沉降控制理论（精选九篇）
沉降控制理论 篇1
相关统计资料显示, 在我国已建设和正在建设的总计30余个城市地铁盾构隧道, 总计超过2 300km, 其中35%的盾构隧道施工过程中引起地表沉降。总之, 地铁盾构施工中地表沉降事故发生的概率很高。因此, 从工程进度、费用控制、工程质量、社会影响等方面来考虑, 对地表沉降控制应有足够的重视。
目前预测盾构隧道沉降的方法较多, 其中最简捷、最广泛的为地层损失理论, 其核心为Peck公式。由于Peck公式是基于少数地区的工程经验所得出的, 其在我国某些地区的适用性、精确性还没有得到确定。根据南京市地铁3号线明发广场站~绕城北站区间段盾构隧道工程, 利用地层损失理论分析其沉降量, 结合现场监测结果进行验证, 并提出控制沉降的具体措施, 为类似工程提供借鉴意义。
1 工程概况
南京市地铁3号线明发广场站~绕城北区间线路始于明发广场西端, 下穿农花河、到达绕城公路北侧盾构井结束。本区间工程起始里程为K30+502.155, 终点里程K30+854, 区间全长351.845 m。区间隧道采用盾构施工, 衬砌环直径6 200 mm;管片厚度350 mm;每环管片宽度1 200 mm。本区间下穿农花河, 与河底最小净距为7 m。下穿的管线主要为绕城公路北侧的管线, 主要有燃气管道、污水管道。
南京地区地构造属扬子准地台的下扬子凹陷褶皱带, 基底由中上元古界浅变质岩系组成, 长期交替沉积了各时代的海相、陆相和海陆相地层, 下三迭系青龙群沉积以后, 经印支运动、燕山运动发生断裂及岩浆活动。断裂构造受淮阳山字型构造东翼和下扬子破碎带的影响较明显。区内地质构造主要受北东向压性断裂控制。新构造运动表现为周期性的波动和阶梯式上升, 全新世则表现为幅度不等的沉降, 接受冲积物的沉积。
本场区地下水主要为孔隙潜水, 局部分布有弱承压水, 其中孔隙潜水主要赋存于杂填土、素填土、新近沉积土。其中素填土结构松软, 由软-可塑状粉质黏土组成, 夹碎块及植物根茎, 厚度不均, 富水性一般, 透水性一般。新近沉积土, 均为黏性土, 厚度较大, 富水性差、透水性差。
明发广场站~绕城北区间隧道主要穿越淤泥质粉质黏土、粉质黏土层, 局部穿越含砾粉质黏土、强风化泥质粉砂岩层。该区间隧道先后穿越11座建构筑物, 部分构筑物在盾构穿越前需进行桩基拔除工作, 部分老旧建筑物基础不明, 对沉降比较敏感, 沉降控制不严格易造成建筑物开裂损坏。
2 盾构隧道沉降分析
2.1 地层损失理论
盾构隧道在施工过程中极易扰动地层, 使得隧道周围地层受到扰动后发生剪切破坏的再固结, 改变了岩土体的基本物理特性[3]。在黏土层、砂岩层中, 再固结引起地表沉降的速度较快, 且沉降值较大。
1969年, 国外学者Peck提出著名的地层损失概念, 即在不考虑排水情况下, 隧道开挖所形成的地表沉降槽的体积应等于地层损失的体积, 地层损失体积可以根据沉降槽的体积反算出来。在盾构隧道中, 地层损失主要发生在两个阶段, 一是盾构机刚通过时;二是盾构机通过后的土层固结和蠕变阶段。目前, 基于地层损失理论的沉降计算方法主要有经验数学分析法和物理力学分析法, 而应用最广泛的是经验数学分析法, 即Peck公式理论体系。
Peck公式假设隧道周围土体是均质且不承受拉应力的散体介质;隧道开挖扰动范围能达到地表;隧道横断面为半无限平面[4]。在此假设基础上, 当单隧道掘进时, 隧道横断面的地表沉降曲线呈现近似正态分布;而当两条隧道同时掘进时, 盾构隧道引起的沉降将会相互影响、迭加。在隧道纵断面上, 当盾构机掘进时, 盾构机前方地表将会隆起, 盾尾空隙将会引起地层损失, 产生沉降。当隧道掌子面支护力大于地层的原始应力时, 掌子面土体向斜上方移动, 引起地层的负损失及地面隆起;当支护力小于地层原始应力时, 掌子面土体向盾构内移动, 引起地层损失及地面沉降。
隧道横断面沉降分布如图1所示, 纵断面沉降的特征分布如图2所示。
综合隧道横断面和纵断面的沉降特征, 可采用Peck公式进行盾构隧道沉降的近似计算:
式 (1) 中, S (x) 为距离隧道中线x处的地面沉降, m;Smax为隧道中线处的地表沉降, m, 即最大沉降量;x为距离隧道中线的距离, m;i为沉降槽宽度系数, 即沉降曲线反弯点的横坐标, m;ΔF为盾构施工引起的隧道单位长度地层损失;Z为隧道轴线埋深。
2.2 盾构隧道沉降的计算
针对南京市地铁3号线明发广场站~绕城北区间隧道, 取该段埋深最浅的断面K30+750, 利用Peck公式进行沉降计算。
断面K30+750埋深为11 m, 其隧道轴线埋深Z为14.1 m, 可以计算出i=7.16。当采用土压平衡式泥水盾构掘进时, ΔF=0.32 m3/m, 则单隧道最大沉降量为:
该区间隧道为双孔单洞隧道, 左右线最小间距为15 m, 因此左右盾构隧道施工变形相互影响, 地表沉降量计算必须考虑相互叠加, 两隧道中间地段沉降量最大。其单侧盾构隧道在两隧道中线处引起的最大沉降量为
叠加后隧道的最大沉降量为
根据此计算结果可知, 在理论上, 土压平衡式盾构机在良好的施工操作条件下, 可确保盾构隧道最大沉降量控制在20.6 mm以内。
2.3 盾构隧道沉降的监测分析
盾构隧道施工过程会引起土层的扰动而导致不同程度的沉降与位移, 通过对周围环境等的监测, 掌握由盾构施工引起的周围地层和房屋沉降变化数据, 分析出周围环境的变形规律和发展趋势, 及时采取必要的技术措施改进施工工艺, 将施工引起的环境变形减小到最低程度, 确保盾构法施工隧道影响范围内的地下管线、建 (构) 筑物的安全;与此同时, 隧道自身也要发生相应的变形和位移, 必须加以监测, 以确保隧道本体免遭破坏[5]。
为掌握南京市地铁3号线明发广场站~绕城北区间隧道在盾构施工过程中引起的沉降特征, 选取典型断面K30+750, 针对其地表隆陷、建筑物下沉, 土体内部垂直及水平方向的位移等项目进行监测。其中地表隆陷监测和建筑物下沉监测可用精密水准仪、铟钢尺、经纬仪配合完成, 仪器标准精度为±0.4 mm/km[6]。土体内部位移监测可用水准仪、磁环分层沉降仪、测斜仪配合完成[7], 用测斜仪观察不同深度土体侧向位移时, 首先将带有十字定向导槽的专用测斜管钻孔预埋在土体中, 然后将仪器探头沿十字定向导槽放置在测管底, 从底至顶每0.5 m测一次数值;隧道开挖过程中测量值与初值比较的差值即是每0.5 m由开挖引起的位移值, 从底至顶每0.5 m的位移量累计即是不同深度的位移量。
