En el diseño del tratamiento de cimientos de suelo blando, es mejor utilizar una mejor capa de suelo como capa de soporte; se debe considerar la interacción entre la superestructura y los cimientos; la forma del edificio, la carga y el tipo de estructura; Se deben considerar las condiciones geológicas y realizar un análisis completo y luego determinar el método de tratamiento de la base. Los métodos y principios de tratamiento de cimientos comúnmente utilizados en áreas de suelo blando se muestran en la Tabla 4-3.
Tabla 4-3 Métodos de tratamiento de cimientos comúnmente utilizados en áreas de suelo blando
(1) Método de consolidación del drenaje
De acuerdo con el principio de tensión efectiva, debido a Debido al efecto de la presión de consolidación, el agua de los poros en el suelo se descarga, la presión del agua de los poros se disipa gradualmente, la tensión efectiva aumenta y la resistencia del suelo aumenta. Basado en este principio, el método de consolidación del drenaje ha acumulado muchas experiencias maduras y exitosas a lo largo de los años. La capacidad de carga natural de los cimientos de suelo blando es muy baja y el coeficiente de permeabilidad a menudo no excede los 10-7 cm/s. Incluso si el edificio en general es inestable, su deformación por asentamiento durará mucho tiempo y el asentamiento puede desarrollarse. afectar el uso normal del edificio e incluso causar daños estructurales. Para proyectos con un período de construcción prolongado, el método de precarga por etapas se utiliza a menudo para adaptar el aumento de la resistencia de la base al aumento de cargas adicionales, es decir, bajo la acción de un cierto nivel de carga, la resistencia de la base aumenta hasta un cierto nivel. Antes de aplicar el siguiente nivel de carga, este método se utiliza a menudo para reforzar los cimientos en proyectos como presas de tierra y grandes tanques de petróleo. Dado que el tiempo necesario para la consolidación y el drenaje del suelo es proporcional al cuadrado de la longitud del camino de filtración, la instalación de cuerpos de drenaje conectados en los cimientos puede acortar considerablemente el tiempo necesario para la precarga y la consolidación. Por lo tanto, los cuerpos de drenaje de las alcantarillas generalmente se instalan en los cimientos antes de la precarga.
Este método de refuerzo tiene una larga historia y una gran cantidad de ejemplos de ingeniería. En comparación con otros métodos de refuerzo, su teoría de cálculo y tecnología de construcción son relativamente maduras. Debe enfatizarse que la clave del método de refuerzo de drenaje es la carga de precarga. El tamaño y la duración de la carga de precarga son los principales factores que determinan el crecimiento de la resistencia de la base.
El diseño del método de consolidación del drenaje incluye dos partes: el sistema de carga y el sistema de drenaje. Solo hay un sistema de drenaje sin sistema de carga, no hay diferencia de presión y el agua de los poros no se puede descargar automáticamente y los cimientos no se pueden reforzar. Por otro lado, si sólo hay un sistema de carga pero no un sistema de drenaje, la distancia de drenaje no se puede acortar y la resistencia de la base no se puede mejorar durante la precarga. Por lo tanto, en el diseño de refuerzo de drenaje, el sistema de drenaje y el sistema de carga deben considerarse juntos.
1. Sistema de drenaje
El objetivo principal de instalar un sistema de drenaje es cambiar las condiciones límite de drenaje de la base, aumentar los canales de drenaje para el agua de los poros y acortar el drenaje. distancia.
El sistema de drenaje se compone de cuerpos de drenaje horizontales y cuerpos de drenaje verticales. El cuerpo de drenaje horizontal es generalmente un colchón de arena, con un espesor de 30 a 100 cm según sea necesario. Es aconsejable utilizar arena medianamente gruesa bien graduada con un coeficiente de permeabilidad de aproximadamente 10-3 cm/s. También se pueden utilizar placas de drenaje de plástico y tela filtrante permeable. Los cuerpos de drenaje verticales son pozos de registro de uso común, pozos de registro en bolsas y tableros de drenaje de plástico.
(1) Pozos de registro
El diseño de los pozos de registro incluye la selección de la longitud, el diámetro y el espaciamiento adecuados de los pozos de registro, así como el espesor de los materiales y el colchón de arena necesarios para el drenaje del pozo. sistema .
