地質(zhì)勘察必備基礎(chǔ)知識,含樁基施工常見質(zhì)量問題及處理方法!
1建筑地基與基礎(chǔ)常識
1、地基
所有建筑物都是修建在地表上,建筑物上部結(jié)構(gòu)的荷載通過下部結(jié)構(gòu)都會傳到地表的土層或巖層上,這部分起支撐作用的土體或巖體就是地基。根據(jù)地基是否經(jīng)過人工處理分為天然地基和人工地基 。
天然地基:自然狀態(tài)下即可滿足承擔(dān)基礎(chǔ)全部荷載要求,不需要人工處理的巖體、土體地基。
人工地基:天然地基的承載力不能承受基礎(chǔ)傳遞的全部荷載,需經(jīng)人工處理的巖體、土體地基。
人工處理方法:換填法、預(yù)壓法、強夯法、振沖法、砂石樁法、石灰樁法、柱錘沖擴樁法、土擠密樁法、水泥土攪拌法(含深層攪拌法、粉體噴攪法。深層攪拌法簡稱濕法,粉體噴攪法簡稱干法)、高壓噴射注漿法、單液規(guī)劃法、堿液法等。
2、基礎(chǔ)
將建筑物所承受的各種作用傳遞到地基上的下部承重結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)。
基礎(chǔ)按受力特點及材料性能可分為剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ);按構(gòu)造方式可分為條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、井格式基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等。按基礎(chǔ)埋置深度劃分淺基礎(chǔ)、深基礎(chǔ):埋置深度不超過5m者稱為淺基礎(chǔ),大于5m者稱為深基礎(chǔ)。(注:基礎(chǔ)底面離地面的深度稱為基礎(chǔ)的埋置深度)。
剛性基礎(chǔ):剛性基礎(chǔ)所用的材料的抗壓強度較高,但抗拉及抗彎、剪強度偏低。常見的有:磚基礎(chǔ)、灰土基礎(chǔ)、三合土基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)。毛石混凝土基礎(chǔ)等。
柔性基礎(chǔ):在混凝土基礎(chǔ)底部配置受力鋼筋,利用鋼筋受拉,這樣基礎(chǔ)可以承受彎矩,此類基礎(chǔ)可稱為柔性基礎(chǔ)。
2地質(zhì)勘察的目的
1、詳細(xì)查明擬建場地范圍內(nèi)地基土的類別、地層特征及分布規(guī)律,查明各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo),提供各層土的地基承載力特征值及壓縮模量值。
2、查明地下水的類型、埋藏條件及其變化幅度,評價地下水對混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋以及鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性。
3、劃分場地土類型和場地類別;提供與抗震設(shè)計有關(guān)的地震參數(shù),判別場區(qū)內(nèi)飽和粉土及砂土的地震液化情況。
4、分析、論證地基基礎(chǔ)方案的可行性,提供合理的地基處理方案,推薦可能采用的樁基計算參數(shù),并估算單樁承載力。
5、查明埋藏的河道、溝浜、墓穴等對工程不利的埋藏物。查明在工程施工過程中可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)作用的類型、成因、分布范圍、發(fā)展趨勢和危害程度,提出整治方案的建議。
6、對該地質(zhì)勘察區(qū)域提出巖土工程的分析及建議。
3巖土的工程分類
作為建筑地基的巖土,其工程性質(zhì)由巖土的類別決定。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《地基規(guī)范》)將作為建筑地基的巖土分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土及特殊土等。
1、巖石
巖石的堅硬程度根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強度分為堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖。
當(dāng)缺乏飽和單軸抗壓強度資料或不能進(jìn)行該試驗時,可在現(xiàn)場通過觀察定性劃分 。
