Tratamiento de cimientos de loess plegables
El método de amortiguación consiste en extraer parte o la totalidad del loess plegable debajo de los cimientos y luego apisonarlo capa por capa con tierra simple o tierra caliza para hacer una capa de amortiguación para eliminar parte o la totalidad de el colapso de la base, reduce la deformación por compresión de la base y mejora la capacidad de carga de la base. Se divide en amortiguación parcial y amortiguación general. Cuando sólo es necesario retirar de 1 a 3 m de loess plegable debajo de la base, se debe utilizar un tratamiento de colchón de suelo parcial o total. Cuando se requiere aumentar la capacidad de carga del suelo acolchado o mejorar simultáneamente la estabilidad del agua, se debe utilizar un colchón de suelo calizo parcial o total para el tratamiento.
El diseño del cojín incluye principalmente el espesor y ancho del cojín, el coeficiente de compactación después de la compactación y la determinación del valor de diseño de la capacidad de carga. El principio del diseño del cojín es no sólo cumplir con los requisitos del edificio en cuanto a deformación y estabilidad de los cimientos, sino también cumplir con los requisitos económicos y razonables. Al mismo tiempo, también se deben considerar los siguientes aspectos:
1. El ancho del colchón de suelo local es menor que el ancho del borde inferior de la base. Después del tratamiento de los cimientos, el agua superficial y las fugas de las tuberías aún pueden filtrarse desde el cojín hacia la capa de suelo plegable sin tratar que se encuentra debajo, provocando el colapso. Por lo tanto, el colchón de suelo local no se considera impermeable y es probable que la base quede empapada de agua, por lo que existen requisitos anti-filtración. No se permite el uso de suelo local para el tratamiento de cimientos.
2. El rango de procesamiento plano de todo el cojín y el ancho de cada lado más allá del borde exterior de los cimientos de la pared exterior del edificio no deben ser menores que el espesor del cojín, es decir, no debe ser inferior a 2 m.
3. En sitios de loess plegables de peso propio donde es poco probable que aumente el nivel del agua subterránea, para edificios con una alta posibilidad de humidificación de los cimientos o requisitos estrictos de impermeabilización, si no se ha eliminado el colapso general de los cimientos. Es más apropiado utilizar un colchón de tierra completo para tratar la base. Sin embargo, en sitios de loess plegables de peso propio donde es probable que aumente el nivel del agua subterránea, se debe considerar la posibilidad de colapso de la capa de suelo plegable no tratada subyacente después de que aumente el nivel del agua.
2. Compactación de superficies con martillo pesado y compactación dinámica
La compactación de superficies con martillo pesado es adecuada para tratar cimientos de loess plegables con un nivel de saturación que no exceda 60. Generalmente, un martillo pesado de 2,5~3,0t con una distancia de caída del peso de 4,0~4,5m puede eliminar la colapsabilidad de la capa de loess 1,2~1,8m por debajo de la base. Dentro del alcance de la capa compactada, las propiedades físicas y mecánicas del suelo mejoran significativamente, la densidad seca promedio aumenta significativamente, se reduce la compresibilidad, se elimina la colapsabilidad, se debilita la permeabilidad al agua y se aumenta la capacidad de carga. La base de loess plegable sin gravedad tiene una gran presión de colapso inicial. El uso de un martillo pesado para tratar parte de la capa de loess plegable puede reducir o incluso eliminar la deformación por colapso de la base de loess. Por lo tanto, las ventajas del apisonamiento con martillo pesado en sitios de loess plegables sin gravedad son obvias.
En términos generales, el mecanismo de compactación fuerte para fortalecer la base es utilizar un martillo pesado de cierto peso para impactar la base vibratoria dentro de una cierta distancia para aumentar el grado de compactación y mejorar las condiciones de licuefacción por vibración. del suelo y eliminar el loess colapsable. El proceso de compactación dinámica aplica instantáneamente una enorme energía de impacto al suelo de cimentación, provocando una serie de cambios físicos en el suelo, como destrucción de la estructura del suelo o consolidación del drenaje, compactación, recuperación tixotrópica, etc. El resultado es que aumenta la resistencia de la base y los poros se compactan dentro de un cierto rango.