地表隆陷、建筑物下沉, 土体内部位移三项观测数据相互印证, 以确保监测结果的可靠性。具体监测监测点布置见图3。
根据工程实际情况, 测量工作主要围绕典型浅埋断面K30+750展开, 各个监测项目的监测频率为:当盾构隧道开挖面与量测断面之间前后距离L≤2B时 (B为隧道开挖跨度) , 1~2次/d;当2B
由图4可以看出, 沉降曲线基本呈现对称曲线, 以隧道中轴线为对称轴, 沉降最大值发生在隧道中轴线处。随着距隧道中轴线距离的增大, 沉降量逐渐减小, 当距隧道中轴线20 m外, 沉降量逐渐趋于平缓, 可见该处受盾构隧道施工的影响甚小。在盾构机的整个施工过程中沉降逐渐趋于缓和, 逐步稳定, 沉降值基本在安全范围内, 并未出现较大异常。
监测结果显示沉降最大值为22 mm, 与理论计算情况基本符合, 相差6.4%, 满足工程使用精度要求, 进一步验证了地层损失理论在该项目中沉降预测的适用性。
3 盾构隧道沉降控制措施研究
由盾构施工引起的地表沉降的影响因素较多, 主要有地层条件、平衡土压、掘进速度、推进压力、注浆时间、注浆量等[8]。在盾构机工作面前方, 掌子面处的施工压力引起孔隙水压力增大, 产生地表隆起;当盾构机通过时, 震动对土体产生扰动, 盾构机与土体间剪切错动, 产生应力释放, 引起弹塑性变形, 引起地表沉降;当盾构机通过后, 土体失去了盾构支撑, 如果管片背后注浆不及时, 同样引起应力释放, 产生弹塑性变形, 同时伴随有土体后续的固结变形作用引起的沉降。因此应针对此特点分析盾构隧道沉降控制措施。
3.1 注浆加固
明发广场站—绕城北区间隧道主要穿越黏土层及砂岩层, 其地表的建筑群对沉降比较敏感, 因此应在盾构穿越前采取注浆加固措施, 以严格控制沉降。注浆施工方法采用静压注浆法, 从地面倾斜注浆, 采用Φ63.5 mm注浆钢管, 注浆孔孔径Φ91mm, 注浆压力4 MPa。注浆材料选用水泥水玻璃双液浆, A液水泥砂浆采用普通硅酸盐水泥, 水泥掺量15%;B液采用波美度35°~40°的水玻璃, A、B液配置后双液浆的黏度要求大于35 s。在各建筑物地基基础角点设置注浆孔, 沿基础边缘间隔0.8 m设置双排注浆孔。
当盾构机通过后, 可根据不同的地层状态选择相应的双液浆配合比, 调节其硬化时间, 采用同步注浆, 保持适当压力, 增加注浆量, 使浆液能及时充填盾构机尾部的间隙, 从而弥补盾构机施工引起的地层损失, 严格控制地表沉降量。
3.2 控制盾构施工质量
在本项目中, 典型断面位于黏土层且处于浅埋段, 属于扰动敏感层, 土体扰动是引起地表沉降的主要因素。因此应减小施工过程中盾构机与土体之间的摩擦力, 避免大范围的扰动土体。在施工过程中应严格控制盾构机姿态, 在转弯前要根据原计划提前做好盾构机姿态调整, 尽量避免采取紧急纠偏措施, 避免盾构机偏转偏移现象。
盾构隧道管片的错台会引起水土压力和注浆压力的损失, 引起较大的地层损失, 导致地表沉降。因此应该在盾构机掘进开挖完成后严格按照规定方法准确组装管片, 保证盾构隧道整体结构达到预定的形状, 使得管片荷载分布均匀, 避免错台现象的发生。
在盾构机掘进过程、管片组装及其背后注浆强化的整个过程中, 可借助千斤顶的推力, 保持管片螺栓始终紧固, 并利用特殊设备保持管片组装精度[9]。尤其在盾构机尾部, 严格控制管片形状, 避免管片脱离, 保证水土压力平衡及注浆压力稳定, 尽量减小地层损失。
4 结论
本文结合南京地铁3号线明发广场站—绕城北区间隧道盾构施工的工程实例, 从分析其地表沉降的角度出发, 利用理论分析、监测等手段进行分析, 得出以下几点结论:
1) 盾构隧道施工过程中引起的地层损失是导致地表沉降的主要原因。
2) 经过现场监测结果的验证, 地层损失理论中的Peck公式适用于黏土层和砂岩层中盾构隧道沉降预测, 其精确度满足工程要求。
3) 盾构隧道沉降的影响因素较多, 且在整个盾构施工过程中各个阶段产生的沉降机理、规律各不相同。通过注浆加固、严格控制盾构机姿态、管片组装质量可减小地应力损失, 减小盾构施工引起的地表沉降。
摘要：对于盾构隧道施工产生的地表沉降的预测及控制一直是工程界亟待解决的难题。依托南京市地铁3号线明发广场站绕城北区间隧道的工程实例, 运用地层损失理论及现场监测等手段进行了盾构隧道沉降分析, 并对其沉降控制措施进行了研究, 结果表明:盾构隧道施工过程中引起的地层损失是导致地表沉降的主要原因;地层损失理论中的Peck公式适用于黏土层和砂岩层中盾构隧道沉降预测, 其精确度满足工程要求。盾构隧道沉降的影响因素较多, 且在整个盾构施工过程中各个阶段产生的沉降机理、规律各不相同。通过注浆加固、严格控制盾构机姿态、管片组装质量可减小地应力损失, 减小盾构施工引起的地表沉降。所得结论对于类似工程有极大借鉴意义。
关键词：地层损失,盾构隧道,沉降,控制措施
参考文献
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[5] 张云, 殷宗泽, 徐永福.盾构法隧道引起的地表变形分析.岩土力学与工程学报, 2002;21 (3) :388—392
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[8] 唐益群, 叶为民, 张庆贺.上海地铁盾构施工引起地面沉降的分析研究.地下空间, 1995;15 (4) :250—258
沉降控制理论 篇2
在论述研究区环境地质条件的基础上,对区内地面沉降的成因进行了分析,并基于区内地面沉降监测点实际观测数据建立了灰色DGM模型,然后以此模型对研究区未来三年的地面沉降进行了预测,预测结果表明:在未来三年内,区内大部分主要建筑物基础地面最大沉降量将超出或接近允许值,而基础沉降差在允许值范围内.
