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地基對(duì)建筑物的破壞原因與控制措施

2010-09-27 17:01  來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  1 概述

  任何建筑物都是建在地層上,建筑物的全部荷載都是由它下面的地層來(lái)承擔(dān),建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)部分稱(chēng)為基礎(chǔ);而受建筑物影響的那一部分地層則稱(chēng)為地基。地基可以分為兩大類(lèi),開(kāi)挖后可以直接修筑基礎(chǔ)的地基,稱(chēng)為天然地基;那些不能滿(mǎn)足要求而需要事先開(kāi)挖處理的地基,稱(chēng)為人工地基。地基的功能決定了地基在設(shè)計(jì)和施工中必須滿(mǎn)足以下三個(gè)基本要求:

  1.1 強(qiáng)度要求。通過(guò)基礎(chǔ)而作用在地基上的荷載不能超過(guò)地基的承載力,才能保證地基不因地基土中的剪應(yīng)力超過(guò)地基土的強(qiáng)度而破壞,而且還應(yīng)有足夠的安全儲(chǔ)備。

  1.2 變形要求;A(chǔ)的設(shè)計(jì)還應(yīng)該保證基礎(chǔ)沉降或其他特征變形不超過(guò)建筑物的允許值,才能保證上部結(jié)構(gòu)不因沉降或其他特征變形過(guò)大而受損或影響建筑物正常的使用。

  1.3 其他要求。地基除了滿(mǎn)足上面的要求外,還應(yīng)滿(mǎn)足基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、和耐久性要求。

  2 地基對(duì)建筑物破壞的影響

  2.1 地基承載力。當(dāng)?shù)鼗试S承載力大于建筑物對(duì)地基的壓應(yīng)力時(shí),地基工作是安全的、正常的,在建筑物荷載的作用下是不會(huì)遭受破壞。然而,當(dāng)建筑物產(chǎn)生的壓應(yīng)力大于地基允許承載力時(shí),在地基四周的地面會(huì)出現(xiàn)隆起,地基土體甚至?xí)鼗瑒?dòng)面開(kāi)始滑移,這時(shí)地基已經(jīng)發(fā)生了整體剪切破壞,會(huì)造成建筑物傾斜或倒塌。因此,在建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,必須認(rèn)真考慮地基承載力這一問(wèn)題。影響地基承載力的因素有:(1)地基承載力與土顆粒間的內(nèi)聚力有關(guān),因此,粘性土的承載能力較大,粘性土顆粒間吸附力較強(qiáng)。(2)地基承載力與土的含水量有關(guān),當(dāng)土中含水量過(guò)大時(shí),土體的內(nèi)聚力就會(huì)被破壞,土顆粒間的摩擦力減少。(3)地基承載力與土顆粒間摩擦阻力有關(guān),土體越密實(shí),級(jí)配越合理,土顆粒越大,顆粒表面越粗糙,形狀越不規(guī)則,摩擦阻力越大,因此,土的承載力越大。

  2.2 地基沉降。引起基礎(chǔ)沉降的原因很多,主要是地基土的可壓縮性。土體在外部壓力作用下,土顆粒和水自身壓縮量是很微小的,地基土真正被壓縮的原因是在外力作用下土體中的孔隙被壓縮和孔隙中的水被擠出。如果地基的沉降量不滿(mǎn)足規(guī)范的要求,會(huì)造成建筑物整體下沉或傾斜甚至倒塌。