La compactación dinámica de un solo punto ejerce un efecto integral en la base a través de la energía de impacto enorme repetida y las ondas de compresión, ondas de corte y ondas de Rayleigh que la acompañan, de modo que el suelo se carga instantáneamente y la carga de tensión y La compresión se usa alternativamente. La forma de contacto original entre las partículas del suelo cambia rápidamente, lo que resulta en el desplazamiento y completa el proceso de compresión-densificación del suelo. Aunque la cohesión del suelo reforzado se reduce debido a daños o perturbaciones, su cohesión original mejora considerablemente a medida que aumenta la densidad del suelo. La compactación dinámica de un solo punto se muestra en la Figura 1. Se forma un núcleo de compactación debajo del pisón, que es aproximadamente una parábola. El espesor máximo del núcleo de compactación es cercano al radio del pisón, el suelo tiene forma de torta de mil capas y la densidad seca es superior a 1,85 g/cm3.
3. Método de pilotes de compactación
El método de pilotes de compactación es adecuado para tratar cimientos de loess colapsables por encima del nivel freático. Durante la construcción, la superficie de los cimientos se coloca según el plan de diseño y se perforan los agujeros de los pilotes. Luego se rellenan los agujeros de los pilotes con tierra preparada (arcilla limosa o limo) en capas según el contenido de humedad óptimo. (apisonarlo) hasta la elevación de diseño. Mediante extrusión lateral durante la formación de agujeros o la compactación de pilotes, el suelo entre los pilotes se compacta para formar una base compuesta. Es importante tener en cuenta que no se debe utilizar arena de grano grueso, piedra u otros materiales permeables para rellenar los agujeros de los pilotes.
Los pilotes de compactación de suelo de cal y los cimientos de pilotes de suelo son generalmente adecuados para loess plegable, loess artificial y suelo de relleno artificial con un contenido de agua del 14 al 22 % por encima del nivel freático, y la profundidad de procesamiento puede alcanzar el 5 a 10 metros. Los pilotes de compactación de suelo de cal se fabrican martillando o haciendo vibrar una tubería sumergida para formar orificios en el suelo y luego rellenar los orificios del pilote en capas con rellenos como tierra simple o suelo de cal. Durante el proceso de formación del hoyo y compactación del relleno, toda la tierra originalmente ubicada en el hoyo del pilote se comprime hacia el suelo circundante. A través de este proceso de compactación, la colapsabilidad de la capa de suelo cambia por completo y se mejora su capacidad de carga. Su mecanismo principal se divide en dos partes:
(1) Hincado mecánico de pilotes para compactar lateralmente la capa de suelo y mejorar las propiedades físicas y mecánicas del suelo.
Cuando se comprime el suelo para formar un hoyo, el suelo original en el hoyo del pilote se ve obligado a exprimirse lateralmente, lo que hace que el suelo alrededor del pilote se exprima, se altere y se remodele, lo que resulta en una reducción. en la proporción de vacíos del suelo alrededor del pilote, el gas en el suelo se desborda, aumentando así la compacidad del suelo, reduciendo la compresibilidad del suelo y mejorando la capacidad de carga del suelo. El rango de compactación del suelo disminuye desde el borde del hoyo del pilote hasta los alrededores. La densidad seca del suelo cerca de la pared del hoyo puede estar cerca o exceder la densidad seca máxima. Es decir, el coeficiente de compactación puede estar cerca. hasta o excede 1,0, y su radio de influencia de compactación suele ser 1,5 ~ 2d (d es el diámetro de la pila compactada), gradualmente hacia afuera, la densidad seca disminuye gradualmente hasta la densidad seca natural del suelo, lo que demuestra que el tubo sumergido aprieta. el suelo.
