¿Cuál es el método de consolidación de drenaje dinámico para el tratamiento de cimientos?
El método de consolidación del drenaje es un método eficaz para tratar cimientos de suelos blandos y se ha utilizado ampliamente en ingeniería. El método de consolidación del drenaje puede resolver problemas tanto de asentamiento como de estabilidad. El asentamiento de los cimientos se completa en su mayor parte o básicamente durante el período de carga y precarga. El edificio no producirá asentamientos adversos ni diferencias de asentamiento durante su vida útil. La resistencia al corte del suelo de los cimientos se acelera, mejorando así la capacidad de carga y la estabilidad. la fundación.
El método de consolidación del drenaje consta de un sistema de drenaje y un sistema de presurización. El sistema de drenaje cambia principalmente las condiciones límite de drenaje originales de los cimientos, aumenta los canales de drenaje del agua de los poros y acorta los canales de drenaje. Consta de pozos de drenaje verticales y plataformas de drenaje horizontales. Como canal de drenaje vertical, en la ingeniería se utilizan cada vez más paneles de drenaje de plástico compuestos por placas de núcleo de plástico y camisas de membrana filtrante. Los tableros de drenaje de plástico se pueden fabricar en fábrica y son fáciles de transportar. Son especialmente adecuados para áreas con fuentes insuficientes de arena como Sanmen y, al mismo tiempo, pueden ahorrar inversión. El sistema presurizado aplica una carga que actúa como consolidación y el agua de los poros del suelo se filtra debido a la diferencia de presión para consolidar el suelo.
El sistema de drenaje es un medio. Si no hay un sistema presurizado, el agua de los poros no se puede drenar de forma natural sin una diferencia de presión y la base no se puede reforzar. Si solo se aplica presión de consolidación sin acortar la distancia de drenaje de la capa de suelo, el asentamiento requerido por el diseño no se puede completar tan pronto como sea posible durante el período de precarga, la resistencia del suelo no se puede mejorar a tiempo y la carga en todos los niveles no se puede llevar a cabo sin problemas. Por lo tanto, los sistemas de drenaje y carga siempre deben considerarse juntos al diseñar.
Basado en el análisis y cálculo de la deformación por asentamiento, la capa de suelo blando se trata con el método de precarga de tablero plástico de drenaje. Se requiere que después de nivelar el sitio de cada área de tratamiento, se coloque una capa de geotextil y un cojín de grava de 0,8 m de espesor en la superficie de la playa, y luego se inserte una tabla de drenaje de plástico. El tablero de drenaje de plástico adopta un tablero de drenaje estándar SPB-IB, con un ancho de 100 mm y un espesor de 4 mm. Está dispuesto en forma de flor de ciruelo con un espacio de 1,5 m. La profundidad del tablero de drenaje debe penetrar el fondo del. capa de limo, como se muestra en la Figura 1. Los tableros de drenaje de plástico necesarios para cada área de tratamiento de cimientos se muestran en la Tabla 2.
Figura 1 Disposición de los tableros plásticos de drenaje
Tabla 2 Tableros plásticos de drenaje en cada área de tratamiento de cimentación
Área del área de tratamiento de cimentación (ha) Número de tableros de drenaje de plástico (raíz) elevación en el sitio del área de tratamiento (m)
T3-2 6,50 33358 aproximadamente 0~4,2
T1-2 7,77 39876 aproximadamente -1,0~2,0
T2 -1-2 20,48 105104 aproximadamente -1,0~2,5
Total 34,75 178338
Para adaptarse a la deformación de la base en el área de tratamiento de la base y el área de relleno directo, y evitar la diferencia en el grado de consolidación de los cimientos en la línea límite. Las instalaciones más grandes provocarán grietas en los cimientos y cambios repentinos en la capacidad de carga dentro de un rango de 20 m cerca del área de relleno directo del área de tratamiento. el espacio entre las placas de drenaje de plástico se debe cambiar de 1,5 ma 2,0 m, y la profundidad de instalación también se puede reducir adecuadamente.
