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        補(bǔ)償性基礎(chǔ)在山區(qū)地基中的應(yīng)用

        2018-02-08 09:39:57田鋒
        卷宗 2018年2期

        摘 要:山區(qū)地基一般較復(fù)雜,建筑物基礎(chǔ)有時(shí)一部分置于基巖上,一部分落在粘土上。為了處理好建筑物的差異沉降,本文引入樁基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等理論結(jié)合實(shí)際對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行補(bǔ)償,取得過較好效果。

        關(guān)鍵詞:山區(qū)地基;紅粘土;石灰石基巖;礦區(qū)廠房;補(bǔ)償性基礎(chǔ)

        山區(qū)地基條件一般均較復(fù)雜,特別在基巖起伏較大的地段建造建(構(gòu))筑物時(shí),會(huì)遇到很多困難。

        云南某礦索道起點(diǎn)站為一大型礦倉,為滿足工藝和總圖布置的需要,該礦倉基礎(chǔ)一部分必須置于石灰石基巖上,另一部分必須落在紅粘土上。為了處理好建筑物的差異沉降,采取了補(bǔ)償性基礎(chǔ)方案。即將置于基巖上的柱基設(shè)計(jì)為獨(dú)立鋼筋砼基礎(chǔ),將落在紅粘土上的柱基設(shè)計(jì)為箱形鋼筋砼補(bǔ)償基礎(chǔ)。上部結(jié)構(gòu)不能分開,仍為一整體。該建筑已使用20年,補(bǔ)償性基礎(chǔ)效果良好。

        1 工程概況

        該礦倉是一多層鋼筋砼框架結(jié)構(gòu),一層為裝鐵礦石的鋼筋砼礦倉,二層有皮帶,三層有振動(dòng)篩設(shè)備,四層亦為皮帶。建筑物地面以上高度為24.50米,如圖一所示。

        據(jù)工程地質(zhì)鉆孔揭露,建筑場(chǎng)地表層為耕植土層,厚0.30米;其下為坡積(局部為殘積)紅粘土層,厚度變化大,2~22米;再其下為石灰石基巖,層面起伏極為懸殊,基巖表面坡度較大。地質(zhì)剖面如圖二所示。

        紅粘土由石灰?guī)r風(fēng)化而成,為紅褐色和黃褐色,硬塑狀態(tài)??辈旆秶鷥?nèi)未見地下水。

        基巖石灰石,灰白色,中等風(fēng)化。容許承載力5千克/厘米2。

        2 基礎(chǔ)方案的選擇

        該礦倉基礎(chǔ)所在范圍內(nèi)的地質(zhì)剖面如圖二所示,①、②、③線六個(gè)柱基挖掉2米多厚的覆蓋層即可置于石灰石基巖上,④、⑤線四個(gè)柱基落于紅粘土上,鉆孔深度已達(dá)22米仍未見基巖面

        根據(jù)礦區(qū)總平面布置要求,礦倉的位置已經(jīng)定死,因?yàn)檫x礦廠等建筑物早已開始施工,若要變動(dòng)位置,勢(shì)必造成其他建筑物返工,礦倉只能放在這樣的巖土地基上。

        礦山離大城市較遠(yuǎn),若因本礦倉幾根柱子去采用樁基方案,經(jīng)濟(jì)上是不劃算的。

        該項(xiàng)目工期限得很死,已進(jìn)入倒計(jì)時(shí)階段,甲方要求從定設(shè)計(jì)方案到施工完畢,一共不到兩個(gè)月時(shí)間,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多方案比較后,決定①②③線六個(gè)控基采用獨(dú)立鋼筋砼基礎(chǔ);④、⑤線上的四個(gè)柱基設(shè)計(jì)成箱型鋼筋砼補(bǔ)償基礎(chǔ)。這樣,上部結(jié)構(gòu)未設(shè)沉降縫,仍為一整體,滿足了工藝專業(yè)的要求。

        在紅粘土地基上設(shè)置補(bǔ)償性基礎(chǔ)也要看季節(jié)是否適宜。因?yàn)榧t粘土浸水后容易軟化,強(qiáng)度降低,變形增大,很容易產(chǎn)生不均勻沉降。本工程還有四個(gè)有利條件:

        1.地表下22米深的鉆探范圍內(nèi)未見地下水;

        2.工期要求緊,當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卣岛导?,基地被雨水浸泡的可能性極?。?/p>

        3.索道起點(diǎn)站在生產(chǎn)過程中無生產(chǎn)用水;

        4.建成后地表雨水進(jìn)行有組織的導(dǎo)泄,室內(nèi)外地面可作封閉處理。

        綜合考慮各種因素后,最后決定設(shè)計(jì)成補(bǔ)償性鋼筋砼基礎(chǔ),如圖三所示。

        3 補(bǔ)償性基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

        基礎(chǔ)沉降是由建筑物重量產(chǎn)生的附加應(yīng)力所引起。如果基礎(chǔ)底面處的附加應(yīng)力等于零,沉降也就等于零。因此采用空心的箱形基礎(chǔ),使基樁挖去的土和水在基礎(chǔ)底面單位面積上的重量恰好等于建筑物在基底產(chǎn)生的平均壓力,即附加壓力為零,則理論上基礎(chǔ)不會(huì)發(fā)生沉降。但由于開挖基樁后,有一個(gè)卸荷回避問題,再加上卸荷地基會(huì)產(chǎn)生一定的壓縮量,因此全補(bǔ)償性基礎(chǔ)實(shí)際仍有少量沉降發(fā)生。由于施工周期短,產(chǎn)生的沉降也就很小。本設(shè)計(jì)使基礎(chǔ)底面處的平均壓力P小于基礎(chǔ)底面處土的自重壓力Pcd,即P