作 者：周志广 姚文生 张丽 ZHOU Zhi-guang YAO Wen-sheng ZHANG Li 作者单位：周志广,姚文生,ZHOU Zhi-guang,YAO Wen-sheng(辽宁有色勘察研究院,辽宁,沈阳,110013)
张丽,ZHANG Li(吉林大学建设工程学院,吉林,长春,130026)
控制机械顶管地表沉降技术 篇3
关键词：机械顶管 地表沉降 注浆 泥浆
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）05（a）-0035-02
1 工程概况
该公司承建的西安地铁二号线电视塔站外部电源工程，穿越南三环段采用机械顶管法施工，管径为2 600 mm，埋深6.2～9 m，穿越地层为湿陷性黄土。
三环路为西安城区主干道，车流量大。若在顶进过程中不能有效控制地表沉降量，不但影响顶管机的正常顶进，而且会对三环路路面及车辆造成极大地安全隐患。
工程业主、公司领导以及工程相关方高度重视，要求公司组织专门力量，解决顶管过程中技术质量问题，以确保安全穿越三环路。
2 机械顶管地表沉陷因素
经查阅相关技术资料，对土压平衡顶管机顶进过程中引起地表沉降的原因进行统计，得出通常情况下土压平衡机械顶管施工引起地表沉降4种因素：土压平衡控制不当、中继间密封失效、纠偏不当、同步注浆不当。在引起地表沉降的四种因素中“中继间密封失效”和“纠偏不当”导致的地表沉降，已经在以前的工程中通过科技攻关活动得到解决，经标准化并编制作业指导书。该次只需解决其余两项，即：“土压平衡控制不当”和“同步注浆不当”。
通过数据收集，原因分析，从人、机、料、法、环、测5个方面进行分析，得出导致以上两个原因的主要是浆液配合比选取不当与出土量控制不当。
3 改进措施
3.1 针对泥浆配合比选取不当
（1）对浆液原材料进行检测，质量必须符合要求，见表1。
（2）试验室试验不同配合比下泥浆特性。
选取水和膨润土5组不同配合比，分别从外观和理化性质方面做了比较，如表2。
（3）根据配合比特性，确定合适的泥浆配合比。
通过以上试验数据，编号为⑤的配合比浆液流动性好，自身体积收缩率较小，离析少，流动性好，便于施工操作，并且能在较短的时间内迅速凝结，起到了填充和固定的作用。
3.2 针对出土量控制不当控制好
（1）建立控制实际沉降量的相关模型。
（2）设置专用土斗，以便对实际出土量进行精确测量，见表3。
（3）顶进过程中及时对比实际出土量与理论出土量之间的关系，以便做出调整。根据每根管子的理论出土量，设计了表4。
要求实际排土量为理论排土量的95%～100%。
4 效果验证
4.1 根據方案要求布设观测点及观测横断面图
（1）沿管道中线上方地面每隔5 m布设一个沉降观测点，每隔25 m建立一个监测横断面，共设3个横断面，该断面垂直于管道中线，每个断面上布设5个观测点，其中管道中线上方一个点，左右间隔2.5 m各一个点。
（2）为了防止路面硬壳层不能及时、准确反映地层实际沉降情况，造成路面下方虚空，需钻穿沥青路面并在路面以下地层中打入短钢筋布设观测点，以便对地层的沉降情况进行监测。
4.2 测量沉降量
根据方案进行沉降观测，完工后，最大沉降量为8 mm，确保了三环路的安全，取得了理想效果。
参考文献
[1]刘俊岩，应惠清，任锋，等.GB50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范[M].1版.北京：中国计划出版社，2009.
[2]葛春晖，王承德，余彬泉，等.CECS246-2008，给水排水工程顶管技术规程[M].1版.北京：中国计划出版社，2008.
沉降控制理论 篇4
关键词：固结理论,路基,沉降变形
1 引言
随着我国综合国力的飞速发展, 对基础建设的大力投资, 高速公路的兴建如雨后春笋般迅猛发展, 当然面临的问题也随之而来, 如公路兴建过程中路基的沉降问题, 路基是路面的基础, 是保证路面质量的关键。路基的不均匀沉降, 很容易使路基发生整体的剪切变形破坏, 从而使路面承载能力下降, 路面迅速破坏, 严重影响公路运营的质量以及行车的效果。同时也不得不花费大量的财力、人力及物力对公路进行养护。因此对路基的沉降变形进行分析及预测是建设高速公路必须研究的一个重要的课题。目前对路基沉降变形及预测有很多种方法, 如理论计算, 数值模拟, 根据实测数据及经验方法对沉降进行预估等。薛新华等人应用不同的方法预测并计算了路堤不同时刻的沉降及最终沉降量, 计算结果与实测结果较吻合[1]。贺志勇等人应用经验的方法依据现场实测数据研究饿高速公路运营期的软基沉降, 获得了较好的效果[2]。刘宏等人基于人工神经网络的方法以及利用工后沉降的原位观测资料对九寨黄龙机场的高填方地基进行了工后沉降的预测, 预测结果较好[3]。但是最为基础且较简洁的是依据最基本的固结理论来计算路基的沉降。
2 一维固结理论
太沙基 (K.Terzaghi, 1925) 一维固结理论建立的假定条件是土体为线弹性的且发生小变形, 通常将一维固结理论应用到实际工程问题中会产生一定的误差, 但是它应用方便, 简捷, 目前, 还未有更简单且合适的方法来替代它[4]。
一维固结理论的基本微分方程如下: (1)
式中CV称为土的竖向固结系数, cm2/s, 其值为:
(1) 式可依据土层渗流固结的边界条件和初始条件, 求出固结微分方程的特解, 当附加应力σz沿土层均匀分布时, 孔隙水压力υ (z, t) 可表示为:式中m—奇正整数 (1, 3, 5, ……) ;TV——时间因数, 即:
H——孔隙水的最大渗径, 土层厚度取H (单面排水时) ;土层厚度取 (双面排水时) 。
3 路基基底沉降计算分析
3.1 计算模型
假定天然路基底为粘土层, 厚度为5m, 因下部为泥岩, 按照不透水的岩层考虑, 上部为填方, 按照透水边界考虑。位于粘土层上的附加应力按20m填方计算, 填方溶重按21kN/m3取值。因此基底粘土层的沉降计算模型如下图1所示:
计算工况:假设填方施工期为81天, 计算施工期后的基底粘土层沉降量S1。
计算参数:粘土重度γ取19 kN/m3, 水的重度γ取9.8kN/m3, 粘土层的初始孔隙比e0为0.454, 压缩系数av为0.4114MPa-1, 渗透系数k为2.23×10-8cm/s。计算时间为81天。
3.2 计算结果分析
通过上述计算得到粘土层中的平均附加应力为:
基底粘土层的最终沉降量S为:
基底粘土层的固结系数为:
时间因数为:
粘土层中的附加应力分布为矩形分布, 其参数a=1
由TV及a值通过查表得到土层的平均固结度为:U1=0.225;
则81天施工期后, 基底粘土层的沉降量为:
