
某別墅及酒店位于邊坡邊緣,下臥基巖節(jié)理、裂隙發(fā)育,完整程度較破碎,按不利因素考慮,該場地屬對建筑抗震不利地段。部分別墅為陡坡及緩坡別墅,那么坡地基礎如何設計,坡地如何加固,本人根據(jù)某坡地別墅工程分析如下:
該項目為山區(qū)地基設計,應考慮下列因素:
(1)建設場區(qū)內(nèi),在自然條件下,有無滑坡現(xiàn)象,有無斷層破碎帶。
(2)施工過程中,因挖方、填土、堆載和卸載等對山坡穩(wěn)定性的影響。
(3)建筑地基的不均勻性。
(4)巖溶、土洞的發(fā)育程度。
(5)出現(xiàn)崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象的可能性。
1 自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定
建造在斜坡上的建筑物, 未采取切實有效的結(jié)構(gòu)措施。應分析原因,如:坡地上是建筑,受場地約束條件的限制,一般不具備雙向均勻?qū)ΨQ的條件,在地震作用或風等水平荷載作用下,建筑物將產(chǎn)生很大的扭轉(zhuǎn),屬于抗震不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
設計建議:有條件時,應采取措施營造減小坡地建筑扭轉(zhuǎn)的小環(huán)境,就是將通過場地的局部地坪平整,使建筑物坐落在四周同一標高上的場地上,房屋臨近坡**的一側(cè),設置*支擋結(jié)構(gòu)。
2 地基處理及基礎設計
由于陡坡、緩坡別墅擬建場地地勢較為陡峭,位于山坡中,可能存在山體穩(wěn)定性的安全問題,另外工程建設需要開挖部分山體,也存在安全問題。根據(jù)**《地質(zhì)災害防治條例》的有關規(guī)定和《巖土工程勘察規(guī)范》應對場地山體穩(wěn)定性進行專門地質(zhì)災害評估,對山體開挖、工程施工及工程竣工后場地可能發(fā)生地質(zhì)災害評估。根據(jù)場地穩(wěn)定性評價,本區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造無活動斷層,通過從地質(zhì)構(gòu)造及地震活動歷史等因素分析,本場地為相對穩(wěn)定區(qū)。適宜作為建筑場地,但場地位于山前地帶,地質(zhì)條件復雜,在暴風雨等較端天氣條件下,可能存在滑坡和泥石流等地質(zhì)災害隱患。從區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造方面分析,本場地為相對穩(wěn)定區(qū),但場地位于丘崗區(qū)域,周圍山坡坡度較大,對建筑物可能產(chǎn)生不利影響,應對山坡的穩(wěn)定性進行專門的勘察評價和治理。該項目勘察揭示的地下水類型主要為孔隙潛水和裂隙水, 其中孔隙潛水主要賦存于局部厚填土孔隙中。裂隙水主要賦存于底部基巖裂隙中,賦水性不均,各向異性。近3~5 年較高地下水位埋深可按場地整平后地表下1.0 m 考慮。場地環(huán)境類型為Ⅱ類,場地內(nèi)地下水、土及地表水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕,對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕。
2.1 對山地勘察的基本要求
結(jié)構(gòu)設計前應檢查勘察是否滿足結(jié)構(gòu)設計的基本要求,大致如下:
(1)對持力層的判斷
(2)對持力層地基承載力的判斷
(3)對地基變形的判斷
根據(jù)規(guī)范要求,對工程是否進行地基變形計算,地基各土層參數(shù)是否齊全。
(4)對地下水的判斷
應查明地下水對混凝土、鋼筋及結(jié)構(gòu)的腐蝕。確定對地下水位、抗浮設計水位需求。
(5)建筑場地的安全性
查驗地質(zhì)災害的危險性評價。坡地建筑主要包括巖溶、土洞、塌陷、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地裂縫、活動斷裂、斜坡變形等,對于山坡、湖岸等特別注意存在的地質(zhì)災害。
2.2 基礎設計
