浅谈地基对建筑物的破坏原因与处理措施

淮南职业技术学院

毕业设计(论文)

题 目 殷 焱浅谈地基对建筑物的破坏原因及处理措施 姓 名

专业班级 系 别

指导教师

2011年5月12日

浅谈地基对建筑物的破坏原因与处理措施

08建筑工程技术一班 殷焱

摘 要:地基在建筑物中起到举足轻重的作用,地基的好坏与建筑物的安危有着密切的关系,地基的事故一旦发生,就很难进行补救,因此必须对地基给予足够的重视,也应该清楚地基对建筑物破坏的原因。通过从地基承载力、地基沉降、土坡失稳等方面分析地基是如何破坏建筑物的,并且提出一些有实际意义的控制方法。

关键词:地基承载力;地基沉降;土坡失稳

1 概述

任何建筑物都是建在地层上,建筑物的全部荷载都是由它下面的地层来承担,建筑物向地基传递荷载的下部结构部分称为基础;而受建筑物影响的那一部分地层则称为地基。地基可以分为两大类,开挖后可以直接修筑基础的地基,称为天然地基;那些不能满足要求而需要事先开挖处理的地基,称为人工地基。地基的功能决定了地基在设计和施工中必须满足以下三个基本要求:

1.1强度要求。通过基础而作用在地基上的荷载不能超过地基的承载力,才能保证地基不因地基土中的剪应力超过地基土的强度而破坏,而且还应有足够的安全储备。

1.2变形要求。基础的设计还应该保证基础沉降或其他特征变形不超过建筑物的允许值,才能保证上部结构不因沉降或其他特征变形过大而受损或影响建筑物正常的使用。

1.3其他要求。地基除了满足上面的要求外,还应满足基础的结构的强度、刚度、和耐久性要求。

2 地基对建筑物破坏的影响

2.1地基承载力。当地基允许承载力大于建筑物对地基的压应力时,地基工作是安全的、正常的,在建筑物荷载的作用下是不会遭受破坏。然而,当建筑物产生的压应力大于地基允许承载力时,在地基四周的地面会出现隆起,地基土体甚至会沿滑动面开始滑移,这时地基已经发生了整体剪切破坏,会造成建筑物倾斜或倒塌。因此,在建筑基础设计中,必须认真考虑地基承载力这一问题。影响地基承载力的因素有:(1)地基承载力与土颗粒间的内聚力有关,因此,粘性

土的承载能力较大,粘性土颗粒间吸附力较强。(2)地基承载力与土的含水量有关,当土中含水量过大时,土体的内聚力就会被破坏,土颗粒间的摩擦力减少。

(3)地基承载力与土颗粒间摩擦阻力有关,土体越密实,级配越合理,土颗粒越大,颗粒表面越粗糙,形状越不规则,摩擦阻力越大,因此,土的承载力越大。

2.2地基沉降。引起基础沉降的原因很多,主要是地基土的可压缩性。土体在外部压力作用下,土颗粒和水自身压缩量是很微小的,地基土真正被压缩的原因是在外力作用下土体中的孔隙被压缩和孔隙中的水被挤出。如果地基的沉降量不满足规范的要求,会造成建筑物整体下沉或倾斜甚至倒塌。

2.3土坡失稳。土坡失稳是指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其原来的稳定性,即改变了原来的平衡状态。影响土坡失稳的原因有:(1)内部因素。a.土坡土质:由于各种土质的抗水能力、抗剪强度是不一样的,如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等,这种土遇水后会慢慢软化,土体的强度降低很多。b.土坡外形:突肚形的斜坡由于重力作用,比上陡下缓的凹形坡易于下滑;粘性土有粘聚力,当土坡不高时是稳定的,但随气候和时间的变化,也会逐渐塌落。c.土坡结构:如在斜坡上堆有较厚较重的土层,并且当下层土不透水时,容易在交界上发生滑动。(2)外部因素。a.人为影响:不合理的施工开挖,如开挖坡脚;开挖基坑、沟渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近;在斜坡上建房或堆放重物时,都可引起斜坡变形破坏而产生滑坡。b.振动的作用:对于砂土,在地震的反复作用下,砂土极易发生液化;对于粘性土,振动时易使土的结构破坏,从而降低土的抗剪强度;而在斜坡附近施工打桩或爆破,由于振动也可使邻近土坡失稳或滑坡。c.降水或地下水的作用:持续的降雨或地下水渗入土层中时,土中含水量就会增高,土中易溶盐溶解,土质变软,土的强度会降低,会导致滑坡的产生。

