Con el rápido desarrollo de la construcción de ingeniería urbana, los problemas de ingeniería geotécnica en el área de distribución de piedra caliza de Wuhan se han vuelto cada vez más prominentes. La relación de combinación estratigráfica desfavorable entre la capa de arena y la piedra caliza en la primera terraza del río Yangtze. convertirse gradualmente en la intersección de problemas, como desde Wuchang Wutaimen hasta el municipio de Qingling, si el gobierno puede realizar un estudio y un plan integrales para el área entre Hanyang Lotus Lake y Yingzhou, esta es la mejor manera de resolver el problema. Sin embargo, existe mucha experiencia exitosa en la selección de cimientos en el área de distribución de piedra caliza de la tercera terraza del río Yangtze. Este artículo combina los ejemplos de ingeniería del edificio del centro de comando para hablar sobre nuestra experiencia.
1. Introducción al proyecto
-El edificio del centro de comando está ubicado al norte de la avenida Xiongchu y fuera del muro sur de Wuchang Boiler Factory. Tiene 12 pisos en el edificio principal. 8 pisos en podio, estructura de armazón y sótano. La profundidad de excavación prevista es de 6,0 m por debajo del terreno natural.
La carga de una sola columna de este proyecto es grande. Debido a su función especial, el nivel de importancia del proyecto es alto. Con base en la exploración preliminar (completada por otras unidades), establecimos 23 puntos de exploración, 4 pozos de verificación geofísica y 2 pozos de observación del nivel de agua de fisuras kársticas, y confiamos al Instituto de Estudios Geológicos de Shenlong la realización de exploraciones geofísicas (incluido el radar geológico y el método electromagnético transitorio). ). El objetivo es detectar la escala de las cuevas y el suelo blando desde una perspectiva macro, acortando así el período de construcción de las cuevas estancadas y ahorrando inversiones en exploración.
2. Distribución de capas de roca y suelo dentro del sitio
3. Condiciones hidrogeológicas del sitio
Durante el estudio, los accidentes geográficos en los lados este y oeste del sitio propuesto todavía eran zanjas y estanques. El agua estancada en la capa superior se encuentra en las capas de relleno y limo. El agua confinada en las fisuras kársticas se distribuye de manera desigual en la piedra caliza subyacente. El agua solo se distribuye en fisuras como trincheras, canales y agujeros. A unos 200 metros del lugar hay un pozo Wuguo, que bombea agua subterránea cada año como agua de refrigeración industrial. Este pozo pertenece a la misma zona caliza que el sitio. Tiene una capacidad de bombeo de aproximadamente 400 toneladas/día y bombea agua durante el día en verano.
Para este estudio, se instalaron pozos de observación hidrológica en los pozos No. 3 y 5. El nivel dinámico del agua medido fue de 13,18 a 14,20 m y la temperatura del agua fue de 20ºC. Dado que el período de estudio es durante la temporada de bombeo, solo se pueden proporcionar valores dinámicos del nivel del agua en el karst, pero quedan pozos de observación hidrológica, que pueden usarse para monitorear el nivel del agua durante la construcción del proyecto.
Cuatro. Desventajas de la selección de los cimientos en este sitio
Hay desventajas obvias en la selección de los cimientos del edificio en este sitio:
Más de 1, 7,5-10,0 m son todas capas Q4, con baja capacidad de carga y compresibilidad Alta, no se puede seleccionar como capa de soporte de base natural poco profunda sin tratamiento de base.
2. La (quinta) capa de grava arcillosa tiene alta resistencia y baja compresibilidad, pero su profundidad de enterramiento y su espesor son pequeños. Hay (5-1) suelo blando y karst debajo de ella, que no puede cumplir. los requisitos de "Cimientos de Construcción" Los requisitos del Artículo 6.5.2 de las Especificaciones Básicas de Diseño. Si se elige como capa de soporte de los cimientos, la cantidad de movimiento de tierras será grande y habrá problemas con la estabilidad de los cimientos.
3. En 16 sondeos de piedra caliza se encontró el índice de cuevas. Según el estudio geofísico, todas las cuevas encontradas en la perforación tienen un cierto tamaño y hay otras anomalías geofísicas cerca de las cuevas. Si se utiliza piedra caliza como capa de soporte de cimentación de pilotes, la exploración kárstica debe realizarse columna por columna, lo que requiere mucho tiempo, trabajo y dinero, y el período de construcción también es inaceptable.
