膨胀土地基既有建筑加固PPT课件

史志利,膨胀土地基某既有建筑物的加固设计,建筑结构措施,膨胀土特性及其工程危害,常用地基处理方法,1,2,3,内容提要,工程加固案例,结束语,4,5,2,膨胀土特性及其危害,分布很广，40多个国家和地区，我国20多个省、区。膨胀土在一般性自然条件下多呈坚硬或硬塑状态，强度较高，压缩性较低，干缩裂隙发育。,膨胀土是一种粘料成份主要由强亲水性矿物组成的高塑性粘土，粘粒含量大于30%，其中蒙脱石或伊利石等强亲水性矿物占主导地位。,吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形。膨胀土的膨胀性可用自由膨胀率指标来反映。自由膨胀率即为烘干土在水中增加的体积与原体积的比。40%时为非膨胀土，40%自由膨胀率65%时为弱膨胀性土；65%自由膨胀率90%时为中膨胀性土；90%时为强膨胀性土。,3,膨胀土特性及其危害,膨胀土地基导致工程受损的情况屡有发生。含水量的变化和外压力的大小是影响膨胀土性能的主要因素。膨胀土地基因土体含水量变化会导致不均匀胀缩变形，导致建筑物上升隆起和下沉开裂。对气候变化敏感，特别是雨季和旱季的交替变化。大气影响深度，特别是大气影响急剧层深度范围内的膨胀土是地基处理的主要对象。地基土的膨胀率在不同的外压力下也是不同的，其胀缩变形量直接影响到建筑物变形破坏的程度。,4,膨胀土特性及其危害,建筑物的破坏特征和规律：(1)低层建筑较高层建筑破坏严重，坡地较平坦场地严重，而且建筑物往往成群破坏；(2)上部结构整体性差、基础埋置较浅时，地基土由于受地表滞水的影响而产生不均匀胀缩变形，更易开裂；(3)建筑基坑、沟渠、挖方地段的土壁易发生裂缝或产生滑塌；(4)室内地面和室外散水隆起开裂；(5)建筑物墙体往往有交叉裂缝，墙体向外水平推出或中间鼓起，门窗顶及窗台有斜裂缝，外墙转角处或内外墙交接处有倒八字裂缝，外柱头下部处有环状裂缝；(6)具有季节性破坏变化规律，雨季易发生隆胀破坏，旱季则出现收缩裂缝，裂缝能随季节变化而开合。,5,常用地基处理方法,1）换填法最简单有效的方法。膨胀土较薄、大气急剧影响层深度不大时，可全部换填。否则可通过变形计算部分换填，此时换填材料以灰土和砂石料为宜。2）桩基础有效方法之一。常用于上部荷载较大、既有建筑物修复加固中。桩端位置应同时满足膨胀和变形的需要。当桩身承受胀切力时，应验算桩身的抗拉强度，采用通长配筋。桩承台梁下预留不小于100mm且满足土层浸水后最大膨胀量的空隙。3）物理改良法按一定比例掺入无机料（如风积土、石灰、粉煤灰、矿渣、砂砾石和水泥等）或其混合料，从而改善膨胀土的胀缩性能。4）化学改良法化学改良法是通过有机化学灌浆剂抑制膨胀土的胀缩性。固结土体、发生化学反应。国内早期常用：石灰、水泥、粉煤灰等，近期出现化学制剂等专利产品。工程应用必须现场试验。,6,5）隔水保湿法通过工程措施，稳定地基中的含水量。案例较多的做法是：施工前预先在基槽中浸水，施工结束后在地基两侧修建保湿暗沟，定期向暗沟内供水使其向地基中渗透。取决于当地的气候条件和养护管理水平。,常用地基处理方法,另一种做法：建筑物两侧做隔水帷幕，保持地基土中的湿度的相对稳定。隔水帷幕可以采用油毡或土工膜，回填材料一般采用灰土或水泥土，帷幕深度应不小于基础的最小埋深。散水宽度必须覆盖帷幕。,7,建筑结构措施,膨胀土地区的工程建设，应考虑地基土的胀缩等级、地基处理的可靠性等因素，在建筑结构设计时采取必要的技术措施：1）建筑平立面设计应力求简单、规则。在地基土显著变化部位、上部荷载变化部位、平面转折处、不同结构类型部位等合理设置沉降缝；2）屋面排水设计尽量采用外排水。