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土木工程施工土木工程施工地基处理地基处理与工程案例与工程案例地基处理的含义场地(Site):
指工程建设所占有并直接使用的有限面积的土地。
场地范围内及其邻近的地质环境都回直接影响着场地的稳定性。
建筑物地基(Foundation,Subgrade):
指承托建筑物基础的这一部分很小的场地。
基础(Foundation,Footing):
指建筑物向地基传递荷载的下部结构。
地基处理(GroundTreatment,GroundImprovement):
指天然地基很软弱,不能满足地基承载力和变形的要求,而地基需经过人工处理后再营建基础。
基础地基基存在的问题地基存在的问题地地基承载力或稳定性问题沉降、水平位移及不均匀沉降问题渗透问题液化问题特殊土的不良地质问题PfPf实例1加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形,长59.44m,宽23.47m。
高31.0m。
容积36368m3。
谷仓为圆筒仓,每排13个圆筒仓,共5排65个圆筒仓组成。
谷仓的基础为钢筋混凝土筏基,厚61cm,基础埋深3.66m。
谷仓于1911年开始施工,1913年秋完工。
1913年9月起往谷仓装谷物,仔细地装载,使谷物均匀分布、10月当谷仓装了31822m3谷物时,发现1小时内垂直沉降达30.5cm。
结构物向西倾斜,并在24小时间谷仓倾倒。
谷仓西端下沉7.32m,东端上抬1.52m。
建筑物荷载过大,使地发生整体滑动,建筑物失稳。
1913年10月18日谷仓倾倒后,上部钢筋混凝土筒仓艰如盘石,仅有极少的表面裂缝。
加拿大特朗斯康谷仓(TransconaGrainElevator)加拿大加拿大Transcona谷仓,长谷仓,长59.44m,宽,宽23.47m,高高31.00m。
基础为钢筋砼筏板基础,厚。
基础为钢筋砼筏板基础,厚61cm,埋深,埋深3.66m。
1913年秋完年秋完成。
谷仓自重成。
谷仓自重20000t,相当于装满谷物后总重的,相当于装满谷物后总重的42.5%。
1913年年9月装谷物,至月装谷物,至31822m3时,发现时,发现谷仓谷仓1小时内沉降达小时内沉降达30.5cm,并向西倾斜,并向西倾斜,24小时后倾倒,小时后倾倒,西侧下陷西侧下陷7.32m,东侧,东侧抬高抬高1.52m,倾斜,倾斜27度度。
地基虽破坏,但钢筋混凝土筒仓却安。
地基虽破坏,但钢筋混凝土筒仓却安然无恙,后用然无恙,后用388个个50t千斤顶纠正后继续使用,但位置较原先下千斤顶纠正后继续使用,但位置较原先下降降4m。
事故的原因:
设计时未对谷仓地基承载力进行调查研究,而采用事故的原因:
设计时未对谷仓地基承载力进行调查研究,而采用了邻近建筑地基了邻近建筑地基352kPa的承载力,事后的承载力,事后1952年的勘察试验与计年的勘察试验与计算表明,算表明,基础下埋藏有厚达基础下埋藏有厚达16m的软粘土层的软粘土层,该地基的实际承载力,该地基的实际承载力为为193.8276.6kPa,远小于谷仓地基破坏时,远小于谷仓地基破坏时329.4kPa的地基的地基压力,地基因此发生强度破坏。
压力,地基因此发生强度破坏。
美国北达科他州的Fargo装运谷仓(10个筒仓)1955年因地基破坏而倒塌。
加拿大某容量为加拿大某容量为2500t的饲料筒仓,建于粘土地基上。
在首次使用时,的饲料筒仓,建于粘土地基上。
在首次使用时,填料太快,由于地基土层尚未充分固结,地基发生破坏。
填料太快,由于地基土层尚未充分固结,地基发生破坏。
Gf实例2.香港宝城滑坡1972年年7月某日清晨,香港宝城路月某日清晨,香港宝城路附近,两万立方米残积土从山坡上下滑,巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅-宝城大厦,顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。
死亡7人。
雨水建筑山坡上残积土本身强度较低,加之雨水入渗使其强度进一步大大降低,使得土体滑动力超过土的强度,于是山坡土体发生滑动。
滑动面S实例3.比萨斜塔比萨斜塔是比萨大教堂的钟楼,塔八层,高53.3m。