El diámetro y espaciamiento de los pozos dependen principalmente de las características de consolidación del suelo cohesivo y de los requisitos de tiempo de precarga. El diámetro de pozo comúnmente utilizado en ingeniería es de 20 a 30 cm, y el espacio entre pozos comúnmente utilizado es de 6 a 9 veces el diámetro del pozo. La longitud del pozo depende del espesor de la capa de suelo blando, la carga y el período de construcción. Para proyectos de control de estabilidad, como terraplenes y taludes de taludes, la profundidad del pozo de registro debe determinarse mediante un análisis de estabilidad. La longitud del pozo de registro debe ser mayor que la profundidad de la superficie de deslizamiento más peligrosa.
La disposición de las arquetas puede ser un triángulo equilátero o un cuadrado en el plano. Cuando los pozos de registro están dispuestos en forma cuadrada, el rango de drenaje efectivo de los pozos de registro es un cuadrado; cuando los pozos de registro están dispuestos en un triángulo equilátero, el rango de drenaje efectivo de los pozos de registro es un hexágono regular. En los cálculos de consolidación reales, Barron sugirió generalizar el rango de influencia de cada pozo en un círculo equivalente para resolver el problema.
La relación entre el diámetro del círculo equivalente (de) y el espaciamiento de los registros (L) es la siguiente:
Cuando se disponen triángulos equiláteros, la fórmula de cálculo es:
Geológico tecnología de prevención de desastres
En la fórmula, los símbolos tienen el mismo significado que antes.
Disposición cuadrada, la fórmula de cálculo es
Tecnología de prevención de desastres geológicos
En la fórmula, el significado de los símbolos es el mismo que antes.
En proyectos reales, a menudo se utiliza el diseño de triángulo equilátero.
En el diseño de pozos de registro, la longitud, el diámetro y el espaciado generalmente se seleccionan primero para calcular el grado de consolidación, y luego el grado de consolidación resultante se utiliza para calcular el asentamiento. Si no se cumplen los requisitos de la superestructura, se debe volver a seleccionar y recalcular el tamaño del pozo de registro hasta que se cumplan los requisitos.
El método de lavado con agua se utiliza a menudo en la construcción de pozos de arena. Este método utiliza una boquilla especial para enjuagar el agujero con agua y luego llenarlo con arena. A veces también se utiliza el método de hundimiento por vibración. Este método utiliza una zapata o aleta de tubería para hacer vibrar la carcasa para que se hunda hasta la profundidad diseñada, llenarla con arena y luego sacar la carcasa mientras vibra.
(2) Pozos de registro ensacados
De acuerdo con la teoría de consolidación de pozos de arena, acortar el espaciamiento es mejor que aumentar el diámetro del pozo, y se debe utilizar el principio de "delgado y denso" para disponer cuerpos de drenaje verticales. Al mismo tiempo, en suelos blandos con alto contenido de agua, los pozos de inspección son propensos a estrecharse, romperse, arquearse o desalinearse. Por ello, cada vez se utilizan más pozos de registro ensacados con bajo consumo de material, buena continuidad y construcción sencilla. Los pozos de arena en bolsas se llenan con arena en bolsas tejidas con buena permeabilidad al agua, generalmente de 7 a 12 cm de diámetro. En la actualidad, el material para fabricar bolsas más utilizado en China es el tejido de polipropileno.
La maquinaria vibratoria de conductos se utiliza a menudo en la construcción de pozos de arena en bolsas. Los procedimientos de construcción incluyen posicionamiento, clasificación de las puntas de los pilotes, inmersión de la tubería, colocación de bolsas de arena en la tubería, extracción de la tubería y desplazamiento.
(3) Tableros de drenaje de plástico
Con el rápido desarrollo de la industria del plástico, la aplicación de tableros de drenaje de plástico se ha vuelto bastante común. Las características de los tableros de drenaje de plástico son una gran sección transversal de un solo orificio, drenaje suave, peso ligero y buena durabilidad.
El ancho del tablero de drenaje de plástico suele ser de unos 10 cm y el grosor es de varios milímetros, incluido el tablero central y la membrana filtrante. El tablero central es un canal de drenaje, que está disponible en dos tipos: ranurado y poroso. El tipo de ranura es principalmente un tablero con núcleo de plástico de polipropileno o polietileno; la tela no tejida de poliéster se usa principalmente para orificios porosos y se puede enrollar en forma de tubo. Es fácil de usar y, por lo tanto, se usa ampliamente. Las membranas filtrantes generalmente están revestidas de poliéster.
