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关键词:建筑设计规范;课程建设;实践教学
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)23-0136-02
一、传统建筑设计规范教育地位
建筑学综合了文史理工多个领域,集合了工程和艺术、传统与地域等多种门类科学。立足于应用型教学目的,建筑设计课程、建筑规范课程和建筑绘图软件课程是我校建筑学专业的主干课程,始终贯穿我校建筑学教育,形成三大支撑体系。建筑设计规范,是由政府或立法机关颁布的对新建建筑物所作的最低限度技术要求的规定,是建筑法规体系的组成部分。建筑法规体系分为法律、规范和标准三个层次,法律主要涉及行政和组织管理,规范侧重于综合技术要求,标准则偏重于单项技术要求。人类有关建筑法规的编纂,国外可以追溯到古巴比伦时期。《汉谟拉比法典》规定:为人筑屋者如因工程不固使屋塌,致主人于死,其本人处死刑;如致屋主之子于死,则其子应处死刑。中国的《考工记・匠人》和《礼记》,也对单体建筑、群体建筑乃至城市规划从“礼”的角度设置规则。建筑设计规范是房屋建筑建设系统中不可或缺的组成部分,也是我校建筑学学习体系的重要组成部分。传统的建筑设计规范训练一直基于建筑设计教学方式的基础上,通过练习学习设计,这种方法行之有效,但是也有明显的缺陷。设计课程学时多、周期长、设计内容复杂,需要占用教师和学生的大量时间研究方案,剩余研究建筑设计规范的时间和精力都非常有限,从投入和成效的角度看,这种混合的教学方式非常低效。建筑设计规范课程,需要挖掘和遵循其客观存在的规律和程序,以科学合理的方法运行这些规律,运用教育学基本原理,使规范的教学更具有合理性和操作性。
二、建筑设计规范课程教学的思考
近5年,我国建筑设计市场不断变化,快速城市化、新技术涌现为特征的世界性问题逐步体现。2014年,防火规范进行了适应市场变化的重新编纂,建筑设计人员均面临着重新学习和体会规范的问题。建筑学的发展要在当今社会发展的大背景下进行考察,要基于市场和实践改变传统的教学模式,进行有益有效的探索。
建筑学教育是基于职业训练的教育教学,德莱弗斯(Hubert Dreyfus)的“技巧为基础的模型(skill-based model)”,在书中提出将设计专业技能(expertise)划分为7个层级(见表1)。
建筑设计规范课程教学过程中面对的是生手和初学者,培训过程基本到达专家级别即可。作为建筑学教师,明确学生掌握知识的质和量,确保学生完成学业之后可以尽快进入职业领域,顺利掌握建筑设计规范,应用于实践的建筑设计。
首先,明确了规范课程对学生的培养的级别,课堂上引入实际工程项目问题并引导其解决。其次,按照建筑设计规范的章节,结合设计,增强理解。再者,探索运用分组教学的实践教学方法,进行建筑规范课程的梳理和学习。
三、我校建筑设计规范课程实践化教学实践
1.培养应用型人才目标阶段化。我校一直贯彻培养应用型人才培养目标,建筑学专业培养具有动手能力的建筑专业人才。课程设置过程就是人才培养的一部分。在具体操作过程中,适度改变了讲授的教学模式,使学生能够逐步参与进入建筑设计规范课程中,在学校内就进入设计院工作模式,充分体会规范在建筑设计过程中的意义。
2.建筑设计规范课程模块化。建筑设计规范课程呈现分散模式,每门课程只注重单次课程的教学,忽视后续课程的联系问题。将生手和高级初学者的培养过程中所需要的设计规范课程模块化,前呼后应,构成整体课程。初级规范体系、中级规范体系和高级规范体系,分别对应低年级的民用建筑通则,中低年级的建筑设计防火规范以及高年级的城市居住区规划设计规范,这套体系已经在我校建筑学专业课程设置中延续下来,并且有效的衔接,取得了良好的教学成果。
