1. Cuenca de Taiyuan
El campus de Berlín de la Universidad Tecnológica de Taiyuan está ubicado al oeste de la cuenca de Taiyuan. Las condiciones geológicas de ingeniería en el área están estrechamente relacionadas con la historia de la formación. , estructura geológica y estudios sísmicos de la cuenca de Taiyuan.
1.1 Historia de la formación
Las propiedades técnicas del suelo están estrechamente relacionadas con la historia de la formación del suelo. Desde el Cenozoico, la cuenca de Taiyuan ha tenido una tendencia descendente, mientras que las zonas montañosas de ambos lados han ido aumentando. El fondo de la cuenca tiene estructuras complejas y frecuente actividad de fallas. La estabilidad estructural del sitio está controlada por estructuras regionales. El río Fen atraviesa el centro de la cuenca de norte a sur. La orilla este del río Fen forma terrazas de primer y segundo nivel. Las terrazas de segundo nivel están conectadas con el área de la llanura aluvial de Dongshan y la orilla occidental está conectada con. la zona de la llanura aluvial de Xishan.
1.2 Estructura Geológica
Existen dos conjuntos de fallas en la Cuenca de Taiyuan, una es una falla transversal, es decir, de noreste-este-oeste y la otra es una falla longitudinal; falla, es decir, con tendencia norte-noreste La falla es una falla Cuaternaria del Plioceno con fuerte actividad pero de pequeña escala. Debido a que la cuenca de Taiyuan está ubicada entre cuencas de rift, los fuertes terremotos en áreas adyacentes pueden afectar la cuenca de Taiyuan, y el daño del terremoto también es relativamente grave.
1.3 Estadísticas de actividad sísmica
La cuenca de Taiyuan es una zona multisísmica, que se caracteriza principalmente por una alta frecuencia y una débil intensidad. Según las estadísticas, desde 1304 se han producido en esta cuenca un total de 22 terremotos de magnitud 4 o superior, siendo la magnitud máxima de 6,5. En términos de distribución plana, la cuenca de Taiyuan se puede dividir en tres zonas sísmicas: 1) zona sísmica en el borde occidental de la cuenca. Ubicado en la zona de falla del Piamonte de Xishan. 2) La zona sísmica en el borde oriental de la cuenca. Situada en la zona de la falla del piedemonte de Dongshan, es una zona con más terremotos y mayores magnitudes en la cuenca. Entre los 22 terremotos de magnitud 4 o superior, el número de terremotos en el área llegó a 10. En esta zona se produjo el mayor terremoto de magnitud 6,5. 3) La zona sísmica en el medio de la cuenca. ¿Distribuido principalmente desde Liu Jian hasta Nan Wayao, distrito de Xiaodian, ciudad de Taiyuan? Las zonas de Dai, Qingxu y Xugou también son zonas propensas a sufrir terremotos en la región.
2. Campus de Berlín
2.1 Terreno
El Campus de Berlín de la Universidad Tecnológica de Taiyuan es el antiguo campus del Instituto de Minería Shanxi. Está ubicado en Wanbolin, uno de los seis distritos urbanos del distrito de la ciudad de Taiyuan. El campus tiene 320 metros de largo de este a oeste y 340 metros de ancho de norte a sur.
El campus está ubicado en el lado oeste del río Fen. El relieve es el área de interacción entre las terrazas de primera clase en la orilla oeste del río Fen y la llanura inclinada aluvial del piedemonte. En términos de geografía física, está el río Huyu en el sur y el río Yumen en el norte, que están a varios cientos de metros de distancia uno del otro. Ambos ríos son ríos estacionales en la cuenca del río Fenhe. Su fuente es la veta remanente de las montañas Xishan y desemboca hacia el este en el río Fen. Los accidentes geográficos naturales existentes evolucionaron a partir de las unidades de accidentes geográficos de las series de facies fluviales pasadas. El terreno del sitio es suave y la elevación del terreno está entre 800,03 y 804,438 0 m. El nivel del agua subterránea en el área es de 4,52 a 6,5 m, la elevación del nivel del agua es de 795,1 a 798,23 m y no es corrosivo.
