桩过程中相邻场地影响

3、等地基基础场地安全事故的原因。表1中原场地层填土及层粘土相对于下卧软弱层(层,1,2,以下称软弱层)为硬壳层,下面简称为“覆盖层”。二、工程事故综述例1基坑失稳事故。某培训中心为6层框架结构,采用377沉管灌注桩基础,局部设备房地下室坑底标高为-43m,坑内共60余根桩。1999年12月工程桩完工后随即进行基坑开挖,当开挖至桩顶标高后坑底软土涌起平均达15m,坑内全部桩顶均产生了水平位移(图1),最大值达到140m,经检测96%的桩为断桩,断裂位置正好处于软弱层层底部,基坑失稳。经分析,坑底标高已揭穿覆盖层进入软弱泥炭层约10m,坑壁又未采取支护措施,邻近坑外堆土加剧,坑内外土压差等原因造成基

4、坑失稳及断桩事故。后经清除坑外堆土,喷锚网支护坑壁,清除坑内涌土,回填厚1m碎石层,重新进行补桩处理。处理时间近两个月,费用约50万元。例2成桩后桩顶标高的处理事故。某综合楼为12层框架-剪力墙结构,采用480沉管灌注桩桩筏基础。原设计按基础埋深满足高规JGJ3911的要求(H/15)确定了桩顶标高,1999年4月工程桩完工后施工方提出基坑开挖方案,由于桩顶标高进入层软弱泥炭层约05m,基坑开挖后坑底土体稳定问题无法解决,坑壁采用480沉管灌注桩,桩长28m,沿基坑每隔1m布置,支护费用近100万元。综合分析后采用接桩处理,将原桩顶标高提高10m(绝对标高845m),使之高于软弱层顶面且保证基

5、坑开挖后桩顶至软弱层顶有约05m的覆盖层,同时对总图室外场地绝对标高重新调整,提高10m(875m),以满足基础埋深要求,这样基坑开挖只会在覆盖层范围内,仅采用喷锚网坑壁支护方案即可,费用大大降低(仅用20万元左右)。对400余根桩顶采用图2方法进行接桩处理,费用10余万元。无论从经济上、场地安全上、施工周期上均取得良好的效果。例3群桩效应事故。某多层框架结构,基础采用混凝土预制方桩(400400,桩长L=18m)独立承台,工程桩总数近800根,2000年底由4台锤击桩机在10d内完成施工,每台桩机打桩速度为360m/d。完工后发现场地隆起超过1m,桩顶标高普遍反弹形成浮桩。为检验工程桩承载力

6、,采用原位静载试验方法测试,第一组工程桩测试的承载力仅为施工前试桩结果的50%70%,因此将测试量扩大,经再次测试,全部工程桩承载力均低于施工前试桩结果,部分还低于50%,群桩效应显著。事故的主要原因是施工过程中打入大量的工程桩产生了挤土效应,即在饱和软土层中(层泥炭层厚约79m)产生了超孔隙水压力,这种压力最终只能通过地表土体隆起得到释放,而锤击打桩工法及施工速度过快加剧了这一不利效应。从理论上讲,地表土隆起量近似于工程桩打入的方量,挤土隆起必然使工程桩产生斜桩、移位、浮桩,灌注桩还会产生断桩、缩颈等桩身质量问题。因此解决打桩过程中的挤土效应,在饱和软土中采取排水措施释放孔隙水压力是消除群桩

7、效应的关键所在。该工程通过全部桩复压(送桩)处理后重新试桩才最终满足设计要求。三、软弱地基基础场地安全设计要求与施工措施针对滇池湖畔软弱地基基础安全设计问题,笔者组织编写了公司相关技术规定2,现就其主要内容作一简要介绍。1桩顶标高设计。桩顶标高的确定必须综合考虑以下三方面因素:(1)基坑稳定要求。为避免基坑开挖时基坑土体失稳,一般要求基桩顶部设计标高高出软弱层,保证桩顶在覆盖层中。对于因建筑功能要求(如电梯井道)需要降低桩顶标高而造成的局部超深基坑,需采取支护措施。(2)高层建筑埋深要求。对于高层建筑桩顶标高确定应按规程JGJ320023中1217规定验算基础埋深,满足不小于房屋高度的1/18