3.建筑设计规范课程热点化。建筑设计规范内容全面,课程必须按照课本内容进行有效筛选,划分基本掌握知识和重点掌握知识。充分考虑规范在建筑学培养计划中的位置,结合学生独立思考综合建筑的能力,使其能够在建筑规范条件下考虑功能分区、空间组合、疏散防火等,最终使学生达到综合考虑结构形式、构造做法等和建筑规范的关系。以建筑设计防火规范为例,提取建筑构造章节七个小点为主题,布置研究点,将授课班级分为6组,采取无组织平等自愿分组形式。组内成员地位平等,互相监督和检查小组成员出勤情况,根据小组任务自行布置任务,共同完成研究。
在授课过程中,根据教学内容及教学进程依次向学习小组布置以下学习任务,学习小组在课外时间,通过查找、阅读书籍规范、课外调研、图书馆调研、合作讨论等方式完成以下项目,并在课上以学习小组为单位进行汇报(见表2)。
4.建筑规范课程实践调研常态化。以往建筑规范课程,不仅在课程讲授上,甚至在调研过程中多以书本内容为主,实践环节比较少。为了强调真实环境因素对建筑设计的影响,加强建筑规范相关内容在学生脑海中的印象,安排分组教学内容时,适当加大实践教学环节力度,要求学生走出去进行调研。实地调研宿舍楼、图书馆、食堂、商店、办公楼等建筑,充分调动学生自主学习积极性,无组织小组共同投入时间和精力进行考察活动,分析资料并且发现和解决问题。调查和分析的结果,重视组内成员的分工,强调实践调查的重要性,提升学生自主解决实际问题的能力。
5.建筑规范课程成果表达多元化。建筑学专业涉及多种计算机辅助设计及模型制作等多种表达手段,同时也包括办公软件等的应用。课程鼓励学生在完成小组任务过程中制作工作模型,培养学生进一步完善和理解建筑规范课程在建筑设计中的实际应用,强化建筑设计思维与表达的一致性。
除了本专业的模型表达外,充分运用自制视频、自制ppt或者图纸等多种表现手法,实现多方位的能力培养。
四、结语
建筑设计规范课程实践化改革是大势所趋,需要多学科的共同努力。在不断的实践化改革过程中总会存在争论和疑虑,但无论如何,关于教学模式、内容、方法和手段的思考和尝试对于课程改革是大有裨益的。
参考文献:
建筑物过高
近年来,随着高层建筑的不断增多,许多房地产公司为了把其建筑特征显现的更明显,就不断的增加其楼层数。但是随着楼层数的增加,建筑物的高度过高,使得其建筑在质量以及抗震设防的性能上都有更高的需求,而建筑规范也对建筑物的高度进行了明确的规定,并且提出在高度设计中
定要保障其满足抗震的实际需求。但现如今的建筑中,仍然有许多的企业存在着建筑超高的现象,这使得建筑的质量性与安全性面临着比较严峻的问题。
为解决这一问题,建筑规范将限制高度进行了调整细化,区分了AB级高度,这在一定程度上使得建筑物过高问题有了改善。除此之外,在建筑规范的基础上,各个企业在进行高层建筑结构设计时都应该将建筑物超高现象重视起来,在项目进行施工审核时,发现问题就要及时处理,重新讨论制定科学的设计方案,避免对其建筑工程的施工进度以及整体造价造成不必要的影响及损失。
结构的规则性
近年来,高层建筑结构设计有了新的规范条例,其中对其结构的规则性又提出了很多限制内容。虽然其中明确的采用了强制性条例规定建筑设计中不能采用严重不规则的设计方案,可从目前的情况来看,依旧有很多的企业在高层建筑结构设计中违反了结构的规则性,这会对高层建筑物的质量造成很大的影响,拉低整个工程的质量水平。
对此,我们要采取相应的对策来解决这一问题。为了避免在建筑的后期出现施工图纸被迫做更改的情况出现,我们就需要高层建筑的结构设计者严格的考虑设计工作中的结构规则性问题,要结合建筑的施工要求来计算与分析出合理的结构设计方法,达到高层建筑结构设计规范条例的规定要求,致力于提高整个高层建筑的质量。
注意建筑设计中的轴压比和短柱问题
