時間:2022-03-22 14:44:34
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇建筑基礎,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
1引言
建筑基礎埋置于地下,有可能會受到腐蝕性水和污染土的侵蝕,引起基礎混凝土開裂破壞、鋼筋受到腐蝕,導致基礎的耐久性降低。因此,對于腐蝕環境下的建筑基礎,必須進行防腐蝕設計。
2混凝土腐蝕機理分析
2.1碳化作用
空氣中或溶于水中的CO2與水泥石中的Ca(OH)2、水化硅酸鈣(3CaO.2SiO2.3H2O)等起反應,導致混凝土中堿度降低和混凝土本身的粉化。混凝土碳化受多種因素影響,混凝土的材料、配比、環境條件如溫度、濕度、CO2濃度等對其都有影響,碳化作用對混凝土的腐蝕作用是最明顯的,其主要反應式如下:
Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O
CO2+H20H2CO3
Ca(OH)2+H2CO3CaCO3+H2O
2.2氯鹽腐蝕
氯鹽腐蝕是沿?;炷两ㄖ锖凸坊炷两Y構腐蝕破壞最重要的原因之一。氯鹽既可能來自于外部的海水、海霧、化冰鹽;也可能來自于建筑過程這使用的海砂、早強劑、防凍劑等。它可以和混凝土中的Ca(OH)2.3CaO.2A12O3.3H2O等起反應,生成易溶的CaCl2和帶有大量結晶水、比反應物體積大幾倍的固相化合物,造成混凝土的膨脹破壞,其反應式如下:
2Cl+Ca(OH)2CaCl2+2OH-
2Ca(OH)2+2C1-十(n-1)H20CaO.CaCl2.nH2O
3CaCl2+3CaO.Al2O3.6H20+25H2O3CaO.Al2O3.3CaCl2.31H2O
2.3硫酸鹽的腐蝕
硫酸鹽也是破壞混凝土結構耐久性的一個重要因素,硫酸及硫酸鹽溶液進入混凝土的毛細孔中,硬化時水分蒸發,濃度提高,直接結晶,體積膨脹或直接與水泥石成分發生化學反應,生成結晶,體積膨脹,從而導致混凝土脹裂破壞。在海水、湖水、鹽沼水、地下水、某些工業污水及流經高爐礦渣或煤渣的水中常含有鈉、鉀、銨、鎂等硫酸鹽,與Ca(OH)2起置換反應,生成硫酸鈣。生成物的體積比反應物大1.5倍以上,呈針狀結晶,引起很大的內應力。其破壞特征是在表面出現幾條較粗大的裂縫。反應式如下:
4CaO.Al2O3.12H2O+3Na2SO4+2Ca(OH)2+2OH2O3CaO.Al2O3.CaSO4.31H20+6NaOH
Ca(OH)2+SO42-十2H2OCaSO4.2H2O+2OH-
2.4酸的腐蝕
在硫酸、鹽酸等生產車間和受酸雨危害的地區,混凝土構筑物受到強烈的腐蝕作用。酸對混凝土的腐蝕主要是酸能與水泥石中的Ca(OH)2發生中和反應生成可溶性的鈣鹽,破壞了水泥石中的堿度,使水化硅酸鈣等其它水化產物自行分解,而且鹽酸還能直接與這些水化產物反應生成可溶性鈣鹽,使單位體積內Ca(OH)2和CSH(B)含量減少。混凝土孔隙率增大,力學性能劣化。酸還可以與混凝土中的某些成分發生反應生成非凝膠性物質或易溶于水的物質,使混凝土產生由外及內的逐層破壞。另外,酸還可以促使水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的水解,從而破壞了孔隙結構的膠凝體,使混凝土的力學性能劣化。
2.5堿的腐蝕
堿對混凝土的腐蝕主要表現在與空氣中的CO2在混凝土表面或孔隙中產生強烈的碳化作用,其反應式如下:
CO2+2NaOHNa2CO3+H2O
CO2+2KoHK2CO3+H2O
水分蒸發后碳酸鹽結晶:
Na2CO3+10H2ONa2CO3.10H2O
K2CO3+15H2OK2CO3.15H2O
當混凝土沒有蒸發表面時,主要表現為堿骨料反應。所謂堿骨料反應是指混凝土原材料中的水泥、外加劑、混合材和水中的堿(Na2O或K2O)與骨料中的活性成分(氧化硅、碳酸鹽等)發生反應,生成物重新排列和吸水膨脹所產生的應力誘發產生裂縫,最后導致混凝土結構的破壞。
根據反應機理,堿骨料反應又可分為三種類型:①堿硅酸反應,堿與骨料中的活性SiO2反應,生成堿硅凝膠,堿硅凝膠吸水膨脹后產生內應力,導致混凝土開裂,堿硅酸反應發生最為普遍,危害也最為嚴重;②堿碳酸鹽反應,堿與骨料中的碳酸鈣鎂反應,將白云石轉化為水鎂石和粘土,水鎂石結晶重排和黏土吸水膨脹產生應力導致破壞;③堿硅酸鹽反應,從機理上說仍屬于堿硅酸反應,但膨脹進程緩慢。堿骨料反應發生需要兩個條件:首先混凝土原材料中含堿量高,現在大多數國家規定骨料中的堿不超過O.6%或混凝土含堿量不超過30kg/ms;第二是有水分和空氣的供應,越是潮濕的環境堿骨料反應越容易發生硅灰、粉煤灰和高爐礦渣均可緩解、抑制堿骨料反應的發生。
3鋼筋腐蝕機理分析
由于腐蝕性介質Cl-的作用,使鋼筋表面原有的鈍化膜被破壞,由鈍化狀態轉化為活性狀態,產生鋼筋的銹蝕,而鋼筋銹蝕是一個電化學過程,是腐蝕電池作用的結果。因為氯離子半徑很小,穿透力強,很容易吸附在鋼筋陽極區的鈍化膜上,取代鈍化膜中氧離子,使鋼筋起保護作用的氫氧化鐵變為無保護作用的氯化鐵,氯化鐵的溶解度比氫氧化鐵的溶解度大得多,由于氯離子到達鋼筋表面的不均勻性,特別是氯離子作用在鋼筋局部區域時,則局部區域為陽極,形成了大陰極小陽極的腐蝕,這種坑蝕或局部腐蝕對結構的危害較大。
一般的電化學反應表達式為:
陽極反應:Fe一2e:Fe2-
陰極反應:O2+2H2O+4e一4OH-
綜合反應:2Fe+O2+2H2O:2Fe(OH)2(伴有電流)
從化學成分來看,銹蝕物一般為Fe(OH)3、Fe(OH)2、Fe3O4.H2O、Fe2O3等,其體積比原金屬體積增大2~4倍,由于鐵銹膨脹,對混凝土保護層產生巨大的輻射壓力,其數值可達30MPa(大于混凝土的抗拉極限強度),使混凝土保護層沿著銹蝕的鋼筋形成裂縫(俗稱順筋裂縫)。這些裂縫進一步成為腐蝕性介質滲入鋼筋的通道,加速了鋼筋的腐蝕。鋼筋在順縫中的腐蝕速度往往要比情況快,等到混凝土表面的裂縫開展到一定程度,混凝土保護層則開始剝落,最終使構件喪失承載能力。新晨
4防腐蝕的措施
4.1原材料的選擇
4.1.1水泥
由于各種水泥的礦物質組份不同,因而對各種腐蝕性介質的耐蝕性就有差異,正確選用水泥品種,對保證工程的耐久性有重要意義。在水泥品種的選擇上,應注意以下幾個方面:
1)選擇低水化熱水泥
2)避免使用早強水泥和早強劑
3)選擇有害堿含量低的水泥,以防止發生堿骨料反應。
4)選擇鋁酸三鈣(C3A)較低的水泥,雖然鋁酸三鈣(C3A)具有高強效應,但它能與硫酸鹽土產生化學反應,產生體積膨脹,引起混凝土開裂。此外,合理使用粉煤灰、礦渣等礦物摻和料,這也是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。
4.1.2粗、細骨料
混凝土中所采用粗細骨料,應保證致密,同時控制材料的吸水率以及其它雜質的含量,確保材質狀況。為了改善粗細骨料的顆粒級配,在允許的最大粒徑范圍內應盡量選用粒徑較大的粗骨料,可減少骨料的空隙率,也有助于提高混凝土的耐久性。另外,為了避免產生堿骨料反應,《工業建筑防腐設計規范》規定,可采用花崗巖、石英石和石灰石,但是不得采用有堿骨料反應的活性骨料。
4.1.3攪拌及養護用水
考慮其對混凝土及砂漿強度的耐久性影響,應正確選擇混凝土攪拌及養護用水,檢查其雜質情況,目前主要采用自來水,嚴禁采用海水和井水。
4.1.4外加劑
在拌制混凝土過程中摻入外加劑,可以改善混凝土性質,如提高混凝土密實性或對鋼筋的阻銹能力,從而提高混凝土結構的耐久性,如阻銹劑、密實劑、加氣劑、減水劑等。由于外加劑的化學組成中的氯鹽可能使混凝土結構中的鋼筋脫鈍,給結構物帶來隱患。在選擇外加劑時需對其中氯鹽的含量進行檢測,并做相關實驗。
4.2控制混凝土的水灰比和水泥用量
提高混凝土自身的防腐性能,主要提高其密實性和抗中性化能力,在腐蝕環境下,一般混凝土的強度等級不得小于C30,對于預應力混凝土結構,其強度等級應提高一個等級。
水灰比的大小是決定混凝土密實性的主要因素,它不但影響混凝土的強度,也嚴重影響其耐久性,故必須嚴格控制。
保證足夠的水泥用量,同樣可以提高混凝土的密實性和耐久性。單位水泥用量較高的混凝土,拌和物比較均勻,可減少混凝土搗實過程中出現的局部缺陷;并且能保持鋼筋周圍有足夠的堿度,使鋼筋鈍化膜不容易破壞?!豆I建筑防腐設計規范》中規定了最小水泥用量(kg/m3)和最大水灰比,在施工過程中應嚴格執行。
4.3混凝土保護層的厚度
保護層厚度對鋼筋的防腐蝕具有重要的作用。首先,增大保護層厚度可使腐蝕介質到達鋼筋表面的時間明顯推遲。根據調查,若保護層厚度減少1/4,則混凝土中性化層到達鋼筋表面的時間可縮短一半。其次,增大保護層厚度可增強抵抗鋼筋銹蝕產生的脹裂力。
當然,也不能一味地增大保護層厚度,因為保護層太厚時,受彎構件橫向裂紋會增大,涂料保護層也易脫落。
《工業建筑防腐設計規范》中規定了鋼筋的混凝土最小保護層厚度,在施工過程中應嚴格保證。
4.4基礎、基礎梁的表面防護措施
對處在強、中等腐蝕性環境中的基礎,應設碎石灌瀝青或瀝青混凝土的耐腐蝕墊層,厚度不應小于100mm?;A和墊層表面及基礎梁表面的防護措施有:環氧瀝青或聚氨酯瀝青涂層、樹脂玻璃鱗片涂層、聚合物水泥砂漿、瀝青冷底子油兩遍加瀝青膠泥涂層等,設計時應根據環境的腐蝕性等級,按《工業建筑防腐設計規范》的規定選用。
4.5鋼筋的防護措施
采用電化學保護。電化學保護分為陰極保護和陽極保護。陰極保護是一種經濟有效的防護措施,應用范圍廣泛。而陽極保護是將被保護的金屬構件與外加直流電源的正極連接,當電流通過時迅速發生電化學反應,形成鈍化區,使金屬構件得到保護。
對鋼筋進行涂(鍍)層保護。鋼筋的表面防護分為金屬和非金屬表面防護。鍍鋅是常用的金屬表面防護,環氧樹脂和聚合體樹脂用于非金屬表面防護。
使用環氧涂層鋼筋。鍍鋅鋼筋、包鋼鋼筋以前很少使用,合金鋼鋼筋(耐蝕鋼筋)在日本有一定的發展,美國、加拿大一些國家對不銹鋼鋼筋、環氧涂層鋼筋在工程上應用廣泛。近年,我國也制定了環氧涂層鋼筋產品標準,并開始在工程中應用。
關鍵詞:建筑,基礎,設計
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
建筑基礎在建筑工程占有極其重要的地位,其設計質量的優劣對建筑工程的穩定性有巨大影響。隨著經濟的發展和人們物質生活水平的不斷提高,建筑施工技術和建筑材料的不斷更新和進步,人們對建筑物的功能要求也越來越高了,不僅要滿足基本的使用功能,同時還要滿足抗震等一些特殊的要求,這也就提高了人們對建筑物基礎設計的要求。
1 建筑的基礎設計需考慮的因素
