地基的利用与处理全.docx

地基的利用与处理1利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定：(1).淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施；(2).冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层；(3).对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。2、局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。3、当地基承载力或变形不能满足设计要求时,地基处理可选用机械压(夯)实、堆载预压、塑料排水带或砂井真空预压、换填垫层或复合地基等方法。处理后的地基承载力应通过试验确定。4、机械压实包括重锤夯实、强夯、振动压实等方法，可用于处理由建筑垃圾或工业废料组成的杂填土地基，处理有效深度应通过试验确定。5、堆载预压可用于处理较厚淤泥和淤泥质土地基。预压荷载宜大于设计荷载，预压时间应根据建筑物的要求以及地基固结情况决定，并应考虑堆载大小和速率对堆载效果和周围建筑物的影响。采用塑料排水带或砂井进行堆载预压和真空预压时，应在塑料排水带或砂井顶部作排水砂垫层。6、换填垫层可用于软弱地基的浅层处理。垫层材料可采用中砂、粗砂，砾砂，角（圆）砾、碎（卵）石、矿渣、灰土、粘性土以及其它性能稳定、无侵蚀性的材料。7、复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。对于地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时，设计时要综合考虑土体的特殊性质，选用适当的增强体和施工工艺。8、复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。9、增强体顶部应设褥垫层。褥垫层可采用中砂、粗砂、砾砂、碎石、卵石等散体材料。碎石、卵石宜掺入20%-30%的砂单桩轴向荷载的传递1 .桩身轴力和截面位移在轴向荷载作用下，桩身将发生压缩变形；同时桩顶部分荷载通过桩身传递到桩底，致使桩底土层发生压缩变形，这两部分压缩变形之和构成桩顶轴向位移。由于桩与桩周土体的紧密接触，当桩相对于土向下位移时，桩侧表面受到土向上的摩阻力。在桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中，必须不断地克服这种摩阻力，故桩身截面的轴向力随深度逐渐减小，传至桩底截面的轴向力为桩顶荷载减去全部桩侧摩阻力，并与桩底支承反力（即桩端阻力）大小相等、方向相反。桩通过桩侧阻力和桩端阻力将荷载传递给土体，即土对桩的支承力由桩侧阻力和桩端阻力两部分组成。由桩底土层的压缩变形导致的桩端位移加大了由于桩身的压缩变形引起的桩身各截面的位移,并促使桩侧摩阻力进一步发挥。一般来说,靠近桩身上部土层的摩阻力先于下部土层发挥出来，桩侧阻力先于桩端阻力发挥出来。抗拔桩的设计是初学者应该注意的地方：1抗拔桩配筋计算时荷载分项系数中，压重的分向系数为0.9（建筑结构荷载规范3.2.5,当效应对结构有利时，对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9）.2 .说明中应重点注明停止降水的时间，保证计算中的压重上去以后才能停止降水。3 .桩身配筋主要由裂缝宽度确定.4 ,单桩承载力由桩型，桩长和桩侧摩阻力确定，千万不要以为增加配筋就能提高单桩承载力（我们这里的年轻人犯过这种错误）.为了少走弯路，大家都希望吸取自己和他人的经验与教训.现拟逐步将自己收集的一些工程实例和数据公之同行（其中他人设计的工程多是偶然碰到的），亟望抛砖引玉”（来自网络）一 .软土地区低层建筑的沉降计算余姚某三层联立式住宅，共四幢.