建筑的设计者为了将柱的轴压比控制住,一般在用钢筋混凝土建造的高层建筑中把柱的横截面做的很大,并且在柱的纵向钢筋之中运用构造配筋。即便是在高层建筑施工中使用高强度的混凝土,建筑柱的断面尺寸也丝毫不会减小。所以为了能使建筑当中的柱体一直处在偏压的一种状态并要避免出现混凝土被砸碎的情况,我们就必须要对柱体的轴压比进行限制。若建筑主体的塑性能力不达标,那么相对的其结构延性也就会很差,这就可能会导致建筑在发生灾害时受到一定程度的损害。
对此,我们在高层建筑的结构设计中,要依据强柱弱梁的原理对建筑进行科学设计,并且要选用延性较好的梁具,这样能够让柱子出现变形破碎的可能性大大降低,也能够放松轴压比的限值。另外要说明的是,并不是底部柱长和直径比都小于4的柱体就定是短柱。短柱的确定依据是柱的剪跨比小于2,只有这时,我们才可以确定其为短柱。
考虑建筑所用材料的选用及结构体系问题
般情况下,工程设计的技术人员都非常重视材料的选用及建筑的结构体系问题,因为这在一些地震多发地区是起到关键性作用的。从我国目前的现状来看,超过150米的建筑物主要是采用筒中筒、框架-支撑以及框架-筒这三种经常使用的结构体系。由于在结构设计中多以钢筋混凝土核心筒为主要结构,因此对于建筑材料的形变控制应该要结合钢筋混凝土结构上的位移来考虑。又因为钢筋混凝土结构其弯曲变形的侧移幅度相对较大,若用刚性度非常小的钢架支撑其减少侧移,并不会有非常明显的作用并且还可能对钢结构的承载能力施加更大压力。有的时候还会采用加大混凝土的内筒,但效果也不明显。
因此,我们在高层建筑结构设计的材料选用过程,一定要依据我国建筑市场上现有的钢材品种、类型自己各种相关的钢结构加工及制造能力来进行选购,由于考虑到高层建筑的抗震设防需求,设计者最好在高层建筑的结构施工中选用钢结构亦或是钢管混凝土结构,这样可以有效的改善其防震效果。
关键词:湿陷性黄土 新疆分布工程实例
中图分类号:S276文献标识码: A
1.湿陷性黄土概述及其分布
湿陷性黄土是在一定压力下的作用下受水浸湿时,土的结构迅速破坏,并产生显著附加下沉的黄土。
根据其湿陷类型可分为非自重湿陷性和自重湿陷性;非自重湿陷性黄土在自重压力下受水浸湿后不发生湿陷,而在一定外加荷载作用下才产生附加下沉;自重湿陷性黄土在自重压力下受水浸湿后则发生湿陷。
根据湿陷黄土的湿陷程度可分为湿陷性轻微、湿陷性中等及湿陷性强烈。
我国黄土地区的总面积占国土面积的6%,主要分布在北纬34°~41°之间大陆西部的干旱、半干旱地区,即黄河中下游地区的山西、内蒙、陕西、甘肃、宁夏、新疆、河南、河北等省。湿陷性黄土也一般分布在以上黄土地区。
湿陷性黄土在新疆主要分布在山前洪积扇中下部及山间洼地区。在全疆各地均有分布,具体详下图。
图1 新疆湿陷性黄土工程地质分布略图
根据上图,湿陷性黄土在全疆的主要的分布城市如下表
新疆湿陷性黄土工程地质分布地区及厚度
2.湿陷性黄土的工程特性及其对工程造成的危害
湿陷性黄土是一种特殊性质的土,其工程特性是在一定的压力下,下沉稳定后,受水浸湿,土结构迅速破坏,并产生显著附加下沉,故在湿陷性黄土场地上进行建设,应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度,采取以地基处理为主的综合措施,防止地基湿陷对建筑产生危害。
图2 由于地基湿陷造成的建筑裂缝
图3 地基湿陷造成的路面坍塌
图4 地基湿陷造成的管道断裂
3.主要处理原则及设计参考资料
湿陷性黄土地区给排水管道工程地基处理的主要原则为:地基一般不作处理,只采用相应的防水措施和结构措施,消除部分湿陷量,以满足工程需求,加快施工进度和节省工程投资。
因此室外给排水管道设计过程中,主要参考的资料有:
《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB 500252004)
《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)