塔的砖石地基的直径为19.6m,最大深度5.5m。
塔基向南倾斜,与地面成5.5第七层在南面突出4.5m。
比萨斜塔基础底面倾斜值,经计算为0.093,即9.3,我国国家标准建筑地基基础设计规范GBJ789中规定:
高耸结构基础的倾斜,当建筑物高度Hg为:
50m0.5MPa-1)和强度低。
广泛分布在我国东南沿海及内地。
例如天津、上海、杭州宁波、温州、厦门、广州等沿海地区,以及昆明、武汉等内地地区。
整治和疏浚江河航道时,用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水分吹到江河两岸而形成的沉积土。
又称吹填土。
冲填土是否需要处理和采取何种方法处理,取决于冲填土的颗粒组成、土层厚度和排水条件。
由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。
组成物质杂乱,分布不均匀,结构松散。
因而强度低、压缩性(MiscellaneousFill)高和均匀性差。
由于密实度小,容易在动力荷载下产生液化现象,并容易在东水压力作用下产生管涌和流沙现象。
(SaturatelooseSand)湿陷性土(CollapsibleLoess)特殊土地基指土体在一定压力下受水浸湿时产生的湿陷变形量达到一定数值的土。
包括:
湿陷性黄土、干旱和半干旱地区具有崩解性的碎石土和砂土。
黄土在我国特别发育,广泛分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、山东、河北、河南、山西、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆等地。
指粘粒成分主要由亲水性矿物所组成的粘性土。
膨胀土(ExpansiveSoil)红粘土(RedClay)季节性冻土(FrozenSoil)具有吸水膨胀、失水收缩的特性。
主要分布在广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕西、江苏、广东等地。
指石灰岩、白云岩等碳酸类岩石在亚热带温湿气候条件下经风华作用所形成的褐红色的粘性土。
由于下卧岩面起伏及存在,一般容易引起不均匀沉降。
主要分布在云南、贵州、广西等地。
土的温度等于或低于摄氏零度,含有固态水。
当自然条件改变时,产生冻胀、融陷等不良地质现象。
季节冻土占中国领土面积一半以上,其南界西从云南章凤,向东经昆明、贵阳,绕四川盆地北缘,到长沙、安庆、杭州一带。
多年冻土分布在东北大、小兴安岭,西部阿尔泰山、天山、祁连山及青藏高原等地,总面积为全国领土面积的1/5强地基处理的目的1、改善土的抗剪特性2、改善压缩特性3、改善透水特性4、改善动力特性5、改善特殊土的不良地基特性11、改善土的抗剪特性3地基的破坏属于剪切破坏!
因此可以通过提高地基土的抗剪强度来提高地基的强度和承载力。
从而防止结构倒塌、边坡失稳。
45/2c+.tg()90311111、提高地基的抗剪切强度、提高地基的抗剪切强度、提高地基的抗剪切强度、提高地基的抗剪切强度v建筑物的地基承建筑物的地基承载力不足;力不足;地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪强度不足,因此,度不足,因此,为了防止剪切破坏,了防止剪切破坏,就需要采取一定措施以增加地基土的抗剪就需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。
度。
v基坑开挖基坑开挖时坑底隆起。
坑底隆起。
v土方开挖土方开挖时边坡失坡失稳;v由于填土或建筑物荷由于填土或建筑物荷载,使,使邻近地基近地基产生隆起;生隆起;v由于偏心荷由于偏心荷载及及侧向土向土压力的作用使力的作用使结构物失构物失稳;地基的剪切破坏表地基的剪切破坏表现在:
在:
2、改善压缩特性土的压缩机理土中的孔隙的减少。
由于孔隙中含有水和气,压缩颗粒速度受排水和排气特性的影响。
气水减小建筑物的沉降和不均匀沉降;减小基坑开挖、隧道施工引起的地面沉降;减小降水产生的固结沉降。
