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桩基础质量评价及边坡支护工程稳定性研究——基于某综合楼视角
时间:2020-08-30 08:28 | 栏目:在职硕士 | 浏览:次
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拟建某综合楼总体呈西东向展布，划分为三个区域，长 107.70m，宽 77.96m，场坪标高为 1481.05m，设计为地上 4 层，框架结构，其中 A、B 区域采用独立基础；C 区域采用桩基础，并设置 1F 架空层，层高为 3.0 m，基础最大单柱荷载约 2000KN/柱。拟建某综合楼 A、B 区域已于前期建成投入使用，C 区在建设过程中，在对综合楼基桩浇筑完工后，ZK79、ZK84、ZK90、ZK93、ZK95 号桩桩顶出现不同程度的偏移、变形，为此，建设单位进行了应急处理方案，对综合楼北侧设计规划道路取消，在此设计了 8根抗滑桩，完成抗滑桩的施工后，对综合楼北侧边坡采取支护措施；同时，在设计单位的建议下，对以上 5 根变形的基桩采取措施，从桩两侧开挖 2 根基桩采取群桩进行了补救处理。
第一章 绪论
§1.1 选题依据、研究的意义
本次选题就是根据某建设项目在对桩基浇筑至场平标高后，其中 5 根桩桩顶出现不同程度的偏移、变形，根据标准《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB 50300-2001）的规定，分项工程合格才能进入下道工序施工。换言之，桩基分项工程合格才能进入基础工程施工。这里涉及到桩基工程合格性的全面判定问题，一个分项工程质量的评定涉及到保证项目、基本项目和允许偏差项目。[1]为了保证工程质量，需对该项目桩基础质量进行评价和边坡支护工程进行稳定性评价和论证。基础施工及边坡支护工程质量的现状。基础作为建筑质量的关键，地基基础工程的施工质量直接影响整体工程的施工质量。目前，我国建筑地基基础的工程施工和边坡支护情况不容乐观，由于建筑施工企业对于工期的要求，常常造成气候不利条件下工程施工照常进行，而且并没有采取相应的手段保障工程施工质量。通过某工程桩基础质量评价，发现产生质量问题的原因。桩基质量主要考虑桩身完整性、桩底沉渣、桩端持力层、混凝土强度试验、桩位是否偏移和沉降等方面进行评价。通过某工程边坡支护工程稳定性研究，为该工程施工质量进行评价。边坡支护是指为保证边坡及其环境的安全，对边坡采取的支挡、加固与防护措施。为了查明边坡支护措施是否可行，通过对抗滑桩桩身内力计算、桩身配筋验算、嵌入岩石层长度等方面对其进行稳定性分析论证。为类似工程今后勘察、设计、施工提供借鉴。由于我国地域条件的不同，工程所在地的地质情况也不相同。这就对地基基础工程提出了更高的要求，必须通过前期的严格勘察，制定合适的地基设计方案，并通过施工过程的严格控制，保障地基基础的质量，为加快我国建筑地基基础施工和边坡支护的管理，促进建筑施工企业持续发展，建设优质工程，地基基础和边坡支护工程是关键。若在工程建设过程中出现类似情况，经过论文研究，可以提供借鉴意义。
§1.2 国内外研究现状和存在的问题
桩基础质量评价和边坡支护工程研究是综合应用岩土工程勘察手段和方法，正确反映场地的工程地质条件及岩土体性态的影响，并结合工程设计、施工条件以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提交处理岩土工程问题及解决问题的决策性具体建议，并提出基础、边坡等工程的设计准则和岩土工程施工的指导性意见，为设计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程。桩基础质量评价和边坡支护工程作为建设项目工程设计、施工的基础性工作，是一项复杂且有技术性的工作，国内的地质工作者在这方面做了大量的研究工作。在中国，最早的桩基是浙江省河姆渡的原始社会居住的遗址中发现的。