高層建筑的基礎設計對保證建筑物的正常使用和安全至關重要,是高層建筑結構設計的重要內容。高層建筑結構的基礎應綜合考慮地基土質情況、上部結構形式、有無抗震設防要求、場地環境和施工技術等因素。基礎設計應根據建筑上部的結構類型、規模、荷載、整體剛度、對不均勻沉降的敏感性以及建筑下部工程地質條件、地層結構、各土層的物理力學性質、地基承載力、地下水位埋深與水質、當地凍深等因素因地制宜進行。當然,施工技術和施工材料等其他因素,也是全面考慮基礎形式選擇的條件。
2 地基基礎方案的類型
基礎是建筑物和地基之間的連接構件。這是建筑物以及構筑物的主要承重部分,所以基礎的設計和選擇是非常重要的。當建筑場地土質均勻、堅實、性質良好、地基承載力也適宜時,對于一般建筑,可將基礎直接座在淺層天然土層上,稱為天然地基上淺基礎。以下有幾種常用基礎形式及適用情況。砌體結構通常采用的是剛性條形基礎。有灰土條形基礎、毛石混凝土條形基礎以及四合土條形基礎等。如果基礎的寬度超過2.5m 時,也可采用柔性基礎即鋼筋混凝土擴展基礎??蚣芙Y構、無地下室、地基土剛性比較強、上部荷載作用也比較小時,適宜選用單獨的柱基,并且要設置一些柱基間拉梁來承擔一層墻體,或者是采用鋼筋混凝土條形基礎來增強地基的穩定性。但在地基剛性比較弱、荷載的作用力也比較大時,為了有效的增強建筑的整體性,避免地基的不均勻沉降,則應該選擇十字交叉梁條形基礎。如果上述的基礎強度仍不能滿足建筑設計的要求,也可以選用梁筏基礎。
框架結構、有地下室、上部結構對基礎的不均勻沉降的要求比較嚴格而且對于基礎的防水功能要求也比較高時,可選用梁筏基礎。它對上部建筑物荷載大、地基軟弱、地下防滲要求高的建筑具有明顯的優勢。高層建筑荷載大、高度大,按照地基穩定性的要求,基礎埋置深度大,常采用箱形基礎,這種基礎由現澆的鋼筋混凝土底板、頂板、縱橫外墻與內隔墻組成箱形整體。它剛度大、整體性好,可利用箱形空間作為停車場、商場活動廳、儲藏室、設備層等。
當建筑地基土層軟弱,壓縮性高,強度低,無法承受上部荷載時,需經過人工加固處理后作為地基,稱為人工地基。一般采用的加固處理地基的方法,有機械壓實法、強夯法、換土法、預壓固結法、擠壓法、振沖法、化學加固法等。當建筑地基上部土層軟弱,設計天然地基淺基礎不滿足地基強度或變形要求,或是采用人工加固處理地基不經濟或時間不允許時,可采用樁基礎或深基礎。當處于地震區高層建筑埋置深度不小于建筑物高度的1 /15,采用淺基礎不能滿足要求,也就只能用樁基礎和深基礎。
常用的深基礎類型包括: 樁基礎、大直徑樁墩基礎、沉井基礎、地下連續墻、樁箱基礎等等。此處將應用廣泛的樁基礎著重介紹。在建筑基礎設計中,樁型的選擇必須結合建筑物的實際使用要求、工程地質狀況、上部結構類型、施工條件、荷載大小與分布情況、周圍環境等因素,合理選擇最為合適的樁型,從而保證設計方案更具可行性。
預制樁,其中包括: 預應力混凝土管樁、混凝土方形樁等,主要適宜持力層上覆蓋為松軟土層,沒有堅硬的夾層,對密實的中間夾層或碎石土難以穿越,且不能穿越凍脹性質明顯土層;持力層頂面的土質變化不大,樁長易于控制,減少截樁或多次接樁;水下樁基工程;工期比較緊的工程,因已在工廠預制,可縮短工期。常用的施工方法有: 錘擊法、靜壓法等,在國內的建筑基礎設計中得到了廣泛的應用。
灌注樁系指在工程現場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔,并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁,依照成孔方法不同,灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。對于淤泥、粘土、砂層、巖石等各種土層都適用,且能在水位以下施工,施工工藝也比較成熟,承載力大。對于多層、小高層等建筑,可以考慮用小直徑的摩擦樁或摩擦端承樁,利用上部土層的樁側及樁端阻力,單樁豎向承載力可達100t~300t左右。對于高層、超高層等建筑,可以考慮采用大直徑的端承樁,穿過軟弱土層并錨入基巖,以巖層作為持力層,單樁豎向承載力可達300t~1 000t左右甚至更高鋼樁,其中主要包括: H型鋼樁、鋼管樁等,但是由于整體工程費用較為昂貴,一般工程中不宜采用。在建筑基礎設計中,如果場地的硬持力層相對較深,如果采用超長摩擦樁、混凝土預制樁、灌注樁存在工藝或技術方面的難題,可考慮在設計方案中采用鋼樁,其可以穿過較硬的土層、風化巖層。
3 建筑基礎設計的注意事項
在建筑基礎設計中,結合筆者的經驗,總結了以下注意事項:
1) 基礎設計中必須考慮建筑上部結構的荷載,以及基礎與地基之間的共同作用,并采取有效的強化措施,以加強上部結構的實際剛度與強度;
2) 對于已經選定的建筑基礎設計方案,應按照建筑物的基礎設計等級,選擇最具代表性的場地進行現場試驗與測試,以檢驗各種設計參數與加固措施的實際效果,避免在施工中遇到各類問題;
3) 在建筑基礎設計過程中,必須按照基礎的承載力確定其面積及樁基埋深等,對于基礎的承載力特征值等進行必要的修正;
4) 在符合規定的受力范圍內,如果存在軟弱下臥層的問題,必須經過認真的計算與試驗,進行軟弱下臥層承載力的驗算,從而得出正確的設計方案;
5) 根據建筑物各部分結構荷載的差異,以及建筑物之間的施工順序與聯系方法等,在基礎設計中應按照相關規范與地區經驗,對于基礎變形允許值及相關參數提出相應的設計要求;
6) 復合建筑基礎設計中,應滿足建筑物承載力與變形的基本要求,特別是在膨脹土、欠固結土、可液化土、濕陷性黃土等特殊地質條件下進行基礎設計時,必須綜合考慮土體的實際性質,選用適當的施工與強化工藝。
4 結論
孫棟明
(浙江昆侖建設集團股份有限公司)
【摘 要】本文主要從建筑基礎底板混凝土施工的現場準備、供應與拌制、澆筑施工、施工中的測溫控制方法、保養與維護等五個方面對建筑基礎底板混凝土施工控制要點進行分析。
【關鍵詞】建筑基礎;底板;混凝土;控制要點
1 建筑基礎底板混凝土施工概述
1.1 基礎底板混凝土的原料選用
在建筑基礎底板混凝土施工中,必須要選擇合適的底板混凝土原料。由于普通水泥的水化熱比較高,如果運用到基礎底板混凝土施工中去,水泥的水化熱不容易散發,導致混凝土的內部溫度較高,使其與混凝土的外部溫度產生較大的溫度差,使混凝土的內部出現壓應力,外部則會出現拉應力,二者出現嚴重差值時就會出現裂縫。
在進行細骨料的選用時,必須要選用含砂率合理的細骨料,其中中砂的平均粒徑一般要大于0.5 mm,其含泥量要小于5%。相對于細砂所拌制的混凝土來說,其平均粒徑較大的中砂所拌制的混凝土能夠更好地降低用水量,同時能夠減少混凝土中水泥的用量,降低水泥的水化熱和收縮性。而在粗骨料的選用上,一般要選擇粒徑較大并且具有良好級配的石子,其粒徑一般在5~25mm,含泥量小于1%,這種碎石所拌制的混凝土具有較好的和易性,抗壓強度也比較高,能夠降低水泥的水化熱,促使混凝土的溫度降低。
1.2 混凝土的配合比
建筑工程中基礎底板混凝土的配合必須嚴格按照國家的要求和有關技術進行設計,通過實驗室適配,來確定混凝土的配合比,進行水泥水化熱的測定和驗算,另外還要注意水泥的供應情況,使其符合施工的要求。在建筑基礎底板混凝土施工中,合理地選擇原料,通過“雙摻”技術,優化配合比,降低混凝土的內部溫度升高,延遲溫峰的出現,確?;炷恋馁|量,使其具有良好的工作性能。
2 建筑基礎底板混凝土施工控制要點
2.1 施工現場的準備
在建筑基礎底板混凝土施工之前,必須要明確各部門工作人員的職責,對基礎底板表面的柱、墻鋼筋上做好標記,將基礎底板的積水坑和地坑利用組合鋼模板支模,其它的地方則可以利用木模板支模。同時還要準備好保溫所需的草袋子和塑料布,為施工做好充分準備,促使混凝土施工順利進行。
2.2 基礎底板混凝土的供應和拌制
為了保證混凝土的出罐溫度,在進行混凝土拌制時,其采用的石子必須要放在能夠遮陽的棚舍中,避免太陽的暴曬,同時還要經常用水進行沖刷,使其處于一種低溫狀態。其中在地下水和冰水的使用中,其水溫最好控制在10%以下,從而降低拌和物的溫度。拌制混凝土時,為了減少計量出現誤差,可以利用全自動微機設備來進行混凝土的攪拌計量,同時嚴格按照規范值來進行計量,其中砂石3%,水泥2%,水外的添加劑2%。尤其要注意的是,混凝土的攪拌時間不能夠少于120s,并且還要控制好混凝土的運輸時間,把握好混凝土澆筑速度,及時地反饋信息,降低水泥罐車的等待時間,確?;炷恋恼9?,避免由于供應不及時而出現冷縫現象。
2.3 混凝土的澆筑施工
混凝土澆筑作為工程建設中的重要組成部分,對建筑工程的質量有著巨大的影響。在施工時必須要做好以下幾點:
(1)在進行混凝土澆筑的時候,應該分段分層進行施工,促使混凝土的高度能夠均勻上升,根據“一個坡度,薄層澆筑,循序漸進,一次到頂”的原則實施施工。在澆搗施工中,要避免混凝土的自然流淌過大以及混凝土的供應比較遲緩而出現的冷縫現象?;炷帘仨毦邆湎鄳幕炷?,同時混凝土的流淌坡度要保持在1:8內,斜面的分層厚度控制在200~250mm 以內,從而促使下層混凝土在初始凝結之前,上層混凝土就會將其覆蓋,且澆筑線呈現s狀,要特別注意澆筑的溫度要不能大于28℃,并且澆筑帶的擺動方向要一致。
(2)由于混凝土在泵送的過程中,會形成流淌斜坡度,對此,在澆筑帶的不同區域可以分別設置三道振動器,其中第一道振動器應該設置在混凝土卸料點上,由振搗手負責振搗出管的混凝土,促使混凝土能夠順利流入底層;第二道則要設置在混凝土的中間位置,并且由振搗手將斜面混凝土進行密實;第三道布置在坡腳以及底層鋼筋的地方,由振搗手負責將混凝土流入到底層鋼筋中去,從而保證底層鋼筋混凝土的密實度。其中混凝土的澆筑時間不宜過快,應嚴格按照澆筑的順序進行,確?;炷猎跐仓r其自由下落的高度不能超過1.5m,混凝土的橫向流動值要控制在1m 以下。
(3)建筑基礎底板通過混凝土進行泵送的時候,會產生很多的水分,導致流動性混凝土在實施澆筑時,上涌的漿水和泌水就會順著混凝土的坡腳流入到坑底。對此,混凝土在進行土墊層施工的時候,必須要形成一定的坡度,使大量泌水能夠從土墊層流淌到附近的積水坑和排水溝,同時通過這些積水坑將泌水排放到基坑外。如果混凝土的坡腳離后澆帶、底板面的標高以及頂端模板較近的話,在澆筑過程中,振搗手可以將其方向進行改變,使其與斜坡面成為一個積水潭,利用軟管及時地排除泌水。
(4)建筑基礎底板混凝土澆筑以后,底板表面的浮漿相對比較厚,因此,施工單位在混凝土初凝之前要在地板上撒一層1~3cm 的碎石,并用振動器將其振實,利用刮尺將其刮平,同時在初凝以后,還要進行兩次搓壓,用保溫材料將其覆蓋,實現養護管理,從而避免混凝土的表面出現裂縫。
2.4 建筑基礎底板混凝土施工中的測溫控制方法