根據(jù)地質(zhì)報告,均可考慮采用淺基礎,分別以淺部③層粉質(zhì)黏土、黏土為淺基礎持力層,局部基巖淺埋地段以風化巖為淺基礎持力層。局部填土較厚地段,可考慮作換土墊層處理,以處理后的復合地基作為擬建建筑淺基礎持力層。當建筑物位于不同持力層時, 應進行深寬調(diào)整, 加強整體剛度,以防不均勻沉降;當建筑物基礎位于土巖結(jié)合部位時,應在基巖地基處增設褥墊層,同時加大土質(zhì)地基處基礎寬度。場地北側(cè)、西側(cè)以巖質(zhì)邊坡為主,地面高程約27 m~62 m,相對高差約35 m。坡度一般10°~30°,下臥巖層節(jié)理、裂隙發(fā)育, 風化強烈,加之有地下水活動,對邊坡穩(wěn)定不利。另場地各建筑呈階梯狀整平、分布,設計時,應考慮對開挖形成的邊坡進行支護,防止邊坡失穩(wěn)。邊坡設計時應根據(jù)不同地質(zhì)條件確定擋墻形式,并用適宜的方式護坡。圖1 為陡坡別墅基礎圖。
圖1 陡坡別墅基礎圖
本身基礎設計承載力的控制要求滿足《地基規(guī)范》*5.2.3 條,地基承載力特征值可由載荷試驗或原位測試結(jié)合工程實踐經(jīng)驗綜合確定。而抗震結(jié)構(gòu)的地基承載力驗算,根據(jù)《抗震規(guī)范》*4.2.2 條規(guī)定,天然地基基礎抗震驗算時,應采用地震作用效應的標準組合, 且地基抗震承載力應取地基承載力特征值乘以地基承載力調(diào)整系數(shù)計算。基礎底面壓力應符合下式要求: 當軸心荷載作用時: p≤faE當偏心荷載作用時: pmax≤1.2fAe。另外基礎底面與地基土之間零應力區(qū)面積及基礎偏心距要求, 《抗震規(guī)范》*4.2.4 條,抗震設計時基礎, 還需滿足基礎底面與地基土之間零應力區(qū)面積的特殊要求:(1)高寬比H/B>4 的高層建筑,在地震作用下基礎底面不宜出現(xiàn)零應力區(qū),對矩形平面的基礎,可表達為: Ee≤b/6; (2)其他建筑,基礎底面與地基土之間零應力區(qū)面積不應**過基礎地面積15%, 可表達為: Ee≤1.3b/6。另外坡地地基變形時, 傳至基礎底面上的荷載應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的準*組合, 不應計入風荷載和地震作用。相應的限值應為地基變形允許值。
地基穩(wěn)固是**建筑物安全的基礎和前提,地基加固處理的主要目的是提高軟弱地基的承載力,**地基的穩(wěn)定。地基加固常用的方法有換土處理,人工或機械夯(壓)實,振動壓實,土(灰土)、砂、石樁擠密加固,排水固結(jié)及化學加固等。
建筑物地基所面臨的問題主要有:強度及穩(wěn)定性問題、壓縮及不均勻沉降問題、滲漏問題、液化問題。各種地基加固方法各有其適用范圍和條件,要針對不同的問題合適選用,如選用不當或施工方法有錯誤,不按規(guī)范和操作規(guī)程進行,就會造成建筑工程質(zhì)量事故。
一、地基處理的目的和意義
1、提高地基土的抗剪切強度
在建筑物的施工中,剪力破壞是對地基質(zhì)量造成影響的一大因素,主要表現(xiàn)在以下方面:建筑物的地基承載力不夠;偏心荷載及側(cè)向土壓力使結(jié)構(gòu)物失穩(wěn);填土或建筑物荷載使鄰近地基產(chǎn)生隆起;土方開挖時邊坡失穩(wěn);基坑開挖時坑底隆起。造成地基剪切破壞的主要原因是地基土抗剪強度不足,因此要采取一定措施以增加地基土的抗剪強度。
2、降低地基土的壓縮性
地基土的壓縮性表現(xiàn)在建筑物的沉降和差異沉降大;由于有填土或建筑物荷載,使地基產(chǎn)生固結(jié)沉降;作用于建筑物基礎的負摩擦力引起建筑物的沉降;大范圍地基的沉降和不均勻沉降;基坑開挖引起鄰近地面沉降;由于降水地基產(chǎn)生固結(jié)沉降。地基沉降會嚴重影響建筑物的質(zhì)量,要嚴格控制。
此外,建筑規(guī)模的不斷擴大,使建筑用地日趨緊張,建筑物面積也越來越狹小,為了充分利用建筑空間,建筑物的高度呈不斷上升的趨勢,而且建筑物結(jié)構(gòu)也愈來愈復雜,相關配套設施愈來愈完善,這些都使建筑物地基承受了越來越大的壓力,**出地基土的壓縮性能范圍,產(chǎn)生地基沉降。因此,需要采取措施以提高地基土的壓縮模量,借以減少地基的沉降或不均勻沉降。
3、改善地基土的動力特性
地基土的動力特性表現(xiàn)在地震時飽和松散粉細砂(包括部分粉土)將產(chǎn)生液化;由于交通荷載或打樁等原因,使鄰近地基產(chǎn)生振動下沉。為此,需要采取措施防止地基液化,并改善其振動特性以提高地基的抗震性能。
二、地基加固技術(shù)