2.2 Distribución vertical de los estratos
Después de analizar la mayoría de los informes geológicos de ingeniería anteriores en esta zona, se puede observar que los estratos dentro del rango de profundidad de exploración son: Cuaternario Holoceno acumulaciones artificiales y depósitos artificiales del Holoceno cuaternario. Estratos aluviales fluviales del Pleistoceno sistémico, la litología es principalmente relleno artificial, basura doméstica y desechos de construcción de grado I, arcilla limosa, limo, arena fina y arcilla, algunas capas de suelo son delgadas y gruesas. Los cambios son grandes y en su mayoría intercalados.
2.3 Tipo de suelo del sitio
El tipo de suelo del sitio es en su mayoría suelo medio blando, el espesor de la capa de cobertura del sitio es superior a 80 m y la mayoría de ellos son de construcción de Categoría III. sitios.
2.4 Intensidad del terremoto y licuefacción de cimientos
Según el mapa de intensidad de fortificación sísmica de 1:1 millón de la provincia de Shanxi, la intensidad de fortificación sísmica de la ciudad de Taiyuan es de 8 grados. El área a 15 m bajo tierra está saturada de limo y arena. De acuerdo con las condiciones de juicio preliminar para la licuefacción en GBJ11-89 "Código para el diseño sísmico de edificios", se debe realizar un juicio de licuación. A excepción del lado suroeste del campus donde se encuentran los edificios residenciales de gran altura, que está ligeramente licuado, se considera que otras partes del campus no están licuadas.
2.5 Uniformidad del suelo de cimentación
La pendiente de cada capa de suelo en el campus suele ser superior a 10, lo que puede considerarse una cimentación desigual. Al mismo tiempo, la evaluación ponderada utilizando el módulo de compresión también pertenece a una base desigual.
2.6 Estabilidad del suelo de cimentación
No existen fenómenos geológicos adversos naturales en el campus. ¿Pero qué? ¿Profundizar? Los proyectos de defensa aérea civil construidos en la década de 1990 fueron causados por fenómenos geológicos adversos provocados por el hombre. Bajo la acción de las cargas del edificio, se producirá una concentración de tensiones alrededor del refugio antiaéreo, formando una zona plástica. Una mayor expansión de la zona plástica puede provocar inestabilidad local de los cimientos, afectando el uso seguro del edificio. Al mismo tiempo, también trae muchos problemas al diseño y construcción de los cimientos.
El edificio residencial #27 en el campus es una estructura de ladrillo y concreto de seis pisos, iniciada en 1997. Durante la excavación del pozo de cimentación, se descubrió que el frontón oeste del edificio estaba ubicado justo encima de los refugios antiaéreos norte y sur, y que la superficie superior de la cueva había alcanzado la elevación de excavación diseñada para el pozo de cimentación. Inmediatamente, se excavó el refugio antiaéreo y se bloquearon los cimientos. Dado que el fondo del refugio antiaéreo es profundo, la arena escamosa y graduada se compacta en capas después de la excavación. Si no hay anomalías al final de la auditoría, el tratamiento de la base se reemplazará con tierra gris Sanqi de acuerdo con el diseño original y se utilizará una base de balsa. Durante el proceso de construcción que duró un año, los problemas de asentamiento fueron una gran preocupación para todas las partes involucradas, particularmente en el frontón occidental. Hasta ahora, el asentamiento ha sido uniforme y no se han detectado grietas en el hastial oeste ni en otros muros.
2.7 Evaluación de colapsabilidad
Con base en los cambios en el contenido de humedad del suelo de los cimientos, la filtración superficial y el nivel del agua subterránea, la colapsabilidad del suelo colapsable es colapsabilidad sin gravedad de Grado I.