混凝土在施工的時候,混凝土的內部熱量不能很好地散發出來,而外部的散熱速度又相對較快,尤其在夜間和下雨的時候,這樣很容易導致混凝土的外部和內部之間產生較大的溫度差,從而造成混凝土的表面出現有害裂縫。同時混凝土在硬化以后會隨著溫度的降低而收縮,由于地基的限制,便會產生巨大的外約束力,使混凝土超過了當前混凝土的強度,出現裂縫現象。為了避免這種現象的出現,根據混凝土的水化熱規律,并結合工程的實際情況,制定合理、科學的溫控方案,將混凝土的溫差控制在25℃以內。
根據混凝土的底板厚度和澆搗方向來設置測溫點,在混凝土澆搗施工完成后的前三個小時內,每隔一個小時測溫一次;在4~6h中,每兩個小時測溫一次;6h以后的,可以每四個小時測溫一次。通常情況下,在10~14h以后,就可以停止測溫。另外還要做好每個測溫點的記錄工作,如果發現混凝土的溫度差大于22℃的時候,要及時向有關部門匯報,及時解決問題。目前我國最常用的測溫儀為XX—16型,測溫探頭可以采用WZC—010銅熱電阻來進行測溫。同時還配以導線,將導線和銅熱電阻進行焊接,用環氧樹脂將其封閉,能夠很好地處理老化工作,有效避免滲水。
2.5 建筑基礎底板混凝土的保養和維護
(1)混凝土在完成澆筑和二次抹面壓實施工階段以后,可以先在混凝土的表面覆蓋一層塑料布,接著再在上面用草袋子覆蓋,及時對其覆蓋保溫。
(2)由于剛剛澆筑的混凝土水化熱度相對較快,必須要用塑料布進行覆蓋,有效避免混凝土的表面出現干縮和裂縫現象,從而實現保溫和保養。同時在混凝土的接縫處也要進行搭接覆蓋,并將其蓋嚴,防止混凝土的水分蒸發,使混凝土的表面保持在濕潤狀態下。
其中混凝土終凝結束以后,澆水養護必須要控制在14天左右。尤其要注意柱、墻插筋等部位的養護工作,一定要覆蓋的特別嚴實。
(3)在停止測溫時,必須要經過工程項目部門以及技術人員的同意,才能結束測溫工作,并把混凝土塑料薄膜的保溫層逐層掀掉,從而促使混凝土能夠有效地散熱。
(4)在制作和養護混凝土試塊時,應該把混凝土試塊放在底板混凝土的上面,并用與底板一致的覆蓋物進行覆蓋,將其覆蓋嚴密,避免出現貫穿裂縫。
【關鍵詞】小高層建筑;樁筏基礎;基礎設計
基礎是房屋結構的重要組成部分,房屋所受的各種荷載都要經過基礎傳至地基。由于小高層建筑層數多、上部結構荷載較大,導致使其基礎具有埋置深度大,材料用量多,施工周期長,工程造價高等特點。為此,小高層建筑基礎設計時應滿足以下幾方面的要求:
(1)基礎的總沉降量和差異沉降量滿足規范規定的允許值;
(2)滿足天然地基或復合地基承載力及樁基承載力的要求;
(3)地下結構滿足建筑防水的要求;
(4)預先估計在基礎施工過程中對毗鄰房屋或市政設施的影響,并盡可能避免或減輕這種影響和干擾。
1 基礎的選型
應選用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調節不均勻沉降的基礎形式。天然地基上的筏形基礎比較經濟,宜優先采用;必要時也可采用箱形基礎;當地質條件好、荷載較小,且能滿足地基承載力和變形的要求時,也可采用交叉梁基礎或其它基礎形式;當地基承載力和變形不能滿足設計要求時,可采用樁基或復合地基。
基礎是否發生傾斜是小高層建筑是否安全的關鍵因素。小高層建筑由于質心高、荷載大,對基礎底面一般難免有偏心,故在沉降過程中,建筑物總重量對基礎底面形心將產生新的傾覆力矩增量,而此傾覆力矩增量又產生新的傾斜增量,傾斜可能隨之增長,直至地基變形穩定為止。因此,為減少基礎產生傾斜,應盡量使結構豎向荷載重心與基礎平面形心相重合,當偏心難以避免時,應對其偏心距加以限制。《高層規程》規定,在地基土比較均勻的條件下,箱形基礎、筏形基礎的基礎平面形心宜與上部結構豎向永久荷載重心重合。當不能重合時,偏心距e宜符合下式要求:
――與偏心方向一致的基礎地面邊緣抵抗矩();
A――基礎底面面積()。
對低壓縮性地基或端承樁基的基礎,可適當放寬偏心距的限制。按上式計算時,裙房與主樓可分開考慮。
2 基礎的埋置深度
小高層建筑基礎必須有足夠的埋置深度,這主要是考慮了以下幾方面的因素:
2.1 增大基礎埋深可保證高層建筑在水平荷載(風和地震作用)作用下的地基穩定性,減少建筑的整體傾斜,防止傾覆和滑移,利用土的側限形成嵌固條件,保證小高層建筑的穩定;
2.2 由于基礎增大埋深,可使地基的附加壓力減小,且地基承載力的深度修正也加大,則可以提高地基的承載力,減少基礎的沉降量;
2.3 增大基礎埋深,可使地下室外墻與土體之間的摩擦力和被動土壓力增大,從而限制了基礎在水平荷載作用下的擺動,使基礎底面上反力分布趨于平緩;
2.4 地震作用下結構的動力效應與基礎埋置深度關系較大,增大埋深,可使阻尼增大,結構的地震反應減小,而且土質越軟,埋置深度越大,地震反應減小得越多。因此增大埋深有利于建筑物抗震。實測表明,有地下室的建筑地震反應可降低(20―30)%。
基礎的埋置深度對房屋造價、施工技術措施、工期以及保證房屋正常使用等都有很大的影響?;A埋置太深,還會增加房屋的造價;而埋置太淺,通常又不能保證房屋的穩定性。因此,基礎設計時應根據實際情況選擇一個合理的埋置深度。當基礎直接擱置在基巖上時,可以不考慮埋深的要求,但一定要做好地錨,保證基礎不發生滑移。
3 小高層建筑常用基礎形式
3.1 筏形基礎設計
筏形基礎也稱為片筏基礎或筏式基礎,是小高層建筑中常用的一種基礎形式,它適用于小高層建筑地下部分用做商場、停車場、機房等大空間房屋。筏形基礎具有整體剛度大,能有效地調整基底壓力和不均勻沉降,并有較好的防滲性能;
3.1.1 筏形基礎尺寸的確定
筏形基礎的平面尺寸應根據地基土的承載力、上部結構的布置及其荷載的分布等因素確定。在確定基礎平面尺寸時,為避免基礎發生過大的傾斜和改善基礎受力狀況,應使基礎平面形心與上部結構豎向荷載重心之間的偏心距滿足要求。
當滿足地基承載力時,筏形基礎的周邊不宜向外有較大的伸挑擴大。當需要外挑時,其外挑長度一般不宜大于同一方向邊跨柱距的1/4―1/3,同時宜將肋梁伸至筏板邊緣;周邊有墻的筏形基礎,其外挑長度一般為1m 左右,也可不外伸。
3.1.2 筏形基礎的基底反力及內力計算
筏形基礎的設計方法,根據采用的假定不同可分為剛性板方法和彈性板方法兩大類。彈性板方法又可分為經典解析法、數值分析法(如有限差分法、有限單元法和樣條函數法)和等代交叉彈性地基梁法等;彈性板方法雖未考慮上部結構的作用,但考慮了地基與基礎的相互作用,與實際情況較為符合。
當地基土比較均勻,上部結構剛度較好,平板式筏形基礎的厚跨比或梁板式筏形基礎的肋梁高跨比不小于1/6,柱間距及柱荷載的變化不超過20%時,小高層建筑的筏形基礎可僅考慮局部彎曲作用,按倒樓蓋法(即剛性板方法)進行計算。按剛性板方法計算時,假定基礎底板相對于地基而言是絕對剛性的,則筏形基礎的內力可按基底反力直線分布進行計算。當不符合上述條件,如地基比較復雜、上部結構剛度較差,或柱荷載及柱間距變化較大時,筏形基礎的基底反力宜按彈性板方法進行計算。
梁板式筏形基礎內力計算當框架的柱網在縱橫兩個方向上尺寸的比值小于2,且在柱網單元內不再布置次肋梁時,可將筏形基礎近似地視為一倒置的樓蓋,地基凈反力作為荷載,筏板按雙向多跨連續板計算,肋梁按多跨連續梁計算,如下圖所示。由于基礎與上部結構的共同作用,致使基礎端部處的基底反力增加,
3.2 箱形基礎設計
箱形基礎是由鋼筋混凝土頂板、底板、外墻和內墻組成的空間整體結構,是小高層建筑中廣泛采用的一種基礎形式。它具有很大的剛度和整體性,能有效地調節基礎的不均勻沉降,常用于上部結構荷載大,地基軟弱且分布不均勻的情況;由于箱形基礎的埋置深度較大,周圍土體對其具有嵌固作用,因而可以增加建筑物的整體穩定性,并對結構抗震有較好的效果。
3.2.1 箱形基礎的一般規定
箱形基礎的高度應滿足結構的承載力和剛度要求,并根據建筑使用要求確定。為了使箱形基礎具有一定的剛度,能適應地基的不均勻沉降,滿足使用功能上的要求,減少不均勻沉降引起的上部結構附加應力,一般不宜小于箱基長度(不計墻外懸挑板部分)的1/20,且不宜小于3m。
3.2.2 箱形基礎基底反力計算
確定基底反力是箱形基礎設計的關鍵問題,由于影響基底反力的因素較多,如土質、上部結構的剛度、荷載分布和大小、基礎埋深、尺寸和形狀等,精確地確定箱形基礎基底反力是一非常復雜和困難的問題,可以按照彈性地基上的梁板理論計算,不僅工作量大,且計算結果與實測值比較差別較大,因此,至今尚沒有一種可靠而實用的計算方法。
實測結果表明,在軟土地區,縱向基底反力一般呈馬鞍形,反力最大值離基礎端部的距離約為基礎長邊的1/9―1/8,最大值為平均值的1.06―1.34 倍(圖(a));在第四紀粘性土地區,縱向基底反力分布曲線一般呈拋物線形,最大反力值約為平均值的1.25―1.37 倍(圖(b))
3.2.3 箱形基礎內力分析
箱形基礎頂板和底板在地基反力和水壓力及上部結構傳下來的荷載作用下,上部結構剛度對基礎內力有較大影響,由于上部結構參與共同作用,分擔了整個體系的整體彎曲應力,基礎內力將隨上部結構剛度的增加而減小,但這種考慮共同作用的分析方法計算上比較復雜,距實際應用還有一定的距離。目前在實際工程中是根據具體的上部結構體系分別采用下述兩種計算方法。
(1)按局部彎曲計算
考慮到整體彎曲的影響。縱橫方向支座鋼筋尚應有1/3 至1/2 的鋼筋連通,且連通鋼筋的配筋率分別不小于0.15%(縱向)、0.10%(橫向),跨中鋼筋按實際需要的配筋全部連通。
(2)同時考慮局部彎曲和整體彎曲計算
對不符合上述要求的箱形基礎,應同時考慮局部彎曲和整體彎曲作用。計算整體彎曲時應考慮上部結構與箱形基礎的共同作用。
3.3 樁基礎設計
樁基礎是小高層建筑中廣泛采用的一種基礎形式,適用于上部結構荷載較大,地基在較深范圍內為軟弱土且采用人工地基無條件或不經濟的情況下。樁基礎由承臺和樁身兩部分組成,承臺承受上部結構傳來的荷載,并把它分布到各根樁,在通過樁傳到深層土上;因此,在承受豎向荷載時,樁基礎的作用是將上部結構的荷載通過樁尖傳到深層較堅硬的地基中,或通過樁身傳給樁身周圍的地基中;對于水平荷載,主要是依靠承臺側面以及樁上段周圍土體的擠壓力來抵抗。
樁基承臺是上部結構與樁之間相聯系的結構部分,樁基承臺的構造,除滿足抗沖切、抗剪切、抗彎承載力和上部結構的要求外,承臺的寬度不應小于500mm。邊樁中心至承臺邊緣的距離不宜小于樁的直徑或邊長,且樁的外邊緣至承臺邊緣的距離不小于150mm;對于條形承臺梁,樁的外邊緣至承臺梁邊緣的距離不小于75mm。承臺的最小厚度不應小于300mm。承臺的配筋,對于矩形承臺其鋼筋應按雙向均勻通長布置(圖(a)),鋼筋直徑不宜小于10mm,間距不宜大于200mm;對于三樁承臺,鋼筋應按三向板帶均勻布置,且最里面的三根鋼筋圍成的三角形應在柱截面范圍內(圖(b));承臺梁的主筋除滿足計算要求外,尚應符合混凝土結構設計規范關于最小配筋率的規定,主筋直徑不宜小于12mm,架立筋不宜小于10mm,箍筋直徑不宜小于6mm(圖(c))。承臺混凝土強度等級不應低于C20,縱向鋼筋的混凝土保護層厚度不應小于70mm,當有混凝土墊層時不應小于40mm。