《湿陷性黄土地区室外给水排水管道工程构筑物》04S531-1~5。
4.工程实例例举
工程为乌鲁木齐市米东区铁厂沟镇富民安居一期工程。地点位于铁厂沟镇。规划总用地面积303077 m2,绿地率为40%,道路面积95100m2,泊车位920个,住宅地上总建筑面积为65127.5m²,地下总建筑面积为14319.05 m²。住宅总户数为543户,总服务人口为2127人。
1)工程地质概述
场地土具有中等压缩性,厚度0.4~7.1m。综合评价为非自重湿陷中等(II级),自重湿陷III级(严重)。地下水埋深大于30米;基本地震加速度值为0.20g,抗震设防烈度为8度,地震动反应谱特征周期为0.35s,场地土类型为中硬土,综合判定为II类属抗震有利地段。地基土对混凝土结构具弱腐蚀性,对混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性。
2)设计概述
工程室外给水管道采用PE100级聚乙烯给水管,公称压力1.00MPa,电熔连接。排水管道采用HDPE双壁波纹管,等级为S₂级,环刚度不小于8KN/m²,承插式橡胶圈接口。
根据场地地质情况,管道基础为:100mm中、粗砂+300mm3:7灰土+300mm土垫层;检查井等管道附属设施采用钢筋混凝土结构,同时对混凝土结构检查井外壁刷沥青冷底子油两遍,沥青胶泥涂层,厚度≥500um;管道穿检查井井壁时采用防水套管,以保证严密不透水,同时管道在三通及弯管处设置管道支墩。
图5 给水排水管道平面布置图
工程于2012年11月进行了竣工验收,经过2012~2013冬季实际运行,未出现相关设计事故,基本达到了设计要求。
参考文献:
关键词:建筑结构;荷载;设计
1 前言
结构上的作用包括直接作用和间接作用。直接作用指的是施加在结构上的集中力或分布力,例如结构自重、楼面活荷载和设备自重等,引起的效应比较直观;间接作用指的是引起结构外加变形或约束变形的作用,例如温度的变化、混凝土的收缩或徐变、地基的变形和地震等,这类作用引起的效应比较复杂,例如地震会引起建筑物产生裂缝、倾斜下沉以至倒塌,但这些破坏效应不仅仅与地震震级、烈度有关,还与建筑物所在场地的地基条件、建筑物的基础类型和上部结构体系有关。作用在建筑物上的实际荷载到底有多大,很难精确计算。事实上,即使有最完整的资料,还是很难确切估计荷载的大小。但是为了能开始着手设计,通常做出一些不致造成严重误差的合理假设。在各种外力和荷载作用下,结构必须以合适的性能和所要求的稳定性做出反应。结构计算时,需根据不同的设计要求采用不同的荷载数值,这称为荷载代表值;荷载的代表值有荷载的标准值、准永久值和组合值之分。
2 荷载
2.1 荷载作用
结构上的作用虽然分为直接作用和间接作用,但它们产生的结果是一样的:使结构或构件产生效应(结构或构件产生的内力、应力、位移、应变、裂缝等)。因此,也可以这样定义“作用”:使结构或构件产生效应的各种原因,称为结构上的作用。“荷载”和“作用”对实际工程设计来说,主要是一个概念问题,一般并不影响作用效应的计算和结构本身。在国际上,目前也有不少国家对“荷载”和“作用”未加严格区分。在我国,一般情况下,“荷载”专指直接作用,“作用”有时指直接作用和间接作用,有时专指“荷载”或专指间接作用;在工程中,为了使用和交流的方便,常常将直接作用和间接作用均称为“荷载”。
2.2 建筑结构荷载
建筑结构在使用和施工过程中所受到的各种直接作用称为荷载。另外,还有一些能使结构产生内力和变形的间接作用,如地基变形、混凝土收缩、焊接变形、温度变化或地震等引起的作用。结构设计人员在进行建筑结构的设计时,首先应进行荷载的计算,取其代表值,荷载确定后,才能根据其大小和作用形式计算结构的内力,然后再进行构件计算。也就是说建筑物某一部分的构件,是承重还是非承重,承受多大的荷载,都有其最大值或极限值,超过个极限值,结构就会变形,就会遭到破坏,轻者降低建筑物的经济寿命,重者会酿成事故,威胁到生命安全。这就是物业装修管理人员必须了解、掌握建筑结构形式及其荷载作用、影响的目的。