4. Según datos geológicos regionales, el sitio se encuentra ubicado cerca de una gran falla. La edad geológica de la caliza es el Carbonífero, con estructura pura y karst desarrollado. Según los datos del pozo de bombeo de Wuguo, el nivel de agua confinada kárstica en el sitio es alto y el volumen de agua es abundante. Si se utiliza una base de pilotes, se debe reducir el nivel del agua subterránea para garantizar la calidad de la construcción y la seguridad del personal. La reducción de las aguas subterráneas presurizadas requiere grandes inversiones.
5. Cuando se utilizan pilotes perforados, es difícil perforar la quinta capa (incluidos los grandes bloques de arenisca), lo que requiere circulación inversa y brocas especiales cuando se utilizan pilotes excavados manualmente, parte de la masa rocosa; necesita ser destruido. Esta es una dificultad de construcción costosa, que requiere mucho tiempo y mano de obra.
Determinación de la forma básica del verbo (abreviatura del verbo)
En las primeras etapas del estudio de campo, se han revelado las dificultades del estudio y la construcción y las desventajas de la selección de los cimientos. De acuerdo con el propósito de servir a los propietarios de todo corazón, nos comunicamos constantemente con la unidad de construcción y los diseñadores mientras realizamos inspecciones en el sitio. Después de muchas demostraciones técnicas y comparaciones (incluidas comparaciones antes y después de la construcción en el sitio), así como de que nuestro instituto invitara a expertos de alto nivel a celebrar reuniones de consulta, finalmente convencimos a la unidad de construcción y a los diseñadores para que abandonaran el plan de cimentación de pilotes original y adoptaran el básico. plan recomendado por nosotros, que es:
1. Se confirma que el edificio se puede construir en el sitio original, asegurando la mejor posición del edificio.
2. Para la capa Q4 entre el piso del sótano y el (5to) piso, se realizará el tratamiento de cimientos de toda la casa y el plan de tratamiento lo propondremos nosotros.
3. Después del tratamiento de toda la casa, construya una base en forma de balsa con suficiente rigidez sobre la base compuesta.
6. ¿Por qué elegir base balsa y plan de tratamiento de base?
(1) En primer lugar, basándonos en nuestra comprensión del origen geológico, el rango de distribución, la tendencia de desarrollo y el nivel de peligro de los fenómenos kársticos en el sitio.
1. El sitio ha sufrido fuertes movimientos tectónicos geológicos a lo largo de la historia.
La estructura geológica de Wuhan se vio afectada principalmente por el Movimiento Yanshan, formando una serie de pliegues lineales cerrados y fallas compresivas y fallas extensionales con orientación NNE y NO. El sitio está ubicado en la sección Hebei del giro anticlinal del pliegue lineal, a unos 800 metros del lado oeste del sitio, y se infiere que hay una falla con tendencia NE. Bajo la influencia de esta falla, se produjeron graves grietas y fragmentación en el macizo rocoso del lugar. Durante el proceso de perforación, se descubrió que la arenisca y la lutita del Devónico tardío en las secciones geológicas n.° 1 y 2 aún no tenían núcleos completos a una profundidad de 66,0, y los núcleos extraídos eran rocas fuertemente erosionadas y rotas. La caliza del Carbonífero en la Sección 3-5 muestra el desarrollo de fracturas, una gran cantidad de relleno de calcita y fenómenos kársticos. Esto demuestra que el macizo rocoso dentro del sitio ha sido fuertemente afectado por movimientos tectónicos geológicos.
2. La perforación y la exploración geofísica encontraron cuevas irregulares grandes y pequeñas en el sitio. Durante la perforación se descubrieron cuevas con una extensión de más de 1,0 m en 5 perforaciones. Según datos geofísicos, las cuevas cercanas a los pozos 1-4# en el área del campo son de cierta escala, siendo la cueva más grande de 7,0 m y la más pequeña de 2,0 m. Otras cuevas están relativamente dispersas.