巖石按風(fēng)化程度分為未風(fēng)化、微風(fēng)化、弱風(fēng)化、強風(fēng)化和全風(fēng)化。
巖體完整程度劃分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎。
2、碎石土
碎石土為粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50%的土。
根據(jù)粒組含量及顆粒形狀,碎石土可分為塊石、漂石、碎石、卵石、角礫、圓礫。
3、砂土
砂土為粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%、粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50%的土。
根據(jù)粒組含量,砂土可分為礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂。
4、粉土
粉土為性質(zhì)介于砂土和粘性土之間,塑性指數(shù)IP≤10且粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50%的土。
塑性指數(shù)等于液限與塑限之差。液限是指土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)的界限含水量,塑限為土由半固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水量。
一般說來,土的顆粒越細(xì)、細(xì)顆粒的含量越多,土的塑性(塑性指數(shù))也就越大。
5、粘性土
粘性土是指塑性指數(shù)IP>10的土。根據(jù)塑性指數(shù),可將粘性土分為粘土(IP>17)和粉質(zhì)粘土(10<IP≤17)。
根據(jù)液性指數(shù)可將粘性土分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑五種狀態(tài)。
液性指數(shù)IL是土的天然含水量和塑限之差與塑性指數(shù)的比值,是判斷粘性土軟硬程度的指標(biāo),也叫稠度。
一般而言,粘性土的沉積歷史越久,結(jié)構(gòu)性越好,工程力學(xué)性質(zhì)越好。
6、人工填土
人工填土是人類活動的堆積物。根據(jù)其組成和成因,可分為素填土、雜填土和沖填土。
素填土為由碎石土、砂、粉土、粘性土等一種或幾種土通過人工堆填方式而形成的土。經(jīng)過分層壓實后的素填土稱為壓實填土。
雜填土是指含有大量的建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等人工堆填物。
沖填土是人類借助水力充填泥砂形成的土,一般壓縮性大、含水量大、強度低。
7、特殊土
(1)軟土
軟土泛指天然含水量高、壓縮性高、強度低、滲透性差的軟塑、流塑狀粘性土。它包括淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土等。軟土生成于靜水或緩慢流動的流水環(huán)境。
建筑在軟土地基上的建筑物易產(chǎn)生較大沉降或不均勻沉降,且沉降穩(wěn)定所需要的時間很長,所以,在軟土上建造建筑物必須慎重對待。
(2)紅粘土
紅粘土是碳酸鹽系巖石經(jīng)紅土化作用所形成的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。紅粘土的液限一般大于50%,具有表面收縮、上硬下軟、裂隙發(fā)育的特征,吸水后迅速軟化。
一般情況下,紅粘土的表層壓縮性低、強度較高、水穩(wěn)定性好,屬良好的地基土層。但隨著含水量的增大,土體呈軟塑或流塑狀態(tài),強度明顯變低,作為地基時條件較差。
(3)膨脹土
膨脹土是一種具有強烈的吸水膨脹和失水收縮特性的粘性土。土呈黃、紅褐、灰白色,粘粒含量高,天然含水量接近塑限。
膨脹土通常表現(xiàn)為壓縮性低、強度高,因此易被誤認(rèn)為是良好的天然地基。
(4)濕陷性黃土
黃土是指以粉粒為主,富含碳酸鈣鹽系,垂直節(jié)理發(fā)育,具有大孔結(jié)構(gòu),以黃色、褐黃色為主,有時為灰黃色的土體。
黃土在天然含水狀態(tài)下具有較高的強度和較小的壓縮性,但雨水浸濕后,有的即使在自身重力作用下也會發(fā)生劇烈而大量的變形,強度也隨之迅速降低。
