岩土工程勘察中地基稳定性计算研究

2015-09-07 122 0

   【摘要】本文首先介绍了岩土工程勘察的基本理论,然后结合工程实例对地基的稳定性的验算方法进行了分析,针对地基工程的不稳定以及不均匀等问题采取了相应的对策措施,分析对天然地基浅基础和人工复合地基浅基础两种方案进行了论证,根据建筑物基础部分对于地基承载力的要求,最后采人工复合地基浅基础―条形基础进行加固处理。希望本文的提出能为相关岩土工程勘察工作提供新的思路。
 
  一、岩土工程勘察的基本理论
 
  岩土工程勘察的研究对象是工程建筑所处的地球表面的岩土体及赋存于其中的水、应力、热等组成的整个工程建筑场地的地质环境。其主要目的与任务是查明建筑场地的岩土工程条件,分析论证存在的岩土工程问题,对建筑场区作出岩土工程评价。这样除了应用广泛的理论,对各项具体问题进行阐述,论证及提出解决这些具体问题的途径和方法外,还要研究各种勘察方法的原理,适用条件相互关系与配合,研究勘察方向与步骤,不同勘察阶段的工作布署,通过勘察资料的分析整理,岩土工程图的编制,发现场地存在的岩土工程问题,分阶段、有步骤地加以解决,以应用各种理论进行正确地岩土工程评价。

  二、岩土工程地基稳定性的验算方法
 
  岩土工程的地基加固是一项复杂的工程,首先,要对施工现场的地质条件进行有效的勘测,了解工程所在的地层构造、水文分布特征和地下构造特点。对工程所在地下构造的勘测,主要是了解工程所在地区是否为地震带,是否为地震多发区。如果答案肯定的话,要考虑工程的抗震度,关注地基加固技术的科学性与合理性。其次,在获得地层构造、水文分布特征和地下构造特点等相关信息和数据后,要进一步对地基的稳定性进行有效的验算。验算的目的是排除以上钻探勘测过程中没有勘测出来的影响地基稳定性和场地适宜性的因素。地基稳定性的验算方法实施之前,需要根据国家的现有标准或行业内的具体规定,对施工地区的建筑物倾斜状况、地基的沉降状况、地质的渗漏状况以及施工工程的重要性进行科学的分析。然后,在选择验算方法时,选择权威性较强、方法比较先进、所得数据具有可靠性的验算方法。
 
  三、工程实例分析
 
  3.1工程概况
 
  本次研究所涉及到的工程为南京市某住宅小区#5、#6号楼,两栋楼房的建筑重要等级均为二级,尚处于详勘阶段,全部为地上建筑,建筑面积分别为7354m2和2443m2,均为框架结构。
 
  3.2工程所在地地质条件
 
  3.2.1地层
 
  经过勘察发现,在钻探深度范围内,工程所在地的地层由下至上根据成因的不同可分为基岩层(C)、残积层(Q4d)、第四系冲击层(Q4al)、第四系人工填土层(Q4m1)。施工现场范围内的各岩土层物理学指标、性状的变化较为明显,现总结如下:
 
  (1)基岩层(C)
 
  经过勘探,施工现场范围内的基岩主要为灰岩和石炭系细砂岩,发育强~微风化带。
 
  (2)残积层(Q4d)
 
  残积层主要由颜色不同的粉质粘土(③)组成,可塑性较强,且含有少量的强风化灰岩碎片和铁质结核,少部分地区夹有粉土层,湿度较高。
 
  (3)第四系冲击层(Q4al)
 
  根据性状不同,该层从上至下依次为粉质粘土、淤泥质粘土、中粗砂、淤泥质粉砂、粉质粘土、中粗砂、粉质粘土、淤泥质粘土。
 
  (4)第四系人工填土层(Q4ml)
 