4 Determinación del diagrama de estiba
De acuerdo con las características de la capa de suelo, calcular la deformación por asentamiento de la capa de suelo bajo la acción de la carga de precarga del relleno del pilote y luego estimar la capa de suelo alcance un cierto estado sólido después de la precarga de la carga del pilote. El tiempo de anudado y el aumento de la resistencia de la base se utilizan para evaluar las condiciones de la base y proponer un plan razonable de relleno y tratamiento de la base.
Debido a que el área de construcción es grande, se supone que se apila en un área grande. El material de relleno es tierra y piedra extraída de la montaña.
En el cálculo, la densidad aparente de la roca r = 17,0 kN/m3, la altura promedio de la capa de relleno es 7,0 m, el espesor calculado de la capa de suelo blando (incluida la capa de limo y la arcilla blanda limosa) es 14,0 m (South Beach de el área de la fábrica), y el coeficiente de consolidación es Ch =Cv=2×10-3cm2/s, Cu=10.0kPa (ensayo de corte de placa transversal), el ángulo de fricción interna del suelo de corte no drenado consolidado triaxialmente es
4.1 Resultados del cálculo del asentamiento final
Cuando la altura de relleno es de 7,0 m, la deformación final de la cimentación bajo la carga de precarga es:
= 1,50 metros
Donde: Sf - la deformación vertical final;
e0i——La relación de vacíos correspondiente a la presión del peso propio del suelo en el punto de la capa I;
e 1i——La relación de vacíos correspondiente a la suma de la presión del peso propio del suelo y la presión adicional en el punto de la capa I;
Hi - espesor del suelo de la capa I;
coeficiente de experiencia x, 1,1~1,4, cuando la carga es grande y el suelo de la base es débil, tome el valor mayor.
4.2 No se toman medidas de tratamiento
Según la fórmula de Fellenius, la carga primaria permitida P1 sobre base natural:
= 42,83 kPa
Entre ellos: la resistencia al corte no drenado de la cimentación natural se determina mediante los resultados del ensayo de corte de placa transversal in situ.
k-Factor de seguridad.
Bajo la carga de P1, cuando el grado de consolidación U=70%, la resistencia aumentada de la cimentación es Cu1:
Donde: h- es la resistencia considerando el coeficiente de reducción de la fluencia por corte. ;
ut - el grado medio de consolidación de la cimentación;
- la presión vertical adicional causada por la carga de precarga
El tiempo requerido correspondiente t:
= 12,11 años
Según el cálculo anterior, bajo la carga permitida de P1, el tiempo necesario para alcanzar el 70% de consolidación es de 12,11 años, lo que no puede cumplir con la construcción. requisitos del período. La base El aumento en la resistencia al corte no es mucho, solo el 37,6%.
El espesor de apilamiento es de 7,0 m. Después de 5 años de precarga, el grado de consolidación y la resistencia de la base han aumentado en 17,44 kPa, por lo que la resistencia al corte de la base solo ha aumentado en aproximadamente 7,44 kPa.
Análisis de conclusiones:
Después de 5 años de precarga bajo una carga de pilote de 7,0 m de espesor, el grado de consolidación de la capa de suelo blando es solo del 44,7%. ¿No? Puede cumplir con los requisitos de asentamiento y consolidación durante el período de construcción;
Superponer directamente una capa de suelo de 7,0 m de espesor. ¿Carga P0 = 119KPA > 42,83KPA (carga permitida de primera categoría)? ¿Se cortarán los cimientos? Destrucción;
De los dos puntos anteriores,? Se requiere tratamiento de base. Teniendo en cuenta diversos factores como las características del proyecto, las condiciones de los cimientos, el período de construcción, etc., se utiliza para el tratamiento el método de consolidación del drenaje de precarga. El sistema de drenaje utiliza tableros de drenaje de plástico.
4.3 Método de cálculo simplificado para cimientos que utilizan medidas de consolidación de drenaje precargadas
1. El drenaje secundario estándar utiliza tableros de drenaje casi plásticos (ancho b=100 mm, espesor d=4 mm). La longitud de la construcción a través de la capa de arcilla blanda es v, es decir, 14,0 m. El diámetro convertido del tablero de drenaje de plástico es:
= 66,2 mm.