到宋代，桩基技术已经比较成熟。在《营造法式》中载有临水筑基一节。到了明、清两代，桩基技术更趋完善。如清代《工部工程做法》一书对桩基的选料、布置和施工方法等方面都有了规定。从北宋一直保存在上海市龙华镇龙华塔(建于北宋太平兴国二年,977 年)和山西太原市晋祠圣母殿(建于北宋天圣年间，1023~1031 年)，都是中国现存的采用桩基的古建筑。由于桩基种类繁多，施工工艺差异大，加之地层变化复杂，施工过程中可能会使桩身出现缩径,扩径，夹泥，离析，断桩等缺陷，当然施工后由机械开挖，碰撞也会引起浅部桩身缺陷。桩身缺陷的存在会改变基桩的正常工作性状，从而对基础产生潜在危险。通过验收检测评价桩身完整性是保证基础安全的必然。大量的实践证明基桩低应变动力试验技术是判断桩身完整性十分有效的手段。十几年来,政府主管部门始终把提高质量发展技术放在很重要的地位。各单位也采取很多办法来加强质量管理和发展技术。但从实际质量状况看，还存在不少质量低下的问题。究其原因，主要在管理和运营方式上与国外相比还在着不少差距 ：
1、国外对项目的立项到运作，注重的是效益和效果，从而对承接工程的单位进全面的考察和提出严格的质量要求。而我国的业主，尽管有投资效益和效果的要求,它包含涉及到地质问题的环境治理但往往只提时间和价格上要求。在市场运作中，工程勘察单位大量承受的是工期和价格的压力，很少承受效益和质量的压力。[3]
2、对工程勘察单位的技术人员的行为和要求不一样。我国由于政企不分，政府直接管理单位，由单位来管理执业人员的行为。而国外政府不管单位，施工部门管理，从而实现技术与劳务分离的动作机制，而是通过法规来管理从业人员的执业要求和行为。对执业人员提出明确的法律责任，使单位法律责任和执业人员的法律责任统一起来，使每个执业人员把提高质量、发展技术变为自身自觉的行动。这样的运作方式必然会促进质量 的提高和技术的发展。[3]
3、改变技术与劳务不相分离的体制。我国大多数工程勘察单位是技术与劳务相混合的体制。单位的资质核定是以人员、设备的多少和单位的资历评定的，实际上是按劳务而不是按技术含量和标准来评定的。在个人执业上也未建立考试注册制度，整体素质不高。加之目前的收费价格也是以劳务、实物工作量计费时，往往倾向于劳务和施工，使技术和质量不能处于决定性的位置，这也是质量不高和技术发展不快的重要原因。[3]
3、改变技术与劳务不相分离的体制。我国大多数工程勘察单位是技术与劳务相混合的体制。单位的资质核定是以人员、设备的多少和单位的资历评定的，实际上是按劳务而不是按技术含量和标准来评定的。在个人执业上也未建立考试注册制度，整体素质不高。加之目前的收费价格也是以劳务、实物工作量计费时，往往倾向于劳务和施工，使技术和质量不能处于决定性的位置，这也是质量不高和技术发展不快的重要原因。[3]
第二章 场地地质条件
§2.1 环境地质条件
研究区地貌类型为低中山溶蚀岩溶丘陵地貌，地形总体呈北西高南东低。最高点位于项目所在地，海拔高程为 1495.00m，最低点位于到天河河道处，海拔高程为 1450.00m，相对高差约 45.00m，地形坡度 0°～30°，地形地貌见图 2-1。
§2.2 水文地质工程评价
项目地属乌江水系倒天河支流，倒天河在毕节城区由北向南折东穿城区，城区段河道长 11.7 公里，区间汇水面积 42.3 平方公里，城区主河段有三条小河在上、中、下各段汇入。城区主河段因地质构造复杂，侵蚀强烈，故在地形地貌上河流多呈树枝状展布，而河谷多呈“U”字型。城区河岸占地与河床高度差为 3～5 米，河间占地宽度均在 40米左右，局部河段与山坡相连，坡度在 25°～35°之间，平坦地段属市区高层建筑和人口密集处。根据调查区出露的地层岩性，含水介质特征及地下水动力条件，将区内地下水类型划分为松散岩类孔隙水和碳酸盐岩岩溶水两大类型。
1、松散岩类孔隙水
赋存于厚度较小的第四系（Q）残坡积红粘土中，土体结构松散，透水性强，储水能力弱，富水性等级为贫乏。
