房屋建筑软基础的处理
关键词：软基础；建筑；处理
1软土工程概述
软土的工程性质有:①触变性。软土在未破坏时,具固态特征,一经扰动或破坏,即转变为稀释流动状态;②高压缩性。压缩系数大,大部分压缩变形发生在垂直压力为0.1MPa时,造成建筑物沉降量大;③低透水性。软土的透水性很低,可认为是不透水的,因此软土的排水固结需要相当长的时间,反映在建筑物的沉降延续时间长,常在10年以上;④不均匀性。软土由微细的和高分散的颗粒组成,土质不均匀,当平面上建筑荷载不均匀时,将会使建筑物产生较大的差异沉降,造成建筑物裂缝或损坏;⑤沉降速度快。沉降速度随荷载的增加而增加,沉降速度最大时可达1—2mm/d;⑥流变性。在一定剪应力作用下,具有发生缓慢长期变形的性质;软土的长期强度小于瞬时强度。
软弱土特点软弱土通常包括淤泥质土，泥炭、呈软塑与流塑状态的粉土和粉质粘土、松散的粉细砂等天然土层、以及初始回填时未经夯实的或者以含有大量腐殖质土料回填的杂填土。这类土的工程性质为压缩性高、强度低，通常很难满足地基承载力和变形要求。如淤泥和淤泥质土有以下特性：1）天然含水量高，其含水量大于液限，呈流塑状态；2）孔隙比大，通常其空隙比大于1∶3；3)压缩性高，一般压缩系数大于0.7-1MPa属高压缩性土；4）渗透性差，固结缓慢，这类地基的沉降往往持续几十年才稳定；5）具有结构性，其强度受施工扰动的影响大，施工扰动破坏其原有结构后，强度降低。
建筑软基础特点由软土的工程性质决定了建筑软土地基的性质必定是承载力低，变形大。除了一部分小型工程无需对地基处理外，一般的建筑工程都需对软基础进行处理，以满足工程对地基承载力和变形的要求。
2、案例工程概况
我县水建公司的2栋综合楼，为5层，,屋面标高18m,基础长66m,宽35m,占地面积为2310㎡,建筑面积共9448㎡,框架结构,柱下采用400mm高强预应力管桩基础,最大跨度8.75m,内地台回填土分层淋水夯实,水泥地面为150mm厚C15混凝土。工程勘察和设计均由当地有资质的单位负责。
工程场地地质条件根据《岩土工程勘察报告》提供:该场地原为耕地,现已推平,场地岩土分层情况:①素填土厚0.8~2.8m,黄褐色,湿,松散,成分主要为粉质粘土,局部夹少量基岩碎块石;②淤泥厚8.80~31.80m,灰黑色,饱和,流塑,成分主要为粘粒,局部夹少量粉细砂和腐殖质,建议承载力特征值fak=50kPa;③粉质粘土厚5.9~8.0m,灰黄色,湿,可塑~硬塑,成分主要为粘粒及粉粒,fak=180kPa;④中粗砂厚0.5~2.6m,灰黄色,成分主要为石英中粗砂,饱和,稍密~中密,局部夹少量粉细砂,fak=180kPa;⑤全风化泥质粉砂岩厚2.5~3.0m,暗紫红色,稍湿,坚硬,岩心呈土状,局部残留原岩结构,fak=400kPa;⑥强风化泥质粉砂岩厚1.4~9.3m,暗紫红色,残余泥质~粉砂结构,块状构造,岩心多呈半岩半土状,手捏易碎、遇水易软化、崩解,fak=650kPa;⑦中风化泥质粉砂岩厚3.35~8.45m,暗紫红色,具泥质~粉砂结构,块状构造,岩心呈碎块状~短柱状,质较硬,性脆,局部裂隙发育,fak=1500kPa。场地内填土层含孔隙潜水,中粗砂层含孔隙水,中风化基岩含裂隙承压水。其余土层为弱透水层,地下水主要接受大气降雨补给,静止水位0.60~1.50m。
由地质资料可知,本场地中风化泥质粉砂岩强度较大,是多层建筑物持力层,而上部的素填土、淤泥、粉质粘土、中粗砂等土层承载力较低,最大的特点是淤泥层普遍较厚,最厚达31.8m。设计地面承载力要达到5.0~10.0kN/㎡,如果地基土处理不当,将可能导致建筑物水泥地面产生不同程度的沉降,直接影响建筑物的美观和使用功能。为此认真研究了地质勘察资料