Sin embargo, los datos geofísicos tienen ciertas limitaciones y la verificación de la perforación no es completamente consistente con las anomalías geofísicas. Aunque la densidad de pozos en el sitio es alta, es posible que haya una distribución kárstica no descubierta debido a la aleatoriedad de la distribución kárstica.
3. Durante la vida útil del edificio, el ritmo de desarrollo kárstico en el sitio es extremadamente lento. Hace al menos 2-3 millones de años, es decir, antes del Pleistoceno medio y tardío del Cuaternario, la piedra caliza del sitio se disolvió y desarrolló gradualmente, formando el paisaje kárstico ahora oculto en el sitio.
Aunque la cal se puede disolver en agua, la velocidad de disolución es muy lenta. Según la literatura pertinente, la tasa de disolución kárstica en Guangxi es de 0,1 a 0,3 mm/año, inferior a 1,0 mm/año en áreas generales. Se puede observar que la vida útil de un edificio es un momento histórico en comparación con la vida útil del desarrollo kárstico.
4. Cálculo de prueba del espesor seguro del techo de la cueva
La formación de cuevas lleva mucho tiempo. Una cueva que se ha formado en estado natural debería ser estable si no colapsa. En general, las cuevas son arcos naturales estables.
5. Efectos adversos del movimiento de aguas subterráneas kársticas.
El movimiento del agua subterránea kárstica puede provocar que el suelo kárstico blando, las cuevas del suelo y el colapso del suelo afecten a la estabilidad de los edificios. Hay pozos de bombeo y movimiento de agua subterránea cerca del sitio y el impacto en los edificios es motivo de gran preocupación para nosotros.
A. (5-1) pertenece al suelo blando kárstico de la zona del emplazamiento. Según datos preliminares y detallados del estudio, la capa de suelo (5-1) no se distribuye en capas sobre la superficie de la piedra caliza, sino que solo se distribuye en depresiones kársticas y áreas bajas en la superficie de la roca, es decir, la tasa de suelo blando. es ≈25%. Se puede decir que el agua subterránea kárstica del lugar tiene un efecto suavizante y erosionante sobre el suelo suprayacente, pero no es así. No se encontraron cavidades en el suelo en ninguno de los pozos.
B. Solo hay un pozo en Wu Guo cerca del pozo de bombeo en la misma zona que la piedra caliza en el área del sitio, con una capacidad de bombeo de solo 400 toneladas por día, lo cual no es grande. Según las disposiciones pertinentes del "Manual de Ingeniería Geológica", cuando el gradiente hidráulico (I) del flujo de agua subterránea es mayor que el gradiente hidráulico crítico (Io) de la capa de roca y suelo, es fácil causar una posible erosión del capa de roca y suelo. Dado que Wu Guojing está en funcionamiento, es imposible medir la disminución del nivel del agua. Si asumimos la caída más desfavorable de 40 m (la profundidad de instalación más profunda de la tubería de bombeo del pozo es de 40 m), la caída del nivel del agua del pozo No. 3 en este sitio es de 14,2 m y la distancia entre los dos puntos es de 200 m, entonces el gradiente hidráulico del flujo de agua subterránea.
Pendiente hidráulica crítica de la quinta capa de roca y suelo
En la fórmula: Gs=gravedad específica de las partículas en la capa de roca y suelo (tomar Gs=2,75)
N =Porosidad de la roca y del suelo, calculada como decimal (tomar n=0,45).
En comparación con los dos, el gradiente hidráulico del flujo de agua subterránea es mucho menor que el gradiente hidráulico crítico de la quinta capa de suelo, incluida la capa (5-1), lo que indica que la erosión subterránea causada por El bombeo de agua es muy limitado.
El pozo de bombeo de Wuguo se construyó en 1958, hace más de 40 años.
No se encontró hundimiento del terreno en el sitio ni alrededor del pozo de bombeo. Además, hay muchos pozos en funcionamiento en las tres localidades de Wuhan. A juzgar por el colapso del suelo registrado en Wuhan, todos están distribuidos en los estratos de terrazas del primer nivel del río Yangtze, mientras que hasta el momento no hay registros de colapso del suelo en los estratos de terrazas del tercer nivel del río Yangtze.
(B) es el resultado de la optimización del plan básico.
Como se mencionó anteriormente, existen muchas desventajas al elegir una base de pilotes o una base natural poco profunda en este sitio. El tratamiento de base con balsa + es la solución más económica y razonable.
