二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用的措施
1、增強結(jié)構(gòu)整體剛度建筑物常因功能的需要,使本身具有一定的剛度,一般工業(yè)及民用建筑剛度比較大的有兩種,一種為絕對剛性,如鋼筋混凝土筒倉,煙囪等;另一種為相對剛性,如多層磚石房屋,多層鋼筋混凝土框架,它具有一定的剛度,可是它的強度較低,不能與它的剛度協(xié)調(diào)一致,其抗拉能力尤弱,因此碰到軟土地基時應(yīng)適當增加其關(guān)鍵部位的抗拉強度,這樣有利于利用建筑物的剛度來調(diào)整建筑物部分不均勻沉降。此外在建筑物的相應(yīng)部位可設(shè)置沉降縫以減少不均勻沉降。沉降縫設(shè)置的部位應(yīng)在:
?。?)建筑物長高比過大的適當部位。
(2)平面形狀復(fù)雜建筑物的轉(zhuǎn)折部位。
(3)地基壓縮性有明顯不同處。
?。?)建筑結(jié)構(gòu)類型不同處。
?。?)建筑物高度和荷載差異處。
?。?)分期建造房屋的交界處。
?。?)擬設(shè)置伸縮縫處。通過以上部位設(shè)置沉降縫可大大減少由于地基土軟弱引起的不均勻沉降縫。
2、注意相連建筑物的相互影響建筑物荷載不僅使本建筑物下的土層產(chǎn)生壓縮變形,在它以外一定范圍內(nèi)的土層,由于受到基礎(chǔ)壓力擴散的影響也將產(chǎn)生壓縮變形,這種變形隨著距離增加值逐漸減小,由于軟土地基的壓縮性很高,當兩建筑物之間距離較近時,這類附加不均勻壓縮變形甚大,常造成鄰近建筑物的傾斜或損壞,若被影響建筑物的剛度強度較差時,危害主要表現(xiàn)為產(chǎn)生裂縫;當剛度強度較好時則表現(xiàn)為建筑物的傾斜。
3、減輕建筑物的自重減輕自重可減少建筑物的總沉降量,從而有利于對不均勻沉降的控制。也可在預(yù)先估計沉降量大的部分減輕自重,用以直接調(diào)整不均勻沉降。由于一般磚石結(jié)構(gòu)民用建筑墻身重量所占比例很大,故若能用輕質(zhì)材料和改變結(jié)構(gòu)體系來減輕這部分的重量,對控制沉降會有明顯效果。另一個減輕自重的途徑是采用架空地面來代替填土,一般此部分約占地基容許承載力地10~40%,因此這部分若應(yīng)用得當會有很好效果,此時基礎(chǔ)形式可做空心基礎(chǔ),薄殼基礎(chǔ),沉井等,有時也可做成地下室,在大量減輕自重的同時,還會增加一定的使用價值。
三、軟土地基的處理方法及綜合應(yīng)用
1、各種處理方法的針對性和局限性當前,不良地基的處理方法很多,應(yīng)根據(jù)軟土、淤泥的物理力學性質(zhì)、埋層深度、路堤高度、材料條件、公路等級等因素分別采取以下幾種方法。
?。?)預(yù)加外力荷載如堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓法等,它是通過預(yù)加外荷載使地基土體水分排出,以減少孔隙,增大地基密實度,提高其承載能力。此法有利于消除不均勻沉降和對樁體的負摩阻力,是一種行之有效、經(jīng)濟實用、適用性廣的方法。但此法需要較長的預(yù)壓時間,對工期要求緊的工程效果不明顯。
?。?)添摻外加劑如注漿法、硅化法和深層攪拌法等,它是通過外加劑的理化作用,使地基土顆料膠結(jié),從而達到增加剛度、提高強度、變形的目的。此法適用于砂性土,可減小其變形,也適用于粘性土及高填土等,具有處理工期短、效果好等優(yōu)點。但成本較高,且化學作用一般存在環(huán)境污染。
?。?)改變外荷的應(yīng)用分布如采取置換土、拋石擠淤或用砂石、碎石、片石及石灰石等做各種墊層,用墊層將地基土體上的不均勻外荷載變?yōu)榫鶆驊?yīng)力分布,以改善軟土地基受力和變形條件,提高其穩(wěn)定性和強度。此法適合處理軟土地基和地區(qū)性特殊土,特別是地下水位以上回填量大的工程,但是如單獨使用,不能解決軟土地基的沉降問題。
?。?)土體加筋如砂樁、碎石樁、石灰樁及加筋土等,它是在地基土體中加入筋材,深層加固,構(gòu)成復(fù)合地基以提高強度。此法適用人工填土的堤壩、擋墻結(jié)構(gòu)及一般粘性土。
2、地基處理方法的綜合應(yīng)用由于地基存在的問題往往相互聯(lián)系和相互影響,除土質(zhì)條件外,不同的構(gòu)造物對地基有各種不同的要求。單一的處理方法,由于受工期、資金等多方面限制,往往難以解決問題,如飽和軟粘土為軟弱土層,其作地基的主要障礙是含水量大(呈飽和狀態(tài)),因此沉降量大、承載力低、強度和穩(wěn)定性差。要使其固結(jié)并具有足夠的承載力,一般情況下難以辦到,若單一采用堆載預(yù)壓來提高承載力,則短期內(nèi)難見成效;若采用復(fù)合的方法,綜合發(fā)揮幾種方法的各自優(yōu)勢,問題就不難解決。例如,城步縣城丹、兩江公路K6+600~630地段為軟土地基,從地質(zhì)條件和工期等多方面綜合考慮,本著既滿足工程要求、又簡便施工的原則,采用挖除軟土、底層用片石做三條盲溝、排除地下水、上填0.5~0.7m厚的片石,再加鋪一層20cm的2~4cm的級配碎石墊層反復(fù)碾壓成型,以提高其強度和穩(wěn)定性,處理后至今未出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。
3、地基與構(gòu)造物處理的綜合運用解決因路堤沉降量大于構(gòu)造物在銜接處的沉降量而產(chǎn)生“錯臺”的現(xiàn)象,現(xiàn)在多采用:
①減輕荷載,即采用輕質(zhì)填料(如粉煤灰、泡沫筑路塊等)填筑路堤或在臺背后增設(shè)箱涵、管涵,以減少臺背路堤荷載。此法可省工省時,但只能使不均勻沉降減少而不能消除。
?、诓捎眠^渡式路面,在路堤下沉后加鋪面層,改正高度。此法施工簡便易行,但容易形成永久性病害,而且需要不斷養(yǎng)護。
③設(shè)置枕梁,采用搭板。近幾年此法在處理橋頭“錯位”跳車中使用較多,可緩和橋頭跳車,但不能消除不均勻沉降和對樁體產(chǎn)生的負摩阻力,如地基沉降量較大時,則可能出現(xiàn)“駝峰”。若對地基和背后路堤的處理綜合考慮,地基處理同路堤減載或采用搭板復(fù)合應(yīng)用,綜合發(fā)揮各自的功能,使處理效果得以加強,能夠達到最佳效果。