因靠近附近居民住宅而无法使用沉管灌注桩，故采用筏基.其中二幢建至二层时，最大沉降已达九厘米，沉降差已超过规范规定.现已采用锚杆静压桩补强.具体数据见附图.按规范规定，该工程可不作沉降计算,但我们（我与浙江大学朱向荣）认为，低层建筑是否进行沉降计算，实际因素似还应包括：1 .虽然业主一般不会提出沉降要求，但对于联立式住宅等高档建筑，最终沉降似应小于十厘米.2 .建筑物的体量.显然体量越大，沉降控制要求应该越严.3,压缩模量的大小与软土层的厚度.我们的初步想法是，较厚的流塑软塑状软土，压缩模量ES小于3Mpa,似仍应计算沉降.其实，沉降计算并非难事，算一下沉降总不会错的.主要困难可能还是在正式设计前，通过沉降计算来进行优化设计.如上述联立式住宅，因某些原因不能采用沉管灌注桩，则最合适的基础似应为箱形基础和沉降控制复合桩基（逆作法锚杆静压桩复合桩基）.由此可见，有时优化设计反而将增加造价，但降低了风险.二 .对地质勘察报告的正确判读问题不能完全排除地质勘察报告数据出错或不够全面的可能，因此存在对地质勘察报告如何正确判读的问题。现举三例试说明之。1 O勘察报告未提供各种桩型的沉降估算。路桥某二层厂房，根据勘察报告建议采用21m长沉管灌注桩，静载试验合格。但建成后尚未投入使用，两边墙面已出现对称的贯通墙体的斜裂缝。而同一厂区采用三十余米长桩的六层办公楼则无恙。该地质监站工程师说，此地多层建筑采用三十米左右长桩较可靠。该工程设计人员事先未考虑收集本地经验，又未进行沉降计算，确乎有点象盲人骑瞎马了。2 o勘察报告符合规范规定，只是未建议对采用天然地基的低层住宅控制沉降。余姚某三层联体式住宅的勘察报告给出持力层的fk=80kPa,下卧层的fk=60kPa。并建议若由于靠近民居而不能打桩的话，则可采用天然基础。但建至二层时实测平均沉降已达70mm,最大沉降差37mm已超过规范规定。于是停下来采用锚杆静压桩按复合桩基补强。该工程设计人员对勘察报告判读失误的原因在于，未注意高档住宅的最终沉降应小于IoCm,而当土的当量模量小于3Mpa时欲采用天然基础，仍应计算沉降以便判断能否采用天然基础。更何况该工程的基底附加压力62.2kPa已远远超过该处下卧层淤泥质粘土的结构强度了。3 o勘察报告的数据局部出错。上海松江某二层厂房，根据勘察报告提供的各土层桩侧摩阻力与桩端阻力计算得单桩承载力为500kN;但打完桩后静载试验所得单桩极限承载力仅为500与750kN。于是重新进场补桩。再由勘察报告提供的双桥静力触探数据，按"JGJ94-94桩基规范的（527）式计算得到的单桩极限承载力为79OkN,确与静载试验所得单桩极限承载力相近。由此可见勘察报告建议的各土层桩侧摩阻力与桩端阻力有误。然而勘察报告永远不会忘记指出，单桩承载力应以静载试验结果为准。何况勘察报告提供的双桥静力触探数据并未出错。该工程设计人员对勘察报告判读失误的原因在于，既然你为了满足业主抢进度的要求而同意先打桩后进行静载试验，那么为了规避由此而必然产生的风险，就必须采用各种方法去正确判读勘察报告提供的数据了。舍此别无良方。以上所述的几点教训，希望对同行有所帮助。三,上海地区复合桩基历史点滴复合桩基设计和施工指南（龚晓南主编，2003年，人民交通出版社）第262页指出，上海地区于廿世纪三，四十年代建造了包括上海外滩沿江建筑的一系列高大建筑物，其中许多采用桩基（大多数用洋松木桩）。而当时桩基础设计计算方法是：承台下土体承受每平方米八吨,余下的荷载由桩群允许承载力承担。与近年来许多桩土共同工作的研究者提出的种种方法相比，上海廿世纪三，四十年代设计方法的计算用桩量是最少的。这些已稳固地站立了六，七十年的老建筑的工程实践表明，问题可能是我们的设计理论不完全符合实际。我幸运地接触过一些老建筑数据与老工程师的经验。为了不割断历史,现将偶然收集的上海地区三，四十年代复合桩基的四个工程实例提供给同行，希望有点用处。1 o上海沪南冷库一库，建于1932年，八层无梁楼盖，活载为1015kN每平方米，片筏基础，采用18。