3 荷载的分类
3.1 按随时间变异分类
(1)永久荷载(亦称恒荷载)。在设计基准期内,其量值不随时间变化,或即使有变化,其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。如结构的自重、土压力、预应力等。(2)可变荷载(亦称活荷载)。在设计基准期内,其量值随时间变化,且其变化与平均值相比不能忽略的荷载。如楼(屋)面活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。(3)偶然荷载。在设计基准内,可能出现,也可能不出现,但一旦出现,其量值很大且持续时间很短的荷载。如地震、爆炸力、撞击力等。
3.2 按随空间位置的变异分类
(1)固定荷载。在结构空间位置上具有固定分布的荷载。如结构自重、楼面上的固定设备荷载等。(2)自由荷载。在结构上的一定范围内可以任意分布的荷载。如民用建筑楼面上的活荷载、工业建筑中的吊车荷载等。
3.3 按结构的动力反应分类
(1)静态荷载。对结构或结构构件不产生加速度或产生的加速度很小可以忽略不计。如结构的自重、楼面的活荷载等。(2)动态荷载。对结构或构件产生不可忽略的加速度。如吊车荷载、地震荷载、作用在高层建筑上的风荷载等。
4 荷载原因分析及解决措施
4.1 荷载代表值
4.1.1 原因分析
荷载有四种代表值:标准值、组合值、频遇值、准永久值。其中荷载标准值是荷载的基本代表值,而其他代表值都可在标准值的基础上乘以相应的系数得到。荷载可根据不同的设计要求,规定不同的设计要求,以便能更确切地反映它在设计中的特点。由于荷载本身的随机性,因而在试用期间的最大荷载也是个随机变量,原则上可用统计分布来描述。荷载标准值由设计基准期最大荷载概率分布的某个分位值来确定,设计基准期统一规定为50年。但并非所有荷载都能取得充分资料,因而,应从实际出发,根据已有的工程经验通过判断协议一个公称值作为代表值。
4.1.2 解决措施
根据文献可采取下列解决措施,对不同荷载采用不同代表值。当有足够设计经验时,可取协议的百分位作为荷载的代表值。
4.2 荷载分项系数
4.2.1 原因分析
根据文献将荷载分成两类:永久荷载、可变荷载,分项系数为γG和γQ,这两个分项系数在荷载标准值已知的情况下,按极限状态设计表达式设计各类结构构件的可靠指标,与规定的目标可靠指标之间,在总体上误差最小为原则,经优选得到。考虑有局限性,从经济上考虑当标准值大于4kN/m2的工业露面活荷载取γG=1.3。
4.2.2 解决措施
文献中对基本组合荷载分项系数的规定,对永久荷载的分项系数:当其效应对结构有利时由永久荷载效应控制的组合,应取1.35,由可变荷载控制的组合取1.2;当其效应对结构不利时一般情况取1.0,对结构的滑移、倾覆或漂浮验算取0.9。对可变荷载的分项系数:一般取1.4,对标准值大于4kN/m2的工业楼面结构的活荷载取1.3。
4.3 荷载组合最不利值确定
4.3.1 原因分析
对所考虑的极限状态,在确定其荷载效应时,应对所有可能同时出现的各荷载作用加以组合,求出总效应。考虑荷载同时出现的几率很小,因此应从所有可能组合中取最不利的一组作为该极限状态的设计依据。
4.3.2 解决措施
具体公式见中华人民共和国国家标准建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001),且应注意SQlK的确定,当无法判断时,应依次以各SQiK作为SQlK,选其中最不利的荷载效应作为设计依据。还应注意当结构的自重占主要时,应适当提高构件的重要性系数。
