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2020造价工程师《土建工程》教材精讲:第一章第三节

来源:中华考试网  [2019年11月4日]  【

第三节 常见工程地质问题及其处理方法

  一、特殊地基

  地基对建筑物的影响很大,工程建设难免遇到一些特殊地基必须加以处理。

  (一)松散、软弱土层。对不满足承载力要求的松散土层,如砂和砂砾石地层等,可挖除,也可采用固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固;对不满足抗渗要求的,可灌水泥浆或水泥黏土浆,或地下连续墙防渗;对于影响边坡稳定的,可喷射混凝土或用土钉支护。

  对不满足承载力的软弱土层,如淤泥及淤泥质土,浅层的挖除,深层的可以采用振冲等方法用砂、沙砾、碎石或块石等置换。

  (二)风化、破碎岩层。风化一般在地基表层,可以挖除。破碎岩层有的较浅,可以挖除。有的埋藏较深,如断层破碎带,可以用水泥浆灌浆加固或防渗;风化、破碎处于边坡影响稳定的,可根据情况采用喷混凝土或挂网喷混凝土护面,必要时配合灌浆和锚杆加固。

  【2013 年真题】提高深层淤泥质土的承载力可采取( )。

  A.固结灌浆

  B.喷混凝土护面

  C.打土钉

  D.振冲置换

  『正确答案』D

  『答案解析』本题考查的是特殊地基。对不满足承载力的软弱土层,如淤泥及淤泥质土,浅层的挖除,深层的可以采用振冲等方法用砂、沙砾、碎石或块石等置换。参见教材 P20。

  【2016 年真题】加固不满足承载力要求的砂砾石地层,常有的措施有( )。

  A.喷混凝土

  B.沉井

  C.黏土灌浆

  D.灌注桩

  E.碎石置换

  『正确答案』BD

  『答案解析』本题考查的是特殊地基。松散、软弱土层强度、刚度低,承载力低,抗渗性差。对不满足承载力要求的松散土层,如砂和沙砾石地层等,可挖除,也可采用固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固;对不满足抗渗要求的,可灌水泥浆或水泥黏土浆,或地下连续墙防渗;对于影响边坡稳定的,可喷混凝土护面和打土钉支护。参见教材 P20。

  (三)断层、泥化软弱夹层。对充填胶结差,影响承载力或抗渗要求的断层,浅埋的尽可能清除回填,深埋的灌水泥浆处理;泥化夹层可能影响承载能力,浅埋的尽可能清除回填,深埋的一般不影响承载能力。

  断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面,对于不便清除回填的,根据埋深和厚度,可采用锚杆、抗滑桩、预应力锚索等进行抗滑处理。

  在滑坡体上方修筑截水设施,在滑坡体下方筑好排水设施;经过论证方可以在滑坡体的上部刷方减重以防止滑坡,未经论证不要轻易扰动滑坡体。不能在上部刷方减重的,可考虑在滑坡体坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施,也可采用固结灌浆等措施改善滑动面和滑坡体的抗滑性能。

  (四)岩溶与土洞。岩溶是可溶性岩层被水长期溶蚀而形成的各种地质现象和形态,又称喀斯特。选择岩溶地区地基处理方法时,应考虑地基、基础和上部结构的共同作用。岩溶地区地基处理与施工时,应根据岩溶发育特征和地表水径流、地下水赋存条件制定截流、防渗,堵漏或疏排措施。

  对塌陷或浅埋溶(土)洞宜采用挖填夯实法、跨越法、充填法、垫层法进行处理;对深埋溶(土)洞宜采用注浆法、桩基法、充填法进行处理。对落水洞及浅埋的溶沟(槽)、 溶蚀(裂隙、漏斗)等,宜采用跨越法、充填法进行处理。对于岩溶地区地貌、地质、水文条件复杂及塌陷量大、影响范围大的地段,可采用多种方法综合处理。岩溶地基处理与施工时,应对岩溶水进行疏导或封堵,减少淘蚀、潜蚀。