288m长的洋松木桩共约650根，桩端位于Es=3.56Mpa的粘土层。该冷库一直使用到九十年代，现已改建为旅馆。基础图与地质报告见附图。2 o上海沪南冷库二库,六层，活载为20kN每平方米，条形基础，采用3.66m长的楔形木桩。使用情况一直良好。基础图见附图。顺便说，采用这样长度的短桩，现在简直难以想象。3 o上海东海大楼（即上海南京东路新华书店所在大楼），原名迟淑大楼，由著名犹太人哈同建于三，四十年代。六层，八十年代加二层。条形基础，采用6.1m长的木桩。又是一个现在难以想象的复合桩基。4o上海河滨大楼，位于苏州河边，4.5万平方米，平面尺寸约为19x260mo八层商住楼，片筏基础，采用2000根15m长的木桩。上世纪八十年代还加建了三层。复合桩基在上海地区有数十年成功与失败的经验，教训I,再加上上海民用建筑设计院原软土研究室前辈们的多年默默努力，也就难怪沉降控制复合桩基的设计方法会产生在上海了。四天然浅基础沉降计算准确度对天然浅基础沉降计算常闻异议，认为沉降计算经常不准，因此算出来没有什么实用价值。这除了有时因为竣工沉降不大而质疑计算沉降（这可能源于将竣工沉降与最终沉降搞混了）,确实也反映了一个现实：即有时计算值确实明显大于实测值。同时请注意一个重要信息，实测值明显大于计算沉降的现象对于天然浅基础尚未听说过。现举出部分工程实测数据试图说明之。1上海绢花厂，七层厂房，格筏基础，计算沉降55cm,实测推算最终沉降为59cm（沉降观测近八年）；2、上海第五服装厂，格筏基础（按七层设计，先造五层）,计算沉降（按五层）约70cm,建成后三年实测最大沉降已达48cm;3、上海衬衫三厂，片筏基础（按七层设计，先造五层），计算沉降（按五层）72cm,建成后六年实测平均沉降已达35cm;4、上海康乐大楼，箱形基础，十二层，计算沉降21cm,实测推算最终沉降为16Cm;5、上海四平大楼，箱形基础，十二层，计算沉降21cm,实测推算最终沉降为12Cm;6、上海华盛大楼，箱形基础，十二层，计算沉降19.2cm,实测推算最终沉降为24cm;7、上海胸科大楼，箱形基础，十层，计算沉降49.2cm,竣工时沉降已达35cm;8、温州华侨饭店，条形基础，虽然采用1.2m厚的砂垫层解决地基土的强度问题，但当然不可能解决沉降问题，实测沉降历时二十年，计算沉降130cm,实测推算最终沉降为113cm;9、上海衡器厂，片筏基础，三层厂房，计算沉降37cm,竣工时沉降6cm,且数年后回访目测发现沉降无明显增加;10、上海部分浅层粉土地区(粉土厚69m,下卧层为软土)，六七层住宅采用天然浅基础，实测沉降量明显小于计算沉降。由上述工程实例可知，相当部分的天然浅基础计算沉降与实测推算最终沉降还是符合得较好的。有的工程如上海衡器厂的实测沉降明显小于计算值，原因有二：该厂房建于单层厂房旧址上，地基土已经固结；其次，该工程的基底附加压力为56kPa,小于软弱下卧层淤泥质粘土的结构强度(60kPa)可见实测值小于计算值并非事出无因。浅层粉土地区多层建筑的计算沉降远小于实测值一事，据上海岩土工程勘察规范(DBJ08-37-94)介绍，与该地区土层的应力历史对粘性土压缩性的影响有关。该规范还提供一套分别用于正常固结土，超固结土，欠固结土计算沉降的公式，并通过一些工程实例验算，证实计算沉降与实测值较为接近。总之，只要掌握了土层的应力历史，计算沉降还是能够反映实际情况的。即使计算值有所偏差，也是偏于保守。因此不能说天然浅基础的沉降计算没有实用价值。比如设计反思录一：软土地区低层建筑的沉降计算所述的余姚某三层联体式住宅，若事先计算出未乘以经验系数的沉降值为45cm,那么即使经验系数取为0.5,则最终沉降还将达到20多厘米。由此就应觉得该工程采用片筏基础的风险太大，可以考虑选用箱形基础或复合桩基了。五.中短桩复合桩基的经验与教训上海地区廿世纪五十年代后期起，多层建筑地基由强度控制，多采用天然浅基础。到了八十年代，因沉降较大影响使用，而开始注意控制沉降量;加之六,七层的住宅,其基底附加压力常超过软弱下卧层强度，于是开始另寻途