通过计算可知, 基底粘土层的最终沉降量太大, 不能满足设计的要求, 因此基底需进行地基处理, 可对粘土层进行换填。
4 结语
路基的沉降变形分析及计算有很多种方法, 各种方法都有自身的优缺点, 每种方法所依据的理论基础大致相同。目前, 路基工程的工后沉降控制是一个严峻的挑战, 如何科学有效的计算及预测非常关键, 因此, 在以后的实际工程中, 应该要不断总结经验, 认真分析研究, 获得更好的计算方法。
参考文献
[1]薛新华, 魏永幸.路基沉降预测与计算方法综述[J].路基工程, 2011, (3) , 65-67
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[3]刘宏, 李攀峰, 张倬元.用人工神经网络模型预测高填方地基工后沉降[J].成都理工大学学报, 2005, 32 (3) 284-287
沉降控制理论 篇5
中高层住宅量大面广,本工程为2座8层的中高层住宅和1个2层商业性裙房组成的商住综合体,设后浇带。根据勘测资料,土层为淤泥质土,下部穿越土层为细砂,基底为中砂层,均为饱和透水层。在这种地质条件下,加之采用后浇带施工,控制施工过程中的建筑的不均匀沉降显得十分重要。
应用文献[4]推荐的方法,对施工过程中沉降和偏位进行严格验算和预估,并与设计预估值对比,进行差异纠正。
应用灰色系统的分析方法,进行GM(1,1)建模,根据已建好的模型对中高层住宅的沉降量进行预测[1],求得预测值与实测值并对比。基于灰色系统理论进行建模预测,并预测沉降量的数据,从而有针对性地指导工程施工。
1施工观测点的布置与观测方法
根据施工现场的工程地质条件,对建筑进行模型试验,测试建筑水平位移和沉降量。用量纲分析法根据相似理论推导出相似判据来模拟系统。总结影响本工程中高层住宅沉降量S的主要因素有6个(见表1)。
用数学表达式表述为:s=f(a,b,L,γi ,Q,N,E)。
采用指数法,得出相似判据:
从而得出相似指标:
在每座建筑基础的上方固定工字钢作为梁,水平、竖直位移量测的百分表都固定在测试梁上。试验过程中,测试梁保持不动。在每个测试单元的4个角上各装1个百分表以量测竖直位移,沿着基础开挖方向的不同深度各装3个百分表以量测水平位移[2]。
施工测试的主要项目有3项:水平侧向位移、沉降及土压力、水平位移及沉降用百分表测量。
2 中高层住宅沉降变形的灰色模型的建立
由于建筑结构及其地基岩土质结构的复杂性,力学机制的不清晰以及建筑区域的地形、水文和气候等诸多因素的影响,导致建筑物或构筑物变形呈现为多种因素综合作用的结果。多数情况下,这种变形总体上属单调递增的时间序列,呈现出从渐变到突变的发展过程,这种变形系统可称为灰色系统。据此,以模型试验量测的数据为基础,建立灰色预测模型是可行的。
2.1 数据处理
建立 GM(1,1)模型要取原始数据列{x(0)(k)}(k=1,2…)为光滑离散函数,光滑离散函数的主要条件是:
∀ε>0,k0>0,∃k>k0时,
对有限的数据列也就是说
2.2 灰色预测模型GM(1,1)的建立
对等时间序列原始监测数据{x(0)(i)}建立GM(1,1)模型,其离散化后可得:
其中,a,b均为待辨识参数,可用最小二乘法求得。
对上式进行一次累减还原,即可得到预测值
。
对已量测到的数据建立GM(1,1)模型,若有新的监测数据,则将新数据添入数据列,同时去掉一些老的数据。对比预测精度找出等维信息模型的最佳维数。最后用最佳维数的GM(1,1)模型对以后的沉降进行预测。
对于非等时间间距的数列,可以对原数列进行插值,使其变为等时间间距数列,再按照上述的方法建模预测。
2.3 沉降灰色模型的精度检验
本文采用后验差法对模型的精度进行检验。根据后验差比值和小误差概率,可将模型预测精度分为以下几个等级(见表2)。
2.4 中高层住宅的沉降变形及预测
在模拟基础开挖过程中,由于开挖侧的土被挖掉,开挖侧及两侧壁的摩阻力逐渐减小,开挖侧的土压力也逐渐消失,导致作用在基底的应力逐渐增大,所以,沉降随开挖深度的增加而增加,抽取A,B,C,D共4个测点样本数据(见表3～表6)。
由表3～表6数值可见,测点A,B,C,D沉降数据均为非等实距序列。采用Langrange插值法将其变为Δt=6 h的等时间间距序列[3]。其中测点1,2中前7个数据为递增,后5个数据为递减,则将数据分两段建模预测。将表2中模型灰色预测值与实际量测值相比较,最小残差为0 mm,最大残差为0.032 mm,预测的相对误差在7%以内。根据后验差检验,小误差概率P=1>0.95,后验差比值max(C)=0.18<0.35,关联度min(r)=0.74>0.6,故模型精度为一级。
综上分析结果,在基础开挖至设计标高后,总沉降为0.988 mm,根据相似比推算,建筑在施工过程中将产生33.7 mm的沉降。这与用三维有限元计算的最大沉降量36.2 mm相近,并与其他类似中高层住宅工程的相应量值相当,故用模型试验指导实际施工具有一定的可行性。
3结语
建筑沉降的大小受到各种因素的影响。因此,灰色预测形式上是单因素预测,实际上考虑了其他因素影响,且灰色理论建模较用概率统计方法分析出来监测数据资料更优越,前者需要数据少,建模精度高,符合现场工程实际需要。
通过对量测数据进行开n次方、分段等处理,按最佳维数建立等维信息———GM(1,1)模型,据此模型对未来时刻竖井沉降进行短期预测。由于模型试验指导实际施工具有一定应用的可能性,因此,可根据预测值大小进行信息施工。
参考文献
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大型油罐基础沉降控制 篇6
1 工程概况
扬子石化巴斯夫有限公司中央罐区3具50 000 m3石脑油罐,设计罐直径57 m,罐高22 m,原场地地貌属长江下游河漫滩相,地形平坦,场地为粉煤灰填筑,填筑年限超过10年,填堆厚度约5.00 m左右,场地类别为Ⅲ类场地,场地地下水类型为上部孔隙潜水,深部砂层为微承压水,并与长江有一定的水力联系,地下水位埋深2.0 m左右。场地的工程地质情况见表1。
工程地质数据显示:1A、1B、1C、1D层地基土为本区工程性质最差的地基土层,具有高含水率、大孔隙比、高压缩性、低强度等特性,在油罐荷载作用下将产生巨大的沉降,在这样的软土地基上建造大型油罐或油罐群,必须合理选择地基处理方案和基础施工方案,并充分估算油罐基础的最终沉降量和不均匀沉降量。
该工程上部冲填土层经强夯与轻型井点降水联合法进行地基处理,工程性质大为改良,3具50 000 m3油罐采用振冲碎石桩进行地基加固处理,基础形式为钢筋混凝土环墙式,并采用充水预压预抬高法进行施工,充分发挥地基土固结后增长的强度。