(2) Los pilotes de tierra caliza y el suelo compactado entre los pilotes forman juntos una cimentación compuesta
Cuando la carga superior se transmite a través de ella, ya que pueden adaptarse a la deformación de cada uno. , la tensión se puede controlar eficazmente Difusión uniforme, la tensión de la base se propaga rápidamente, la tensión adicional se ha atenuado en gran medida por debajo de la profundidad del refuerzo y no se requiere una capa subyacente sólida.
El diámetro del pilote debe ser de 300 a 450 mm, que se puede determinar de acuerdo con el equipo de formación de orificios o el método de formación de orificios seleccionado;
El espacio entre pilotes puede ser de 2,0 a 2,5 veces el diámetro del pilote. de diámetro;
Por encima de la elevación superior del pilote, se debe proporcionar suelo calcáreo 2:8 de 300~500 mm de espesor, y su coeficiente de compactación no debe ser inferior a 0,95;
Las características de capacidad de carga de cimientos compuestos de pilotes de compactación de suelo de cal y pilotes de compactación de suelo Valor: Las "Especificaciones técnicas para el tratamiento de cimientos de edificios" (JGJ79-2002) estipulan que debe determinarse mediante pruebas de carga en el sitio de cimientos compuestos de un solo pilote o de varios pilotes. Cuando no hay datos de prueba, el diseño preliminar se puede determinar basándose en la experiencia local, pero el valor característico de la capacidad de carga de la base compuesta con pilotes de tierra compactada no debe exceder 2 veces la anterior al tratamiento, y no debe exceder los 250 kpa. El valor característico de la capacidad de carga de la cimentación compuesta con pilotes de tierra compactada no debe ser mayor que el después del tratamiento, 1,4 veces el valor anterior y 180 kpa.
La prueba de carga estática se puede utilizar para determinar la capacidad de carga de un solo pilote y el suelo entre pilotes, y también se puede utilizar para determinar la capacidad de carga de una cimentación compuesta de un solo pilote o de varios pilotes. cimentación compuesta. Cuando se utilizan pruebas sin carga, la capacidad de carga del suelo entre pilotes se puede determinar mediante estudios estáticos preliminares.
No es necesariamente factible determinar la capacidad portante de los pilotes mediante estudios preliminares estáticos, especialmente para pilotes rellenos de suelo calizo, pero se pueden utilizar pruebas dinámicas de cono.
La cimentación compuesta tratada debe someterse a pruebas de carga de acuerdo con los requisitos del Apéndice A de "Especificaciones técnicas para el tratamiento de cimentaciones de edificios" (JGJ79-2202).
Para edificios de gran altura o proyectos de construcción más importantes, el valor característico de la capacidad de carga de la base compuesta tratada y el módulo de deformación deben determinarse mediante pruebas de carga tanto como sea posible. Esto no solo es seguro y confiable, sino también. no depende de las características de capacidad de carga en la especificación. La limitación del valor amplía el rango de aplicación de las cimentaciones de pilotes compactados de suelo y cal.
Cuando la profundidad de enterramiento de los cimientos es superior a 0,5 m, el valor característico de la capacidad de carga de los cimientos después del tratamiento se puede calcular de acuerdo con las especificaciones relevantes. El coeficiente de corrección de profundidad es 1,0 y el ancho no se corrige. es decir, Fa=Fak 0 1.0*γm *( d-0.5).
Los datos de ingeniería muestran que el valor característico de la capacidad de carga de los cimientos de pilotes de tierra de cal compactados ha superado los 400 kpa, lo que amplía el rango de aplicación de los pilotes de tierra de cal.
Con la ampliación del ámbito de aplicación de los pilotes de suelo calizo, algunos métodos no producen un efecto de compactación del suelo entre pilotes, y el suelo utilizado no se limita a loess y suelo de relleno.