Verbo intransitivo tablero de drenaje de plástico disposición en un triángulo equilátero, vii. Espaciamiento l=1,5m, viii. El diámetro del círculo equivalente es:
= 1,575 metros.
Nueve. Se hicieron algunas simplificaciones en los cálculos. 10. No xi. Considere la consolidación del drenaje vertical de capas de suelo blando, xii. Sólo se considera la consolidación del drenaje radial hacia adentro.
El asentamiento final de la cimentación bajo la carga permitida del primer nivel P1=42,83 kPa (espesor de la pila H1=2,52 m) es s1 = 0,65 m. Cuando el grado de consolidación alcanza el 90%, el asentamiento es. s 1′ = 0,59 m, la resistencia al corte no drenado de la cimentación mejorada es Cu1=15,12 kPa, el tiempo necesario para el cálculo (aquí se ignora el grado de consolidación causado por el drenaje vertical):
=23,8
t1=0.273yr=3.28mo
Repita el cálculo anterior y los resultados se enumeran en la Tabla 3.
La Tabla 3 utiliza un método simplificado para calcular el asentamiento de consolidación.
Como se puede observar en la Tabla 3, la carga del tercer nivel tiene 12,46 m de espesor, que es mayor que 7,0 m (la cálculo de relleno requerido por el espesor de elevación de fábrica) y 1,50m (asentamiento final).
Según el espesor de relleno final de 8,50 m, la resistencia al corte Cu=29,64 kPa
Con la placa de drenaje de plástico insertada, la altura total de la pila es de 8,50 m, el asentamiento es de 1,50 m después de 0,82 años y el El grado de consolidación alcanza el 90%. La resistencia al corte de la base se puede aumentar de 10,0 kPa a 29,64 kPa
4.4 Método de cálculo Shunsuke Takagi mejorado
Las especificaciones de tratamiento de la base recomiendan el uso del método Shunsuke Takagi mejorado. La forma y disposición de los tableros de drenaje de plástico son las descritas anteriormente. Considerando las condiciones de carga graduadas a velocidad constante, el grado de consolidación promedio de la cimentación correspondiente a la carga total en el momento t Ut:
En la fórmula: - la tasa de carga de tipo I;
- la tasa de carga de las cargas en todos los niveles;
——la hora de finalización e inicio de la carga del primer nivel respectivamente (contando desde cero).
Los resultados del cálculo del asentamiento de consolidación del método mejorado Takagi Shunsuke se muestran en la Tabla 4, y el factor de seguridad de capacidad de carga de la base correspondiente se muestra en la Tabla 5.
Tabla 4 Método Takagi Shunsuke mejorado para calcular el asentamiento por consolidación
Tabla 5 Margen de seguridad de la capacidad portante de los cimientos durante el período de construcción
Aunque la capacidad portante de los cimientos en lo anterior La tabla es la más pequeña. El margen de seguridad es pequeño, con un valor mínimo de 1,0, pero considerando la gran área de relleno, la base no se deslizará debido a la supresión mutua de las capas de suelo. Este valor es un valor instantáneo. Debido a que el tablero de drenaje de plástico tiene un buen efecto de drenaje, la presión del agua de los poros se disipa rápidamente, el suelo de la base se consolida y la capacidad de carga correspondiente también aumentará. Por lo tanto, es razonable suponer que la base es segura.
4.5 Resumen y comparación de dos métodos de cálculo
El método simplificado es básicamente consistente con los resultados del cálculo utilizados en la especificación, como se muestra en la Tabla 6.
Tabla 6 Comparación de los resultados del cálculo entre el método simplificado y el método recomendado por el código
El tiempo (días) para que el proyecto alcance el 90% de consolidación, el factor de seguridad mínimo y el resultado final asentamiento (expresado por la fórmula de carga) (m)
Método simplificado 300 (nivel 3) 1.2 instante de nivelación 1.50
Especificación 370 (nivel 4) 1.0 velocidad constante de nivelación 1.74 método recomendado
4.6 Diagrama de estiba
De acuerdo con las condiciones geológicas de ingeniería y los diferentes usos del sitio de relleno, el relleno de estiba se puede dividir en tres categorías: área de relleno de carga, área de relleno controlado y relleno general área. El área de relleno de carga se utiliza como relleno para los cimientos de carga del edificio, como el área T1-2. El área de relleno controlado se utiliza para rellenar el área del sitio de construcción, el área de construcción temporal y el patio de almacenamiento de equipos y materiales T2-1-2 y T3-2 que requieren tratamiento de cimientos pertenecen a esta área. El área de relleno es generalmente el relleno del sitio de repuesto, principalmente el área que no requiere tratamiento de cimientos.