2 基础沉降及影响分析
1)油罐基础沉降主要包括基础施工过程中由于自重引起的沉降、充水预压时引起的瞬时沉降、固结沉降及油罐使用过程中的次固结沉降(徐变沉降)。
2)基础沉降量与荷载大小成正比,加荷速率直接影响到油罐基础沉降的增长和变化,沉降速率过大可能导致地基滑动和破坏,控制现场加荷速率是控制油罐地基稳定和基础沉降最主要的内容。
3)加荷速率通过充水预压方案来确定,先根据油罐的容量、结构型式及土性指标等计算作用在地基上的外力荷载,并在考虑地基固结的条件下估算初步加荷计划,然后按初步加荷计划计算各级荷载下的地基固结度及强度增长,并校核地基稳定性和沉降是否满足要求,如此反复调整和验算[1],最终确定充水预压方案。
4)在油罐充水预压前,根据土性指标、计算参数以及假定的排水固结条件,用理论方法计算按计划充水预压时的油罐沉降速率,在油罐充水预压过程中,用实测沉降速率进行校核,沉降速率偏小则适当加快充水速度,偏大则适当减慢加荷速率,同时考虑要有足够的恒压时间,使地基有足够的固结度和强度增长。
3 沉降计算
3.1 地基稳定性计算
软土地基上油罐基础稳定性分析,可采用圆弧滑动面法进行验算[2],通过土力学原理分析控制一定的安全系数,一般建议安全系数>1.2。
式中:Fs—安全系数
MH—抗滑力矩,kN·m
Ms—滑动力矩,kN·m
3.2 地基最终沉降量计算
为了估计油罐底面预抬高量以及控制不均匀沉降,需计算罐中心和周边的最终沉降。地基最终沉降量可采用分层总和法,并按下式计算[2]:
式中:S—地基最终沉降量,mm;
S'—按分层总和法计算出的地基变形量,mm;
Ψs—沉降计算经验系数;
P0—对应荷载效应准永久组合时罐基础计算底面处得附加应力,kPa;
Esi—罐基础底面下第i层土的压缩模量,MPa;
zi、Zi-1—罐基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离,m;
—罐基础底面至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数。
油罐地基最终沉降量还可以根据油罐充满水恒压期间的实测荷载-时间-沉降关系曲线特性,选用指数曲线拟合推算[3]:
式中:Sx—地基最终沉降量,mm;
S1、S2、S3—地基固结时段内的三个沉降量,分别为荷载-时间-沉降关系曲线中与t1、t2、t3、对应的沉降值,mm;
t1、t2、t3—分别为加载停止后从零算起的三个历时时间,d。
3.3 地基固结度计算
为分析预压加固效果并判定放水卸荷时间,还需计算地基固结度。油罐地基固结度根据油罐充满水恒压期间的实测荷载-时间-沉降关系曲线特性,用下列方法推算[3]:
式中:Ut—t时刻的固结度,%;
Sd—瞬时沉降量,mm;
β—固结参数,1/d;
α—固结参数;
t—修正后总荷载下地基的有效固结实际,d;
t0—施加充水预压荷载的延续时间,d;
ΔPi—分级充水预压荷载,kPa;
T'j,Ti—施加第i级充水预压荷载的起始时间,d。
3.4 预压荷载下地基土抗剪强度计算
预压荷载引起的地基土中的附加应力要控制在所处条件下地基土允许抗剪强度以内,地基土抗剪强度按下式计算[4]:
(4-8)
式中:τft—t时刻,该点土的抗剪强度,kPa;
τf0一地基土的天然抗剪强度,kPa;
Δσz一预压荷载引起的该点竖向附加应力,kPa;
Ut—该点土的固结度;
Φcu—地基土的内摩擦角。
3.5 孔隙水压力计算
通过地基下某一点超静孔隙水压力可以间接反映该点地基土的应力状态,由此推断出该点是否进入塑性开展区,还可判断该点土体的固结度大小。孔隙水压力与固结度关系按如下公式计算[3]:
式中:U—t时刻的固结度,%;
u—实测超静孔隙水压力,kPa;
u0—某测点由于施加充水预压荷载引起的孔隙水压力,kPa;
kui—某测点的荷载孔隙水压力系数;
ΔPi—分级充水预压荷载,kPa。
4 沉降控制
4.1 沉降控制内容
为保证油罐的正常使用,必须保证油罐的整体稳定性及罐基沉降量和不均匀量控制在允许范围内。
4.2 充水预压监测
充水预压可以加速地基土体的固结,在短时间内消除地基土体的固结沉降量,减少使用期沉降量,并消除罐地基的不均匀沉降量,油罐基础沉降的绝大部分在充水预压过程完成,因此充水预压控制是油罐基础沉降控制的重点和核心。
4.2.1 监测项目
油罐建造过程中一般对油罐地基表面变形、深层变形及压力(应力)等几方面进行监测[3],该工程根据实际需要对油罐基础的监测项目如表2。
4.2.2 监测指标
在充水预压过程中必须严格控制加荷速率,加荷速率按油罐的日平均沉降量、地基水平位移值和孔隙水压力值等监测指标来控制调整。通过对该工程地基稳定性及控制沉降量的计算,确定充水预压监测控制指标如表3。
4.3 监测成果分析
该工程充水预压共分10级进行,充水高度19.6m,采用三等水准方法进行监测,部分监测数据如表4。
1)油罐充水预压恒压期使地基固结度均达到98%以上,满足放水条件,最大沉降量0.94 m与预抬高值1 m很接近,环墙沉降满足地基变形要求。
2)沉降速率与充水加荷速度密切相关,整个充水预压期的平均速率,大部分时间维持在10 mm/d以下,虽然极少数天数达到16～18 mm/d,但一般连续天数不会大于2d。恒载期的沉降速率明显小于充水加荷期的沉降速率,至放水前基本稳定,沉降速率已降至零。从监测数据和现场实际观察,都说明充水过程中油罐地基是稳定安全的。
3)全部3具油罐平面倾斜都在允许范围内,2具油罐非平面倾斜在允许范围内,1具罐超过允许值,需予以继续重点关注。3具罐沉降后锥面坡度均大于规定值0.008。
4)油罐基础超静孔隙水压力随荷载(充水)增加即发生,但超静孔隙水压力增长的速率远比荷载增加速率小,而且在加载(充水)、停歇(恒压)、卸载(放水)阶段都非常有规律,最大超静孔隙水压力发生在淤泥粉质粘土层(1C3)内,加载停止后超静孔隙水压力消散比较快,超静孔隙水压力增量与荷载增量比值均小于规范控制指标0.6。
5 结论
1)充水预压是加固油罐地基通常采用的重要措施,基础的总沉降量大部分在充水预压过程中完成,控制油罐基础沉降的核心内容就是控制充水预压过程中的基础沉降,而沉降监测是控制充水预压效果的最主要依据。由于地基条件的复杂性、沉降监测的独特性和影响因素的不确定性等众多因素干扰,沉降计算和测量往往有较大误差,因此必须因地制宜采取针对性措施,充分发挥沉降监测和控制对确保油罐安全和正常使用的作用。
2)该工程在充水预压监测过程中出现了差异沉降过大的现象,在油罐以后的使用过程中,装油、卸油对于油罐地基而言也是加荷与卸荷的反复过程,由于地基土的不均匀性和外荷作用的不对称性,油罐地面和油罐锥面还可能存在较明显的差异沉降,今后油罐建造时可考虑地基土局部处理的方法,减少油罐周边和锥面的沉降差异。