4 小高層基礎設計實例
4.1 工程概況
某住宅樓,地下一層,地上8層(其中地下一層為人防地下室;地上均為住宅)。住宅樓為框架―剪力墻結構,建筑總面積為5665。建筑物耐久年限為50年;建筑類別為一類;建筑耐火等級為一級;建筑抗震烈度為8度。
4.2 基礎設計
4.2.1 基礎選型
本設計上部結構荷載適中,但地基土軟弱,持力層較深,用天然淺基礎或僅作簡單的人工地基加固仍不能滿足要求,該上部建筑物對沉降要求嚴格。因此選用樁基礎,又由于上部結構是框架―剪力墻結構,承受荷載的既有框架柱又有剪力墻,故優先考慮樁筏基礎。本設計采用平板式樁筏基礎。
4.2.2 樁筏基礎設計
此樁筏基礎采用不考慮共同作用的計算方法,即上部結構視為柱底(墻底)固端約束的獨立結構,用結構力學方法求出外荷載作用下結構內力和柱底及墻底反力,然后將求出的柱底(墻底)固端力作用于基礎,假設外荷載全部由樁承擔,由外荷載和單樁承載力確定樁數,再按材料力學要求或構造要求確定承臺的尺寸和配筋。
4.2.3 樁型選擇、施工工藝和承臺埋深
樁型選擇端承摩擦樁,施工工藝選擇鉆孔灌注樁(采用泥漿護壁),承臺底面埋深6.3m。
4.3 初步選擇樁斷面及持力層,估算單樁承載力,確定樁數并進行平面布置
4.3.1 選擇樁端持力層,估算單樁承載力
樁基持力層宜選擇在壓縮性較低的土層中,且需綜合考慮樁基承載力的要求以及布樁條件。分別選擇第層(粉質粘土)、第層(粉質粘土)、第層(粉質粘土)作為樁端持力層,樁長分別為20m、26m、33m。按照《建筑樁基技術規范》JGJ94―94中的經驗公式確定單樁承載力標準值。
然后分別計算個樁長下所需樁數
4.3.2 樁數的初步確定及其平面布置
按照以下原則進行樁的平面布置①盡可能使群樁橫截面的形心與長期荷載的合力作用點重合;②盡量將樁布置在靠近承臺(筏板)的邊緣部分,以增加樁基的慣性矩;③保持樁矩=(3~4)d左右為宜,樁在平面上的布置多采用行列式。初步選定樁長10m,樁徑400mm的樁,極限承載力為629.9kN,樁數20根。
4.3.3 筏板尺寸
板厚取1.4m(待沖剪驗算后最終確定),縱向外伸350mm(到外柱外邊緣),橫向外伸取800mm(到外柱外邊緣)。其下設100mm后的素混凝土墊層。
4.4 樁頂作用效應驗算
4.4.1 上部荷載及基礎自重完全由樁來承擔(即不考慮底板下土的分擔作用),樁頂反力按直線型分布計算
樁頂作用效應滿足
4.4.2 群樁中單樁豎向承載力的驗算
在荷載作用下,存在群樁效應問題,群樁承載力并不等于單樁承載力之和。根據《建筑樁基技術規范》JGJ94-94的規定
(式7)
經計算10m的樁不能滿足要求,改選12m長的樁滿足要求。單樁承載力為735.6kN。
4.5 樁筏基礎沉降驗算
對于樁-筏基礎的整體沉降計算,現行規范沒有給出明確的規定。目前主要有兩類計算方法。一類是從樁-筏基礎的受力機理出發得到“簡易理論法”;一類是從彈性理論出發得到的半經驗半理論公式。本設計采用的沉降計算的簡易理論方法。首先根據外荷P與地基總抗力T的大小關系確定計算模式。 一種模式為P>T的實體深基礎模式;一種模式為P≤T 的復合地基計算模式。經計算知本設計為P≤T的復合地基計算模式。整體最終沉降量
其中:為樁身壓縮量; 為樁段平面一下壓縮厚度范圍內的壓縮量。按軸心受壓構件軸力按三角形分布計算;按分層總和法計算。計算結果為7.84cm,滿足規范中要求高層建筑整體沉降量不大于20cm的要求。
5 結論
小高層建筑由于既能適應現代居住生活要求,又可以在一定的程度上提高土地利用率、節約土地資源,得到人們的青睞。建筑基礎作為上部結構和地基之間的紐帶,其質量優劣直接關系到上部結構的安全與否。設計人員在進行小高層基礎設計時應當根據建筑物所處的地區、業主的要求以及地質條件,在滿足國家規范及強制性條文的要求下,進行恰當的選型,科學的計算和驗證分析進行基礎的設計。隨著人們對地基基礎研究的不斷深入,小高層建筑基礎設計也會取得新的發展。
參考文獻
[1]李紅偉. 淺議多高層建筑的基礎設計[J]. 黑龍江科技信息, 2011,(16).
[2]晏文鋒. 高層建筑基礎選型與設計[J]. 中外建筑, 2007,(01) .
關鍵詞:建筑基礎;施工技術;問題;分析
中圖分類號:TU74文獻標識碼: A
基礎就是建筑主體的根基,如果出現問題,就有可能引發一些重特大安全事故與質量事故,甚至造成非常嚴重的人員傷亡及重大財產損失,所以在施工過程中,必須將基礎建設這一關把好。目前我國建筑物中以多層或者高層建筑物為主,而這些建筑物中所采用的基礎類型多為箱形基礎、地下連續墻基礎、樁基礎,本文將在下面對現這三種基礎類型在施工中經常遇到的問題及技術進行分析。
1、箱形基礎
1.1箱形基礎建設施工中常見問題分析
在多層或者高層建筑物中大部分都修建人防以及地下車庫,而箱形基礎則是最佳選擇,因此被大量運用于這些建筑中。然而箱形基礎因為存在溫差、外部約束、收縮等原因導致很多箱形基礎中的混凝土產生裂縫或者滲漏現象,其中大多數都是由該基礎澆筑造成的,箱形基礎通常采用一些大體形的混凝土,所選底板也比較厚,在底板被澆筑完后,因為水化熱,使混凝土溫度升高。澆筑完混凝土約3至4小時,板內溫度可達到最大。而這時底板面混凝土早已凝固,一旦表面溫度和板內溫度相差超過一定范圍,就會在表面產生一些不規則形狀的裂縫。實踐中,頂板處出現的一些裂縫通常是混凝土產生收縮而引起的,如果在施工中振搗密實,且及時定期養護,該類裂縫是完全可以防止的。
1.2針對箱形基礎易出現問題所采取有效措施
根據墻板面出現裂縫的不同原因,在設計時可以根據相應規范之規定,設計好永久伸縮縫,與此同時,控制好混凝土墻面板的長度,按每30至40米或者20至30米設置寬約1米的后澆帶,這樣可以有效削弱收縮應力,等到施工后期時再將各墻段澆筑成一個整體。在實際施工中,一定要合理分布鋼筋,以降低混凝土自身收縮度,控制裂縫繼續發展。在進行混凝土澆筑時,一定要控制好相應的配合比,同時在混凝土內摻一些鋼纖維、尼龍纖維來提高混凝土自身的抗裂性。應選用水化熱比較低的水泥品種,像礦渣硅酸類鹽水泥,或者粉煤灰硅酸類鹽水泥,最大程度地縮短混凝土所產生的坍落度,消除干縮裂縫。另外,施工過程中,對已經澆好混凝土應及時進行保溫或者降溫,可以用草包或者薄膜覆蓋,或者體內安置冷卻水管,以減少表面溫度的降低或者升高,嚴格控制內、外溫差,并使之達到一定的要求。
2、樁基礎
2.1樁基礎建設施工中常見問題分析
(1)樁基礎易出現偏差
在對樁基礎進行施工過程中,由于測量放線時有可能出現偏差,再加上沉樁技術不到位或者鉆孔機沒位于水平位置,或者施工現場未及時整平或者壓實,在鉆孔過程中沉降不均勻、鉆孔中碰到障礙物等,均有可能使樁基礎出現偏差。
(2)斷樁
斷樁也是樁基礎建設過程中比較常見的問題,斷樁的原因多數是因為地形相對復雜或者地質構造自身的特點所造成的。當管樁快速穿過較軟覆蓋層而到達堅硬巖層時,阻力會加大,這時因慣性速度突然降低,加上軟覆蓋層本身給管樁帶來的阻力比較小,錘子沖擊力會直接作用在樁身處,導致樁身易出現斷裂。
2.2針對樁基礎易出現問題所采取有效措施
在對樁基礎進行施工之前,應把施工現場整平及壓實,同時將鉆孔機調至水平狀態,并保證鉆孔機在實際工作中始終在水平狀態下作業。一旦在鉆井過程中發現類似的障礙物,就應更換為沖擊鉆來進行施工。在用沖擊鉆進行施工時,其沖程一定不要過大,同時要確保受力均勻,方向一致,開始錘擊時,應采取較小的落距,盡可能選擇二次成孔來確??椎拇怪倍?。如果需要對樁采取矯正措施,所使用的工具,其力度一定不可以過大過猛。另外,樁基套管在打入以后,如果拔管速度過快,即在混凝土尚未流出樁基套管時,樁孔周圍一些土塊會迅速回縮,這樣就會形成斷樁。要解決該問題,必須控制好拔管速度和拔管時間,當提起導管時應測量砼內灌注深度以及已拆卸的導管長度,依據該情況,認真計算出提拔長度,絕對不可以未經測量及計算進行盲目拔管,需要注意的是通常一次僅能拆卸掉一節導管。
3、地下連續墻基礎
3.1地下連續墻基礎建設施工中常見問題分析
開挖時滲漏問題是基礎建設過程中易出現的問題。地下連續墻基礎都是使用的鋼筋與混凝土構成的,通常墻體比較厚,在開挖后,其墻體防水效果較好,但是由于整個墻圍護結構是一幅一幅小槽段來組成的,導致在槽段連接處,經常因為處理不當帶來槽段接頭處出現滲漏問題。另外,在提拔鎖口管時也經常出現問題,主要原因是拔鎖口管過程中,所拔時間控制缺乏合理性而引起的;將基礎砌到室內地平部分時,基礎標高經常易出現偏差問題。
3.2針對地下連續墻基礎易出現問題所采取有效措施
(1)解決滲漏問題與提拔鎖口管困難問題的有效措施
在對地下連續墻基礎進行施工過程中,一定要控制好拔起鎖口管的時間,即必須等到混凝土出現初凝狀態后才能進行,且要慢慢提升,以避免因拔出鎖口管而導致混凝土向拔空部位流,影響到接頭防水的實際效果。在安裝鎖口管時要控制好垂直度,即其中心必須和中心線吻合。上端口處用鋼扁擔來楔實,將鋼扁擔的兩頭牢牢卡在鑿好的槽內,避免澆混凝土時發生鎖口管移動現象。在槽段接頭地方不能夾泥,在施工時應采用專門接頭刷進行上下刷,刷至接頭沒有泥為止。另外,應嚴格控制好導管埋入到混凝土里的深度,杜絕導管出現拔空現象。一旦產生拔空導管,則應立即對混凝土面標高進行測量,把混凝土表面上的一些淤泥吸凈,再重新澆混凝土。開管后必須把導管往下插入原來混凝土下方處約1米。如如果在開挖后產生接頭滲漏現象,這時應立即用軟管引流、水泥封者或者化灌漿等進行堵漏。除此之外,在施工中還易出現提拔鎖口管難的問題,這是因為控制不當所引起的,所以在實際施工時,提拔鎖口管必須要與澆筑混凝土相結合,澆筑混凝土記錄作為鎖口管提拔時間相應控制依據,然后結合水下方混凝土實際凝固速度和施工實踐,在澆筑完混凝土以后約2至3小時后開始起拔,以后每間隔30分鐘提拔1次。依據攪拌站所提供的混凝土實際初凝時間,等澆筑完混凝土6至8小時后,一次性將鎖口管全部拔出,且及時將其清潔及疏通。
(2)控制基礎標高出現偏差有效措施
防止基礎標高出現偏差,首先應控制好基礎層的標高,及時將其控制到一個合理偏差范圍內。對基礎進行砌筑前,應普查一遍基礎標高,對局部低凹地方,可以用細石性混凝土將其墊平。皮數桿可運用2cm×2cm小斷面方術或者鋼筋來制作。在實際使用時,必須將皮數桿夾砌到基礎內中心位置。對于寬大基礎的砌筑,則應采取雙面掛線方式,確保橫向水平。另外,對填芯磚進行砌筑時,應用小面積鋪灰方式,然后隨鋪隨砌,其頂面不能比外側處跟線磚高。
結語:地基與基礎均屬于地下隱蔽式工程,在建筑工程實際竣工以后很難檢查,如果發生事故,就會很難補救,有的甚至可能造成非常嚴重后果。綜上所述,研究并分析地基與基礎建筑工程事故出現的原因,同時運用有效的措施對工程事故進行預防是非常有必要的。
參考文獻:
[1]徐文良 楊帆.強化房屋建筑軟土地基處理技術的分析[J].中華民居,2013(03).