Los pilotes se rellenan con rocas y los requisitos de gradación del relleno son buenos. El tamaño máximo de piedra en bruto es de 500 mm, que no es más de 2/3 del espesor de cada capa. El contenido en volumen de piedra de 500 mm en la piedra no debe exceder el 20% y debe distribuirse uniformemente durante el relleno. El coeficiente de compactación del área de relleno del rodamiento T1-2 es de 0,92 ~ 0,95, y el coeficiente de compactación del área de relleno de control T2-1-2 y T3-2 es de 0,9 ~ 0,92.
En el área de tratamiento de cimientos, se utiliza el método de precarga de tablero de drenaje de plástico para tratar los cimientos de suelo blando. La altura máxima del pilote es de 8,5 m (incluido un espesor de relleno de 7 m y un asentamiento de cimientos de 1,5 m). Se carga en cuatro niveles, con espesores de carga de 2,5 m, 2,5 m, 2,5 m y 1 m respectivamente. El proceso de carga se muestra en la Figura 2. La diferencia de tiempo entre cada nivel del plan de carga de la construcción puede cumplir con los requisitos del progreso de la construcción de la excavación de tierra. El espesor de acumulación de la primera etapa incluye un cojín filtrante de grava de 0,8 m. Para facilitar las operaciones de construcción, cada capa se puede rellenar en dos capas, pero la altura de relleno de cada capa no debe ser demasiado grande, aproximadamente 1 ~ 1,5 m. Sólo cuando la primera etapa esté completamente llena se podrá llenar la segunda etapa. La diferencia en el tiempo de relleno entre dos niveles en la misma área fija debe ser mayor de 4 a 5 meses. Para áreas con un espesor de relleno pequeño, la altura del último relleno se debe determinar en función de la elevación natural del sitio y la elevación requerida a nivel de planta, y se deben tener en cuenta las necesidades de asentamiento del relleno y diseño de nivelación. Sin embargo, la altura de la carga de relleno nivelada todavía está limitada a 2,5 m y también debe cumplir con el intervalo de nivelación.
Figura 2 Historial de tiempo de carga
Perteneciente al rango de 1,5 m desde la parte superior del área de relleno portante en la zona T1-2, no debe haber piedras con partícula tamaño superior a 100 mm dentro de 1 m del perímetro del edificio, dentro de 5 m del edificio, el espesor de cada capa de relleno de piedra en bruto es de 0,75 my se deben eliminar las piedras con un tamaño de partícula superior a 500 mm.
5 Requisitos de construcción del tratamiento de cimientos
Durante la construcción del relleno, se deben cumplir los siguientes requisitos:
El agua de los estanques de peces y camarones debe drenarse con anticipación , y el limo y el desorden de la superficie.
En el caso de rellenos en laderas estables, se debe limpiar el sustrato de vegetación.
La construcción de relleno debe rellenarse y compactarse en capas casi horizontales. Sólo después de que el coeficiente de compactación y el rango de compactación cumplan con los requisitos de diseño se puede rellenar la capa superior.
De acuerdo con la pendiente natural del sitio de playa, el sitio será nivelado en unidades de cada zona de construcción, y la aceptación se realizará según una cuadrícula de 10m×10m. Después de la nivelación, la diferencia de altura del suelo en el área de refuerzo debe ser de 20 cm y el material de nivelación debe ser grava.
El contenido de lodo del cojín de grava es inferior al 3%, el coeficiente de permeabilidad no es inferior a 1× 10-2 cm/s, el tablero de drenaje de plástico requiere un flujo de descarga vertical > 40× 10-6m2 /s, la placa de drenaje. Se requiere que la membrana del filtro sea una tela no tejida de filamentos o de longitud media, con un coeficiente de permeabilidad > 2 × 10-2 cm/s y un tamaño de poro efectivo < < 0.