  该层主要由颜色不同的素填土(①)组成,结构较为松散,含有少量碎石和碎砖块,其底部夹有一层较薄的灰褐色耕土。本层厚度约1.6~2.0m,分布于整个施工场地。
 
  3.2.2地下水
 
  工程所在地的地下水主要存在于冲击层的灰岩裂隙溶洞和粗砂层中,前者属于基岩裂隙水,分布非常不均匀;后者属于孔隙潜水,由大气降水补给,水量较为丰富。
 
  3.3对岩土工程的分析和评价
 
  3.3.1场地、场地土类别
 
  根据《建筑抗震设计规范》中的有关要求,工程所在地的抗震设防烈度为VI度,整个工程均处于该区范围之内,因此建筑物需按照国家有关标准的要求设防。根据施工现场土层的平均厚度计算出等效剪切波速值Vse=168.4m/s,场地土的类型为中软土,基岩埋深11.7m~15.6m,属II类,根据场地类别对其进行分组,设计特征周期等于0.35s,建筑物抗震为可进行施工建设的一般场地。
 
  根据《建筑抗震设计规范》中的有关方法,施工场地地震的基本烈度为VI度,设计的基本加速度为0.05g,建筑物应按照有关规定设防,但不需要考虑砂土地震液化的问题。通过岩土工程勘察,可知场地为中等复杂场地,地基为中等复杂地基。
 
  3.3.2施工现场的适宜性和稳定性
 
  根据钻探勘测的结果,施工现场位于石灰岩替代,尽管在勘测时没有发现断裂层,但是在下伏岩地带存有一定数量的溶洞,属非均匀地基,影响场地的稳定性,因此只有在对其进行有效处理后方可进行地面建筑的施工。
 
  3.4地基稳定性验算方法
 
  对于非均匀地基,除了要按照有关标准和规范的要求对地面建筑物的倾斜、差异沉降和沉降等特征进行分析外,还要根据建筑物重要性的具体情况对其进行稳定性验算,通过圆弧法对相关数值进行验算,也就是最危险的滑动面上的力对滑动中心所产生的抗滑力矩MR与滑动力矩MS应符合以下关系。
 
  运用该式进行整体稳定性计算时,仅适用于小偏心荷载的建筑物,其关键是滑弧浓度的确定,滑弧浓度确定了其地基土整体破坏范围也就确定了,根据多项工程地基土圆弧滑动稳定性验算及塑性区展形范围,认为基础外角点底面以下1/4基础宽度范围浓度内,且该点与地面的连线呈45?—/2夹角的验算范围可满足建筑物安全使用要求;若经上式验算所得地基稳定性安全系数小于1.2,则应加大基础埋深,继续验算直至满足要求止;或采用增强滑带土抗剪强度的办法重新验算地基稳定性安全系数。
 
  四、基础方案分析
 
  4.1天然地基浅基础的可行性分析
 
  根据工程施工特点以及施工现场的实际条件可知,#3、#4号楼的荷载较大,而浅部地基土的承载能力却偏低,在软弱地基土层还存有一定数量的埋藏较深的溶洞,同时施工现场的地下水资源较为丰富,不适于采用换层法对地基进行处理。天然地基无法满足建筑物荷载的需求,因此不能采用天然地基浅基础型式。
 
  4.2人工复合地基浅基础的可行性分析
 
  #3、#4号楼的施工应采用CFG桩法或深层搅拌桩对上部地基的土层进行加固处理,使其能够满足建筑物基础部分对于地基承载力的要求,以第四层作为桩端的持力层,预计桩长约在11.7~15.6m的范围内,对于搅拌桩承载力特征值的计算可以通过现场单、复合多桩地基荷载的试验来进行,在初步设计时可参照《建筑地基处理技术规范》中的有关要求进行处理。
 
  五、结果分析
 
  (1)勘察和分析结果表明,施工现场的地势较为平坦,但是场地的稳定性在很大程度上受隐伏岩溶的影响,所以在采取相应的措施进行处理后方可进行本工程的建筑施工。
 
  (2)#5、#6号楼应采用CFG桩法或深层搅拌桩对上部地基的土层进行加固处理,使其能够满足建筑物基础部分对于地基承载力的要求,并配以地基浅基础―条形基础。
 
  (3)由于施工现场地下水埋藏较浅,因此在采用浅基础时,基础部分均会设置在水位线一线,因此在开挖前要做好疏通和排水工作,并尽量避免造成扰动。避免因水位的急剧下降而增加地基砂土层的有效应力,防止地基不均匀沉降的发生。
 
  

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