[2]張守春,王玉華.防止高層建筑基礎不均勻沉降的措施[J].科技創新導報,2012(07).
[3]張立 張巖鋼.住宅建筑基礎處理技術問題分析與研究[J].中國房地產業,2012(10).
1鋼筋混凝土結構中的混凝土材料問題
高層建筑物在施工過程中的質量保證依賴于高品質的原材料。受原材料市場信息的限制,我國大部分地區的建筑物施工材料都是施工單位自行購買,施工單位在購買原材料的過程中,由于自身對原材料的認識水平有限或受經濟利益的驅使,在采購原材料的過程中會出現購買劣質原材料的現象,劣質原材料用于高層建筑物的施工會造成建筑物出現崩裂或坍塌的隱患,嚴重影響建筑物的質量和人們的生命安全。
2建筑基礎工程施工質量通病的防治措施
2.1對鋼筋混凝土結構中鋼材焊縫的檢測檢測鋼筋混凝土結構中鋼材焊縫的質量,是從源頭上杜絕危害建筑物和人民生命財產安全的問題的有效措施。隨著經濟和科技的發展,現階段我國用于檢測鋼筋混凝土結構中鋼材焊縫質量問題的技術有激光檢測技術和紅外熱像檢測技術,下文針對這兩種技術做出具體的介紹。(1)鋼筋混凝土結構中鋼材焊縫的激光檢測使用激光對鋼筋混凝土結構進行鋼材的焊縫與焊接檢測的過程中,需要使用到的儀器設備為線激光器和CCD相機。線激光器主要用于向鋼筋混凝土結構發射激光束,CCD相機主要用于接收激光束反饋的質量信息。這兩種設備的聯合使用,可以將激光檢測的整個過程有理有力的反映出來,能較好地說明鋼結構的檢測質量。在實際的焊接焊縫檢測過程中,將激光束固定于不等厚度鋼筋混凝土結構的上方二十厘米左右,使激光束與鋼筋混凝土面板呈六十度夾角,而后將CCD相機以同樣的方法固定在能接收到激光反饋信息的位置。待二者的相對位置固定完畢后,將激光束在等待檢測的鋼板焊縫部位來回慢速移動,使鋼板的質量信息通過CCD相機的作用充分地反映給檢測人員。技術人員根據該鋼板的成像反應,判斷鋼板焊接的質量。通常情況下,焊縫截面直線擬合值為0.9,鋼材截面直線擬合值高于或等于0.9時,鋼材焊接質量有保證,若鋼材截面直線的擬合值低于0.9,則鋼材焊接的質量有待進行一步完善。(2)鋼筋混凝土結構中鋼材焊縫的紅外熱像技術檢測紅外熱像技術是一種新興的無損傷的鋼材焊縫檢測技術,該技術能適應不同鋼筋混凝土結構的檢測,且檢測的可靠性較高。紅外熱像檢測儀以超聲波作為熱激勵源,通過攜帶能量的超聲脈沖對鋼結構進行照射,超聲波對鋼結構進行穿透的過程中,由于受鋼材焊縫質量的影響,超聲波會與鋼結構分子產生摩擦,質地均勻的鋼結構焊縫處利于超聲波的通行,其產生的摩擦力小,質地非均勻的鋼結構不利于超聲波的通行,其產生的摩擦力大。摩擦力大的區域會在紅外熱像檢測儀上形成顏色較暗的區域,該區域代表的位置即為焊縫質量不合格的位置。經過激光檢測和紅外熱像技術檢測后的鋼筋混凝土結構,其質量比檢測前有較大的保證。在運用這兩種技術進行檢測的過程中,一旦發現質量不過關的鋼材焊縫,可以根據實際情況作出改進,避免鋼筋混泥土結構投入使用后造成更大的安全問題。
2.2保證施工過程中的原材料質量保證高層建筑物在施工過程中的原材料的質量可以從以下幾個方面做出改進:第一,檢測水泥的各項指標。用于高層建筑物施工的水泥必須符合相應的國家標準,有具體的生產單位和生產日期以及水泥成分說明。水泥成分不達標或是超過了使用日期,都會影響建筑物墻體或地基的質量,影響建筑物的使用壽命。因此,對不達標的水泥應不予使用;第二,在選擇墻體或地基填充材料的過程中,應選擇質地堅硬且大小適中的粗砂料。質地堅硬的填充材料具有耐磨性和耐腐蝕性,不會因為建筑物日積月累的使用而出現崩裂或垮塌的情況,大小適中且形狀規則的填充材料有使建筑物美觀的效果。第三,在驗收階段應嚴格按照國家的相應標準對建筑物各項環節的質量情況作出測試。對進入工地的水泥和鋼筋進行驗收時要查看水泥和鋼筋的質量證明書,認真填寫驗收報告單,驗收任務應具體到責任人,若驗收過程中出現問題,視情節的輕重作出相應的懲罰。
3結束語
本文是對建筑基礎工程施工質量通病和防治措施的探究,將鋼筋混凝土結構導致的施工質量問題作為了建筑物質量問題的通病進行了研究,并提出了相應的防治與管理技術的探究,希望能為我國建筑業的發展做出貢獻。
作者:武洪祥單位:江西省高安市建設工程質量安全監督站
為了能夠使地基與基礎設計更趨合理,更加安全,應該綜合考慮建筑物所處的地形、地質、水文、氣候等自然環境條件及上部結構、基礎和地基的共同作用。本文列舉了建筑工程基礎的主要形式,然后詳細闡述了建筑工程軟土路基的處理方法。
關鍵詞:建筑基礎選型;軟土地基處理;樁基礎;排水固結中圖分類號:TU471.8文獻標識碼:A
建筑基礎選型應滿足的要求
基礎是建筑結構的重要組成部分,建筑所受的各種荷載都要經過基礎傳至地基。由于建筑層數多、上部結構荷載很大,導致使其基礎具有埋置深度大,材料用量多,施工周期長,工程造價高等特點。為此,建筑基礎設計時應滿足以下幾方面的要求:
基礎的總沉降量和差異沉降量滿足規范規定的允許值;
滿足天然地基或復合地基承載力及樁基承載力的要求;
地下結構滿足建筑防水的要求;
4、預先估計在基礎施工過程中對毗鄰房屋或市政設施的影響,并盡可能避免或減輕這種影響和干擾;
5、應考慮綜合經濟效益,不僅考慮基礎本身的用料和造價,還應考慮土方、降水、施工條件和工期等因素。
6、地震區的建筑宜選擇對抗震有利的地段,避開不利地段,當條件不允許避開不利地段時,應采取可靠措施,使建筑物在地震時不致由于地基失穩而破壞,或者產生過量下沉或傾斜。
二、建筑工程基礎的主要形式
建筑基礎選型應根據施工場地范圍的工程地質和水文地質條件、建筑類型與功能要求、荷載大小、相鄰建筑物基礎情況及該地區抗震烈度等多方面的因素綜合考慮,再結合上部結構和地基情況,經過多個方案比較選擇經濟合理的基礎型式。根據目前國內對建筑基礎的研究,基礎按構造形式可分為:
(一)條形基礎
該基礎是指基礎長度大于其寬度的一種基礎形式。主要是承受抗壓強度,也承受抗拉、抗剪強度,但是抗拉、抗剪強度不高。它主要適用于建造層數較低的一般民用建筑及輕型生產用房,如果地基承載力較高,且地基比較均勻,層數還可以適當增加。這種基礎的優點是造價低、施工快,通過地圈梁的加強,增強基礎的整體剛度,能夠承受上部結構較大的荷載及適應較小幅度的地基變形。
(二)獨立基礎
該基礎主要分為柱下獨立基礎和墻下獨立基礎?,F澆鋼筋混凝土柱下獨立基有平臺式、坡面式,預制柱下為鋼筋混凝土杯形基礎。剛性或柔性獨立基礎較多用于柱下基礎。當多層建筑上部結構為框架體系時,如地基承載力較高,地基變形較小,荷載及柱網分布較均勻,宜選用獨立基礎,但在縱橫兩個方向宜拉梁適當拉接。
(三)筏形基礎
當地基基礎軟弱且建筑物荷載較大,可以采用筏形基礎。筏形基礎形象于水中漂流的木筏。在其基礎下又用鋼筋混凝土板連成一片,大大地增加了建筑物基礎與地基的接觸面積,也就是說,單位面積地基土層所承受的荷載減少了,該基礎適合于軟弱地基和上部荷載比較大的建筑物。
(四)箱形基礎
箱形基礎是由鋼筋混凝土的頂板、底板和縱橫承重隔板共同組成的整體式基礎。箱形基礎同筏形基礎一樣有較大的基底面積,是筏形基礎的進一步發展。適用于軟弱地基、上部荷載比較大和建筑面積不太大的建筑物,其突出的優點在于該基礎自身呈箱形,具有很大的整體強度和剛度。當地基不均勻下沉時,建筑物不會引起較大的變形裂縫。該基礎施工難度比較大,造價比較高,多用于高層建筑。
(五)樁基礎
在工程實踐中,當建筑物上部結構荷載較大,地基軟土層較厚,對沉降量限制要求較嚴的建筑物或對圍護結構等要求不允許出現裂縫的建筑物,一般情況下采用樁基礎。樁基礎具有承載力高、沉降量小的特點,可以節省基礎材料,減少土方工程量,能夠縮短工期,保證建筑物安全。
樁基礎由承臺和樁群兩部分組成。承臺設于樁頂,把各單樁聯成整體,并把上部結構的荷載均勻地傳遞給各根樁,再由樁傳給地基。按施工方法不同,把混凝土或鋼筋混凝土樁分為預制樁和灌注樁兩類。
三、建筑工程軟土地基的施工處理技術
(一)軟土地基概述
軟土地基,主要是指由淤泥、淤泥質土、雜填土或其他高壓縮性土層構成的地基,是一種具有強度增長緩慢、加荷載后容易變形且不均勻、變形速率大且穩定時間長、承載力低、沉降量大等不良工程性質的軟弱地基。軟土地基比較容易發生變形導致流土,能夠造成結構整體沉降或局部沉陷,并導致結構的損壞,大大降低其使用性能及安全性。因此,選用軟土作為地基應用,必須提前采取切實可行的技術措施,保證建筑的安全性能和使用性能。
(二)軟土地基處理方法
1、置換法
置換法是將建筑物基礎底面以下一定范圍內的淺層軟弱土或不良土挖去,回填其他無侵蝕性的散體材料,如:砂、灰土、碎石、粉煤灰、水泥土等散粒材料,從而加速軟土層的排水固結,防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。提高地基承載力,減少沉降量的一種方法。按回填的材料可分為砂石墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、灰土墊層等,在施工過程中應該層層鋪筑,層層夯實。墊層的作用是增強持力層的承載力,并可以通過墊層的應力擴散作用,減小墊層下天然土層所承受的壓力,這樣可以減小地基的沉降量。
2、拋石擠淤法
拋石擠淤法主要用于一些常年積水的低洼地帶,這些路面的排水施工比較困難,其表土層的厚度較薄,且呈現出流動的狀態,還包括一些片石可以沉到底部的泥沼以及厚度小于3m的軟土路段。在該方法中所拋投的片石,其粒徑最好不要小于30cm,即使包含粒徑小于30cm的也不能超過總含量的20%。在具體的施工過程中要先從路堤的中部開始,先向前拋投,然后在依次往兩側展開,從而將淤泥從兩側擠出,在此基礎上再用重型壓路機反復碾壓直至壓實,上面再鋪設一層反濾層,最后填土碾壓,這種加固方法所取得的效果也是很明顯的。
3、排水固結法
該方法適用于飽和粘土,有機質粘土的地基處理。排水固結法的排水系統由水平排水砂墊層和豎向排水體構成,主要起到改變地基原有排水邊界條件,縮短地基孔隙水的排水距離,加速軟土地基固結過程的作用。