  2.3 土坡失穩(wěn)。土坡失穩(wěn)是指土坡在一定范圍內(nèi)整體地沿某一滑動(dòng)面向下和向外移動(dòng)而喪失其原來(lái)的穩(wěn)定性,即改變了原來(lái)的平衡狀態(tài)。影響土坡失穩(wěn)的原因有:(1)內(nèi)部因素。a.土坡土質(zhì):由于各種土質(zhì)的抗水能力、抗剪強(qiáng)度是不一樣的,如鈣質(zhì)或石膏質(zhì)膠結(jié)的土、濕陷性黃土等,這種土遇水后會(huì)慢慢軟化,土體的強(qiáng)度降低很多。b.土坡外形:突肚形的斜坡由于重力作用,比上陡下緩的凹形坡易于下滑;粘性土有粘聚力,當(dāng)土坡不高時(shí)是穩(wěn)定的,但隨氣候和時(shí)間的變化,也會(huì)逐漸塌落。c.土坡結(jié)構(gòu):如在斜坡上堆有較厚較重的土層,并且當(dāng)下層土不透水時(shí),容易在交界上發(fā)生滑動(dòng)。(2)外部因素。a.人為影響:不合理的施工開(kāi)挖,如開(kāi)挖坡腳;開(kāi)挖基坑、溝渠、道路邊坡時(shí)將棄土堆在坡頂附近;在斜坡上建房或堆放重物時(shí),都可引起斜坡變形破壞而產(chǎn)生滑坡。b.振動(dòng)的作用:對(duì)于砂土,在地震的反復(fù)作用下,砂土極易發(fā)生液化;對(duì)于粘性土,振動(dòng)時(shí)易使土的結(jié)構(gòu)破壞,從而降低土的抗剪強(qiáng)度;而在斜坡附近施工打樁或爆破,由于振動(dòng)也可使鄰近土坡失穩(wěn)或滑坡。c.降水或地下水的作用:持續(xù)的降雨或地下水滲入土層中時(shí),土中含水量就會(huì)增高,土中易溶鹽溶解,土質(zhì)變軟,土的強(qiáng)度會(huì)降低,會(huì)導(dǎo)致滑坡的產(chǎn)生。

  3 預(yù)防措施

  地基基礎(chǔ)缺陷的處理應(yīng)綜合考慮下列因素:一是地基基礎(chǔ)缺陷的種類(lèi)及其對(duì)建筑物使用、安全、耐久性等方面的影響;二是上部結(jié)構(gòu)的整體性、安全度、使用要求等具體情況對(duì)地基基礎(chǔ)變形的適應(yīng)性;三是地基基礎(chǔ)變形、結(jié)構(gòu)變形的數(shù)值,發(fā)展速度和趨勢(shì);四是地基基礎(chǔ)缺陷和加固上部結(jié)構(gòu)的可能性和經(jīng)濟(jì)性。

  地基基礎(chǔ)缺陷處理的一般原則如下:當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)的變形已經(jīng)趨于穩(wěn)定時(shí),一般可不作地基或基礎(chǔ)的加固。當(dāng)?shù)鼗痪鶆虺两瞪形蹿呌诜(wěn)定時(shí),一般考慮“等待沉降穩(wěn)定”、“加速沉降穩(wěn)定”和“制止沉降”三種方法處理。

  地基基礎(chǔ)處理的措施有:對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù);對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固或減荷,基礎(chǔ)加固、地基加固。上述幾種措施有時(shí)不單獨(dú)采用,有時(shí)需多種措施綜合采用。這些措施的選擇,往往需要對(duì)上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)作全面的考慮,提出不同的方案,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的比較,從而選擇合理的方案。必要時(shí)還應(yīng)對(duì)缺陷形成的原因及現(xiàn)實(shí),從使用和維護(hù)上采取相應(yīng)的防范措施。

  3.1 提高地基承載力。(1)換填墊層法:換填墊層法的加固原理是根據(jù)土中附加應(yīng)力的分布規(guī)律,讓墊層承受上部較大的應(yīng)力,通過(guò)抗散作用使傳到墊層下面軟土層的應(yīng)力減小,從而提高地基承載力,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)對(duì)地基的要求。(2)排水固結(jié)法:對(duì)于天然地基,該法是先在地基中設(shè)置砂井或塑料排水體,然后利用建筑物本身的重量將地基中的水逐漸排除;也可以在建筑物建造之前,在場(chǎng)地先加載預(yù)壓,使土體中空隙水排出,逐漸固結(jié),從而加速地基土的抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng),提高地基的承載力。(3)強(qiáng)夯法:在重復(fù)強(qiáng)夯的作用下,施加于土體的夯擊能迫使土體結(jié)構(gòu)破壞,空隙水壓力上升,使空隙水中的氣體逐漸受到壓縮,從而使土體的抗剪強(qiáng)度得到提高。(4)CFG樁復(fù)合地基:CFG樁復(fù)合地基能夠改善土體的特性,改善地基的變形特性,減小在荷載作用下可能發(fā)生的沉降和不均勻沉降,并且CFG樁復(fù)合地基技術(shù)較充分地發(fā)揮了樁間土的承載能力,達(dá)到提高地基承載力的目的。