En este caso, se necesita un método de cálculo teórico, que pueda establecer una fórmula de cálculo de la capacidad portante de una cimentación compuesta en función de su mecanismo de acción:
(1), Fspk =(k 1 * Fpk * Ap K2 * Fsk * As)/A
En la fórmula: Fspk - el valor característico de la capacidad de carga de la cimentación compuesta (kpa)
Fpk - el valor característico de la capacidad de carga de Pilotes de tierra o pilotes de tierra caliza (kpa)
Fsk——Valor característico de la capacidad de carga de la base de suelo natural (kpa)
A—Área efectiva de la barra de acero (m2), A= AP como.
AP——El área de la sección transversal de pilotes de tierra o pilotes de tierra gris (m2)
as——El área comprimida de suelo entre pilotes (m2)
K1—— Coeficientes relacionados con diferentes diámetros de pilotes de suelo o pilotes de suelo calizo y diferentes texturas del suelo. Para suelos cohesivos generales y suelos de relleno varios con una proporción de huecos no superior a 1,3 y un índice de líquido no superior a 1, se puede encontrar K1 (tabla omitida).
K2 es la relación entre el valor característico de la capacidad portante cuando el asentamiento después de la compactación es de 10 mm y la capacidad portante de la cimentación antes de la compactación cuando el asentamiento bajo presión es de 10 mm, o K2=1,0.
(2) Si se conocen el valor característico de la capacidad portante Fpk y el módulo de deformación Eop de los pilotes, se conocen el valor característico de la capacidad portante Fsk y el módulo de deformación Eos del suelo entre pilotes (generalmente basándose en la cimentación original) y el procesamiento Si la tasa de reemplazo de pilotes en la cimentación trasera es m, el valor característico de la capacidad de carga de la cimentación compuesta se puede calcular de la siguiente manera:
Fspk=m*Fpk (1-m)Fsk
E0sp= m*Eop (1-m)Eos
En general, los resultados del cálculo de la fórmula anterior son seguros. Excepto por unos pocos elementos, el valor de diseño es mayor que el valor medido real.
(3) Si se conoce la relación de tensión pilote-suelo, el valor característico de la capacidad portante de la cimentación compuesta también se puede calcular de acuerdo con la siguiente fórmula:
fspk = m * n * Fsk (1-m) Fsk =[1 m(n-1)]Fsk = Fsk/Us
Donde: n——relación de tensión pilote-suelo
us- coeficiente de difusión de tensiones, us = 1/ [1 m(n-1)]
(4). La capacidad de carga de una cimentación compuesta también se puede calcular en función de la rigidez:
. Fspk*A=Fpk*Ap Fsk*As
Los símbolos en la fórmula tienen el mismo significado que el anterior.
Construcción: El método de tubo sumergido (vibración, martilleo) o impacto debe seleccionarse en función de los requisitos de diseño, el equipo de formación de agujeros, la calidad del suelo en el sitio y el entorno circundante.
Inspección de calidad: al completar la aceptación de pilotes de compactación de suelo de cal y cimientos de pilotes de compactación de suelo, se debe utilizar la prueba de carga de cimentación compuesta para probar la capacidad de carga.
Por lo general, los pilotes compactadores se pueden disponer en un triángulo equilátero para conseguir una compactación uniforme. Cada pilote tiene un cierto efecto de compresión sobre el suelo circundante. Incluso si una pequeña parte del suelo entre los pilotes no se comprime, esta parte no colapsará porque hay un límite estable a su alrededor. Los pilotes y el suelo compactado circundante forman una base compuesta para soportar conjuntamente la carga superior. Se puede decir que dentro de la longitud del pilote compactado, la colapsabilidad del suelo se ha eliminado por completo. La base tratada y la superestructura están integradas. Incluso si hay deformación por asentamiento del suelo debajo del fondo del pilote, será leve y uniforme y no representará una amenaza para la superestructura. El espaciamiento de los pilotes afecta directamente el efecto de compresión del suelo y está estrechamente relacionado con la economía de la construcción del proyecto.