當軟土層較薄且靠近地表或土的滲透性較好,施工期較長時,可以在地面鋪設砂墊層而不設置豎向排水體。水平砂墊層厚度一般為50cm,采用中砂或粗砂,有機質含量不大于1%,不得含有粗塊和其他雜物,含泥量不得超過5%。水平砂墊層寬出路基兩側各1m,并確保排水暢通。豎向排水常選用袋裝砂井或塑料排水板。塑料排水板法的施工機具主要是插板機。豎向排水與水平砂墊層應連通,施工前應先鋪30cm厚砂墊層,3%~4%橫坡,然后施工豎向排水體。對塑料排水板(袋裝砂井)處理軟土路基,地基固結較好,狀態正常,它既有排水固結的作用,又能起擠密地基作用,且施工設備簡單。
4、加載預壓法
原理是在建造建筑物之前,天然地基在預壓荷載作用下壓密、固結,地基產生變形,地基土強度提高,卸去預壓荷載后再建造建筑物,完工后沉降小,地基承載力也得到提高。堆載預壓有時也利用建筑物自重進行。當天然地基土滲透性較小時,為了縮短土體排水固結的排水距離,加速土體固結,在地基中設置豎向排水通道,常用形式有普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等。當采用豎向排水通道時,也分別稱為袋裝井法、袋裝砂井法或塑料排水帶法等。適用于軟粘土、粉土、雜填土、沖填土、泥炭土地基等。
使用的主要材料:堆載用料可用土石方或其他填料;墊層材料用滲透系數大于10-3 m/s、含泥量小于3%、級配較好的中粗砂;豎向排水通道之砂井法需用同墊層材料要求相同的砂,袋裝砂井法還需聚丙烯機織土工物,塑料排水帶法需塑料排水帶。
使用的主要機械設備:堆載用料的運輸、裝卸機械,也可用人工運輸,靜壓沉管機械、錘擊沉管機械,動力螺旋鉆機,袋裝砂井專用打設機,塑料排水帶插板機。
5、深層攪拌法
原理是利用深層攪拌機將水泥或石灰和地基土原位攪拌形成圓柱狀、格柵狀或連續墻水泥土增強體,形成復合地基以提高地基承載力,減小沉降。深層攪拌法分為噴漿攪拌法和噴粉攪拌法兩種,也可用它形成防滲帷幕。 適用于淤泥、淤泥質土和含水量較高、地基承載力不大于120KPa的粘性土、粉土等軟土地基。用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時宜通過試驗確定其適用性。
參考文獻
[1]李海峰.淺談高速公路軟土地基危害及處理方法[J].山西建筑,2010.7.
【關鍵詞】 建筑基礎;施工質量;控制
建筑基礎質量好壞主要是由設計、施工、驗收三大環節質量情況所決定,其中,施工環節的質量情況最為關鍵。在基礎施工過程中,影響施工質量的主要因素包括兩種,一是偶然因素、二是異常因素。其中,前者指的是隨機性因素所導致的質量問題,對于建筑基礎施工質量的影響通常較?。缓笳甙ㄔ牧腺|量不達標、施工組織設計不科學、施工人員作業不規范、施工環境不滿足規定要求、設備不規范等,異常因素對于建筑基礎施工質量的影響通常較大。
1.建筑基礎施工常見質量問題分析
建筑基礎施工質量優劣關乎建筑工程整體質量合格與否,因此,必須保障建筑基礎施工質量,但是,當前我國建筑基礎施工過程中仍存在諸多質量問題,主要包括如下方面:
1)打樁時由于施工人員操作有欠規范,致使樁孔回填有欠均勻、打樁松密度不一,由于樁自身密度松散,因而極易出現斷裂等情況。在基礎施工之前,雖然設計人員必須對打樁深度、樁尺寸等加以嚴密地計算,但施工過程中常常會受特殊地質情況的影響,如粘性土飽和度、地下水水位、碎石等,導致樁身受到嚴重擠壓,致使樁身實際尺寸同設計尺寸存在較大的偏差。
2)施工操作過程未依據施工設計指導性文件的要求開展,導致建筑基礎施工融合度差,在合格率控制方面難以滿足要求。
3)基礎施工中防潮層可能存在失效等問題。由于受外界因素的影響,防潮層極易開裂,或由于抹灰不均勻、不嚴密,導致難以有效阻擋地下水的滲透,致使墻體潮濕情況嚴重。具體施工過程中,施工方應將防潮層作為獨立的項目展開施工。
4)基礎施工中還會存在基礎軸線產生位移等問題,究其原因是由于大放腳作業時難以有效把握分寸,無法提高準確性,極易出現偏差,而導致后續基礎施工過程中出現軸線發生位移等情況。
5)施工中也可能存在基礎標高出現偏差等問題,主要由于基礎下部沙層及基座所需沙土、混凝土等標高間存在較大的差距,因此,在砌筑過程中難以有效控制標高。基礎砌筑過程中,受大放腳尺寸過大等因素的影響,導致基礎皮數桿難以全面貼近,因而影響了對各基礎、皮數桿間標高差距的準確觀察,具體施工過程中,砌筑方法不科學也極易導致冒高現象發生。
2.加強建筑基礎施工質量控制的要點分析
2.1加強對施工現場各項工序的管理
基礎施工前必須對是否滿足開工條件進行全面檢查,確保開工之后能夠連續、順利地施工,同時,保障基礎施工質量。具體而言,是對工程實施計劃以及施工方案明確與否,工程質量指標、控制方法明確與否,原材料、機械設備、施工人員及管理人員是否落實進行確定,同時,還必須對儀器配備是否齊全進行檢查,對施工圖、標準試驗等基礎資料全面與否進行檢查。此外,還應對工序交接情況進行檢查,建立完善的制度化控制方案,并堅持落實。就關鍵工序或對基礎施工質量存在重大影響的環節,除了加強自檢、互檢以外,還應專人對工序交接情況進行檢查,保障工序的合格性,使后續施工開展奠定基礎。
2.2注重控制測量的精確度
在基礎施工過程中,特別是基礎樁位施工中,對工程測量技術的要求更高,必須提高測量的準確度。以施工規范要求為依據,將承臺樁位偏差降至最低水平。在土方開挖、底板基礎施工過程中,必須依據設計要求,進行土方開挖,盡可能防止對工作面土層進行撓動。周密的測量能夠有效控制開挖深度,以防超挖、亂挖情況發生。此外,鋼筋定位、放線也是工程測量的重點之一。對于面積大、結構復雜的基礎工程而言,必須確保測量防線的科學性,確保墻柱插筋的質量,以防出現偏位、移位等問題。
2.3樁基施工質量控制
采用樁機進行吊樁時,樁、樁架垂直方向之間的距離應在4m之內,偏吊距離在2.5m以內。吊樁過程中應注意慢起,樁身應從兩個方向分別系上纜索,通過人工控制,確保樁身的穩定性。在吊樁之前,應先將錘升至足夠位置,并進行固定,以防吊樁過程中樁錘突然墜落。起吊過程中確保吊點準確,速度均勻,確保樁身的平穩性,必要時可設置纜風繩。將樁身附著物進行清除,在起吊之后嚴禁人員通過。吊樁、運樁過程中存在干擾時,必須立即停止運樁。矯正樁時切忌用力過猛。打樁時錘擊切忌偏心,開始時落距應小,若樁身存在傾斜,樁頭損壞、斷裂時,必須停止錘擊進行處理。套送樁過程中,確保送樁、樁錘、樁三者處于同一軸線上。拔送過程中選擇合適的繩扣,操作過程中應緩慢進行加力。拔出樁后,地面的孔洞應進行回填。樁管達到設計深度之后,將樁帽、樁錘升至4m以上加以鎖定,對樁管、混凝土澆注情況進行檢查。采用成孔鉆機進行作業時,必須確保安置的平穩性,以避免鉆機突然出現傾倒,或鉆具下落導致安全事故發生。
2.4竣工驗收質量控制
基礎施工竣工后,必須進行驗收,對施工質量達標與否進行確認,確保施工質量同設計圖紙相符。在驗收之前,施工方應加強自檢,檢查之后及時對質量問題進行糾正,質量達標后進行驗收,驗收工作人員要以設計文件為依據,對基礎施工質量是否符合國家標準要求及質量標準要求進行審核,一旦檢查出問題,要求施工方立即返修。
3.結束語
總而言之,基礎施工質量好壞對于建筑工程項目整體建設至關重要,因此,必須明確掌握建筑基礎施工中常見的質量問題,采取有效的措施加強建筑基礎施工質量控制,逐步提高建筑基礎施工水平,以保障建筑工程后續建設的順利開展,保證建筑工程的整體質量。
參考文獻
關鍵詞:高層建筑 基礎設計優化方案要點
中圖分類號:TU208文獻標識碼: A
高層建筑緩解了我國日益增長城市人口住房壓力,也滿足了大部分人口對居住的需求。針對日益增長的高層建筑需求,基礎設計更是成為增強建筑穩定性、提高建筑安全性的重要保障。下面將對高層建筑基礎設計中涉及到的問題和要點進行分析,并提出基礎設計的優化方案。
一、高層建筑基礎設計的要點
1、基礎設計要點
在基礎設計之前,不論是什么類型的建筑設計必須對相關的資料進行了解,主要包括地質資料和建筑上部結構資料。對資料的要求可根據實際情況的不同而有所區別,尤其是高層建筑應提供更加詳細的資料,在制定設計方案的時候要根據地基類型的不同來預測可能發生的問題,研究土層的分布和地下水的活動規律,以及對周圍的建筑物進行調查。詳細的來說,每一個成功的基礎工程都離不開如下幾方面的因素:
(1)埋深應能夠防止基礎地面下的物質向側面擠出;
(2)如果建筑的土質中有季節性體積變化去,應使埋深在其以下;
(3)確保建筑基礎能夠抵抗滑動、土破壞、傾覆、轉動等方面的破壞;
(4)確保土壤中盡量不含有銹蝕或腐蝕的物質,并且具有安全性;
(5)基礎設計方案應能具有變化的空間,以便再出現重大變化時能夠進行變更;
(6)基礎設計方案應是經濟、合理的;
(7)基礎施工中使用的材料或工藝應符合環境保護的基本要求。
二、高層建筑基礎設計的模型
從我國的地理環境上分析,很多的軟土、液化土等分布在城市房屋建設的地帶上,給高層建筑的基礎設計帶來了更多的挑戰和難題。當前我國的設計規范還沒有統一,因此必須借助模型的幫助,來為設計師做出各種精確計算,確?;A設計的正確性和穩定性。當前最常使用的地基基礎計算的模型工具為文克爾模型和彈性半無限體模型。
文克爾模型主要針對基底反力與變形的線性關系進行系數計算。彈性半無限體模型將地基作為彈性連續介質,考慮到土的擴散能力。設計師普遍對文克爾模型的接受度較高,而彈性半無限體模型由于計算起來較復雜,在實際的基礎設計中并不是很實用,接受度較低。其中需要注重指出的是,雖然地基受到重力的作用可以被看做彈性勻質體,但是一些特殊的軟土質結構在建筑上部的重壓下,也會產生一定的變形,因此不能夠按照靜態來分析的情況。
上面介紹的兩種模型雖然存在著些許的不足,無法計算出最科學、最合理的結果,因此,當務之急是研制和開發新的計算模型,解決當前基礎計算中的偏差。
三、優化高層建筑基礎設計的方案,提高高層建筑的使用功能和質量
1、基礎設計中沉降縫的設計
為防止建筑物各部分由于地基不均勻沉降引起房屋破壞所設置的垂直縫稱為沉降縫。當房屋相鄰部分的高度、荷載和結構形式差別很大而地基又較弱時,房屋有可能產生不均勻沉降,致使某些薄弱部位開裂。為此,應在適當位置如復雜的平面或體形轉折處、高度變化處、荷載、地基的壓縮性和地基處理的方法明顯不同處設置沉降縫。通常,為了防止建筑物出現不均勻沉降而引起的裂縫,都會在差異出設置垂直縫隙,將建筑物分為若干單元。沉降縫不但應貫通上部結構,而且也應貫通基礎本身。沉降縫應考慮縫兩側結構非均勻沉降傾斜和地面高差的影響。但是,在高層的基礎設計中卻不適合設置沉降縫,沉降縫的設置會對地下室土層產生影響,增加多余的壓力負擔,增加基礎設計的難度,不利于高層建筑的安全性和穩定性。