8、的要求。(3)场地标高要求。在规划设计阶段,结构专业需要对场区建筑物埋深提出要求,当埋深超过覆盖层厚度落入软弱层时,应尽可能通过提高场地标高方法避让软弱层。必要时可以对场地填方与深基坑支护的经济性、安全性进行比较,作出合理的方案选择。2桩基设计。应从场地安全、受力特性、质量控制、基础综合造价等进行全面比较,寻求最佳选型。(1)对于长桩(L21m),当覆盖层存在鱼塘及水沟情况,不宜采用沉管灌注桩,应优先选择预制桩。经验证明,灌注桩桩长受其设备能力限制,当桩长太长时,桩身质量保证性差;在鱼塘、水沟中其混凝土充盈系数非常高(实测平均达17左右)且极不均匀,混凝土灌入量无法控制,桩身质量难以保证。(2

9、)沉管灌注桩一律按单打工法施工,严禁用复打工法成桩,桩身纵向钢筋应部分贯通。在软弱土中复打成桩的有效直径及单桩承载力离散性高,无法统计控制,混凝土灌入量太大加剧了饱和软土层挤土效应。(3)7层及以上建筑物桩基宜选用长桩(L21m)或预制桩。试桩表明,中长桩(L(48+18)/18=277m经验算,规划设计场地标高可以满足建筑埋深要求,另外埋深还满足建筑功能对地下室层高的要求。较低的建筑物无结构埋深要求,其桩顶标高较浅,但不得超过场地一次回填标高以满足桩基施工操作要求。2桩基设计(1)单桩承载力设计。通过试桩及工程桩原位静载抽样试验确定。一期试桩(竖向、水平)共72根,获得了各桩型单桩承载力极限

10、标准值Quk。关于单桩竖向承载力设计值Rv取值,考虑到群桩效应的影响在最初阶段还是未知的,为安全起见,对早先动工的建筑单体取Rv=Quk/2,随着分步完工的工程桩动态抽样进行原位静载试验,并通过信息反馈,对以后工程桩设计提供指导性参考,最终确定安全合理的Rv值。(2)按不同层数建筑物设计桩型。根据灌注桩单桩承载力试桩结果,对不同层数建筑物的基础进行试设计,结果表明,当建筑物层数超过6层时,由于竖向荷载增大,单桩承载力较小,灌注桩桩距大(4d),导致桩数增加、承台尺寸加大,相邻承台几乎连通,既不经济也不可行。因此,限定6层及以下建筑可采用承载力较低的沉管灌注桩,6层以上建筑采用承载力较高的长桩预

11、制桩。另外,试桩结果还表明,管桩地基承载力(竖向及水平)、性价比(kN/百元)、桩身质量、接桩质量、对软土扰动性、施工效率等均优于预制方桩,故设计上以预制管桩为首选。3排水通道设计。竖向及水平排水设计中,竖向袋装砂井按每34根桩中间布点原则设计,砂井贯穿软弱层,长度约1012m,上部与水平滤层连通(图5)。工程造价不超过3元/m2。水平排水滤层在实际中视地表出水情况设置。4基坑开挖支护设计。由于在规划阶段通过场地标高、建筑物埋深的验算,有效地回避了大面积软弱层内基坑开挖的问题,仅存在为数不多的高层建筑消防电梯地坑及少数设备用房局部地坑超深开挖处理。采用锁口梁支护方案取得了很好的效果,实施过程中基坑稳定,相邻工程桩保护良好。5效果检验(1)对各单体打桩全过程地表土监测表明,排水非常明显,有效地消除了软土中孔隙水压力,挤土效应大大降低,无论采用灌注桩或预制桩均未出现令人担忧的断桩、超规范移位及地表土隆起、桩顶反弹等现象。(2)对工程桩动态跟踪抽检进行原位静载试验表明,单桩承载力均达到或超过试桩结果,这一地区著名的群桩效应完全消除,证明措施非常有效。因此在以后的各单体建筑桩基设计中我们作出动态的调整,即单桩承载力设计值Rv按规范方法取值Rv=Quk/sp,其中sp为分项系数,预制桩即管桩取16,沉管灌注桩取17,Quk为试桩所得单桩承载力极限标准值。五、