  二、地下水

  地下水最常见的问题主要是对岩体的软化、侵蚀和静水压力、动水压力作用及其渗透破坏等。

  (一)地下水对土体和岩体的软化

  地下水使土体尤其是非黏性土软化,降低强度、刚度和承载能力。有侵蚀性的地下水使岩石发生化学变化,也可能导致岩石的强度降低,尤其是地下水使结构面的粘结力 C 降低和摩擦角φ减小,使结构面的抗剪强度降低,造成岩体的承载力和稳定性下降。

  (二)地下水位下降引起软土地基沉降

  一般在沿海软土层中进行基础施工时,需要人工降低地下水位。若降水措施不当,轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降,重者使建筑物基础下的土体颗粒流失,甚至掏空,导致建筑物开裂,进而危及安全使用。

  (三)动水压力产生流沙和潜蚀

  当地下水的动水压力大于土粒的浮容重或地下水的水力坡度大于临界水力坡度时,就会产生流沙。其严重程度按现象可分三种:

  1.轻微流沙,细小的土颗粒会随着地下水渗漏穿过缝隙而流入基坑;

  2.中等流沙,在基坑底部,尤其是靠近围护桩墙的地方,出现粉细砂堆及其许多细小土粒缓慢流动的渗水沟纹;

  3.严重流沙,流沙冒出速度增加,甚至像开水初沸翻泡。

  流沙易产生在细沙、粉沙,粉质黏土等土中,致使地表塌陷或建筑物的地基破坏,能给施工带来很大困难,或直接影响工程建设及附近建筑物的稳定。因此,必须进行处治。

  常用的处置方法有人工降低地下水位和打板桩等,特殊情况下也有采取化学加固法、爆炸法及加重法等。在基槽开挖的过程中局部地段突然出现严重流沙时,可立即抛入大块石等阻止流沙。

  潜蚀作用可分为机械潜蚀和化学潜蚀两种。

  如果地下水渗流产生的动水压力小于土颗粒的有效重度,即渗流水力坡度小于临界水力坡度,虽然不会发生流沙现象,但是土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带流失。在土层中将形成管状空洞,使土体结构破坏,强度降低,压缩性增加,这种现象称之为机械潜蚀。

  化学潜蚀是指地下水溶解土中的易溶盐分,破坏土粒间的结合力和土的结构,土粒被水带走,形成洞穴的作用。这两种作用一般是同时进行的。在地基土层内如具有地下水的潜蚀作用时,将会破坏地基土的强度,形成空洞,产生地表塌陷,影响建筑工程的稳定。在我国的黄土层及岩溶地区的土层中,常有潜蚀现象产生。

  对潜蚀的处理可以采用堵截地表水流入土层、阻止地下水在土层中流动、设置反滤层、改良土的性质、减小地下水流速及水力坡度等措施。

  (四)地下水的浮托作用

  当建筑物基础底面位于地下水位以下时,地下水对基础底面产生静水压力,即产生浮托力。如果基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上,则按地下水位 100%计算浮托力;如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上,则按地下水位 50%计算浮托力;如果基础位于黏性土地基上,其浮托力较难确切地确定,应结合地区的实际经验考虑。

  【2015 年真题】基础设计时,必须以地下水位 100%计算浮托力的地层有( )。

  A.节理不发育的岩石

  B.节理发育的岩石

  C.碎石土

  D.粉土

  E.粘土

  『正确答案』BCD

  『答案解析』本题考查的是地下水。当建筑物基础底面位于地下水位以下时,地下水对基础底面产生静水压力,即产生浮托力。如果基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上,则按地下水位 100%计算浮托力;如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上,则按地下水位 50%计算浮托力;如果基础位于黏性土地基上,其浮托力较难确切地确定,应结合地区的实际经验考虑。参见教材 P22。

  (五)承压水对基坑的作用

  当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时,应进行坑底突涌验算,必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施,保证坑底土层稳定。当坑底含承压水层且上部土体压重不足以抵抗承压水水头时,应布置降压井降低承压水水头压力,防止承压水突涌,确保基坑开挖施工安全。

  (六)地下水对钢筋混凝土的腐蚀

  地下水对混凝土建筑物的腐蚀是一项复杂的物理化学过程,在一定的工程地质与水文地质条件下,对建筑材料的耐久性影响很大。

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