4. Cimentación de pilotes
La cimentación de pilotes no es una cimentación natural ni artificial, y pertenece a la categoría de cimentación. Es un pilote que transfiere la carga superior al lado del pilote y a la capa de suelo (o roca) debajo del fondo del pilote, utilizando métodos sin extrusión, como excavación y perforación. Durante el proceso de formación del hoyo, la tierra se descarga fuera del hoyo y las propiedades del suelo alrededor del hoyo del pilote no mejoran. Sin embargo, después de que el suelo alrededor del pilote se empapa con agua, la resistencia lateral del pilote se reduce considerablemente o incluso desaparece. Cuando el suelo alrededor del pilote colapsa por su propio peso, la resistencia a la fricción positiva en el lado del pilote se transforma rápidamente en resistencia a la fricción negativa. Por lo tanto, no se permite el uso de pilotes de fricción en sitios de loess plegables. Además de considerar la resistencia de los pilotes, el diseño de la cimentación de los pilotes también debe adoptar pilotes de apoyo en los extremos (incluidos pilotes de apoyo en los extremos y pilotes de apoyo en los extremos de fricción) que pasen a través de la capa de loess plegable según las condiciones geológicas de ingeniería del sitio. .
La capa de tensión debajo del fondo del pilote: en sitios de loess plegables sin gravedad, debe ser una capa de suelo (roca) que no se derrumbe y con baja compresibilidad; en sitios de loess plegables por gravedad propia, debe ser una capa de soporte confiable; De esta manera, cuando el suelo alrededor del pilote se empapa de agua, una vez que la resistencia de fricción positiva en el lado del pilote se convierte en resistencia de fricción negativa, puede ser soportada por la capa de suelo (roca) que no colapsa debajo del soporte del extremo. pilote, cumpliendo así con los requisitos de diseño y garantizando el uso seguro y adecuado del edificio.
5. Método de refuerzo químico
Se utiliza ampliamente en el tratamiento de cimientos en áreas de loess colapsables en mi país. Los métodos de refuerzo químico con experiencia práctica incluyen el método de refuerzo de silicona y el método de refuerzo de solución alcalina. El mecanismo de fortalecimiento es el siguiente:
El proceso físico y químico de refuerzo por silicificación del loess colapsable se basa en la suave penetración de una solución de silicato de sodio de baja concentración y viscosidad en los poros del loess, y la solución y el suelo se condensan entre sí, actuando como coagulante.
Refuerzo con solución alcalina: mi país comenzó a utilizar solución de hidróxido de sodio para reforzar las cimentaciones colapsables de loess en los años 60. El principio del refuerzo es que después de que la solución de hidróxido de sodio se inyecta en el loess, primero sufre una reacción de desplazamiento con los cationes de metales alcalinotérreos solubles e intercambiables en el suelo, y el resultado se refleja en la superficie de las partículas del suelo para generar hidróxidos de metales alcalinotérreos.
Método de remojo previo del verbo intransitivo
El método de remojo previo consiste en remojar previamente una gran área de loess plegable con agua antes de la construcción, de modo que el suelo quede bajo la acción de Se produce el colapso por tensión de peso propio saturado, eliminando así la colapsabilidad por peso propio de todas las capas de loess y la colapsabilidad por carga externa de las capas profundas del suelo. El método de remojo previo es generalmente adecuado para sitios de loess plegables y de peso propio, que son gruesos y altamente plegables. Debido a que el suelo alrededor del sitio se hundirá y agrietará cuando se inunde, lo que fácilmente puede hacer que el "agua que fluye" penetre en los agujeros y afecte la seguridad del edificio, por lo que un área nueva abierta es más adecuada.