Investigación sobre el tratamiento de cimentaciones de loess plegable

La colapsabilidad del loess es muy perjudicial para las actividades de ingeniería humana, provocando a menudo daños en edificios, canales, orillas de embalses, protección de taludes de carreteras, etc. El siguiente es mi trabajo de investigación sobre el tratamiento de cimientos de loess plegables, que me gustaría compartir con ustedes.

Al clasificar las causas del loess plegable y el ámbito de aplicación, las ventajas y desventajas de varios métodos de tratamiento de cimientos, combinados con ejemplos de ingeniería de soluciones de tratamiento de cimientos de loess plegables para Hou Railway Houses, y a través de técnicas y económicas Del análisis se concluye que el método general de tratamiento de cimientos para casas de ferrocarril en áreas de loess colapsables puede servir como una buena referencia para la construcción de casas de ferrocarril en áreas de loess colapsables.

Palabras clave: loess plegable; método de cojín de tratamiento de cimientos; método de compactación

El loess plegable es un tipo de suelo con propiedades especiales, que tiene la capacidad de pesar o bajo acción. de carga externa o ambas, la estructura se destruye rápidamente y se hunde repentinamente después de ser empapada en agua. Está ampliamente distribuido en mi país, principalmente en la mayoría de las zonas de Shanxi, Shaanxi, Gansu y el oeste de Henan. Además, Xinjiang, Shandong, Liaoning, Ningxia, Qinghai, Hebei y partes de Mongolia Interior también se distribuyen, pero no de forma continua.

La sala ferroviaria es el núcleo de la producción y operación ferroviaria. Desempeña el papel de comando, despacho, monitoreo y servicio. Desempeña un papel muy importante en la operación segura de todo el ferrocarril y es un elemento indispensable. parte de todo el sistema ferroviario. En vista de la nocividad del loess colapsable y la importancia de las estaciones de ferrocarril, se deben tomar medidas de tratamiento para construir estaciones de ferrocarril en áreas de loess colapsables para garantizar la seguridad de la estructura de la estación.

Dado que existen pocos estudios especiales y ejemplos sobre medidas de tratamiento para la colapsabilidad de casas de ferrocarril en China, este artículo analiza este tema desde la perspectiva de combinar teoría y práctica.

1 Mecanismo de colapso del loess y medidas de prevención

1.1 Mecanismo de colapso del loess

Las características estructurales del loess y la solubilidad en agua de los materiales cementantes determinan la humedad del loess. El mecanismo del colapso [1]. El loess plegable es un suelo compacto insaturado y despresurizado con poros grandes y juntas verticales desarrolladas. En condiciones de humedad natural, tiene baja compresibilidad y alta resistencia. Sin embargo, cuando se sumerge en agua, su resistencia se reduce significativamente. La deformación por colapso causada por presión adicional o bajo la acción de presión adicional y presión de gravedad del suelo es un tipo de asentamiento grande y asentamiento rápido.

(1) Las propiedades mecánicas del loess han cambiado desde dentro. Bajo inmersión en agua y factores de carga externos, el esfuerzo cortante excede la resistencia al corte, lo que lleva al colapso.

(2) El interior del loess se humedece con agua, lo que reduce la fricción del propio suelo y provoca el colapso por perturbaciones externas.

(3) La estructura interna del loess colapsa, debilitando la fuerza de unión entre las partículas de loess, provocando que las partículas migren entre sí y acompañadas de pequeñas partículas que entran en grandes espacios. Al mismo tiempo, debido a que el agua disuelve el enlace entre las partículas, la fuerza pierde el equilibrio bajo perturbaciones externas, lo que lleva a la destrucción de la estructura del suelo.

1.2 Medidas preventivas ante el loess colapsable

La colapsabilidad del loess es muy perjudicial para las actividades de ingeniería humana, dañando a menudo edificios, canales, riberas de embalses y protección de taludes de carreteras. El autor cree que cambiar las características estructurales del loess plegable es la clave para prevenir el colapso del loess, y prevenir o reducir el colapso de los cimientos de los edificios es la clave para prevenir el colapso del loess.