2.8 Capacidad de carga del suelo de cimentación
Capacidad de carga del suelo de relleno mixto superior: 80 kPa ~ 100 kPa; Capacidad de carga de arcilla limosa: 120 kpa ~ 160 kpa; arena fina: 150 kPa o más.
3. Tratamiento de cimientos
Hay dos tipos de tratamiento de cimientos en este campus: método de reemplazo de suelo y cimientos de pilotes.
El valor estándar fk (kPa) de la capacidad portante del suelo de cada capa de los cimientos de edificios residenciales de gran altura
Cálculo teórico y cálculo de la capacidad portante empírica de la apariencia. Método de tabla de comparación, método de penetración estándar y método de sondeo de cono estático Valor estándar
①Capa de suelo mixta
②Capa de limo 15085130150110.
③capa de limo 140808011580
④185205190 capa de arena gruesa.
⑤ Capa de limo 175180210190180.
5-1 limo 160135125130
5-2 capas de limo 150110140
5-1 capa de limo 160200180
⑥capa de limo 1702 20190170170.
6-1 limo 14022580130
Capa de limo 6-2 1652 20140130150
⑦ capa de limo 200260150260
7-1 capa de polvo fino Arena 215280210
7-2 capas de arena gruesa 265260
7-3 capas de arena gruesa 270270
⑧capa de grava 500500
3,1 Cambiar El método de colchón de suelo
se utiliza a menudo para rellenar movimientos de tierra donde el área del pozo de cimentación es grande y la cantidad de movimiento de tierra excavado es grande (y la excavación no afectará el uso seguro de los edificios adyacentes). generalmente adecuado para procesar cimientos de suelo blando poco profundos, cimientos de loess plegables y cimientos de suelo de relleno diversos con bajo nivel de agua subterránea.
En los últimos años, los edificios residenciales de ladrillo y hormigón de seis pisos del campus han adoptado el reemplazo de suelo Sanqi y cimientos de balsas.
3.2 Cimentación de pilotes
Es adecuado para edificios de varios pisos y de gran altura con altos requisitos de sitio. Actualmente, los tipos de pilotes comúnmente utilizados en la construcción de cimientos incluyen pilotes perforados, pilotes de tubería sumergida, pilotes de presión estática, pilotes de inyección de lechada a alta presión, pilotes excavados artificialmente, etc. Además de los pilotes de hormigón liso superfluido, en los últimos años se han desarrollado pilotes de varias ramas, pilotes perforados y pilotes de lechada.
3.2.1 Pila de expansión del fondo del hoyo excavado manualmente
Las características de este tipo de pilote son: equipo de construcción simple, bajo costo del proyecto; gran adaptabilidad, baja contaminación ambiental; es rápido y el período de construcción es corto; la calidad del pilote es fácil de controlar y la capacidad de carga de un solo pilote es alta. Debido a las limitaciones de la profundidad del nivel freático y las condiciones geológicas de la formación (como arenas movedizas, limo, zona de irrupción de agua, etc.).
).
3.2.2 Pilote tubular hundido colado in situ
Este tipo de pilote es rígido y sus principales características son: alta capacidad portante de un solo pilote, rápida velocidad de construcción y bajo costo del proyecto. Sin embargo, está limitado por el diámetro del pilote, la profundidad máxima de hundimiento, el estrato y las condiciones del agua subterránea.
Los pilotes perforados colados in situ
son actualmente la cimentación de pilotes más utilizada. La ventaja es que el tipo de pilote tiene una amplia adaptabilidad y puede adaptarse a casi todo tipo de condiciones hidrogeológicas y geológicas de ingeniería complejas. Las desventajas son que el costo del proyecto es relativamente alto, el desplazamiento de lodo es grande durante la construcción y hay una cierta cantidad de contaminación acústica. Tiene un gran impacto en el medio ambiente durante la construcción en áreas urbanas bulliciosas, por lo que no puede ser el primero. elección del tipo de pila. Este tipo de pilote sólo se puede seleccionar cuando otros tipos de pilotes no son adecuados o no pueden cumplir con los requisitos de capacidad de carga.