2222、降低地基的压缩性、降低地基的压缩性、降低地基的压缩性、降低地基的压缩性满足地基土在上部结构的自重及外荷载的作用下不致产生过大的满足地基土在上部结构的自重及外荷载的作用下不致产生过大的沉降,特别是超过建筑物所能容许的不均匀的沉降。
沉降,特别是超过建筑物所能容许的不均匀的沉降。
颗粒3、改善透水特性土的透水性能主要受孔隙大小(渗透性)和排水距离的的影响。
可以通过减小孔隙和填充孔隙的方法来减小土的渗透性。
也可以在土中植入透水性好的介质(砂石桩和排水板)来增加其渗透特性。
气水地下水位下基坑开挖的止水;砂土液化中的排水。
4444、改善地基的透水特性、改善地基的透水特性、改善地基的透水特性、改善地基的透水特性(11)增加透水性增加透水性:
满足地基土的对固结时间的要求,避免建成:
满足地基土的对固结时间的要求,避免建成后地基土发生过大的地基沉降。
后地基土发生过大的地基沉降。
固结过程固结过程固结过程固结过程土中水排出过程土中水排出过程土中水排出过程土中水排出过程孔隙比减小孔隙比减小孔隙比减小孔隙比减小强度增加强度增加强度增加强度增加都需要时间固结前固结前固结前固结前固结后固结后固结后固结后很显然,很显然,很显然,很显然,1-11-11-11-1剖面剖面剖面剖面中土颗粒骨中土颗粒骨中土颗粒骨中土颗粒骨架面积要小于架面积要小于架面积要小于架面积要小于2-22-22-22-2剖面剖面剖面剖面v在堤在堤坝等基等基础产生的地基渗漏;生的地基渗漏;以上都是在地下水的运以上都是在地下水的运动中所出中所出现的的问题。
为此,必此,必须采取采取措施使地基土降低透水性或减少其水措施使地基土降低透水性或减少其水压力。
力。
v基坑开挖工程中,因土基坑开挖工程中,因土层内内夹薄薄层粉砂或粉土而粉砂或粉土而产生流砂和管涌。
生流砂和管涌。
(22)降低透水性降低透水性:
4、改善动力特性松散粉细砂的液化机理在动力荷载作用下,松散粉细砂有结构变密的趋势,从而导致孔压增长,产生液化现象。
因此可以通过增加密度、减小动剪切应力和改良排水条件三方面来处理可液化地基。
(1111)砂土)砂土)砂土)砂土液化液化液化液化有效应力原理有效应力原理有效应力原理有效应力原理:
土体所受到的外力,由土:
土体所受到的外力,由土:
土体所受到的外力,由土:
土体所受到的外力,由土颗粒骨架和土孔隙中的水共同分担颗粒骨架和土孔隙中的水共同分担颗粒骨架和土孔隙中的水共同分担颗粒骨架和土孔隙中的水共同分担在动力荷载(如地震)瞬间作用下,孔在动力荷载(如地震)瞬间作用下,孔在动力荷载(如地震)瞬间作用下,孔在动力荷载(如地震)瞬间作用下,孔隙中的水来不及排出,导致孔隙水压力隙中的水来不及排出,导致孔隙水压力隙中的水来不及排出,导致孔隙水压力隙中的水来不及排出,导致孔隙水压力uuuu急急急急剧增加,而剧增加,而剧增加,而剧增加,而不变,必然导致不变,必然导致不变,必然导致不变,必然导致减小,减小,减小,减小,甚至变为负值,土体破坏。
甚至变为负值,土体破坏。
甚至变为负值,土体破坏。
甚至变为负值,土体破坏。
地震液化导致桥梁破坏地震液化导致桥梁破坏地震液化导致桥梁破坏地震液化导致桥梁破坏发生在委内瑞拉的地震液化,结构却完好无损发生在委内瑞拉的地震液化,结构却完好无损发生在委内瑞拉的地震液化,结构却完好无损发生在委内瑞拉的地震液化,结构却完好无损发生在铁路路基的砂沸,涌砂或砂喷发生在铁路路基的砂沸,涌砂或砂喷发生在铁路路基的砂沸,涌砂或砂喷发生在铁路路基的砂沸,涌砂或砂喷(2222)震陷震陷震陷震陷基本概念基本概念基本概念基本概念:
由于地震等动荷载而产生不可恢复的变形:
由于地震等动荷载而产生不可恢复的变形:
由于地震等动荷载而产生不可恢复的变形:
由于地震等动荷载而产生不可恢复的变形5、改善特殊土的不良地基特性改善黄土的湿陷性;改善膨胀土的胀缩性;改善冻土的冻胀和融沉特性。
土木工程施工土木工程施工地基处理地基处理11换填垫层法换填垫层法换填垫层法换填垫层法22预压法预压法预压法预压法33强夯法强夯法强夯法强夯法44振冲法振冲法振冲法振冲法55挤密法挤密法挤密法挤密法66水泥土搅拌法水泥土搅拌法水泥土搅拌法水泥土搅拌法77高压旋喷法高压旋喷法高压旋喷法高压旋喷法第第2章章地基处理与桩基工程地基处理与桩基工程20
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