El cojín de grava de 0,8 m de espesor debe ser grava o guijarros con buena gradación de partículas y un tamaño de partícula ≤50 mm.
Antes del relleno, se debe realizar la aceptación intermedia de la capa base de relleno y los trabajos ocultos terminados, y se deben mantener registros. Sólo después de que la compacidad de la capa inferior haya pasado la inspección se podrá llevar a cabo la construcción de la capa superior.
Está prohibido el uso de materiales inadecuados para el relleno, incluidos turba, madera, materia orgánica y materiales perecederos; materiales propensos a la combustión espontánea; arcillas y limos con un límite líquido superior a 80 y un índice de plasticidad superior a 55; Contenido de humedad mayor que el material Materiales con valores máximos permitidos en la especificación.
Si las malas condiciones climáticas afectan la calidad del relleno, se debe detener el relleno y se debe eliminar el sistema de drenaje temporal o la zanja dispuesta por la unidad de construcción una vez finalizado el trabajo.
Antes de rellenar y compactar el proyecto, la unidad de construcción debe seleccionar una parcela de terreno representativa, seleccionar la maquinaria de construcción correspondiente según la experiencia previa del proyecto y utilizar el espesor, el contenido de humedad y el espesor del relleno graduado. capa determinada por la prueba de nivelación. El número de pasadas de laminación y la velocidad de laminación se utilizan como parámetros, y se realizan experimentos para descubrir los parámetros razonables que mejor cumplan con los requisitos de diseño.
6 Monitoreo de pruebas en sitio
Para garantizar el efecto esperado del método de consolidación de drenaje en el tratamiento de cimientos blandos, controle la deformación y consolidación de los cimientos durante el proceso de construcción. y controlar oportunamente la tasa de carga y el proceso para evitar daños por corte y deslizamiento de los cimientos y garantizar la seguridad y calidad de la construcción. Es necesario realizar un monitoreo y análisis en el sitio de la deformación, consolidación y crecimiento de la resistencia de los cimientos para proporcionar los cimientos necesarios. Parámetros para el diseño futuro de edificios terrestres para cumplir con los requisitos de diseño.
Los principales contenidos del seguimiento de pruebas in situ incluyen:
Asentamiento del sótano: La placa de asentamiento está conectada mediante doble carcasa. ¿Según el estándar de medición de cuarta clase? Medición precisa. Se dispone aproximadamente una placa de asentamiento cada 10.000m2.
Presión de agua de poro de cimentación: Utilice manómetros de agua de poro de cuerda de acero perforados e incrustados y mida con un frecuencímetro. Disponga aproximadamente un conjunto de puntos de medición de la presión del agua intersticial cada 20.000 m2. Cada grupo está dispuesto a lo largo de la profundidad. Monitoree la disipación del exceso de presión del agua de los poros y la consolidación de la base después del tratamiento con paneles de drenaje de plástico.
Deformación por compresión en capas de los cimientos: utilice tubos de medición de asentamiento en capas y anillos magnéticos preincrustados. Observar con un medidor de sedimentación electromagnético. Disponga un pozo de medición de asentamiento en capas aproximadamente cada 30.000 m2. Comprender la deformación y consolidación de cada capa del suelo.
Monitoreo del desplazamiento lateral de cimentación: Se utilizan tubos inclinómetros preempotrados. Mida con un inclinómetro. El orificio de medición del desplazamiento lateral se encuentra fuera del área de tratamiento. Seguimiento del impacto del relleno de roca en los diques.
Prueba de muestreo de suelo y placa transversal in situ: ¿utiliza orificios de placa transversal preincrustados y corte de placa transversal in situ? Equipo de prueba. Disponga un conjunto de orificios reservados de prueba de placa transversal aproximadamente cada 30.000 m2. ¿Cortar a intervalos de aproximadamente 1,0 m de profundidad? Pruébalo una vez.
Prueba de placa de carga in situ: la superficie de la placa de carga es de 2m2. Aproximadamente cada 30.000 m2, organice una prueba de placa de carga en el sitio. Pruebe la capacidad de carga de los cimientos después del relleno.