Las medidas integrales para prevenir el colapso de cimientos de loess plegables incluyen principalmente el tratamiento de cimientos, medidas de impermeabilización y medidas estructurales. Entre ellas, las medidas de tratamiento de cimientos se utilizan principalmente para mejorar las propiedades físicas y mecánicas del suelo y reducir o eliminar. colapso de los cimientos; las medidas de impermeabilización se utilizan principalmente para evitar o reducir que los cimientos se empapen con agua; las medidas estructurales se utilizan principalmente para reducir o ajustar el asentamiento desigual del edificio, o para adaptar la superestructura a la deformación de los cimientos [ 2]. Las funciones, roles y enfoques de las tres medidas son diferentes. En la práctica, se deben tomar medidas integrales para tratar tanto los síntomas como las causas fundamentales, resaltar los puntos clave y eliminar los peligros ocultos.

Las principales medidas de tratamiento de cimientos para prevenir el colapso del loess son las siguientes:

(1) Método de cojín: incluye cojín de suelo y cojín de suelo calizo. Esto significa quitar parte o toda la capa de tierra plegable debajo de la base, reemplazarla con tierra caliza 2:8 o 3:7 y compactarla capa por capa. Adecuado para retirar loess plegable de 1 a 3 m por debajo de la base. Tiene las ventajas de una construcción sencilla y rápida y de bajo coste, pero el espesor del loess tratado mediante esta medida es limitado y no es adecuado.

(2) Método de compactación dinámica: levante repetidamente el martillo apisonador (10 ~ 60 t) hasta una cierta altura (10 ~ 40 m) y déjelo caer libremente, dando a la base energía de impacto y vibración, mejorando así la capacidad de carga de la base. Reducir su compresibilidad y mejorar el rendimiento de la base. Este método tiene un equipo simple, un período de construcción corto, ahorra mano de obra y materiales y es de bajo costo.

La profundidad de procesamiento es generalmente 3. Tiene un efecto obvio sobre el loess plegable sin gravedad propia. Se requiere que el sitio tenga suficiente espacio y el contenido de humedad del suelo sea alto. La vibración causada por la construcción es grande y tiene un impacto en los edificios circundantes. No es adecuado para su uso en áreas urbanas y las pruebas previas a la construcción y la inspección posterior a la finalización toman mucho tiempo (30 días).

(3) Método de condensación: utilizar pilotes compactados con tierra de cal o tierra para formar refuerzos, y junto con el suelo compactado entre los pilotes, formar una base compuesta para soportar la carga en la parte superior de la base. . La compactación del pozo incluye principalmente tubo sumergido, impacto, apisonamiento y expansión por explosión, y es adecuada para loess plegable con un espesor de 3 a 15 m. Debido al efecto dual de los pilotes y el suelo entre pilotes, se produce compresión del suelo.

(4) Método de remojo previo: adecuado para sitios de procesamiento con un espesor superior a 10 my una cantidad de colapso de peso calculada de no menos de 500 mm. Después del remojo, el colapso del suelo por debajo de los 6 m se puede eliminar por completo y el colapso del suelo dentro de los 6 m también se puede reducir considerablemente. Sin embargo, este método lleva demasiado tiempo, a menudo afecta el período de construcción, consume mucha agua y no es adecuado para áreas con escasez de agua. Las inundaciones hacen que el suelo alrededor del sitio se hunda y se agriete, afectando fácilmente la seguridad de los edificios cercanos. Por lo tanto, se estipula que la distancia desde los edificios existentes no debe ser inferior a 50 m y, en general, después de la inundación, se requiere un trabajo de inspección adicional para reevaluar la colapsabilidad del suelo de los cimientos y la capa superior de loess plegable debe tratarse con un cojín. u otros métodos, lo que es invisible. Esto aumenta los costos y extiende el período de construcción.