3 处理措施

3.1地基处理是一项历史悠久的工程技术。追溯到很久以前,人类就已懂得对天然地基进行人工处理,例如我国两千年前就采用在软土中夯入碎石等压密土层的方法。随着现代建筑事业对地基处理的要求日益增高,许多新的地基处理技术也得到开发和应用,如近年来发展的强夯法、振冲法、真空预压法、高压喷射

注浆法以及加筋法等已广泛用于工程实践。地基处理技术的研究和推广已成为土木工程中一项重要的课题。

地基处理就是按照上部结构对地基的要求,对地基进行必要的加固或改良,提高地基土地的承载力,保证地基稳定,减少房屋的沉降或不均匀沉降,消失陷性黄土的失陷性,提高抗液化能力等,常用的人工地基处理方法有换土垫层法,重锤表层夯实,强夯法,振冲法,注浆法,深层搅拌,化学加固等方法。地基处理的对象是软地基和不良地基。地基处理的目的是:提高地基的强度以保证地基的稳定性;降低地基的压缩性,减少地基的沉降和不均匀沉降;加强地基固结过程,提早完成沉降;防止地震时液化和震陷等。

地基基础缺陷的处理应综合考虑下列因素:一是地基基础缺陷的种类及其对建筑物使用、安全、耐久性等方面的影响;二是上部结构的整体性、安全度、使用要求等具体情况对地基基础变形的适应性;三是地基基础变形、结构变形的数值,发展速度和趋势;四是地基基础缺陷和加固上部结构的可能性和经济性。

地基基础缺陷处理的一般原则如下:当地基基础的变形已经趋于稳定时,一般可不作地基或基础的加固。当地基不均匀沉降尚未趋于稳定时,一般考虑“等待沉降稳定”、“加速沉降稳定”和“制止沉降”三种方法处理。 地基基础处理的措施有:对上部结构进行维护;对上部结构进行加固或减荷,基础加固、地基加固。上述几种措施有时不单独采用,有时需多种措施综合采用。这些措施的选择,往往需要对上部结构和地基基础作全面的考虑,提出不同的方案,进行经济和技术上的比较,从而选择合理的方案。必要时还应对缺陷形成的原因及现实,从使用和维护上采取相应的防范措施。

3.2地基处理方法的确定按下列步骤进行。

3.2.1根据结构类型、荷载大小及使用要求,结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和对邻近建筑物影响等因素,初步选定几种可供考虑的地基处理方法。

3.2.2对初步选定的各种地基处理方法,分别从加固原理、适用范围、预期效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比选择最佳的地基处理方法,必要时可选择两种或多种地基处理措施组成的综合处理方法。

3.2.3对已选的地基处理方法,必须根据建筑物安全等级和场地复杂程度,在有代表性的场地上进行相应的现场试验和试验性施工,并进行必要的测试,以检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求时,应找出原因并采取改进措施和修改设计。

3.2.4经地基处理后的地基承载力设计值应按地基承载力标准值乘以综合修正系统确定。地基处理技术人员应掌握所承担的地基处理目的,加固原理,技术要求和质量标准等。施工中应有专人负责控制和监测,并做好施工记录,在出现异常情况时,必须及时同有关部门妥善解决。

3.3地基处理途径。进行地基处理时,必须结合具体情况,慎重选择,必要时应作方案比较,以找出最佳途径。

3.3.1碾压与夯实。建筑物地基表面的松散填土、杂填土或其它软土层,往往需压实后才能作为地基的持力层。

我国民间常用的夯蛾或蛙夯因夯击功能小,影响深度浅,通常只用于平整基槽或局部压实。因此当要求压实影响深度较大时,通常需采用具有较大压实功能的机械碾压、振动压实、重锤夯实甚至强夯等方法进行处理。强夯有一种利用夯击产生的振动波来处理地基的新技术,目前已广泛用于工程实践,并取得了良好的效果。