地基加固方法的選定應充分了解地基范圍內(nèi)的地質(zhì)情況。地基加固工作是在建筑物存在情況下進行的,因而施工比較困難。它既應保護地基的加固質(zhì)量,收到地基加固的效果,又應采取措施**上部結(jié)構(gòu)的安全。
2.1換土加固
換土加固是處理淺層地基的方法之一。該法是將軟弱土層挖除,換填結(jié)構(gòu)較好的土、灰土、中(粗)砂、碎(卵)石、石屑、煤渣或其他工業(yè)廢粒料等材料,制作素土地基(土墊層)、灰土地基或砂墊層和砂石墊層地基等。其施工程序為基坑(槽)開挖、驗槽、分層回填、夯(壓)實或振實,以達到設計的密實度和夯實深度。
換土加固的方法常用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程,一般適用于處理淺層軟弱土層(淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結(jié)的沖填土等)與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為2~3m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、濕陷性黃土、膨脹土、季節(jié)性凍土、素填土和雜填土。
2.2 振密加固
振密加固方法是采用一定的手段,通過振動、擠壓使地基土體孔隙比減小,強度提高,達到地基處理的目的,主要包括表層壓實法、重錘夯實法、強夯法、振沖擠密法和土樁法等。其中強夯法在建筑基地加固中應用較廣泛。
強夯法(強力夯實法)是一種軟弱地基深層加固方法,其有效加固深度隨夯擊能量增大而加深,它是利用不同重量的夯錘,從不同的高度自由落下,產(chǎn)生很的沖擊力來處理地基的方法,可提高低基的強度并降低其壓縮性,并改善其抗振動
液化能力和消除土的濕陷性。它適用于砂質(zhì)土、粘性土及碎石、礫石、砂土、粘土等的回填土,以提高地基的強度,滿足上部荷載的要求。強夯法在施工中要注意以下技術(shù)細節(jié):
1)施工前要進行試夯,調(diào)整確定夯點間距、落距、夯擊數(shù)等;夯擊時,選擇合適的夯點,避免壓縮變形的擴散角重疊,不出現(xiàn)地面隆起和翻漿。
2)夯擊后要合理確定間歇時間,**空隙水壓完全消散。
3)在易翻漿的飽和粘性土上,可在夯點下鋪填砂石墊層,以利空隙水壓的消散,可一次鋪成或分層鋪填。
4)盡量避免雨期施工,必須雨期施工時,要挖排水溝,設集水井,地面不得有積水,減少夯擊數(shù),增加空隙水的消散時間。
2.3 排水固結(jié)法
排水固結(jié)法是軟土地基在附加荷載的作用下,逐漸排出孔隙水,使孔隙比減小,產(chǎn)生固結(jié)變形。在這個過程中,隨著土體**靜孔隙水壓力的逐漸消散,土的有效應力增加,地基抗剪強度相應增加,并使沉降提前完成或提高沉降速率。 排水固結(jié)法主要由排水和加壓兩個系統(tǒng)組成。排水可以利用天然土層本身的透水性,尤其是軟土地區(qū)多夾砂薄層的特點,也可設置砂井、袋裝砂井和塑料排水板之類的豎向排水體。加壓主要是地面堆載法、真空預壓法和井點降水法。為加固軟弱的粘土,在一定條件下,采用電滲排水井點也是合理而有效的。
2.4 高壓噴射注漿加固
高壓噴射注漿(旋噴)加固地基是利用高壓泵通過特制的噴嘴,把漿液(一般為水泥漿)噴射到土中。漿液噴射流依靠自身的巨大能量,把一定范圍內(nèi)的土層射穿,使原狀土破壞,并因噴嘴作旋轉(zhuǎn)運動,被漿液射流切削的土粒與漿液進行強制性的攪拌混合,待膠結(jié)硬化后,便形成新的結(jié)構(gòu),達到加固地基的目的。旋噴法適用于粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、新填土、飽和的粉細砂(即流砂層)及砂卵石層等的地基加固與補強。其方法有單管法、雙重管法、三重管法及干噴法等。壓力灌漿加固在實施中要注意以下細節(jié):
1)旋噴漿液前,應作壓水壓漿壓氣試驗,檢查各部件各部位的密封性和高壓泵、鉆機等的運轉(zhuǎn)情況。
2)根據(jù)設計要求和地質(zhì)條件,選用適合的旋噴方法、施工機具和樁位布置。
3)科學配漿,控制漿液的水灰比及稠度。
4)根據(jù)旋噴固結(jié)體的形狀及樁身勻質(zhì)性,調(diào)整噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度、提升速度、噴射壓力和噴漿量。
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