1. El plano de cimentación de la balsa tiene grandes dimensiones y suficiente rigidez, y puede cumplir con 6.5.4 (Artículo 2) de GB50007-2002. Es decir, cuando el tamaño de la base es mayor que el tamaño plano del orificio (o ranura) y hay suficiente longitud de soporte, se puede ignorar el impacto del orificio (o ranura) sobre la estabilidad de la base.
En segundo lugar, después de procesar la base de formación Q4 poco profunda, se puede formar una capa de soporte de base uniforme con un cierto espesor, de modo que se pueda minimizar la transferencia de la tensión de carga superior al suelo blando o a la superficie de la roca que se encuentra debajo. .
El plan de tratamiento de cimientos recomendado es el siguiente
1. Reemplazo del suelo: se pueden usar escoria de alto horno e ingredientes de grado arena y grava para el reemplazo. Este método es intuitivo, simple y fácil de operar, pero es necesario excavar el pozo de cimentación 7.5-10.0 y hay zanjas y estanques a ambos lados del sitio. Desde la perspectiva de la seguridad y la economía, es necesario demostrarlo y adoptarlo con precaución.
2. Cimentación compuesta de pilotes de grava: Excave previamente un pozo de cimentación de 3,0 m y luego realice pilotes de grava seca con un diámetro pequeño, alta densidad y alta tasa de reemplazo. Este método es la forma de refuerzo más beneficiosa para la distribución de la tensión de los cimientos, además del reemplazo y el relleno, pero se ha eliminado gradualmente en Wuhan y no se ha aplicado.
3. Cimentación compuesta de pilotes de mezcla de cemento: Los pilotes se pueden disponer en cuadrados o triángulos completos, con una alta tasa de reemplazo. Este método es fácil de implementar y la calidad es fácil de controlar, pero desde la perspectiva del mecanismo de distribución de tensiones de la base, es mucho peor que las dos primeras formas.
4. Cimentación compuesta de hormigón simple artificial: este método utiliza una pala Luoyang para formar agujeros, y el concreto simple se mezcla manualmente en los agujeros sin apisonar. La calidad de la construcción no requiere ninguna operación mecánica manual y su mecanismo de tensión es el mismo que el del tercer método anterior. Después de la comparación, se adoptó esta solución.
Siete. Cálculo de la capacidad portante y la deformación de la cimentación
(1) Cálculo de la capacidad portante de la cimentación
1. La capacidad portante de la cimentación compuesta se puede calcular de acuerdo con las disposiciones pertinentes de las "Especificaciones técnicas para Tratamiento de Cimentaciones de Edificios” JG79-2002 Realizar cálculos de diseño. (Nota: Omitido aquí)
2. Los siguientes valores de diseño se pueden obtener modificando la profundidad y el ancho de la quinta capa de suelo.
Utilice la fórmula:
donde = 19,7 metros = 19,2
Los resultados del cálculo muestran que el valor de diseño fa=600kPa.
(2) Cálculo de la deformación
Hay suelo blando (5-1) distribuido de manera desigual debajo de la (5) capa de suelo, lo que puede causar un asentamiento desigual y una inclinación excesiva de los cimientos. . El asentamiento de cada punto de la cimentación y la deformación global de la cimentación se calculan de la siguiente manera.
El valor de inclinación calculado de la base A está dentro del rango de valores de deformación permitidos estipulados en las regulaciones nacionales pertinentes b. Aunque los valores calculados de cada punto varían mucho, siempre que la rigidez de la base sea lo suficientemente grande; y no se produce una deflexión general, la base La deformación general de solo se reflejará en un pequeño valor de deformación.
Ocho. Sugerencias y conclusiones
Debido a la alta importancia de ingeniería del edificio propuesto, presentamos en las recomendaciones del informe del estudio: Para hacer que los cimientos del edificio principal del edificio sean más seguros, se recomienda para perforar los agujeros 1-4 La distribución kárstica y de suelo blando identificada en el área circundante se trató con lechada de volumen limitado.
Este edificio se completó en el año 2000 y ha estado en uso hasta la actualidad. Según los datos de liquidación medidos posteriormente, su efecto de uso es muy bueno. Puede considerarse como un caso de construcción exitoso.
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