摘要:随着经济和科技水平的快速发展,工程建设中地下水或地表水易对地基土进行浸泡,导致地基土承载力降低,未能达到设计要求而需采取地基处理或桩基方案,增加工程造价,并对工期也产生一定影响,本文通过对地下水及地表水等对地基土承载力影响、施工处治措施、以及泡水后地基土处理措施进行总结。
关键词:地下水;地基承载力;处理措施
引言
为了满足高层建筑、高速公路、高速铁路、重载堆场、特别是新旧路基拼宽等工程对软弱与不良地基要求。快速高效、经济地控制好地基沉降和工后沉降,逐渐发展成为我国对软弱土地基处理的主要需求。为解决位于软土地基上建筑物需要满足的结构特征、荷载和变形要求,可以采取浅层置换、抛石挤淤、碎石垫层、铺设土工合成材料等单一或者复合的浅层处理方案。如果浅层处理方案无法满足要求,或者其不够经济。可以采用多种处理方式相结合的手段例如:塑料排水板、粒料桩、高压旋喷桩等。因为不同的处理方法有不同的作用机理,使得其在使用中存在一定的局限性和适用范围。为了实现取其精华,采用各种处理方法独特的优点,经常在一个项目中将多种地基处理方法联合起来使用。复合地基的优点是联合单一处理方法的优点,剔除各自使用的不足,达到较好的经济和加固效果。
1地基承载力特征
1)碎石桩fak的确定:对于碎石桩按《建筑基桩检测技术规范》的相应规定4.4.2条“根据沉降与时间变化关系进行取值:即取曲线尾端发生明显向下弯曲的前一级荷载”。2)桩间土fak的确定。对于桩间土、碎块石土及素填土的,各组载荷试验有的未做到破坏,有的做到破坏。对于做到破坏的载荷试验,取其破坏荷载前一级荷载为极限荷载。而P~S曲线特征转折点不明显,对浅层平板载荷试验fak取值方法:①《建筑地基基础设计规范》的相应规定“若不能按照上二条要求确定取值时,若压板面积在0.25~0.50m2之间时,可参考S/b=0.01~0.015范围相对应的荷载值,但要求不得大于最大加载值的一半”。②《冶金工业岩土工程勘察原位测试规范》的规定“浅层平板载荷试验和螺旋施板载荷试验P~S曲线转折点不明显时,对不同压缩性的天然地基可在修正后P~S曲线上分别按表4.4.2的S/d值对应荷载值确定碎石土类S/d值取0.006~0.010。
2)圆锥动力触探试验试验主要用来检测天然土地基和处理土地基以及复合地基桩间土的承载力,鉴别其岩土性状,评价地基处理效果;评价复合地基增强体的施工质量。比较快速直观,相比平板载荷试验费用相对低。在地基承载力检测中应用较多。
2复合地基地基土承载力应注意的问题
2.1内部破坏和外部破坏
复合地基的破坏模式均可分为内部破坏和外部破坏两大类,内部破坏模式对于不同的荷载类型和复合地基类型呈现出不同的表现形式,其共同点在于桩身强度是控制复合地基破坏的主要因素;外部破坏模式在刚性基础下主要表现为刺入破坏,而在路堤荷载下主要表现为倾覆破坏,此时影响复合地基稳定性的主要因素为地基土强度,此时桩体的自身材料强度并未对承载力或稳定起到直接的贡献作用。
2.2复合地基的加固体
根据其不同的相对位置具有不同的潜在破坏模式。相应地,其对整体的极限承载力或者稳定性具有不同的贡献程度。复合地基在整体失稳之前,桩体的破坏是呈现渐进特性的,若不考虑这种渐进特性将显著高估稳定性。因此,进行桩体发生不同破坏模式的桩-土体系渐进破坏机理的研究和建立相关的分析方法是十分必要的。针对这种加固体的非一致性提出复合地基关键桩的概念以及相应的设计方法,可提升岩土工程的品质,具有较好的经济效益,符合可持续发展的理念。
2.3复合地基的破坏模式
已有的考虑单一破坏模式计算方法应向考虑多破坏模式计算方法发展;基于概率方法的可靠度方法可以进行工程风险评估从而提供统一的工程判据,复合地基设计应考虑桩体、土体强度空间变异性等不确定性因素的影响,由确定性设计方法向基于可靠度设计方法发展;随着韧性性能(即抵御重大灾害、灾后恢复原有功能的性能)在岩土工程中越来越得到重视,已有的仅考虑极限状态的复合地基设计方法应向同时考虑破坏后性能和可恢复性能的设计方法发展,复合地基修复技术的研究与应用应得到更多的重视。
2.4泡水前后地基承载力特征值对比分析
对平板载荷试验1#~3#试验点是在抽降地下水位后进行,其土质基本未受地下水浸泡影响,试验获得的承载力为359~400kPa,略高于地区经验公式求出的承载力特征值300kPa;平板载荷试验4#试验点是采取了抽降水措施,但未挖除上部已被明水(地下水上升及坑内地表积水)泡软部分,地基土受水浸泡已发生软化,但未发生崩解,因此该点承载力较其它三点下降较多,试验获得的承载力为238kPa,与经验公式计算的承载力相比下降约80kPa。
2.5柔性荷载下复合地基内外部稳定
柔性荷载下复合地基的破坏模式分为内部破坏和外部破坏两大类．为方便比较,本文将破坏模式、常见桩型、稳定性控制因素复合地基的内部破坏可分为剪切破坏和弯曲破坏,其稳定性取决于桩体的剪切强度和抗拉强度;复合地基的外部破坏主要表现为土体绕桩体流动破坏和倾覆破坏,此时路堤的稳定性与桩体强度无关．现有的计算方法大多基于桩体同时剪切破坏的假设,对于内部破坏模式,应用在潜在破坏模式为同时弯曲破坏、渐进弯曲破坏工程设计时则会产生不同程度的高估,降低工程的安全性．而对于外部破坏模式,由于桩体强度没有充分发挥,此时无论将破坏模式考虑为剪切破坏或弯曲破坏,都将高估路堤稳定性,增加失稳的可能性．因此,应针对不同的潜在破坏模式采用不同的计算方法进行稳定性评估,同时在设计中应避免外部破坏模式的产生。
结语
(1)工程中基坑内地下水或地表水易对地基土进行浸泡,导致地基土承载力降低,尤其对花岗岩及凝灰岩风化的残积土层及全风化岩影响较大,其承载力下降主要因素为受水浸泡变软崩解,另外人为及机械设备对地基土的扰动影响也较大。(2)基坑开挖过程中应做好降排水措施,在采取有效降排水措施后,地基土受水浸泡影响深度较小,约为0.1~0.3m,可将泡水部分的地基土挖除处理,及时浇筑混凝土垫层,另外尚应避免对地基产生扰动。(3)若在工程中无法避免地基土受水浸泡,受水浸泡地基土承载力将降低,可考虑采用原位测试(轻型动探试验或载荷板试验)对泡水地基承载力进行检测,若检测的地基承载力不能满足上部荷载要求,则需考虑对其采取处理措施,对于荷载较小的建(构)筑物可考虑将泡水部分地基处理方案,可考虑采用换填砂碎石层或其它的地基处理方案,对于荷载较大的建(构)筑物(如高层建筑)则需考虑改用桩基方案。
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