2、基礎設計中地下空間的設計
由于高層建筑的樓層較高、壓力較大,因此在施工的過程中會經過詳細的測量和精確的計算來確定地下深埋的程度。對地下空間的利用,可以有效的提升整個高層建筑物的使用效率,提高建筑物的經濟效益。當前對地下空間的應用主要有地下停車場、地下室、地下機房、人防設施等幾個方面:
(1)地下停車場的設置:
由于當前我國各大城市中私家車的使用頻頻增加使得當前居民對車位的需求增加,地上的停車位已經無法滿足人們對車位的需求,因此很多高層建筑都將地下空間建造成地下停車庫來提高停車位的數量,提升地下空間的利用效率。
(2)地下室的設置:
地下室功能是高層建筑中較為常見的地下空間利用方式,通過出售地下室來為人們更多的儲藏空間,來增加高層住宅的使用功能,給人們提供更加便捷的生活。
(3)其他設施的設置:
人防設施和建筑內部的機房可以根據土質結構的特點來進行增加和安置。
通過對地下空間進行合理的開發和利用,使得建筑物的使用功能得到提升。并且,出售地下室和停車位也可以給房地產開發商和物業公司帶來很大的經濟收益,對于居住者來說也相對于增加了住宅的使用面積,通過對地下室和車位的應用,也滿足了居住者對于儲藏、停車的基本要求,豐富了人們的生活享受,給人們更加全面的生活體驗。
3、高層建筑基礎設計的優化方案選擇
現階段,由于我國各個城市所處的地理位置、地理環境、土質條件、氣候條件的不同,因此高層建筑的地基承載力也存在著不同的差異,在對基礎設計的方案進行選擇的時候,要根據不同地區的特點來進行方案的優化。關于基礎設計的選擇,大多是由土質條件所決定的,例如,在地質條件較差的上海和天津等地,在進行高層建筑基礎設計的時候就要采用價格較高的材料,而對廣州和北京等地質條件較好的城市,就可以采用經濟實惠的材料。地基條件較好的山區(如重慶等城市)就可以選用經濟的獨立基礎。
隨著科技的發展,現代的計算機具備了模擬技術,在進行基礎設計的時候可以率先通過計算機模擬來實現高層建筑設計方案的結果模擬,從而對各個方案進行對比和分析,最終選擇最適合、最佳的高層建筑基礎設計方案,實現對方案的優化和選擇。并且,不同方案的選擇,所產生的經濟效益也不同,也同樣影響著工程造價,因此,方案的優化和選擇不僅僅是對建筑物的安全性和穩定性有著重要影響,也直接影響著建設單位的經濟收益和投資風險。
四、結語
高層建筑的基礎設計的優化是以精確的地質勘探為基礎的,只有詳細的了解了地質的情況才能夠進行高層建筑的地基設計。除此以外,還要考慮到建筑結構本身承載力的要求和建筑的豎向壓力的影響等。對于高層建筑來說,不同的基礎設計方案決定了不同的工程造價和不同的經濟收益,在保證了高層建筑的穩定性和安全性之后,要選擇造價最合理的基礎設計方案,確保建筑的經濟收益保持在合理的范圍內。高層建筑基礎設計的優化不僅僅是滿足了房產開發商和建設企業的經濟效益,同時也豐富了設計人員的專業知識,給設計人員以新方法、新工具的啟迪。設計人員也要吸收更多國內外先進的高層建筑基礎設計的方案,總結經驗與教訓,不斷的完善當前的基礎設計方法,滿足現階段我國不斷增長的城市住房需求和對高層建筑基礎設計的需求。
參考文獻:
[1]徐民彥. 關于高層建筑基礎優化設計的探討[J]. 科技信息,2009,19:259+233.
[2]李蘭. 高層建筑結構筏板基礎設計與研究[D].合肥工業大學,2008.
[3]洪晏. 高層建筑基礎設計的探討[J]. 山西建筑,2008,30:25-26.
關鍵詞:高層建筑;基礎設計選型;分析方法;適用條件
1 高層建筑基礎設計選型的重要性
1.1 高層基礎如果設計方法不對或者選型不當,將嚴重影響建筑物的安全性。不恰當的基礎設計,可能因承載力不足引起建筑物的不均勻沉降,導致建筑物開裂或傾斜,引起難以修復的工程質量問題。
1.2 選擇合理的基礎形式是降低工程造價的一個有效措施。基礎工程在建筑工程造價中占有很大的比重,通常情況下可以達到25%左右,在結構復雜或者地質情況復雜時,所占比重還會有所增加。因此,選擇合理的基礎形式能夠有效降低工程造價。
1.3 合理選擇基礎形式對縮短施工工期具有重要意義。據統計,基礎工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%左右,因此正確選擇合理的基礎形式對節省施工工期有很大的意義。
2 高層建筑基礎設計分析方法
經過工程技術人員多年的實踐與研究,高層建筑地基、基礎共同作用的事實已被人們所認同。目前,最理想的分析方法是上部結構與地基、基礎共同作用的分析方法。在這種方法中,地基、基礎、上部結構之間,同時滿足接觸點的靜力平衡和接觸點的變形協調兩個條件,即將上部結構、基礎和地基三者看成是一個彼此協調的整體進行分析。
3 高層建筑基礎選型
3.1 基礎選型的依據。在一般情況下,高層建筑基礎設計選型時應考慮以下因素的影響:
①地質條件的影響。地質條件是影響高層基礎選型的一個非常重要因素,雖然建設場地的地質條件在多數情況下是隱蔽的、復雜的和可變的,但目前的工程勘察和技術手段,一般能做到相對的準確。作為設計人員,對提供的地質資料要能夠進行準確分析和正確判斷,進而能夠合理地進行基礎設計,并在施工過程中根據具體的地質條件變化修改設計。②上部建筑結構形式的影響。不同的上部結構,對地基不均勻沉降的敏感程度也不相同,對地基不均勻沉降越敏感的上部結構,則應選擇剛度較大的基礎形式。因此要根據上部結構的不同結構形式(框架、框架剪力墻、剪力墻結構等)選配合理的基礎型式。③要根據建筑結構的特點,荷載大小,建筑物層數,高度、跨度大小等因素來選擇最佳的基礎形式。④高層建筑基礎設計應滿足建筑物使用上的具體要求。
例如要滿足人防、地下車庫、地下商場等各種建筑類型的具體要求。⑤高層建筑基礎設計還要滿足構造的要求。例如箱型基礎,要滿足埋深、高度,基底平面形心與結構豎向靜荷載重心相重合,偏心距、沉降控制等要求。⑥抗震性能對基礎選型的影響。高層建筑對地震作用更加敏感,在地震作用下,基礎可能出現過大變形、不均勻沉降和傾覆,所以在基礎選型時,一定要充分考慮到地震作用的影響。⑦周圍已有建筑物對基礎選型的影響。周圍已有建筑物對基礎選型影響也很大,如與已建建筑物間距過小時,若采用筏型或箱型基礎,在深基坑開挖時,是否會對已有建筑物的基礎或主體造成局部下沉、開裂等;如基礎采用預制樁,打樁時的震動能否造成已有建筑物開裂或女兒墻、雨篷等構件的傾覆、倒塌、墜落等。⑧施工條件對基礎選型的影響。施工隊伍素質能否保證施工質量;材料、設備、機具等能否就近購買或租賃;施工期間的氣候條件等都是影響基礎選型的因素。⑨工程造價對基礎選型的影響。應在滿足功能的前提下,選用造價最經濟的基礎設計方案。
3.2 幾種常見基礎類型的適用條件分析。
3.2.1 筏型基礎。是高層建筑常用的基礎形式之一。它的適用條件為:①對于軟土地基,當使用條形基礎不能滿足上部結構的容許變形和地基容許承載力時;②當高層建筑的柱距較小,而柱子的荷載較大,必須將基礎連成一整體,才能滿足地基容許承載力時;③風荷載或地震荷載起主要作用的高層建筑,欲使基礎有足夠的剛度和穩定性時。
3.2.2 箱形基礎。箱形基礎是高層建筑中廣泛使用的一種基礎,具有很大的剛度和整體性。對地基的不均勻沉降起到調節或減小的作用。因此適用于上部荷載大而地基土又比較軟弱的情況。
3.2.3 樁基礎。樁基礎也是高層建筑中常用的一種基礎形式。它的適用條件為:①淺表土層軟弱,在較深處有能承受較大荷載土層作為樁基礎的持力層時;②在較大深度范圍內,土層均較軟弱,且承載力較低時;③高層建筑結構傳遞給基礎的垂直和水平荷載很大時;④高層建筑對于不均勻沉降非常敏感和控制嚴格時;⑤地震區采用樁基礎可提高建筑物的抗震能力時。
3.2.4 柱下獨立基礎。它的適用條件為:當上部結構為框架結構、無地下室、地基土質較好、荷載較小、柱網分布較均勻時,可采用柱下獨立基礎。在抗震設防區,其縱橫方向應設連系梁,連系梁可按柱垂直荷載的10%引起的拉力和壓力分別驗算。
【關鍵詞】高層建筑 基礎設計 探討
一、前言
高層建筑基礎選型的主要依據
在基礎工程設計中,根據各地區不同的地質條件,選擇合理的基礎形式,是個關鍵問題。一般情況下應考慮以下條件:高層建筑基礎首先應滿足基礎本身的強度要求,上部荷載分布應盡量均勻;基礎應支承在較堅固或較均勻的地基上,應考慮持力層及其下臥層的整體穩定性,同一棟建筑不宜采用多種不同類型的基礎形式;應滿足建筑物使用上的要求,因此,應考慮深基坑開挖和地下水抽排對周圍建筑物的影響,以及地下水造成施工難度的增加和對工程質量的影響。
二、高層建筑基礎選型
在高層建筑基礎設計中,常用的基礎類型有嵌巖樁基礎、天然地基鋼筋混凝土塊式或筏式基礎以及樁筏基礎等。在基礎選型時必須考慮建設場地的地質條件,合理選擇基礎持力層,同時還應考慮施工周期,工程投資等綜合因素。
1、嵌巖樁基礎
在高層建筑基礎設計中,由于上部結構傳至基礎的荷載大,故常用的設計方法是選擇以一定厚度的中風化巖層或穩定的微風化巖層作持力層,通過嵌巖樁將上部結構荷載傳至巖層。采用嵌巖樁基礎持力層變形幾乎趨向于零,樁尖承載力大,同時還可考慮樁側與土的摩擦力,按經驗公式計算,單樁承載力高,較容易滿足上部結構荷載對基礎承載力要求,且設計計算簡單,但亦存在著施工周期較長,特別是樁施工完后要等樁的混凝土強度達到設計要求的強度時方可對樁身質量進行檢測,對施工工期有一定的影響,工程造價也略微偏高。
2、天然地基鋼筋混凝土塊式或筏式基礎
我國廣東省部分地區由于特定的地質歷史條件,形成了一種典型的上軟下硬的巖土地層,該地層結構硬塑殘積層或強風化軟巖埋深較淺,較為適合選擇作具有兩層地下室的高層建筑基礎持力層。選擇采用天然地基作基礎持力層時,需特別注意考慮地基承載力確定及地基變形驗算問題。天然地基塊式或筏式基礎具有施工方便、工期短、節約投資等優點,建議設計人員在條件允許情況下盡量選用。
3、樁筏基礎