2、碳酸盐岩岩溶水
主要赋存于三叠系中统关岭组（T1g）泥质白云岩的构造裂隙与溶蚀裂隙中，含水不均匀，富水性等级为中等～丰富。区内地下水的补给来源主要为大气降水的渗入补给，并赋存、运移于碳酸盐岩的构造裂隙、溶蚀裂隙中，区内地下水的总体流向由西向东迳流，于地势低洼地带以泉的形式排泄。
拟建场地地表水主要为东侧 100 米的毕节市倒天河，河面与拟建场地高差约为 30米，地下水位约为 1450.0m，拟建场地受雨季降水影响，一是大气降水渗透入岩土层，上覆红粘土层具有湿陷性、复浸水性，地表水渗透后转化为地下水，在地下水动力作用下易发滑坡、滑塌不良地质作用；二是暴雨时，坡脚积水冲刷，形成临空面，易发滑坡、滑塌不良地质作用。地下水的水位变化可能是人为因素，也可能是自然因素造成的。但是无论哪种原因，都会对工程造成一定的影响，其具体表现有以下几个方面：
1、水位上升的危害。地下水位上升的原因有很多，这与岩层结构、岩层透水性、季节性降水、人工增雨、工程施工等都会造成地下水位上涨。地下水上升对工程的危害主要表现为：岩土沼泽化，土壤中盐分增加，岩土中水分对工程地下结构的腐蚀性增强；处于斜坡与河边的岩土层发生移动或坍塌现象；土壤中的细沙及粘土吸水液化形成流沙、管涌现象；地下空洞冲水上浮，使建筑物根基不稳。
2、地下水下沉的危害。地下水的水位一般比较平稳，如果出现下降多为人为因素造成，比如大量抽取地下水、采矿过程中矿床疏干、修建水库阶段下游地区水量补给等。当出现地下水位下降时，常常出现地裂、地面下沉或塌陷等灾害，地表植被因为根系得不到水分也会枯死。
3、地下水升降频繁造成危害。地下水的频繁升降会引起岩土膨胀性的变化，岩土经过反复收缩膨胀的结构变化，会引起岩层松动变形，进而出现地裂、塌陷等现象，对工程建筑的破坏力很大。地下水的频繁升降，会引起地下水内部物质交替，这会将岩土层中的胶结物质――铁、铝、钙等成分流失，岩土层这些胶结物减少就会变得松软、内部空隙变大、承重能力降低，使建筑物的基础松动，带来很大的安全威胁。
地下水在自然条件下的动水压力作用一般比较小，不会造成很大危害。但是在人们施工过程中，由于认为的改变地下水的状态，使地下水失去了天然动力平衡状态，引起地下水的移动，在移动过程中造成动力压力，这也会对工程造成一定的损害，如形成流沙、管涌等现象。
第三章 桩基检测
§3.1 钻芯法检测桩基
§3.2 低应变法检测桩基
§3.3 桩身完整性评价
§3.4 桩位评价
§3.5 桩基持力层评价
小结：
第四章 边坡稳定性及支护工程分析
§4.1 边坡稳定性分析
§4.2 支护工程分析
小结：
第五章 结论和建议
1、通过对研究区环境地质条件调查、进行岩土工程分析评价、水文地质工程评价、岩溶影响评价，该场地适宜建设。
2、通过采用低应变法和钻芯法对抗滑桩、桩基进行检测，桩身完整性评价认为桩身为基本完整和完整，满足要求；通过钻芯法取样试验，混凝土强度代表值均达到（C25）设计混凝土强度；通过取样进行岩土试验，经持力层试验数据对比，持力层评价满足要求；根据对基桩桩位测量数据对比，5 根桩不满足垂直度允许偏差值和桩位允许偏差，对该 5 根桩两侧开挖 2 根基桩采取群桩进行了处理后满足要求。
3、通过边坡稳定性分析，根据对 1—1′、2—2′、3—3′三条剖面采用圆弧法土坡稳定性计算结果，滑动安全系数都小于 1.0，边坡不稳定。通过对抗滑桩桩身内力计算、桩身配筋验算，抗滑桩抗剪截面不足；嵌入段为岩石层、土层相加，可满足设计要求，现状情况下所采取的抗滑桩支挡方案达到支挡要求。
4、根据监测结果，抗滑桩的监测点未发生位移变化和沉降变化，说明场地未出现整体滑移破坏，抗滑桩支护满足设计要求。
5、通过某工程桩基础质量评价，发现产生质量问题的原因，通过某工程边坡支护工程稳定性研究，为该工程施工质量进行评价，为类似工程今后勘察、设计、施工提供借鉴。
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