3)油罐地基在充水预压过程中出现了较明显的底面隆起和凹陷现象,范围和大小不尽相同,据此判断,由相邻油罐或大面积堆料构成的相邻荷载影响,影响范围并不固定,而是随荷载大小而变的,也随着地基土的性质不同而不同。因此油罐建造和使用过程中的安全和稳定,不但要考虑油罐本身荷载造成的沉降及沉降大小的影响,还要考虑相邻荷载造成的地基隆起和凹陷的影响。
摘要：大型油罐地基及基础的不均匀沉降与倾斜直接影响油罐的正常使用和寿命,结合50 000m3石脑油罐基础施工,分析了大型油罐基础沉降控制的重点和难点,介绍了大型油罐基础沉降控制的主要内容和措施,对同类工程施工有一定的借鉴意义。
关键词：油罐基础,沉降,控制
参考文献
[1] 石油化工钢储罐地基处理技术规范,SH 3083-1997． 北京:中国石化出版社,1998． 9
[2] 石油化工钢储罐地基与基础设计规范,SH 3068-2007． 北京:中国石化出版社,2008． 8
[3] 石油化工钢储罐地基充水预压监测规程,SH/T 3123-2001． 北京:出版社.2002． 2、 11、 26、 27
沉降控制理论 篇7
关键词：铁路路基施工,施工质量管理,沉降控制措施
引言:
国内铁路建设工作对社会经济稳定发展具有重大意义, 加强铁路施工质量控制, 提高铁路施工企业的综合实力, 进而实现合理的铁路交通运输是现阶段重要目标。作为铁路工程的基础环节, 路基质量较为重要, 同时沉降预防处理等也应作为施工质量控制要点。为此, 现代铁路施工中需要加强路基施工质量管理, 保证路基、道床的安全性, 提高整体轨道抵抗偏移的能力, 以期实现良好的铁路运输效果。
一、铁路路基施工的重要价值分析
路基作为铁路建设的基础, 对钢轨、轨道的具有支撑作用, 其受力面为级配面层填料, 对现代铁路建设的安全稳定具有重大影响。根据国内多年铁路施工案例分析, 路基施工受多方向作用力易发生沉降现象, 沉降变形虽然可以通过对钢轨扣件进行调整得到缓解, 但调节量受上限影响较大, 所以路基施工中的过程质量控制是避免沉降的一项十分重要的工作, 从而保证铁路运输的安全。
二、路基沉降的原因分析
第一、路基施工中, 外界雨水或其它进水的影响会导致路基内部含水率的增加, 会降低了内部稳固性, 在自身重力和外部荷载的作用下, 易发生明显的形变, 引起路基不均匀沉降、开裂等影响安全质量的缺陷。第二、路基设计中, 进行路基施工的合理分析、精确计算, 加强前期勘察环节的处理, 避免因设计参数误差导致的后期质量问题及安全隐患, 致使路基施工质量不符合规范要求。第三、填筑材料的选取, 施工单位需要根据现场环境进行详细的勘察, 根据设计要求、工程特点、地质条件等作为依据进行填筑材料的选取, 保证路基填料的质量。第四、路基填筑方法的对比分析, 填筑施工中, 需要进行全面夯实处理。施工过程中, 压路机的操作需要规范进行, 避免因不均匀碾压导致的质量缺陷, 保证碾压的均匀性、规范性, 使分层填料均匀、密实度相同, 降低路基因不均匀沉降导致的变形及开裂等缺陷状况。因此, 压实操作是否符合规范要求, 在一定程度上决定了路基施工的工程质量。
三、铁路路基施工质量控制和沉降预防分析
现阶段, 国内铁路交通行业发展较快, 对应路基施工质量的控制大体形成一定体系, 根据现代铁路路基施工管理要求可分析得出, 路基施工的质量控制主要进行沉降预防操作, 此外, 路基填料的压实处理也需要引起足够的重视, 避免路基沉降导致的质量缺陷问题。
1、铁路路基施工质量及沉降控制特点
现代铁路运输行业中, 列车运行速度不断增加, 对应载重量随之增加, 为此, 提高路基承载能力的需求刻不容缓, 需要铁路工程建设施工企业在设计标准提高的情况下, 严格路基施工质量管理、控制路基的变形, 以此满足现代铁路运行的需求。在铁轨恒重与列车荷载的长时间作用下, 铁路路基会产生一定的沉降与变形。这里所述为路基使用过程中所出现的工后沉降。随着现代铁路高运行速度对铁路路基要求的不断提高, 在现代铁路建设施工中, 强化路基沉降的控制与路基施工质量管理成为影响铁路列车运行安全的关键因素。现代铁路路基施工质量控制理论中, 对铁路路基施工质量控制要点以及路基沉降控制要点都作出了明确的规定, 以此提高铁路路基的施工质量, 为我国铁路工程建设与发展奠定了基础。
3、铁路路基施工中的填料控制分析
材料控制对于路基施工的影响较为重大。路基的填料质量是保证后期施工质量的基础, 可充分避免路基发生不均匀沉降现象。填料需要具有承重高、多气候条件下可适应的特点, 同时填料需要满足自身压缩沉降快速完成的点, 对比国内外路基沉降结果表明, 填料配合比、影响较为关键, 优化配合比可提高路基的施工质量。
国内铁路建设施工中, 路基填料分为三大类:其中A类碎石、粗圆砾、粗角砾、细圆砾、细角砾以及砂类材料都需要采用级配良好的材料进行, 以此满足高速铁路的需求。而B类和C类填料则材料质量与要求有所降低, 在满足铁路运行需求的同时降低工程项目投资、以提高工程投资的经济效益。以B类碎石类填料为例, 其碎石要求明显低于A类填料, 其碎石采用的是性能较差的碎石、含土碎石, 细粒含量为15%~30%的土质碎石。不同种类的填料需要根据路基条件、地质状况等进行选取, 冻土地质条件下需要注意填料和路基处理方式两方面要素, 充分降低冻土冬夏两季的沉降作用, 充分维护列车运行的安全性、稳定性。
4、铁路路基施工的压实处理
铁路路基施工中, 压实是提高施工质量、避免沉降的基本措施。可充分维护路基稳定、平顺的特点, 便于后期列车运行时的安全控制。对铁路路基施工而言, 施工企业需要充分加强压实控制、压实质量检测和压实质量等方面的管理。此外, 针对铁路路基的施工, 需要对填料的含水率、压实厚度、压实次数等进行严格控制, 便于现场孔隙率的合理控制, 该环节中需要注意对孔隙率的定期检测, 避免因路基质量缺陷导致后期稳定性变差。填料含水率的控制中, 需要根据填料的型号、压实度、设备运行能力等综合控制处理, 进行含水率的优化控制。
结语:铁路路基施工中, 施工质量控制管理、沉降预防等对铁路运输事业的长期稳定发展具有重大意义。对铁路运行速度、承载重量的提升具有一定影响。国内列车的运行速度不断增加, 对应投资建设成本较大, 加强施工过程中的质量控制和监督管理, 对后期铁路的稳定运行、维护、检修等工作具有核心影响作用, 需要引起业内学者的关注, 对社会经济发展具有一定影响作用。
参考文献
[1]孟小祥.铁路路基施工质量控制与沉降的预防[J]城市建筑, 20l5 (6) :292.