黃土在一定的壓力下受水浸濕后結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生附加下沉的現(xiàn)象稱為濕陷。浸水后發(fā)生濕陷的黃土稱為濕陷性黃土。在自重壓力作用下,受水浸濕而發(fā)生濕陷的黃土稱為自重濕陷性黃土,不發(fā)生濕陷的黃土稱為非自重濕陷性黃土。
4如何識讀地質(zhì)勘察報告
地質(zhì)勘察報告的組成和主要內(nèi)容
1、工程概況;2、場地地形、地貌;3、勘察技術(shù)要求及依據(jù);4、地基土的組成及特征;5、地下水概況;6、場地及地震效應(yīng);7、巖土工程分析及建議。
1、勘探點平面布置圖 ; 2、工程地質(zhì)剖面圖 ;3、土工試驗成果總表 ;4、各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo);5、靜探試驗成果表 ;6、標(biāo)貫成果統(tǒng)計表 ; 7、飽和砂(粉)土 液化判別表 ;8、固結(jié)試驗e-p分層曲線 ;9、鉆孔柱狀圖 ;10、波速測試報告 ;11、水質(zhì)分析報告。
5樁基施工中常見質(zhì)量問題的分析、處理
樁基礎(chǔ)作為建筑工程的一個重要組成部分,其施工質(zhì)量關(guān)系到整個建筑物的工程質(zhì)量。在樁基施工過程中,當(dāng)遇到各種意外情況時,如何及時分析、及時處理,是樁基施工的關(guān)鍵所在。樁基工程施工工序多,工藝要求高,影響質(zhì)量的因素較多,一般有:工程地質(zhì)勘察報告不夠詳盡準(zhǔn)確;設(shè)計的不合理取值;施工中的各種原因等。
1、常見質(zhì)量問題類別及原因分析
樁基工程常見質(zhì)量問題有:單樁承載力低于設(shè)計值、樁傾斜過大、斷樁、樁接頭斷離、樁位偏差過大等五大類。
造成以上問題的原因:
1.1單樁承載力低于設(shè)計要求的常見原因有:
1.1.1樁沉人深度不足;
1.1.2樁端未進(jìn)入設(shè)計規(guī)定的持力層,但樁深已達(dá)設(shè)計值;
1.1.3貫入度過大;
1.1.4其他,諸如樁傾斜過大、斷裂等原因?qū)е聠螛冻休d力下降;
1.1.5勘察報告所提供的地層剖面、地基承載力等有關(guān)數(shù)據(jù)與實際情況不符。
1.2樁傾斜過大的常見原因:
1.2.1預(yù)制樁質(zhì)量差,其中樁頂面傾斜和樁尖位置不正或變形,易造成樁傾斜;
1.2.2樁機安裝不正,樁架與地面不垂直;
1.2.3樁錘、樁帽、樁身的中心線不重合,產(chǎn)生錘擊偏心;
1.2.4樁端遇石子或堅硬的障礙物;
1.2.5樁距過小,打樁順序不當(dāng)而產(chǎn)生強烈的擠土效應(yīng);
1.2.6基坑土方開挖不當(dāng)。
1.3出現(xiàn)斷樁的常見原因:
除了樁傾斜過大可能產(chǎn)生樁斷裂外,其他原因還有三種:
1.3.1樁堆放、起吊、運輸?shù)闹c或吊點位置不當(dāng);
1.3.2沉樁過程中,樁身彎曲過大而斷裂。如樁制作質(zhì)量造成的彎曲,或樁細(xì)長又遇到較硬土層時,錘擊產(chǎn)生的彎曲等;
1.3.3錘擊次數(shù)過多。如有的設(shè)計要求的樁錘擊過重,設(shè)計貫入度過小,以致于施工時,錘擊過度而導(dǎo)致樁斷裂。
1.4樁接頭斷離的常見原因:
設(shè)計樁較長時,因施工工藝的需要,樁分段預(yù)制,分段沉人,各段之間常用鋼制焊接連接件做樁接頭。這種樁接頭的斷離現(xiàn)象也較常見。其原因,除了1.2節(jié)中1.2.1—1.2.5外,還有上、下節(jié)樁中心線不重合;樁接頭施工質(zhì)量差,如焊縫尺寸不足等原因。
1.5樁位偏差過大的常見原因:
測量放線差錯;沉樁工藝不良,如樁身傾斜造成竣工樁位出現(xiàn)較大的偏差。
2、 常用處理方法
打樁過程中,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題,施工單位切忌自行處理,必須報監(jiān)理、業(yè)主,然后會同設(shè)計、勘察等相關(guān)部門分析、研究,作出正確處理方案。由設(shè)計部門出具修改設(shè)計通知。一般處理方法有:補沉法、補樁法、送補結(jié)合法、糾偏法、擴大承臺法、復(fù)合地基法等,下面分別簡要介紹:
2.1補沉法 預(yù)制樁人土深度不足時,或打入樁因土體隆起將樁上抬時,均可采用此法。