5 结语
一般都是按照建筑规范的要求来设计房屋的,规范规定了最低要求,作为设计的大致指南,规范规定了需要考虑的最小荷载和不允许超过的最大应力,这些规定的荷载最多是一些经验近似值,而且没有绝对正确的计算应力的规则、公式和方法,规范中只是指出必须采用“公认”的计算方法,而计算方法可以因时而异、因地而异、因人而异,因此当使用建筑规范的结构条文时,必须记住“小心”两字。只有对结构整个体系的承载能力和性能,以及结构分体系与结构构件相互作用的关系了解很透彻,才能设计出既安全又经济的结构,才能满足现代建筑的各种功能和环境条件要求。
通过收集各种资料及多年经验总结了结构荷载设计常见问题原因及解决措施,通过在设计工作中的应用,证明了其实用性,取得了满意的效果,希望对广大同行有借鉴作用。随着经济的发展,规范的再次修订,荷载设计出现的问题处理方法会更合理。
参考文献
关键词:灰土挤密桩;素土挤密桩;湿陷性黄土
中图分类号:TU
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)21-0328-02
1 概述
灰土(素土)桩挤密是用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、填土等地基的一种地基处理方法,是利用打入钢套管、振动沉管或钻孔爆扩等方法成孔,并在孔内填入一定厚度的灰土(或素土)分层夯实而成。在成孔过程中将桩孔位的土体全部挤入周围的天然土体中,使桩周围一定范围内的土体在成孔和孔内填土的夯实过程中得到挤密,从而消除桩与桩之间土体的湿陷性并提高其承载能力。
灰土(素土)桩是一种柔性桩,它本身承载能力比刚性桩小的很多,而挤密后的地基土(桩间土)与桩一起承担上部荷载,从而形成复合地基。
2 灰土挤密桩的设计
2.1 灰土桩的加固机理
灰土桩复合地基在成孔挤密施工时,桩孔内原有土体被强制性的侧向挤出,桩周一定范围的土体受到挤压、扰动、重塑,使得周围土体的孔隙比减小,土中气体排出,从而增加了土体的密实程度,降低土的压缩性,提高土体的承载力。土体的挤密效果从孔边向四周渐弱,孔壁边的土干密度可接近或者超过最大的干密度,即压实系数可以接近或者超过1.0,当超过成孔的有效挤密范围时,则土体的土性尽管有所改善,但是土体干密度的增加、孔隙比的减小以及湿陷性的消除等则不能满足设计和规范要求。
2.2 桩孔直径
桩孔直径的设计应当与当地的施工机械相适应,桩径过小,则桩数增多,增加成孔和回填的工作量;桩径过大,则相对桩间土的机密程度不够,不能完全消除黄土的湿陷性,同时对成孔机械能量要求较大,设备不易达到,过大的桩孔也会影响挤密后土的均匀性。因此,结合我国目前的施工机具和设备情况,桩孔直径一般以300-600mm为宜,大多使用在400mm,并应与所使用的机械及待处理土层的原始干密度相适应。
2.3 桩距和排距设计
灰土挤密桩的挤密效果与桩距有关。而桩距的确定与土的原始干密度和孔隙比有关。桩间距的设计,应保证桩间土的平均压实系数以及最小压实系数达到《湿陷性黄土地区建筑规范》等有关标准的制定指标。合理的相邻的桩孔中心距约为2-3倍的桩孔直径。
为了使桩间土体挤密均匀,桩孔布置尽量采用等边三角形布置,如果按照基础形式以及基础尺寸,减少桩孔排数以及桩孔数时,可采用正方形或者梅花形布置。但需要指出的是,经过大量的试验以及施工经济证明,正三角形布置桩孔较为合理。
确定桩间距应考虑土体的原始干密度,孔隙比以及土的含水量,一般采用2.5倍(d为桩孔直径)的孔距布置,除按照计算以及当地经验外,对有些地方应进行施工前试装,检验设计的桩距是否符合现场的实际情况是否达到消除黄土的湿陷性、提高承载力的要求,根据实验结果及时对桩距进行调整。一般说来,桩距太大,挤密不足;而过小则会导致地面隆起成孔困难。