3.3.2机械碾压法。机械碾压法是一种采用平碾、羊足碾、压路机、推土机及其它压实机械来太实松软土层的方法,常用于大面积填土的压实和杂填土地基的处理,碾压后地基土的承载力主要取决于土地的性质、施工机具和施工质量,一般应通过试验确定。

3.3.3振动压实法。振动压实法是一种在地基表层施加振动把浅层松散土振实的方法,其主要用于处理砂土、炉渣、碎石等无粘性土为主的填土。

3.3.4重锤夯实法。重锤夯实法是利用重机械将夯锤提高到一定高度,然后使锤自由落下,反复夯打,在地基表层形成一层较为均匀的硬壳层,从而提高地基表面层的强度,可用于处理离地下水位0.8m以上稍湿的杂填土、粘性土、砂性土、湿陷性黄土和分层填土等地基,但不宜用于有效深度内存在有软粘土层的地基。

3.3.5强夯法。强夯法地基加固施工技术由20世纪70年代法国工程师梅那首先创用,通过起重机械将大吨位夯锤起吊到6~30m高度后,自由落下,给地基土以强大的冲击能量的夯击,使土中出现冲击波和很大的冲击压力,迫使土层空隙压缩,土体局部液化,在夯击点周围产生裂隙,形成良好的排水通道,孔隙水和气体逸出,使土粒重新排列,经时效压密达到固结,从而提高地基承载力,承低其压缩性并减少或消除土体湿陷性的一种有效的地基处理方法。实践证明,经强夯处理的地基,其承载力可提高2~5倍,压缩性可降低200%~500%。影响深度在10m以上。一般可用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土和粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土地基,还可在不深的水中夯实地基。由于强夯效果好,速度快,节省材料且用广泛,在界受到广泛的重视。强夯法的缺点是施工时噪音和振动大,且对邻近建筑物影响大,因而不宜在人口稠密的城市中使用。

3.3.6换土垫层。换土垫层法(亦称换填法或开挖置换法)是将天然软弱土层挖去或部分挖去,分层回填强度较高,压缩性较低且无腐蚀性的砂石、素土、灰土、工业废料等材料,压(夯)实后作为地基垫层(持力层)。实践证明,换土垫层法可有效地处理某些荷载不大的建筑物地基问题,如一般的三、四层房屋、路堤、油罐和水闸等地基。可用于淤泥、淤泥质土、湿限性黄土、膨胀土、素填土、杂填土、季节性冻土地基以及暗沟、暗塘等的浅层处理。

4 结论

综上所述,在建筑工程中由于地基不良导致建筑物沉降甚至倒塌的事故很多。因此,在实际的工程中应重视和加强对不良地基的处理,应根据不同建建筑物、不同的地理环境、不同的土质采用不同的方法进行地基处理,从而使地基承载效果达到最佳,为建筑物提供安全的保障。

4.1当建筑物的重量较大或是地基处于软弱土层时,一般的地基难于满足承载力要求,可以采用换填垫层、排水固结、强夯、CFG桩复合地基来提高地基承载力。

4.2当建筑物重量较大或是地基处于软弱土层时,地基的沉降量会很大,可以从基础的刚度、强度与建筑物整体刚度、强度、充分利用硬壳层、软土地基加固、相邻建筑物基础的处理等措施来减少地基沉降量。

4.3当建筑物附近的土坡出现失稳滑动时,可以通过采用施工、支挡、排水、反压等措施来提高土坡的稳定性。

参考文献

[1]莫海鸿.基础工程[M].北京:中国建筑工业出版社.

[2]陈希哲.土力学与地基基础[M].北京:清华大学出版社.

[3]王磊,赵俭斌,梁正龙.地基对建筑物破坏的原因及控制措施[Z].


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