Al seleccionar el tipo de pilote para el edificio residencial de gran altura de 29 pisos en el campus, debido a la corta distancia entre los edificios adyacentes y las aguas subterráneas poco profundas, se utilizaron pilotes perforados de hormigón armado moldeados in situ. Los tipos de pilotes no eran adecuados para las condiciones del sitio. En principio, la selección de la capa de soporte debe basarse en el "Código para la investigación geotécnica de edificios de gran altura" (JGJ72-90) y el "Código técnico para la construcción de cimientos de pilotes" (JGJ94-94) para seleccionar una compresibilidad media-baja. suelo, limo, suelo de compresibilidad media-baja, limo y capa estable de espesor medio Denso - suelo arenoso denso sin capas de suelo débiles o licuables debajo. ⑦ Las capas sobre el suelo limoso no pueden cumplir con estos requisitos y la octava capa de grava tiene una alta capacidad de carga, pero la profundidad de enterramiento de esta capa cambia mucho y la longitud del pilote es demasiado larga. Por tanto, la capa de soporte del extremo del pilote es la ⑦ capa de limo, con una longitud de 36 metros y un diámetro de 800 mm.
Selección de la cimentación
La selección de la cimentación. Los cimientos deben basarse en las condiciones geotécnicas del sitio. La importancia de las condiciones de ingeniería y los edificios se analiza y compara exhaustivamente desde aspectos como la estabilidad de los cimientos, la capacidad de carga, el control del asentamiento desigual, el período de construcción, la dificultad de la construcción y el costo del proyecto.
Hay tres formas básicas en el campus:
1) Cimentación en tiras: en las primeras estructuras de ladrillo y hormigón de cinco pisos o menos, a menudo se utilizaban cimientos en tiras debajo de la pared.
2) Cimentación de balsa: considerando el desnivel del sitio, la mayoría de los edificios posteriores de cinco a seis pisos utilizaron esta forma de cimentación.
3) Cimentación tipo caja. Las ventajas sobresalientes de las cimentaciones en forma de caja son una buena estabilidad sísmica, una alta rigidez y una gran capacidad para resistir asentamientos irregulares. Dado que los edificios de gran altura generalmente soportan grandes cargas, la tensión adicional sobre los cimientos afecta en un amplio rango. Por lo tanto, para reducir la carga excesiva sobre el suelo, es necesario considerar la instalación de un sótano debajo del suelo del edificio para descargar la presión del peso propio del suelo, equilibrarlo y hacer que los cimientos sean más estables. En la actualidad, la altura de los edificios urbanos y de gran altura en Taiyuan es en su mayoría de 60 metros o incluso 100 metros, y hay de 1 a 3 pisos de sótanos subterráneos, lo que no solo aumenta el espacio de uso, sino que también resuelve el problema de la estabilidad de los cimientos. . Por lo tanto, es perfectamente posible enterrar los cimientos de un edificio de gran altura entre 5 y 10 metros bajo tierra.
El edificio residencial de gran altura de 29 pisos en el campus utiliza cimientos de pilotes. Durante la construcción, las observaciones de asentamiento fueron siempre uniformes, con un asentamiento máximo de 12 mm.
5. Resumen
Debido a las irregularidades del suelo del sitio, las diferentes condiciones del sitio y los diferentes diseños de los edificios, cada método de tratamiento de cimientos no es omnipotente. Por lo tanto, en el diseño real, a menudo se adopta un método de tratamiento integral que consta de múltiples planes de tratamiento de cimientos, e incluso se consideran de manera integral factores como la superestructura, los cimientos y el tratamiento de cimientos, la construcción y la economía para optimizar el diseño y seleccionar un plan de tratamiento de cimientos razonable. .