在我國沿海城市如上海、???、汕頭等,其巖土地層結構的特點是基巖層埋深較深,嵌巖樁基礎幾乎無法實施,只能采用摩擦樁基礎,但摩擦樁承載力較低,不一定能滿足高層建筑上部結構荷載對基礎承載力的要求,因此樁筏基礎是這部分地區高層建筑基礎設計的重要選擇。樁筏基礎的基本原理是樁土的協同工作,樁與土在沉降及收縮固結過程中相互協調達到穩定的平衡狀態,筏板底土層與摩擦樁共同承擔上部結構荷載。
三、高層建筑箱(筏)形墓礎設計建議
通過對一 些工程高層建筑箱(筏)基與地基共同作用計算資料和實測研究資料的分析可知,高層建筑箱(筏)基采用共作用方法設計可使設計結果更符合實際,今提出一些設計建議。
1、地基強度校核:當場地具有比較穩定的地下水位,高層建筑箱(筏)形基礎,埋深5m左右的地基強度可按下式校核,以進一步挖掘地基的潛在能力。
P- Pw =py≤R (1 )
上式中:P-— 基底平均總壓力
Pw — 基底的水浮力;
py- 基 底的有效壓力;
R— 經 過修正后的地基容許承載力。
2、地基反力確定:地基反力的確定對高層建筑箱形基礎的設計十分重要。對于矩形箱形基礎,根據實測地基反力分布的特點。自重應力階段的地基反力分布與結構竣工時的地基反力分布基本相同的事實,在引用箱基反力系數表時可以這樣來計算結構竣工時任一區格i的地基反力Pi
Pi= aiP1+ P (2)
上式 中 :P1—自重應力階段的平均地幕反力;
P1+ P — 結構竣工時的平均地基反力;
ai— 區格i的地基反力系統
用上式求得的邊緣地基反力 Pi是小于ai(P1+P )的,因為在箱基邊緣的地基反力系數大多數是大于1的,用式(2)求得地基反力分布更平緩些。除此外,亦可用共同作用分析方法來計算地基反力分布和大小。如采用剛性板彈塑性地基模型共同作用分析得到的地基反力可以作為軟土地基設計用地基反力分布。
3、上部結構傳來的荷載重心應盡量與箱基底板形心重合:為了防止發生不利于使用的橫向整體傾斜。若重心和形心相差太大,可采用箱基底板懸挑或箱基懸挑的方法。底板懸挑長度與底板厚底之比不宜大于4a。
4、高層框架結構箱基底板鋼筋應力的計算高層框架結構箱基底板鋼筋應力計算除采用規范方法外,建議采用共同作用整體計算。為了簡化起見。計算單元可采用箱基加上1-3層上部結構來計算底板鋼筋應力。實測和理論分析表明:這樣計算的整體彎曲箱基底鋼筋應力是符合實際的。
5、上部結構的次應力問題:共同作用分析表明:上部結構底下兩層的邊墻、邊柱會出現過大內力。建議用共同作用方法獲得邊墻、邊柱的內力,以進行配筋設計。否則,用常規設計應適當提高其安全系數。
四、高層建筑樁箱(筏)甚礎設計建議
共同作用 的設計方法正在逐步形成,并在工程中可以使用,有的已在使用。通過對高層建筑樁箱(筏)基礎與地基共同作用的工程設計和實測研究結果的分析,本文提出如下建議:
1、加大樁間距,減少樁數,充分發揮筏(或箱)底的地基承載力是可行的。具體設計時,根據當地工程設計的實踐經驗和試驗而定。目前出現的減少沉降樁或疏樁均是共同作用實踐的例子。
2、若仍采用常規設計,樁承擔的荷載可適當減小為:
Pp =P -P wA-(5-10)%P =(9 5- 90 )% P -Pw . A
上式 中 :P— 上部總荷載(包括箱(筏)基);
Pp—— 樁 承擔的荷載;
Pw—— 浮力;
A—— 箱 (筏)基礎平面面積。
3、高層建筑樁箱(筏)基礎的容許沉降可適當加大,可采用[S]=20-30cm。
4、一般的高層住宅或賓館,當標準層的平面面積與箱(筏)平面相同時,內樁可排得稀疏些。
5、高層建筑樁箱基礎盡可能采用軸線樁,高層/建筑柱筏基礎盡可能采用柱對樁的排列方法。
6、高層建筑樁箱基礎底板設計時只計局部彎矩,整體彎矩可略。用26%的總荷載或地下水浮力作為
地基反力來設計樁箱基礎的箱基底板。
7、高層建筑樁箱(筏)基礎沉降計算建議分別計算建筑物竣工時的沉降和最終沉降。
8、當箱基內墻間隔為3.3~ 3.5m總荷載為250-500KPa時,高層建筑樁箱基礎樁沿軸線布置時,箱基底板厚度H可按下式確定:
H=30 (p≤250KPa)
H=0.12P (250KPA≤P≤500KPa)
上式中:P-- 高層建筑總荷載(KPa) ;
h— 箱基底板厚度(cm),
9、 高層建筑樁箱(筏)基礎的底板埋置深度
《高 層 建 筑箱形與筏形基礎技術規范》指出:對于樁基,基礎埋置深度不宜小于H/18(H為建筑物地面以上的高度)。通過研究建議基礎埋置深度不宜小于H/30。可見,基礎埋置深度不宜小于H/18的建議是保守的。
結論
樁筏基礎設計是雙控的,從優化角度理解,承載力和沉降僅僅是兩個約束條件。在特定條件下,承載力和沉降往往只是其中一個起主控作用。在深厚軟黏土地地基上的樁筏基礎,沉降往往是設計的主控要素,應提倡以沉降控制設計的設計思想。樁同工作理論在樁筏復合基礎設計中具有明顯的效益。在高層建筑設計中,基礎方案十分重要,應采用穩妥可靠經濟的方法,充分發揮地基潛力,降低造價。
【參考文獻】
[1]GB 50007-2002,建筑地基基礎設計規范 [s]
關鍵詞:軟土地基;基礎工程;地基施工
中圖分類號:TU471文獻標識碼: A
前言
房屋建筑與人們的生活息息相關,工程質量好壞直接關系到國家和人民的生命財產安全。而地基工程作為房屋建筑基礎工程中重要的一部分,研究并探討其事故發生的原因,并采取有效的防治措施對建設優質的房屋建筑工程是十分必要且有意義的。
1房屋建筑影響基礎地基工程質量的主要因素
從基礎地基質量形成的特性及其質量事故發生的特點分析,主要因素可歸納為以下幾點:①地基基礎缺陷的種類及其對建筑物使用、安全、耐久性等方面的影響;②上部結構的整體性、安全度、使用要求等具體情況對地基基礎變形的適應性;③地基基礎變形、結構變形的數值,發展速度和趨勢;④地基基礎缺陷和加固上部結構的可能性和經濟性。
2房屋建筑確?;A地基工程施工的合理性
2. 1重視工程勘查的準確性
工程勘察通過對地形、地質及水文等要素的測繪、勘探、測試及綜合評定,提供可行性評價與建設所需的基礎資料,是基本建設的首要環節。應根據建筑物場地的特點,建筑物情況合理確定工程勘察的任務??辈楣ぷ魇沁M行規劃、設計、施工必不可少的基本依據,對工程建設的經濟效益有著直接影響,決不能忽視,也不能隨意進行而不考慮是否適用。特別是對復雜、軟弱的地基,更應慎重對待。
另外,要按照相關規范要求設定樁基施工勘察鉆孔深度。因為鉆孔深度如果不符合設計上對壓縮厚度的需要,或者達不到樁所坐落的土層時,就不可能正確計算出地基的沉降,或樁的正確承載力,也就達不到基礎設計要求。因此必須按設計要求確定合適鉆孔深度。如果由于勘查量不足,鉆孔和探坑布點少,再加上鉆孔深度不夠,以致不能表達出土的不均勻性和層理的不一致性,就有可能引起建筑的翹曲和彎折而出現裂縫,容易造成很大的危害。
2.2提高結構設計的合理性
地基基礎結構設計必須根據工程地質勘察報告、上部結構類型及上部結構傳來的荷載效應和當地的施工技術水平及材料供應情況,并結合現場具體情況,在適用性與經濟性的前提下,保證建筑物的主要承重結構在正常使用過程中不發生裂縫或損壞。施工人員在天然地基上建造大中型工程時,應復核設計地基承載力的合理性。一旦地基產生較大的沉降或傾斜,必須立即停工,會同勘查、設計和業主單位共同研究。采取必要措施,防止地基和建筑物發生災難性破壞。
3房屋建筑基礎地基工程的施工技術要點
3.1房屋建筑地基基礎的選型
建筑物的全部荷載最終由其下的地基基礎來承擔,所以地基基礎的選型會影響建筑的最終質量。如果地基的承載力足夠,則基礎的分布方式可與豎向結構的分布方式相同。但由于土質或荷載的原因,需要采用滿鋪的伐形基礎。伐形基礎有地基接觸面廣的優點,但與獨立基礎相比,它的造價要高?;A的概念都是把集中荷載分散到地基上,使荷載不超過地基的長期承載能力。建筑物如果只有幾層,且在基礎土質較好,地下水位較低的粘土,亞粘土上,一般采用作支承、抗滑,用人工挖孔灌注樁。但若在地基非常軟弱,建筑物很高的情況下,則需要采用伐形基礎,多數建筑物的豎向結構墻、柱都可以用各自的基礎分別支承在土地基上。
一般而言軟土地基的地基承載力不足,必須采取措施對軟土地基進行處理。軟弱地基(soft ground)主要由淤泥、淤泥質土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構成的地基。這種地基天然含水量過大,承載力低,在荷載作用下易產生滑動或固結沉降。因此在勘查時應查明軟弱土層的均勻性組成,分布范圍和土質泥沙,根據采用的地基處理方案提供相應參數。在初步計算時應先計算房屋結構的大致重量,假設它均勻地分布在全部面積上,從而得到平均荷載,再與地基本身承載力相比較,如果地基的容許承載力大于4倍的平均荷載值,則用單獨基礎可能比伐形基礎更經濟;如果地基的容許承載力小于2倍的平均荷載值,那么建造滿鋪在全部面積上的伐形基礎更經濟;如果介于二者之間,則用樁基或沉井基礎。
3.2地基基礎施工技術及處理措施
在地基基礎施工技術及處理措施中,首先應加強房屋建筑上部結構強度及剛度,增加建筑物對地基不均勻變形的適應能力;其次須采取有效措施對地基進行處理,測試已確定的地基處理方法,并為施工質量提供相關依據。處理好地基之后,參照相關規范,建筑地基變形要在規范要求之內,并在施工期間進行沉降觀測;如果地基上欠固結土、膨脹土,濕陷性黃土,則選用適當的增強填土的施工工藝。
在房屋建筑施工中,根據場地地基持力層土質實際情況,基礎形式上部結構布置等條件,綜合確定建筑主體與裙房之間是設置永久變形縫,還是在施工階段設沉降后澆帶。在采用天然基礎埋深,一般應大于裙房基礎埋深至少2 m,不滿足要求時,應計算高層建筑的隱定性,并與高層建筑的架空層貫通,期間設置了沉降縫,基礎埋深基本相同,沉降縫間采用硬質材料充填。
進行房屋基礎處理時,其方案應根據以下相關條件綜合考慮,選擇合理的基礎型式:工程地質和水文地質條件,建筑物型式與功能要求,荷載大小和分布情況,相鄰建筑基礎情況,施工條件和材料供應以及地區抗震裂度等。
4結束語
上述方法都是針對地基施工時的有效措施,但是在工作中我們應該仔細研究,在具體施工操作中,根據具體情況具體分析,認真選好對應的施工方法,以此保證房屋基礎工程的穩定,保證施工質量。
參考文獻:
[1].GB50202-2002,建筑地基基礎施工質量驗收規范[S]