房屋基礎(chǔ)處理技術(shù)

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1、工程概況

　　1.1 某宿舍位于某市新中路立交橋環(huán)線附近，房屋建筑設(shè)計(jì)總面積4600㎡，框架結(jié)構(gòu)7層，下設(shè)架空層，層高2.1m；上層層高均為3.1m，于早年竣工建好。該工程總投資600多萬元。施工期間，工期緊、氣候寒冷、基礎(chǔ)差，多數(shù)土質(zhì)屬于淤泥，施工前將對基礎(chǔ)進(jìn)行處理。

　　1.2 地質(zhì)條件：場地內(nèi)房屋自上而下依次為①素填土厚0.90～3.00m，②淤泥厚5～8m，③粉質(zhì)粘土滯厚4……8～9m④含泥中粗沙厚0.7～4m ⑤砂質(zhì)粘土 厚0.5～3m

　　2、提出對基礎(chǔ)進(jìn)行處理

　　基礎(chǔ)是建筑物和地基之間的連接體，基礎(chǔ)把建筑物豎向體系傳來的荷載傳給地基。如果地基的承載力足夠，則基礎(chǔ)的分布方式可與豎向結(jié)構(gòu)的分布方式相同，但由于土或質(zhì)荷載的原因，需要采用滿鋪的伐形基礎(chǔ)。伐形基礎(chǔ)有廣大地基接觸面的優(yōu)點(diǎn)，但與獨(dú)立基礎(chǔ)相比，它的造價(jià)要高，基礎(chǔ)的概念都是把集中荷載分散到地基上，使荷載不超過地基的長期承載能力。建筑物如果有幾層以上，基礎(chǔ)土質(zhì)較好，地下水位較低的粘土，亞粘土、則采用作支承、抗滑，可采用人工挖孔灌注樁。如果地基非常軟弱，建筑物很高的情況下，則需要采用伐形基礎(chǔ)，多數(shù)建筑物的豎向結(jié)構(gòu)墻，柱都可以用各自的基礎(chǔ)分別支承在土地基上。

　　假設(shè)地基承載力不足，屬于軟土地基，必須采取措施對軟弱地基進(jìn)行處理。軟弱地基系由淤泥質(zhì)土沖填土、雜填土或其它等構(gòu)成的地基，那么在勘察時(shí)應(yīng)查明軟弱土層的均勻性組成，分布范圍和土質(zhì)泥沙，據(jù)采用的地基處理方案提供相應(yīng)參數(shù)。在初步計(jì)算時(shí)最好計(jì)算房屋結(jié)構(gòu)的大致重量，假設(shè)它均勻的分布在全部面積上，從而得到平均的荷載位，可以和地基本身的承載力相比較，如果地基的容許承載力大于4倍的平均截位，則用單獨(dú)基礎(chǔ)可能比伐形基礎(chǔ)更經(jīng)濟(jì)。如果地基的容許承載力小于2倍的平均荷載位，那么比建造滿鋪在全部面積上的伐形基礎(chǔ)更經(jīng)濟(jì)，如果介于在二者之間，則用樁基或沉井基礎(chǔ)。

　　3、地基處理方案

　　當(dāng)基地質(zhì)土為淤泥，上層土層又較薄時(shí)，應(yīng)采取避免施工中對淤泥和淤泥土擾動的措施。如果是沖填土，建筑物垃圾廢料，當(dāng)均勻性和密實(shí)度較好時(shí)均可利用作為持力層，對于有機(jī)質(zhì)含量較多的生活垃圾和對基礎(chǔ)有侵蝕性的工業(yè)度料等雜填土，未經(jīng)處理不能作為持力層。在選擇地基處理方法時(shí)，應(yīng)綜合工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑物對地基要求，建筑結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)型式，周圍環(huán)境條件、材料供應(yīng)情況，施工條件等因素，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較分析后擇優(yōu)采用。

　　地基處理時(shí)，必須采取有效措施，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，以增加建筑物對地基不均勻變形的適應(yīng)能力，對已造定的地基處理方法，進(jìn)行必要的測試，同時(shí)為施工質(zhì)量提供相關(guān)依據(jù)。地基處理后，建筑地基變形應(yīng)滿足現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范要求，并在施工期間進(jìn)行沉降現(xiàn)測；如果地基上欠固結(jié)土、腳脹土，濕陷性黃土，則選用適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)體和施工工藝。

　　常用的地基處理方法有：換填基層法、強(qiáng)夯法、沙石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射漿法、預(yù)壓法、夯實(shí)水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠壓樁法和土擠密樁法等。

　　房層基礎(chǔ)處理方案應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，建筑物型與功能要求，荷載大小和分布情況，相鄰建筑基礎(chǔ)情況，施工條件和材料供應(yīng)以及地區(qū)抗震裂度等綜合考慮，選合理的基礎(chǔ)型式。

　　結(jié)合該房層地基的實(shí)際情況，地基較差，荷載較大，施工前為增強(qiáng)整體性，減少不均勻沉降，為滿足地基和沉降要求，可以采用樁基或人工處理地基，但人工挖孔樁適用于地下水位較深，而持力層以上無流動性淤泥質(zhì)土者，因此采取樁基礎(chǔ)作為建筑的基礎(chǔ)比較理想。