        ±0.00相當(dāng)于絕對(duì)高標(biāo)2302.95

        根據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷重和基礎(chǔ)自重,計(jì)算出補(bǔ)償基礎(chǔ)的平面尺寸為9米×9米,埋深(室內(nèi)地面下)7米。基礎(chǔ)底面處的平均壓力為10.69T/M2,基礎(chǔ)底面處土的自重壓力(從天然地面算起)為12.04 T/M2,土的自重壓力為建筑物平均壓力的1.126倍,為過補(bǔ)償性基礎(chǔ)。

        為了防止在使用過程中水滲入箱基內(nèi),以免影響補(bǔ)償效果,須將箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成為現(xiàn)澆鋼筋砼整體封閉結(jié)構(gòu)。板的厚度,四壁按土壓力計(jì)算,厚200毫米,頂板按地面荷載設(shè)計(jì),厚150毫米,底板按建筑物重量產(chǎn)生的反力設(shè)計(jì),取800毫米厚。

        同時(shí),在箱形基礎(chǔ)頂板有一個(gè)800×800毫米的人孔,在施工完成后,用以排除箱內(nèi)施工用水和清理施工垃圾。清理好后加鋼筋砼蓋板,并對(duì)蓋板四周的縫用瀝青密封,以防地面水滲入箱內(nèi)。

        4 施工要求

        1.要求做好備料工作,待補(bǔ)償性基礎(chǔ)的基坑開挖后,立即施工混凝土墊層,并緊接著施工箱形基礎(chǔ),防止基樁表面的原狀土被擾動(dòng)和長期暴露。

        2.做好施工期間的臨時(shí)排水工作,防止施工用水和雨水浸泡,嚴(yán)防水浸泡基樁。

        3.箱形基礎(chǔ)施工完成后,基坑不得長期暴露,要馬上進(jìn)行回填土工作?;靥顣r(shí),要首先清除基坑中的雜物,然后在箱基四周同時(shí)均勻進(jìn)行分層夯實(shí),直到室外設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高,使場(chǎng)地施工期間不積水。

        4.上部結(jié)構(gòu)施工完成后,要抓緊施工室內(nèi)外混凝土地坪,對(duì)室內(nèi)外地面進(jìn)行封閉。封閉寬度為6米,厚度80毫米,跑汽車部位為150毫米。

        施工單位嚴(yán)格按照上述要求進(jìn)行了施工,同時(shí)施工期間沒有下雨,施工質(zhì)量較好。

        5 基礎(chǔ)的使用效果

        該礦倉從建成生產(chǎn)至今已經(jīng)過20年冬夏的考驗(yàn)。根據(jù)觀測(cè),礦倉兩端幾乎沒有差異沉降,上部結(jié)構(gòu)也沒有裂縫,該建筑物仍在正常使用中。證明當(dāng)時(shí)確定的設(shè)計(jì)原則是正確的,也證明補(bǔ)償性基礎(chǔ)是處理山區(qū)地基不均勻沉降的一種有效措施。

        位于同一山坡上側(cè)的選礦廠,建筑物的地質(zhì)構(gòu)造和礦倉位置一樣,上部為第四系坡殘積紅粘土,下部為二迭系昆陽群灰?guī)r,由于先設(shè)計(jì)時(shí)沒有采取防范措施,使用4年后,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),整個(gè)廠區(qū)發(fā)生的不均勻沉降和地面塌陷約有60多處,其位置一般是發(fā)生在大雨后地面積水處或生產(chǎn)用水溢流處。水是造成地面塌陷和不均勻沉降的主要原因。

        6 幾點(diǎn)體會(huì)

        1.設(shè)計(jì)方案要因時(shí)因地制宜

        本礦倉基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,就是適應(yīng)了地基下無地下水,施工又正值旱季,鉆孔揭露的地質(zhì)條件比較單一,在22米深的范圍內(nèi)無軟弱下臥層,也無大的孔洞,有利于補(bǔ)償性基礎(chǔ)的施工,這是本方案得以成立的先決條件。

        2.針對(duì)紅粘土地區(qū),設(shè)計(jì)必須充分考慮地面水、地下水對(duì)建筑地基和建設(shè)場(chǎng)區(qū)的影響。

        水是造成紅粘土地區(qū)地面塌陷和地基失穩(wěn)的根本原因,本項(xiàng)目設(shè)計(jì)考慮了一系列防止地面水下滲的措施,保證了地面和地基穩(wěn)定,才能安全使用至今。

        3.施工方必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求和規(guī)范施工,工期再緊,也必須保證質(zhì)量,由于施工方嚴(yán)格控制了施工用水的規(guī)定未出現(xiàn)施工用水的漫流現(xiàn)象,同時(shí),施工工藝上一環(huán)扣二環(huán),才保證了地基土不被水浸,不被擾動(dòng),使本設(shè)計(jì)方案取得了良好效果。

        4.補(bǔ)償性基礎(chǔ)設(shè)計(jì),必須考慮地基土有膨脹和回彈現(xiàn)象的發(fā)生,由于本設(shè)計(jì)采用了過補(bǔ)償性基礎(chǔ),所以建筑物最終幾乎無差異沉降發(fā)生。

        參考文獻(xiàn)

        [1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011

        [2]《工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GJJ57-94

        作者簡(jiǎn)介

        田鋒(1968-),男,身份證號(hào):53010319******2933,工程師,廣東省東莞市松山湖城市建設(shè)管理有限公司。

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