地基不均匀沉降的控制措施 篇8
1.1 建筑物体型应力求简单。
建筑物立面的高差不宜悬殊, 所受荷载差异不宜太大;在平面上开头应力求简单, 尽量避免凹凸转角, 同时平面上的转折和弯曲也不宜过多, 否则会使其整体性和抗变形能力降低。另外, 适当控制建筑物的长高比 (建筑物在平面上的长度和从基底算起的高度之比) , 其越小, 整体刚度越好, 调整不均匀沉降的能力越强, 一般控制在2.5~3之间。对于砌体承重结构, 为保证其整体刚度, 应合理布置纵横墙。纵横墙应尽量贯通, 横隔墙的间距不宜过大, 一般不大于建筑物宽度的1.5倍为宜。
1.2 相邻建筑物之间应保持一定的距离。
地基土中的附加应力会扩散到基础外的一定宽度和深度, 如果两相邻建筑物距离过近, 就会产生应力叠加, 而引起过大的不均匀沉降;特别是在原有建筑物旁新建重高建筑物时更应注意。
1.3 设置沉降缝。
沉降缝将建筑物分成各自独立的单元, 各单元的沉降不相互影响。一般在建筑平面的转折部位, 高度差异 (或荷载差异) 处, 长高比嘉宾大的砌体承重结构或钢筋混凝土西式体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位, 地基土的压缩性有显著差异处, 建筑结构或基础类型不同处, 分期建造房屋的交界处等设置沉降缝。沉降缝应有足够的宽度, 建筑物越高 (层数越多) , 缝就越宽。具体缝宽和构造见规范及有关资料。
1.4 适当调整建筑物标高。
各建筑单元、地下管线、工业设备等原有标高, 会随着地基的不断沉降而改变。国契约, 预先可采取一定措施给以提高。如 (1) 室内地坪和地下设施的标高高, 可根据预做沉降量予以提高。建筑物各部分 (或设备之间) 有联系时, 可将沉降较大者标高提高。 (2) 建筑物与设备之间, 应留有足够的净空。当建筑物有管道穿过时, 应预留足够尺寸的孔洞, 或采用柔性管道接头等。
2 从设计入手, 采取多种措施, 增强多层住宅的基础刚度和整体刚度
2.1 建筑措施。
多层住宅的平面形状应力求简单, 规则整齐, 尽量避免形状复杂, 阴角太多;避免建筑物有显著的高差或荷载差异。在软土地区建筑物的裂缝事故, 往往以有高度差异或荷载差异的建筑物为多见, 尤其是高、低或轻;重单元连成一体未设置沉降缝时易发生。
2.2 设置沉降缝。
多层住宅的学位体长度应控制在55米以内;长度较大的住宅, 考虑在适应部位设置沉降缝;对于平面图形复杂的, 或有层高高差及荷载显著不同的, 要在其转折处;层高高差处或荷载显著不同的部位设置沉降缝;在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。
2.3 结构措施。
控制建筑物的长高比。长高比是保证砖石承重结构建筑物刚度的主要因素。长高比大的建筑物, 调整地基不均匀变形的能力就差, 相反, 如将建筑物长高比限制在一定范围内, 它就具有较大的调整地基不均匀变形的能力。实践证明, 建筑物的长高比控制在2.5至3之间时, 可减少建筑物的相对弯曲, 房屋不易出现裂缝。
2.4 考虑相邻建筑物的影响。
建筑物荷载不仅使建筑物地基土产生压缩变形, 而且由于基底压力扩散的影响, 在相邻范围内的土层, 也将产生压缩变形;这种变形随着相邻建筑物距离的增加而逐渐减少, 由干软弱地基的压缩性很高, 当两建筑物之间距离较近时, 常常造成邻近建筑的倾斜或损坏。
3 在结构上处理
3.1 选用轻型结构, 减少墙体的重量。
对于承重墙, 采用混凝土墙板、空心砌块, 多孔砖以及其它轻质墙。此外, 对非承重墙, 可用轻质隔墙代替。
3.2 减少基础和覆土的重量。
如墙下的壳体基础。对于砖 (石) 承重墙房屋, 不均匀沉降的危害突出地表现为墙体的开裂。因此, 在墙内设置圈梁以增强其承受挠曲应力的能力。这是防止出现裂缝及防止裂缝开展的一项有效措施。另外, 圈梁必须与砌体结合成整体否则不能发挥应有的作用。一般控制措施为:二、三层的房屋, 在基础面附近设圈梁一道;多层房屋除设圈梁外, 中间各层也设置;对单层单层的厂房及仓库, 可结合基础梁, 联系梁设置。设置地下室或半地下室, 其效用之一是以控制的土重去抵消一部分甚至全部的建筑物重量, 达到减少沉降的目的。如果建筑物的某一部分特别重 (高) 时, 在该部分之下设置地下室, 便减少与较轻 (低) 部分之间的沉降差。因采用增大框架基础的尺寸来减小与廊柱基础之间的沉降差, 不太经济合理。故通常的解决方法是:将门廊和主体分离;飘檐代替廊柱;减小柱基础或加大墙基础都是可行的。
4 从施工入手, 切实提高施工质量
4.1 砖的品种, 强度必须符合设计要求, 砌体组砌形式一定要根据所砌部位的受力性质和砖的规格来确定。
一般采用一顺一丁, 上下顺砖错缝的砌筑法, 以大大提高砌筑墙体的整体性, 当利用半砖时, 应将半砖分散砌于墙中, 同时也要满足搭接1/4砖长的要求。
4.2 砂浆的品种、强度等级必须符合设计。
影响砂浆强度的因素是计量不准, 原材料质量主变动;塑化材料 (如石灰膏) 的稠度不准而影响到渗入量;砂浆试块的制作和养护方法不当。解决的办法是:加强原材料的进场验收, 严禁将不合格的材料用于建筑工程上。对计量器具进行检测, 并对计量工作派专人监控;将石灰膏调成12cm的标准稠度后称量, 或测出其实际稠度后进行换算。
4.3 不准任意留直槎甚至阴槎, 构造柱马牙槎不标准, 将直接影响到墙体整体性和抗震性。
为此要加强对操作工人的教育, 不能图省事影响质量;为保证构造柱马牙槎高度;不宜超过标准砖五皮, 多孔砖三皮;转角及抗震设防地区临时间断处不得留直槎;严禁在任何情况下留阴槎。
4.4 正确设置拉结筋。
砖墙砌筑前, 应事先按标准加工好拉结筋, 省得工人稳来乱拿钢筋;使用前地操作工人进行技术交底;一般拉结筋按三个0.5m, 即埋入墙内0.5m, 伸出墙外0.5m, 上下间距0.5m.抗震构造柱埋入长1m.半砖墙放1根, 一砖墙放2根, 考虑到水平灰缝为8-12mm, 为保证水平灰缝饱满度, 拉结筋选用Φ6.5mm.4.5保持地基土的原状结构。粘性土通常具有一定的结构强度, 尤其是高灵敏度土, 基槽开挖时, 应避免人来车往破坏地基持力层上的原状结构。必要时, 基槽开挖深度保留200mm左右的原状土, 待基础施工开始时再挖除。如果坑底已扰动, 可先铺一层中粗砂, 再铺卵石或碎石压实处理。