Cuando las medidas de tratamiento de cimientos anteriores no pueden cumplir con los requisitos de diseño, se pueden usar cimientos de pilotes para eliminar la colapsabilidad del loess. Este método es seguro y fiable, pero el coste de inversión es elevado.

2 Ejemplos de proyectos

2.1 Complejo de construcción de estaciones de ferrocarril

La recién construida estación Hou Railway Baishui, la estación Chengcheng y la estación Heyang Norte están ubicadas en la provincia de Shaanxi, en el al este de la ciudad de Longnan Weinan, provincia? ¿El norte de Shaanxi? En el cinturón de loess colapsable en el oeste de Shanxi, el loess de autogravedad está ampliamente distribuido en el área y el espesor es generalmente superior a 10 m. La colapsabilidad de los cimientos es generalmente de nivel 3 a 4 y la colapsabilidad es relativamente sensible. Después de la perforación y pruebas en el sitio, los tres sitios son loess plegables de peso propio de grado 4, que cumple con la determinación del "Código de construcción para áreas de loess plegables" (GB 50025-2004). Tomando como ejemplo el sitio de construcción de la estación Chengcheng,

(1) Relleno artificial: aproximadamente 1,1 m de espesor.

(2) Loess pegajoso: alrededor de 23,8 m de espesor, de color marrón amarillento, compuesto principalmente por partículas de arcilla, con viscosidad media, calidad de suelo uniforme, estructura suelta, poros en forma de agujas y agujeros de gusano, y que contiene una pequeña cantidad de filamentos de calcio y tuberculosis cálcica. El núcleo es columnar suelto y corto, y entre 15,10 y 15,70 m contiene una gran cantidad de filamentos de calcio. El grado de colapso por peso propio es el nivel IV. falso=150kPa. (3) Loess arenoso: alrededor de 1,3 m de espesor, marrón, compuesto principalmente de partículas de arcilla, con viscosidad promedio, textura de suelo uniforme, estructura apretada, que contiene una pequeña cantidad de poros en forma de aguja, plástico duro, núcleo columnar corto y auto- colapsabilidad del peso del nivel IV. FAK = 65438.

Según la detección de pozos in situ, la estación Baishui y la estación Heyang Norte, al igual que la estación Chengcheng, son loess plegables de peso propio de grado IV con un espesor relativamente grande. El edificio de la estación es un pequeño edificio de estación de tren con capacidad para 300 personas. La estructura del edificio adopta una estructura de hormigón armado totalmente moldeada in situ, con un piso en el cuerpo principal y dos pisos en parte. La altura del edificio es de 12 m, el área de construcción es de 2500 m2 y la vida útil de diseño es de 50 años. cimientos del edificio.

De acuerdo con los requisitos de diseño, el valor característico de la capacidad de carga de la cimentación compuesta después del tratamiento no es inferior a 180 kpa, y el coeficiente de compactación promedio del suelo entre pilotes no es inferior a 0,93.

Basándose en un análisis y cálculo exhaustivos de las condiciones del sitio, la estructura del edificio y los requisitos de especificaciones nacionales relevantes, los cimientos de los tres edificios de la estación se tratan con pilotes de compactación de suelo y cal. El material del pilote de compactación de tierra y cal es 2:8, el diámetro del pilote es de 400 mm, la longitud del pilote es de 10 m y el espacio entre pilotes es de 900 mm. Después de la construcción, se determina el valor característico de la capacidad de carga de la base compuesta de la base. tres edificios de la estación es de 225 kPa y el suelo entre los pilotes está uniformemente compactado.