Con base en el contenido de las pruebas y el monitoreo in situ, se proponen los estándares de control correspondientes:
a) Estándar de control para el valor Smax del punto de observación de asentamiento establecido en el cojín de grava de drenaje b ) Estándar: [ Smax]≤10mm/d;
c) Estándar de control para la tasa de desplazamiento horizontal lateral Mmax del pilote lateral colocado a 1 m de distancia del pie del talud del pilote d) Precisión: [Mmax] ≤4mm/d;
e) Estándares de control para el exceso de presión de agua de poro coeficiente Af valor de f) manómetros de agua de poro a diferentes profundidades de entierro en la cimentación g) Estándar: [Af] ≤ 0,6; /p>
h) Otros elementos de seguimiento Los criterios de control son i) precisos: el valor no j) cambia bruscamente.
Durante la construcción, si alguna de las normas de control anteriores no cumple con los requisitos, se debe detener el llenado inmediatamente.
7 Conclusiones y Sugerencias
Según la experiencia de seguimiento de proyectos similares, la precarga de tableros plásticos de drenaje ha mejorado significativamente el proceso de drenaje y consolidación de la capa de suelo blando, haciendo que toda la el proyecto avance sin problemas. Bajo la carga de la capa de relleno, el exceso de presión del agua de los poros del suelo de cimentación continúa disipándose y la capacidad de carga del suelo de cimentación continúa aumentando. La profundidad de influencia de la capa de suelo blando está relacionada principalmente con la carga suprayacente y la profundidad de tratamiento del tablero de drenaje. A juzgar por los resultados de las pruebas de asentamiento en capas, presión de agua de los poros y desplazamiento horizontal, la profundidad del impacto principal está dentro de la profundidad de tratamiento del tablero de drenaje, y el impacto en los estratos debajo del tablero de drenaje es menor. Los indicadores físicos y mecánicos del tablero de drenaje. El suelo también ha cambiado de limo a arcilla.
Después del tratamiento de consolidación del drenaje, el asentamiento de consolidación principal del suelo de cimentación en el sitio se completará o casi se completará dentro de los dos años posteriores a la construcción. Sin embargo, debido a las características obvias de consolidación secundaria de los cimientos de suelo blando, la deformación por consolidación secundaria será a largo plazo. Se recomienda que todos los edificios sobre cimientos de suelo blando establezcan puntos de observación de asentamiento permanentes de acuerdo con las regulaciones y realicen observaciones periódicas. Según la deformación del edificio, se puede calcular la ley de desarrollo de la deformación de consolidación secundaria del edificio para evitar que el edificio corra peligro.
Basada en los principios de seguridad y economía, la central nuclear de Sanmen adopta el método de consolidación de drenaje para tratar los cimientos, lo que no solo ahorra inversión, sino que también cumple con los requisitos urgentes del período de construcción. Los tableros de drenaje de plástico son fáciles y rápidos de construir, son relativamente baratos en áreas que carecen de fuentes de arena y tienen una tecnología de construcción madura, efectos significativos y amplias aplicaciones. El plan de tratamiento de los cimientos de consolidación del drenaje de la central nuclear de Sanmen ha sido revisado por expertos muchas veces y ha sido plenamente afirmado por los expertos. Se cree que se debe prestar especial atención a la viabilidad, la economía y la viabilidad de la construcción: de acuerdo con las condiciones geológicas de ingeniería y los requisitos de uso del sitio, la zonificación es básicamente razonable, la tecnología es confiable y la economía es razonable; son factibles y desempeñarán un buen papel en la excavación y el efecto de relleno a gran escala.
Referencia
"Foundation Treatment Manual" (Segunda edición), China Construction Industry Press, agosto de 2000;
"Engineering Geology Manual" (Tercera edición), China Construction Industry Press, febrero de 1992;
Qian, Soil Mechanics, Hohai University Press, abril de 1988
Liu Songyu, Highway Foundation Processing, Southeast University Press, 2001 1.
Yin, Gong Xiaonan, Ejemplos de ingeniería de tratamiento de cimientos, China Water Conservancy and Hydropower Press, julio de 2000.