4.5 合理安排施工顺序, 选择合理的施工方法。
首先, 当建筑物各部分荷载差异大时, 施工顺序安排应先盖高楼、荷载重的部分, 后盖低层、荷载轻的部分, 这样就可以调整部分沉降差。例如:北京长城饭店的塔楼客房为22层, 基础为两层箱基, 共享大厅为7层, 基础为独立柱基, 长城饭店的施工顺序;先盖高重的客房主楼与阁楼, 使地基沉降老大部分已产生;后建低轻的大厅, 缩小两者的沉降差。其次, 注意选择合理的施工工法。在已建成的轻型建筑物附近, 不宜堆放大量的建筑材料或土方, 以避免地面堆载引起建筑物产生附加沉降。在进行井点降水降低地下水位及挖深坑修建地下室时, 应注意对临近建筑物可能产生不良影响。拟建的密集建筑群内如有采用桩基础的建筑物, 桩的设置应首先进行。
5 结束语
地基不均匀沉降将引起建筑结构倾斜, 或者导致构件开裂甚至破坏, 它是引起土木工程事故的主要原因之一。因此, 采取必要的技术措施, 避免或减轻不均匀沉降危害, 一直是广大施工技术人员建筑施工方法中的重要课题。
摘要：当前, 由于建筑物地基不均匀沉降造成建筑物开裂、过度沉降等问题时有发生。本文就强化地基不均匀沉降的控制措施进行了分析, 以便采取措施有效防治地基不均匀沉降。
控制不均匀沉降确保住宅使用功能 篇9
一、裂缝与渗漏
裂缝是住宅工程的常见病, 渗漏与它则是一对孪生子, 从设计角度讲, 通过努力, 减小和减少有害裂缝, 是可以作到的, 这就需要一个合理的建筑方案, 也要有一个合理的治理措施, 特别是前者, 这是最为重要的。
1、屋顶裂缝与渗漏
一般来说, 屋顶裂缝, 往往是温度, 构造等原因造成的, 其分布的主要特点;在顶层外墙窗口、部分内横墙处, 且主要以斜缝为主, 预防与治理措施;
(1) 砖砌女儿墙与混凝土圈梁之间的裂缝, 一般采用屋顶圈梁上直接浇筑混凝土板, 取代砖砌女儿墙, 现浇混凝土屋面板应采用双排钢筋, 提倡设置与治理措施。
(2) 不少建筑为了避免屋顶裂缝, 设计出千姿百态的坡屋顶, 这不失为一种减少裂缝的方法, 但有时又出现了新的问题;内坡顶与墙有交接时, 此处的墙往往会出现裂缝与渗漏, 这时我们可以把下坡侧的梁往上翻, 即可避免这种现象。
(3) 屋面板带的选择, 顶层外墙窗台处理设置通长的现浇混凝土板带, 板带的厚度、混凝土标号、配筋等由设计确定, 板带遇混凝土构造柱时应整浇。
2、其他位置的裂缝与渗漏
(1) 卫生间的渗漏是老大难问题, 而且容易导致邻居纠纷, 其渗漏原因;混凝土结构层不密实, 内有缝隙和裂纹, 四周上翻沿处有裂缝;防水材料质量不过关, 预防措施;现浇板混凝土的强度等级不小于C20, 楼面结构层四周支撑处除门洞外, 必须设置上翻沿, 其高度不小于120mm, 宽度不小于100mm, 且应一次浇筑完毕, 把好防水材料质量关。
(2) 对于住宅细部, 如空调机板、窗台板、遮阳板等处, 常出现的裂缝和渗漏, 我们可以作这样的处理;不要光是在墙中挑一块板出来, 而是在挑板的同时, 在墙内设混凝土墙梁, 以挡雨水进入墙内。
(3) 阳台板, 女儿墙即使采用钢筋混凝土板后, 板上还见裂缝, 其原因在于内配筋不合理 (单层配筋) , 所以在这些部位的板中最好配置双层钢筋, 且钢筋不要选得太粗、太稀。
(4) 分户围墙、楼门口装饰柱、进楼门套, 进楼踏步等处常见的裂缝, 往往是地基沉降变形造成的, 现在设置沉降缝或从主楼出挑基础梁等做法在住宅工程中已普遍, 然而在回填土上建造围墙等附属设施, 由于地质报告中一般不提供其承载力和变形系数, 在确定地基承载力, 考虑减少沉降差时, 就缺少依据, 必须借助于经验, 若缺乏经验, 就容易出现偏差。
二、地基处理
对于住宅工程, 一般都比较重视经济指标控制, 对于地基处理, 由于受造价的约束, 难度比其他建筑方面大, 一般而言, 遇到地基须做处理时, 最难对付的是多层住宅, 因为造价较底, 在处理方面与造价之间很难协调, 其次, 当整个地基需处理时, 还比较容易对付;而局部地基需处理时, 就较难对付。
1、较大面积软弱土的处理方法有
很多种, 但较经济的方法为:每立方米土中掺入水泥量5% (体积比) , 采用425#普通硅酸盐水泥, 配合比为:水泥:粉煤灰:水玻璃:水=1:0.3:0.02:0.5, 换算成重量, 粉煤灰30kg, 水45kg, 水玻璃2kg。
2、局部柔软土的处理。一般可采
用换填方法, 根据需要的“软”、“硬”的不同, 可以换好土、换配方土、换沙垫层、换沙石垫层、换低标号混凝土 (C50-C100) 、换普通混凝土, 这里主要考虑是沉降问题, 可以根据换填后的沉降要求, 选择合适的换填材, 需注意的是, 在回填前, 必须清除杂物和柔软土, 回填所用土应选用好土。
三、用基础调整沉降
众所周知, 在住宅的底层出现的裂缝, 主要是沉降造成的, 欲控制沉降或消除沉降差, 除做好地基处理外, 还必须重视住宅的基础设计, 方法有以下几种:
1、底层加圈梁, 通常在软土地区,
对于砖混结构的住宅要设置楼层圈梁和构造柱, 以增强其抗震性能, 当基础有一定的埋深时, 在地层地坪位置, 也设置一道圈梁, 让它与基础梁及它们之间的墙一起形成一道组合梁, 这比光靠基础梁加墙抵抗不均匀沉降的作用要强得多, 同时, 配合构造柱, 对于加强砖混结构的整体强度, 也可起到一定的作用。
2、调整基底应力, 减少沉降差,
无论是沉降计算, 还是实测沉降, 从而出现向下凹的盆形沉降的情形, 为此采用条形基础, 独立基础或桩基础的住宅, 我们可以适当调整其基底应力, 使周边的应力适当加大, 角部的应力更大些, 从而减少住宅的沉降差, 当然, 调整后的地基应力或桩的承载力必须在允许的范围内。
3、考虑桩与承台共同工作, 对于
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