2.2 Pequeña casa de mampostería de una sola planta

La sala de espera y la sala de purificación de la estación de tren Hancheng de Hou están ubicadas en la estación de tren de Hancheng, ciudad de Hancheng, provincia de Shaanxi. Los datos geológicos de la casa propuesta son los siguientes:

(1) Suelo de relleno varios: Está compuesto por arcilla limosa y gran cantidad de fragmentos de ladrillos y tejas. Tiene una estructura desordenada y una calidad de suelo desigual. Tiene aproximadamente 1 m de espesor y es suelo ordinario de grado II.

(2) Loess pegajoso: distribuido debajo de la superficie inferior del suelo de relleno, ¿plástico duro de color marrón amarillento? Es plástico, ha desarrollado agujeros de gusano y macroporos y se distribuye en el sitio de construcción. Es un suelo de compresión media con un espesor de aproximadamente 10 m. El fondo es una capa de suelo antiguo de color marrón rojizo. Es suelo ordinario de grado II, fak=120kpa, y su colapsabilidad por peso propio es de grado III.

El área de construcción de la sala de inspección y sala limpia es de 68,64m2, con 1 piso y 3,6m de piso. La estructura es de ladrillo-hormigón con una vida útil diseñada de 50 años.

El grado de diseño de los cimientos es Grado C, y los cimientos adoptan cimientos de tiras debajo de columnas y paredes. Se requiere que el valor característico de la capacidad portante de la cimentación después del tratamiento no sea inferior a 180 kPa.

Al tratar la base, reemplácela con una capa de cojín de tierra caliza 3:7 debajo de la base, con un espesor de 3 m y un ancho de no menos de 1,5 m en cada lado. compactado capa por capa, y el coeficiente de compactación no debe ser inferior a 0,97. Después de utilizar el método de reemplazo y llenado para el tratamiento de los cimientos, el coeficiente de compactación no es inferior a 0,97 y el valor característico de la capacidad de carga de los cimientos es de 195 kpa, lo que cumple con los requisitos de diseño.

2.3 Casa de estructura de varios pisos

(3) La estación Hou Railway Zhiyang es un edificio integral con un área de construcción de 639,52 m2, una estructura de dos pisos y un altura de 8,9 m. La geología del edificio propuesta. La información es: ¿loess pegajoso? Marrón amarillento, con un espesor mayor a 20m, la calidad del suelo es relativamente uniforme, contiene reticulación de calcio y piedras de jengibre dispersas, plástico duro, suelo general tipo II, fak=150kpa, es loess plegable de peso propio, el grado de colapsabilidad es IV , colapsabilidad El espesor de la capa de suelo es de unos 25-35 m. El agua superficial está poco desarrollada. No se encontró agua subterránea en la profundidad de perforación y la profundidad de congelación del suelo fue de 37 cm. Se requiere que el valor característico de la capacidad de carga de la base compuesta después del tratamiento de la base no sea inferior a 65438.

Se prevé utilizar pilotes de compactación de suelo de cal 3:7 para el tratamiento de los cimientos. La longitud del pilote es de 6 m, el diámetro del pilote es de 450 mm y el espacio entre pilotes es de 1000 mm. Sin embargo, dado que el sitio de construcción en el sitio no puede cumplir con los requisitos de ancho de procesamiento de las pilas de compactación de suelo de cal, el plan de tratamiento de los cimientos se modifica a un tratamiento de reemplazo y relleno de suelo de cal de 3:7. El espesor del tratamiento es de 3 m por debajo de la base y 2 m fuera de la base. borde de la base. El coeficiente de compactación del suelo calizo no es alto.

Después de la construcción en el sitio, el valor característico de la capacidad de carga de los cimientos es superior a 180 kpa, cumpliendo con los requisitos de diseño.

2.4 Análisis de costos del proyecto

Como se puede ver en la tabla anterior, para edificios ferroviarios importantes, como edificios de estaciones de tren, se deben usar pilotes de compactación de suelo de cal para el tratamiento de cimientos para garantizar Seguridad estructural. El tratamiento de cimientos de otras casas debe utilizar un cojín de suelo de cal. En comparación con el método de compresión, no sólo puede ahorrar eficazmente el período de construcción, sino que también reduce significativamente el costo. Puede ser el método preferido para tratar los residuos colapsables en edificios ferroviarios.