El tablero de drenaje de plástico y la boca de registro son cuerpos de drenaje verticales y los principios de refuerzo son los mismos. Se puede utilizar la teoría de consolidación y el método de diseño de la base de la boca de registro.
El tablero de drenaje de plástico se construye mediante una máquina de inserción especial y el tablero de drenaje se introduce a la profundidad diseñada a través de un conducto. Existen métodos de vibración, métodos de martilleo y métodos hidráulicos para el hundimiento de conductos. Hay una punta de pilote en la parte inferior de la tubería para evitar que entre limo en la tubería al hundirla y para anclar la tabla de drenaje de plástico para evitar que la tabla de drenaje se saque cuando se retira la tubería.
2. Sistema presurizado
El sistema presurizado se refiere a la carga de prepresión aplicada a la cimentación, que aumenta la presión de consolidación del suelo de cimentación y produce consolidación. Sus materiales son sólidos (tierra y piedra, etc.), líquidos (agua, etc.), carga de presión negativa al vacío, etc.
(1) Método de presurización
Generalmente, el método de presurización se selecciona de acuerdo con el propósito de la presión previa. Si el propósito de la precarga es reducir el asentamiento del edificio, se debe utilizar la precarga para hacer que los cimientos se asienten antes de la construcción del edificio; si el propósito principal de la precarga es aumentar la resistencia de los cimientos, la presión del peso propio; Se puede utilizar, es decir, ralentizar la velocidad de construcción o aumentar la tasa de drenaje del suelo para que el aumento de la resistencia de los cimientos pueda adaptarse al aumento de la carga del edificio.
(2) Diseño del sistema de refuerzo
El sistema de refuerzo del método de precarga de apilamiento se refiere principalmente al esquema de precarga de apilamiento y a la selección de materiales de apilamiento. Según los diferentes materiales de carga, la precarga se divide en precarga de peso propio, precarga de carga y precarga de agua. Los materiales a granel como relleno, arena y grava se utilizan a menudo para el almacenamiento; los tanques de petróleo a menudo se precargan para los cimientos llenando el tanque con agua; peso, hasta la elevación de diseño. En áreas de suelo blando, la precarga de la carga de la pila se debe realizar paso a paso. Sólo cuando la resistencia de la base bajo el nivel de carga actual aumenta lo suficiente como para agregar el siguiente nivel de carga, se puede agregar el siguiente nivel de carga. La carga permitida de primer nivel se puede estimar preliminarmente basándose en la fórmula semiempírica de la carga máxima de Ciudad del Cabo.
El contenido de diseño del sistema de presurización mediante el método de precarga de vacío incluye principalmente: el grado de vacío en la membrana selladora, el grado promedio de consolidación requerido para reforzar la capa de suelo y el diseño del proceso constructivo. . Generalmente se requiere que el grado de vacío dentro de la película selladora se mantenga estable por encima de 650 mmHg y se distribuya uniformemente. El grado medio de consolidación de la capa de suelo dentro de la profundidad del pozo debe ser superior al 90%.
En el diseño arquitectónico, la división del área de barras de acero es un vínculo muy importante. La práctica demuestra que el área de cada parte del refuerzo debe ser grande y no pequeña. En la actualidad, el área de una única zona de precarga de vacío en mi país ha alcanzado los 3×104 m2. Sin embargo, debido a limitaciones en la capacidad de construcción o las condiciones del sitio, el sitio debe dividirse en varias áreas de refuerzo y reforzarse en etapas. Se deben considerar los siguientes factores al dividir áreas: ① Asegúrese de que cada edificio esté ubicado en un área reforzada y que los bordes del edificio estén lejos de los bordes efectivos del área reforzada. ② Debe basarse en el cumplimiento de los requisitos del período de construcción, y el área de refuerzo general es de 6000 ~ 10000 m2 (3) La distancia entre las áreas de refuerzo debe ser lo más pequeña posible o se deben usar zanjas cerradas;
(2) Precarga de precipitación en el punto del pozo
El efecto de la precarga se puede lograr reduciendo el nivel de agua subterránea de la capa de suelo blando para aumentar la presión de peso propio del suelo. Se aplica a las siguientes situaciones.