3、案例软基础的处理措施
有关参考资料表明,土工格栅在土体可以起到加筋作用,它与土体相互摩擦,约束土体的变形,能够增大土体的抗拉力,提高土体的复合强度,改善土体的变形性质,提高土体稳定性和地基承载力。采用加筋土垫层方案,关键在于合理利用土工格栅的加筋作用,选择使用合格的格栅产品十分必要。经过市场调查比较,选用了某工程材料公司生产的双向拉伸聚丙烯土工格栅,其性能参数如下:①规格TGSG30-30;②单位面积质量(400±40)g/㎡;③每延米纵向拉伸屈服力≥30kN/m;④每延米横向拉伸屈服力≥30kN/m;⑤纵向屈服延长率13%;⑤横向屈服延长率16%。经过监理、设计、施工等单位分析研究,影响回填土工程质量的主要因素有3个:①回填土的含水量;②机械的压实功;③铺土层的厚度。因此根据本工程的特点制定了软基础处理方案的主要控制措施:
1)设计人员将基础承台顶标高降为-0.90m,首层水泥地面依照梁柱间隔设置地面纵向缩缝(企口缝)(见图1),和横向缩缝(假缝)(见图2)。
2)室内原素填土挖至基础梁底,即标高为-1.50m,并全部运到室外用于厂区内道路路基填筑。
要按规定的施工顺序挖除原素填土,切实防止施工对原地基土的扰动与破坏,以免影响垫层的效果。
3)回填土全部采用新开挖的山泥(场外购买)回填,回填土质要符合填土要求,含水量接近最优含水量。基础梁侧及梁底先用人工回填夯实,再用自重1t以下小型机械沿梁边碾压;然后用推土机摊铺回填土,控制压实后土体分层厚度≤300mm;最后用自重为18t的压路机进行大面积碾压,压路机应按规定走向对铺筑层碾压不得少于6遍。要注意在基础梁侧设置枕木进行保护,防止机械经过基础梁时造成损坏。
4)填土层的压实度以设计规定的控制干密度作为检验标准,采用环刀法进行检验。压实土干密度应有90%以上符合设计要求,其余10%的最低值与设计值的差,不得大于0.88g/cm3,且应分散,不得集中于某一区域。经监理方及业主方检查合格后才能铺设格栅。铺筑层内共设3层土工格栅(见图3),即标高-0.90、-0.50、-0.15m各1层。各层土工格栅的铺筑面要做到较为平整,先按幅宽在铺筑层划出白线,然后用铁钉固定格栅的端部,格栅与格栅用15cm搭接长度,压路机碾压格栅过程中要注意进行人工拉紧和调直配合。
4、处理效果
本工程桩承台及基础梁混凝土达到设计强度要求后,于2008年3月上旬开始软基础处理,用10d左右完成2栋厂房的地基处理,2008年3月底完成地面混凝土浇筑。2008年9月底工程竣工。2009年7月到现场回访质量情况,厂房地面全部完好,无裂缝,实测地面最大沉降量为5mm,工程质量达到了预期效果。
结语
1)软基础处理前应注意对地基处理方案进行比选,要切实考虑工程质量、进度、成本、安全等方面的目标控制,业主对工程的使用要求和其他特殊要求,当地的环境情况,认真选择合适的处理方案。
2)加筋土垫层软基处理方案,是在建筑物基础下地基表层,沿水平方向布置一层或多层土工合成材料,其优点是回填土可以就地取材,施工方法简单,工期和质量容易控制。这样组成的加筋土垫层软基处理,可以有效提高地基承载力,沉降和不均匀沉降均能满足设计的要求,工程实践证明其作用和经济效果是显著的,值得大家推广和应用。
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