2.2補樁法 可采用下述兩種的任一種:
2.1.1樁基承臺前補樁。當(dāng)樁距較小時,可采用先鉆孔,后植樁,再沉樁的方法。
2.1.2樁基承臺或地下室完成再補靜壓樁。此法的優(yōu)點是可以利用承臺或地下室結(jié)構(gòu)承受靜壓樁的施工反力,設(shè)施簡單,操作方便,不延長工期。
2.3補送結(jié)合法 當(dāng)打入樁采用分節(jié)連接,逐根沉人時,差的接樁可能發(fā)生連接節(jié)點脫開的情況,此時可采用送補結(jié)合法。首先是對有疑點的樁復(fù)打,使其下沉,把松開的接頭再頂緊,使之具有一定的豎向承載力;其次,適當(dāng)補些全長完整的樁,一方面補足整個基礎(chǔ)豎向承載力的不足,另一方面補打的整樁可承受地震荷載。
2.4糾偏法 樁身傾斜,但未斷裂,且樁長較短,或因基坑開挖造成樁身傾斜,而未斷裂,可采用局部開挖后用千斤頂糾偏復(fù)位法處理。
2.5擴大承臺法
由于以下三種原因,原有的樁基承臺平面尺寸滿足不了構(gòu)造要求或基礎(chǔ)承載力的要求,而需要擴大樁基承臺的面積。
2.5.1樁位偏差大。原設(shè)計的承臺平面尺寸滿足不了規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求,可用擴大承臺法處理。
2.5.2考慮樁土共同作用。當(dāng)單樁承載力達(dá)不到設(shè)計要求,需要擴大承臺并考慮樁與天然地基共同分擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載。
2.5.3樁基質(zhì)量不均勻,防止獨立承臺出現(xiàn)不均勻沉降,或為提高抗震能力,可采用把獨立的樁基承臺連成整塊,提高基礎(chǔ)整體性,或設(shè)抗震地梁
2.6復(fù)合地基法
此法是利用樁土共同作用的原理,對地基作適當(dāng)處理,提高地基承載力,更有效的分擔(dān)樁基的荷載。常用方法有以下幾種:
2.6.1承臺下做換土地基。在樁基承臺施工前,挖除一定深度的土,換成砂石填層分層夯填,然后再在人工地基和樁基上施工承臺。
2.6.2樁間增設(shè)水泥土樁。當(dāng)樁承載力達(dá)不到設(shè)計要求時,可采用在樁間土中干噴水泥形成水泥土樁的方法,形成復(fù)合地基基礎(chǔ)。
2.7修改樁型或沉樁參數(shù):
2.7.1改變樁型。如預(yù)制方樁改為預(yù)應(yīng)力管樁等。
2.7.2改變樁人土深度。例如預(yù)制樁過程中遇到較厚的密實粉砂或粉土層,出現(xiàn)樁下沉困難,甚至發(fā)生斷樁事故,此時可采用縮短樁長,增加樁數(shù)量,取密實的粉砂層作為持力層 。
2.7.3改變樁位。如沉樁中遇到堅硬的、不大的地下障礙物,使樁產(chǎn)生傾斜,甚至斷裂時,可采用改變樁位重新沉樁。
2.7.4改變沉樁設(shè)備。當(dāng)樁沉人深度達(dá)不到設(shè)計要求時,可采用大噸位樁架,采用重錘低擊法沉樁。
2.8其他方法
2.8.1底板架空。底層地面改為架空樓板,以減填土自重,降低承臺的荷載。
2.8.2上部結(jié)構(gòu)卸荷。有些重大樁基事故處理困難,耗資巨大,耗時過多,只有采取削減上部建筑層數(shù)的方法,減小樁基荷載。也有采用輕質(zhì)高強的隔墻或其他材料代替原設(shè)計的厚重結(jié)構(gòu)而減輕上部建筑的自重。
2.8.3結(jié)構(gòu)驗算。但出現(xiàn)樁身混凝土強度不足、單樁承載力偏低等事故,可通過結(jié)構(gòu)驗算等方法尋找處理方案。如驗算結(jié)果仍符合規(guī)范的要求時,可與設(shè)計單位協(xié)商,不作專門處理。但此方法屬挖設(shè)計潛力,必須征得設(shè)計部門的同意,萬不得巳時用之,且應(yīng)慎之又慎。
2.8.4綜合處理法。選用前述各種方法的幾種綜合應(yīng)用,往往可取得比較理想的效果。
2.8.5采用外圍補樁,增加周邊嵌固,防止或減少樁位側(cè)移等。
總之,樁基施工質(zhì)量關(guān)系到整個建筑物的工程質(zhì)量,在樁基施工過程中,當(dāng)遇到各種意外情況時,應(yīng)及時通過業(yè)主、監(jiān)理與設(shè)計部門聯(lián)系,按設(shè)計部門的設(shè)計修改通知或會議紀(jì)要進(jìn)行施工。
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