3 Conclusiones

(1) Tomando como ejemplo el tratamiento de los cimientos de loess plegables del edificio del ferrocarril Zhihou en la provincia de Shaanxi, la capa de cojín se discutió en función de las condiciones del sitio y las condiciones geológicas. donde se encuentra el edificio, se utilizó el método de compactación y el plan de tratamiento de cimientos, y se realizó un análisis económico y técnico, y se llegó a la conclusión de que el método de compactación de suelo con cal es adecuado para edificios de estaciones de ferrocarril y el método de cojín es adecuado para. Edificios generales para tratar la geología de loess plegable.

(2) Los resultados de la investigación actual sobre loess plegable se centran principalmente en edificios civiles locales, mientras que los ferrocarriles se centran principalmente en el tratamiento de firmes de carreteras [3, 4], y hay pocos estudios sobre casas de ferrocarril. el tipo es único [5]. Debido a la particularidad de las casas de ferrocarril, el siguiente paso debería ser fortalecer la exploración e investigación de métodos de tratamiento de cimientos para casas de ferrocarril en áreas de loess colapsables, especialmente otras tecnologías que se utilizan menos en la construcción civil local (como pilotes DDC, pilotes perforados , pilotes perforados, etc.) Pilote perforado in situ)

(3) En el tratamiento de cimientos de loess colapsables, de acuerdo con los requisitos del "Código de construcción para áreas de loess colapsables" (GB50025) y "Especificaciones técnicas para el tratamiento de cimientos de edificios" (JGJ79), se deben realizar análisis técnicos y económicos en función de las características del edificio, condiciones geológicas, capacidad de carga de cimientos requerida, dificultad de construcción, ahorro de inversión, etc. para seleccionar el edificio más apropiado. plan de tratamiento de cimientos y evitar el desperdicio de recursos.

(4) La maquinaria de construcción de pilotes de compactación de suelo de cal es una maquinaria de construcción a gran escala. Por motivos de coste, la maquinaria utilizada actualmente es relativamente antigua. Por lo tanto, es necesario estudiar un conjunto de métodos prácticos de control de seguridad y procedimientos operativos seguros para garantizar la seguridad de la construcción.

(5) Después del tratamiento de los cimientos, la colapsabilidad de los cimientos plegables de loess para edificios se puede eliminar o reducir para cumplir con los requisitos de carga del edificio. Sin embargo, en la operación real, también se deben tomar medidas estructurales y de otro tipo (como considerar la estructura del marco, establecer juntas de deformación internas y externas de la estructura, etc.), impermeabilización (como ampliar el ancho de la plataforma fuera de la estación construcción, adición de membranas impermeables, etc.), y continuar trabajando en la estructura e Investigación y exploración en impermeabilización, mantenimiento, etc., y métodos para evitar que el loes colapsable se derrumbe en la práctica.

Materiales de referencia:

(1) Zhang Xiaoyu. Medidas de tratamiento de cimientos para edificios en áreas de loess colapsables [J Shanxi Architecture, 2014 (3): 76.

(2)GB 50025-2004, Código de construcción para áreas de loess plegables [S].79.

(3) Yao Yuchun, Li Anhong, Luo y Sun Ying.

Investigación sobre la tecnología de tratamiento de cimientos de loess plegables de Zheng Xike College [J]. Journal of Railway Engineering Society, 2013 (9): 15?19.

(4) Zhao Ruyi. Investigación y diseño de medidas de tratamiento para cimientos de loess plegables de Hou Railway [J] Science and Technology Innovation Herald, 2013 (5): 113.

(5) Yuan Erli. Plan de tratamiento de cimentaciones de construcción y análisis de costos en áreas de loess colapsables [J]. Gestión de costos de ingeniería ferroviaria, 2013 (miércoles): 8-10.

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