1) Se puede considerar cuando no existe carga previa. Porque se caracteriza por el uso de precarga de peso propio.
2) Cuando el nivel freático está cerca de la superficie, es más adecuado para suelos blandos con alto contenido de agua y baja plasticidad. Cuando todavía hay un cierto espesor de suelo blando por debajo del rango de precipitación, se requiere precarga y consolidación.
3) Dado que el suelo no se dañará durante la precarga, no es necesario controlar la tasa de carga.
Si este método se combina con pozos de arena, el efecto de refuerzo del suelo profundo será mejor.
Debido al bajo coeficiente de permeabilidad de la arcilla blanda, se debe utilizar un sistema de puntos de pozo pequeño y denso. A veces se necesita electroósmosis para acelerar la filtración y evitar la sedimentación, pero el costo es alto y rara vez se usa. Porcelana. La precarga de deshidratación de pozos es una tecnología para estabilizar pendientes o para la construcción de ingeniería subterránea después del drenaje de pozos. Generalmente utilizado para arcillas de plasticidad media y baja. Este método no es aplicable cuando el coeficiente de permeabilidad del suelo es inferior a 1,0×10-6 m/s.
(3) Pilotes de mezcla profunda
Los pilotes de mezcla profunda utilizan lechada de cal o lechada de cemento mezclada con tierra blanda para formar una base compuesta de tierra entre pilotes para fortalecer la base. En 1975, Japón desarrolló con éxito maquinaria de construcción mixta y la utilizó para la construcción de agua. Posteriormente se utilizó ampliamente en Japón. A principios de la década de 1980, mi país desarrolló el mezclador profundo SJB-1 y lo utilizó en la práctica de proyectos de refuerzo en Ning, Tianjin, Lianyungang, Fuzhou y otros lugares, y logró resultados satisfactorios.
La maquinaria de construcción consta de unidades de motor eléctrico, series de mezcla, equipos de suministro de lodo y grúas (Figura 4-14). Los procedimientos de construcción son los siguientes:
1) Levante el mezclador a la posición predeterminada del orificio, arranque el motor y ajústelo a la velocidad normal.
Figura 4-14Mezcladora profunda SJB-1 (unidad: mm)
2) Perforación, es decir, corte en suelo blando cuando el cabezal mezclador desciende lentamente hasta la profundidad esperada.
3) Prepare la lechada de cemento o la lechada de cal, presiónela en el orificio a través del tubo de lechada e inyecte y revuelva gradualmente bajo el empuje de la mezcladora.
4) El cabezal mezclador se hunde nuevamente, se levanta una vez y se agita nuevamente una vez, sin lechada, para que el agente de refuerzo y la tierra blanda se mezclen uniformemente en montones.
El agente de curado puede ser cal o cemento. Se utiliza principalmente lechada de cemento. Generalmente, el contenido de cemento es de aproximadamente el 10%, la relación agua-cemento es de 0,45 a 0,50 y se agrega una pequeña cantidad de yeso, trietanolamina y agente reductor de agua.
Otra característica de los pilotes de mezcla profunda es que pueden utilizarse para reforzar capas profundas. En Japón, se utiliza a menudo para reforzar capas blandas en el fondo de bahías y también para construir muros pantalla subterráneos. La profundidad de mezclado en el extranjero puede alcanzar más de 25 m, pero en mi país, debido a las limitaciones de la maquinaria de construcción, la profundidad máxima es generalmente de alrededor de 10 m, lo que hace que muchos pilotes de mezclado se conviertan en pilotes de fricción porque no pueden penetrar el suelo blando. Por lo tanto, los resultados del ensayo de pilote único no sólo dependen de la resistencia del pilote, sino que también dependen en mayor medida de la resistencia a la fricción circunferencial del pilote. Las propiedades mecánicas del suelo que rodea el pilote y la longitud del pilote se convierten en factores extremadamente importantes.
Además, para el tratamiento de cimientos de suelo blando, a menudo se utiliza tecnología de anclaje y refuerzo de pilotes de inyección de lechada. Consulte las especificaciones pertinentes cuando los utilice.