落水管下端距散水面不应大于300mm，并不得设在沉降缝处。3）散水应尽量加宽，散水外缘应超出基槽300mm；每隔3m应设置伸缩缝，且与落水管错开。散水伸缩缝、散水与墙体缝隙应用柔性防水材料嵌填密实，做成脊背型。,8,建筑结构措施,4）室内地面设计，应结合地基土的胀缩性，设置变形缓冲层；级膨胀土地基可采用地面配筋或架空等措施；大面积地面应采取做分格变形缝，并嵌填柔性防水材料。5）基础埋深应考虑地基胀缩等级、大气急剧影响层深度、荷载大小等因素，较普通地基适当加深。6）加大上部结构的整体刚度，承重砌体结构应采用拉结较好的实心墙体，适当提高砂浆标号和砌体强度；加强构造柱、圈梁和门窗过梁的设置，控制门窗洞口的大小；框架结构填充墙应砌筑在基础梁上，基础梁和地基之间预留空隙，并做防水处理。7）穿墙管道应预留孔洞，孔隙用柔性防水材料填塞。管道宜铺设在钢筋混凝土套管或管沟中，设置检漏设施。,9,工程案例,某水厂办公楼，场地位于丘顶高地，地形起伏较大，属坡地场地；大气影响深度约为5.50m，大气影响急剧层深度约为2.50m。地下水位较深。该地区雨季、旱季变化明显，降雨主要集中在三、四月份，月降雨量为116.4119.9mm；五月至十月份的降雨量很少，为06.9mm。工程场地地面下10米范围内主要为层状粘土和泥灰岩。地基承载力均在160kpa以上，,地基胀缩变形升降幅度41.03183.47mm，按规范综合判定，粘土及泥岩的膨胀潜势分类为中等强，膨胀土地基的胀缩等级为级。,10,工程案例,建筑物破坏情况厂内办公楼为单层框架结构，填充墙体为110厚混凝土空心砌块，条形基础，基础埋深0.8m。,11,工程案例,12,工程案例,3）加固措施修复加固设计涉及基础梁加固、框架柱加固、墙体和室内地面修复、周圈防水帷幕和散水。限于现场的材料、施工设备及既有建筑物的状况，修复加固制约因素较多，最终实施的修复加固措施如下。基础梁加固：在基础圈梁下至条形基础之间，墙体内外两侧各增加150mm厚的钢筋混凝土地梁，新增地梁与原基础圈梁和条形基础刚性连接。墙体修复：将原有外墙抹面剔除、清洗干净、裂缝处用水泥砂浆封堵抹平，刷建筑胶素水泥浆一遍(配合比为建筑胶：水=1：4)、挂钢丝网（规格0.6X12.7）、15厚1：3水泥砂浆抹面（分缝）、刷涂料。内墙面修复方法同外墙，但只是在裂缝处挂1米宽钢丝网。,13,工程案例,框架柱加固：有裂缝的框架柱采用外粘角钢加固法，加固范围为基础圈梁顶至柱底。755角钢之间采用缀板进行连接，角钢与柱之间采用改性环氧树脂胶粘剂进行灌注，施工前应将柱角打磨成半径R7毫米的圆角，外粘角钢的胶缝厚度应控制在35毫米，型钢表面抹25毫米厚的M10水泥砂浆做防护层。室内地面修复：原地面挖除，自下而上，当地红土（非膨胀土）换填300毫米，密实度为0.95；80厚C15素混凝土，素水泥浆结合层，20厚1：4干硬性水泥砂浆，陶瓷地砖铺实拍平。,14,工程案例,室外散水和隔水帷幕：原散水全部剔除,外墙基础周边分段开挖至原基础基底下1m。,用15%水泥土回填作为隔水墙,钢筋混凝土散水宽度1.5米，并伸入基础底板下0.5m。散水每3m分缝处理，散水伸缩缝错开雨水管，散水缝及散水与外墙体之间的缝隙均用沥青灌实。,15,结束语,膨胀土吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形的特性，对工程建设的危害很大。如果对膨胀土缺乏了解，或在设计和施工中没有采取必要的措施，必然会给建筑物造成危害，再进行修复加固难度很大、成本很高，而且修复加