  3.2 減少地基沉降量。(1)基礎(chǔ)措施:應(yīng)從基礎(chǔ)的剛度、強(qiáng)度與建筑物的剛度、強(qiáng)度相適應(yīng)來(lái)選擇基礎(chǔ)方案;同一建筑物宜采用同一種基礎(chǔ)形式,并取相同的埋深,持力層也相同;調(diào)整基底壓力以調(diào)整地基沉降;根據(jù)計(jì)算有意識(shí)地通過(guò)調(diào)整基礎(chǔ)面積大小以達(dá)到調(diào)整基底壓力使地基沉降均勻。(2)地基措施:在軟土地區(qū),充分利用硬殼層做淺基持力層,采用“寬基淺埋”方案,利用硬殼層的應(yīng)力擴(kuò)散作用達(dá)到減少附加應(yīng)力,以達(dá)到減少沉降的目的;優(yōu)先考慮淺層處理方案,然后再考慮深層處理或深基礎(chǔ)方案;地基處理方法有:強(qiáng)夯置換、換填墊層、排水固結(jié)等幾種,它們都能達(dá)到減少土體沉降的目的。

  3.3 提高土坡穩(wěn)定性。(1)施工措施:選擇適當(dāng)?shù)倪吰聰嗝,采取合理的施工方法。?)支檔措施:選用重力式抗滑擋土墻、阻滑樁及其它抗滑結(jié)構(gòu),以阻擋滑坡的產(chǎn)生。(3)排水措施:應(yīng)設(shè)置排水溝以防止地面水進(jìn)人滑坡地段,必要時(shí)還應(yīng)采取防滲措施。在地下水影響較大的情況下,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件,做好地下排水工程。(4)反壓措施:在阻止滑體滑動(dòng)的區(qū)域增加豎向荷載以增大滑體的下滑阻力。

  4 結(jié)論

  綜上所述,在建筑工程中由于地基不良導(dǎo)致建筑物沉降甚至倒塌的事故很多。因此,在實(shí)際的工程中應(yīng)重視和加強(qiáng)對(duì)不良地基的處理,應(yīng)根據(jù)不同建建筑物、不同的地理環(huán)境、不同的土質(zhì)采用不同的方法進(jìn)行地基處理,從而使地基承載效果達(dá)到最佳,為建筑物提供安全的保障。

  4.1 當(dāng)建筑物的重量較大或是地基處于軟弱土層時(shí),一般的地基難于滿(mǎn)足承載力要求,可以采用換填墊層、排水固結(jié)、強(qiáng)夯、CFG樁復(fù)合地基來(lái)提高地基承載力。

  4.2 當(dāng)建筑物重量較大或是地基處于軟弱土層時(shí),地基的沉降量會(huì)很大,可以從基礎(chǔ)的剛度、強(qiáng)度與建筑物整體剛度、強(qiáng)度、充分利用硬殼層、軟土地基加固、相鄰建筑物基礎(chǔ)的處理等措施來(lái)減少地基沉降量。

  4.3 當(dāng)建筑物附近的土坡出現(xiàn)失穩(wěn)滑動(dòng)時(shí),可以通過(guò)采用施工、支擋、排水、反壓等措施來(lái)提高土坡的穩(wěn)定性。

  參考文獻(xiàn):

  [1]莫海鴻.基礎(chǔ)工程[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社。

  [2]陳希哲.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)[M].北京:清華大學(xué)出版社。

  [3]王磊,趙儉斌,梁正龍.地基對(duì)建筑物破壞的原因及控制措施[Z]。

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