　　方案中我們要著重考慮超長給結(jié)構(gòu)帶來的不利影響，當(dāng)增大結(jié)構(gòu)伸縫間距或者是不設(shè)伸縮縫時(shí)，必須采取切實(shí)可行的措施，要防止結(jié)構(gòu)開裂，在適當(dāng)增大伸縮最大間隙的各項(xiàng)措施中，在結(jié)構(gòu)施工階段采取防裂措施是通用的減少混凝土收縮不利影響的有效方法，我們一般采用的做法是設(shè)置施工澆帶，另外，當(dāng)建筑物存在較大的高差，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況，不設(shè)置永久變形縫時(shí)，例子中就存在采用施工后帶來解決施工階段的差異沉降問題。

　　當(dāng)?shù)叵率医Y(jié)構(gòu)超長過多，單靠設(shè)置后澆帶不足以解決混凝土收縮和溫度變化問題時(shí)，可以考慮采用補(bǔ)償收縮混凝土，在適當(dāng)位置設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶時(shí)，并制定嚴(yán)格的技術(shù)保障措施，保證混凝土原材料的質(zhì)量和微膨脹劑的配合理準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)對地下室結(jié)構(gòu)部位混凝土的限制膨脹率采取措施。

　　在施工中高層建筑主體與裙房之間是設(shè)置永久變形縫，還是在施工階段沉降后澆帶，應(yīng)根據(jù)場地地基持力層土質(zhì)情況，基礎(chǔ)形式上部結(jié)構(gòu)布置等條件綜合確定。在采用天然基礎(chǔ)埋深，一般應(yīng)大于裙房基礎(chǔ)埋深至少2米，不滿足要求時(shí)，應(yīng)計(jì)算高層建的隱定性，并與高層建的架空層貫通，期間設(shè)置了沉降縫，基礎(chǔ)埋深基本相同，沉降縫間采用硬質(zhì)材料充填，如果處理不好，出現(xiàn)高屋建筑層與地下架空層互質(zhì)問題，建筑投放使用后，發(fā)現(xiàn)沉降縫兩側(cè)墻開裂，造成滲漏。

　　近年來，復(fù)合地基得到廣泛運(yùn)用，地基可以提高地基持力層承載力，有效地控制建筑物的沉隆，以解決高層建筑主體和裙房之間差異沉隆問題。不論采用哪種方法，如果采用施工后澆帶而不設(shè)置永久變形縫，卻有可能出現(xiàn)裙房與高層建筑物的整體傾斜，因此，如何保證高層建筑物整體使用壽命。除質(zhì)量安全、材料、工藝要求外，首先要把握基礎(chǔ)施工方案，這是關(guān)鍵。

　　4、簡述樁基礎(chǔ)的計(jì)算

　?。?）計(jì)算單樁豎向承載力

　　F500Ra=41002/2=2050KN

　　F400 Ra=3100/2=1550KN

　?。?）確定樁數(shù)量，間距和布置方式，樁的間距采用了3.6倍樁徑。

　?。?）內(nèi)力控制：

　　NK=4666

　　Fk=4666

　　F=6200

　　（4）單樁豎向力計(jì)算：N=1.35*（1633.7-78.3）=2099KN

　?。?）承臺形心到承臺兩腰距離彎矩計(jì)算：

　　M1=2099[1.8-0.75*0.65/（4-0.999^2 ）^0.5]/3=1063KNM

　　M2=2099[1.8-0.75*0.7/（4-0.999^2） ^0.5]/3=1047 KNM

　　2、承臺受沖承載力

　　① X方向上自述邊最近樁邊的水平距離：

　　Aox=900-700/2-433/2=333mm

　?、?Y方向自柱邊到最近樁邊的水平距離（下邊）

　　Aoy1=1040-650/2-433/2=498mm

　　③ Y方向自柱邊到最近樁邊的水平距離（上邊）

　　Aoy2=520-650/2-433/2=-22mm

　?、?Y方向沖切系數(shù) Boy2=0.84/（入oy2+0.2）

　　3、底部角樁對承臺的沖切驗(yàn)算

　　N1=N1=2099700N 滿足要求

　　4、承臺斜載面受剪顧載力計(jì)算

　　X方向斜載面受剪承載力計(jì)算

　　Vx=N2+N3=4199400N

　　5、柱下局部受壓承載力：

　　Ab =（bx+2*c）（by+2*c）

　　C=Min{cx，cy，bx，by}=650mm

　　Ab=（700+2*650）（650+2*650）=3900000mm

　　B1=Sqr（Ab/A1）= Sqr（3900000/455000）=2.928

　　W*β1*fcc*A1=16227305N≥F=6299100N

　　滿足要求

　　6、樁局受壓承載力：

　　F=Nmax+vg*Qgk=2099.7+1.35*78.3

　　 =2205KN

　　A1=∏*d^2/4=196350mm

　　承臺在角樁局部受壓計(jì)算底面積計(jì)算：

　　Ab=（bx+2*c）*（by+2*c）

　　C=250mm

　　Ab=8894631mm

　　β1=2.128

　　W*β1*fcc*A1=5090815N≥F=205432N滿足要求

　　5、小結(jié)

　　基礎(chǔ)處理方案關(guān)鍵是上部荷載準(zhǔn)確性，而荷載的準(zhǔn)確性關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)型式，如磚墻、框架、剪力墻，外觀造型等等因素將直接影響對基礎(chǔ)的處理。