在建筑物平面范围内采用局部处理时,布置在基础短边的桩孔,对非自重湿陷性黄土、杂填土、欠压实的素填土等地基,不应少于2排;对自重湿陷性黄土场地,不应小于3排。在建筑物平面范围内采取整片处理时,桩孔应满堂布置。
2.4 桩孔深度确定
桩孔的深度应该按照建设场地湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、湿陷类型、建筑物的重要程度以及成孔设备的能力等方面综合考虑,一般来说处理深度应该在基础底面下大于3.0m。当处理深度过浅时,采用灰土(或素土)桩是不经济的,而应考虑其他的处理方法,如土垫层夯实地基等。
对于非自重湿陷性黄土地基,其处理厚度应为基础以下湿陷起始压力小于上部荷载传递给地基的附加应力和土层的饱和自重压力之和的所有黄土层。目前用于灰土桩基础处理的深度一般大于6m,其施工能力可达15m左右,但一般常见的处理深度多在8-12m之间。
2.5 承载力的确定
对于重大工程项目以及较重要的工程,应通过荷载试验确定承载力。灰土(或素土)挤密桩复合地基承载力试验,其承载板的面积应尽可能安工程实际情况,接近实际基础,一般不宜小于1.0m。复合地基试验桩孔间距与排距、施工参数选择应与实际工程一致,承压板所压桩孔截面积的百分比也应与实际工程一致。荷载板试验不得少于3个。如挤密的目的为了消除地基湿陷性,应进行浸水荷载试验。在自重湿陷性黄土场地上,浸水试坑直径或边长一般不应小于湿陷性黄土层的厚度,且不小于10m。
确定灰土挤密复合地基的承载力,当p-s曲线上有比例界限时,取该比例界限所对应的荷载值;当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时,取极限荷载值的一半;p-s曲线无明显的直线段,而不能按照比例界限和极限荷载确定时,对于灰土桩挤密复合地基按s/b=0.01,素土桩挤密复合地基按照s/b=0.01-0.015所对应的荷载作为地基的承载力。
2.6 处理范围
灰土(或素土)桩挤密复合地基的处理效果不仅与桩距有关,还与所处理的土层厚度和宽度有关。当处理宽度太小时(尤其在未消除全部黄土层湿陷性的情况下),仍有可能使基础产生较大的下沉,甚至丧失稳定性。设计处理宽度和厚度时应从受力情况,湿陷性黄土的湿陷类型、等级、建筑的重要性程度、以及防水等诸多方面虑。厚度设计时,应将处理土体与周围土体统一按照半无限直线变形体考虑,对非自重湿陷性黄土场地,其处理厚度应为基础下土的湿陷起始压力小于附加应力和上覆的饱和自重压力之和的全部黄土层,利用目前的设备,沉管长9-12m,一般都能满足要求。
3 灰土挤密桩的施工
成孔时,地基土的含水量一般应掌握在12%-23%。如果低于12%,对生石灰块水解提供的水分不足;高于23%则易出现缩颈或成桩后桩芯软化。合理的填料配合以及认真的夯填,是确保施工质量的前提。采用的填料配合比有多种:如为灰砂桩,生石灰块:中粗砂为7:3(体积比);如为灰砂碎石桩,生石灰:中粗砂:碎石(体积比)为5:2:3或者6:1.5:1.25。
挤密桩复合地基是隐蔽工程,施工过程中必须加强检验,检验内容应包括成孔的深度、直径、垂直度,填料夯实质量。桩体竣工后,还应检验地基承载力等方面。
4 灰土挤密桩复合地基主要特点
(1)不需要大开挖,减少土方量施工,处理深度可达12m以上,其处理深度主要取决于机械设备的性能;
(2)特别适用于消除大厚度黄土地基的自重湿陷性。利用成孔侧向挤密,回填重锤夯实,使处理深度大大提高;
(3)较好的技术经济效果,达到“以土治土”的目的,当回填2:8或者3:7灰土时,其承载力能大大提高,地面开挖土方可作为填孔用土,节约运输土方的费用。
参考文献
[1]龚晓南.复合地基设计和施工指南[M].北京:人民交通出版社,2003,(9).