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【摘 要】 在做地形设计和地基处理时,应明确主题,在整体原则下考虑与周边环境的关系,然后根据具体条件,既要考虑已成熟的方法,又要考虑新技术的应用,确保能够有效地加固地基,提高地基强度,使地基的承载力满足园林工程建筑物(构筑物)的设计要求,保证建筑物的安全使用。本文对地基处理及地形设计进行分析,以提高人们对地基处理方法及地形设计的认识。
【关键词】 地基;处理;地形;设计
所谓地基处理(ground treatment),就是指为提高地基土的承载力,改善其变形性质或渗透性质而采取的人工方法。工程开始前必须按规范进行地基分析,若发现地基承载力达不到设计要求时即表明地基为软弱地基,就必须进行处理。
一、关于地基处理方式分析
1.挤密压实法。第一表层压实法:采用人工或机械夯实、机械碾压或振动对填土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软弱或原来比较疏松表层土进行压实,也可采用分层回填压实加固,分层压实的填料也可适量添加石灰、水泥等,适用于含水量接近于最佳含水量的浅层疏松粘性土、松散砂性土、湿陷性黄土及杂填土。第二重锤夯实法:利用重锤自由下落时的冲击能来夯实浅层土地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土。第三强夯法:将很重的锤从高处自由落下,反复多次夯击地面,给地基土以冲击力和振动,从而提高地基土的强度并减小其压缩性,适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土等。第四振冲挤压法:通常用以加固砂层,其原理是:一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化,颗粒重新排列,孔隙比减少;另一方面依靠振冲器的水平振动力,形成垂直孔洞,在其中加入回填料,使砂层挤压密实,适用于砂性土,小于0.005mm粘粒含量小于10%的粘性土,若粘粒含量大于30%效果明显降低。第五砂桩:在松散砂土或人工填土中设置砂柱,能对周围土体产生挤密或振密作用,可以显著提高地基强度,改善地基的整体稳定性,并减少地基沉降量,适用于松砂地基或杂填土。
2.置换及拌入法。以砂、碎石等材料置换软弱地基中部分软弱土体,形成复合地基,或在软弱地基中部分土体内掺入水泥、水泥砂浆或石灰等物质,形成加固体,与未加固部分形成复合地基,达到提高地基承载力,减少压缩量的目的。置换及拌入法有下列几种方法:垫层法;开挖置换法;振冲置换法(或称碎石桩法);高压喷射注浆法(旋喷柱);深层搅拌法;石灰桩法;褥垫法。
3.加筋法。通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力,减小沉降,或维持建筑物稳定的地基处理方法称为加筋法。
加筋法一般有以下几种:第一土工聚合物:利用土工聚合物(或称为土工合成物或土工织物)的高强度、韧性等力学性能,扩散土中应力,增大土体的刚度模量或抗拉强度,改善土体或构成加筋土以及各种复合土工结构。土工聚合物除了上述加固强化作用外,还可以用作反滤、排水和隔离材料。适用于加强软弱地基,或用作反滤、排水和隔离材料。第二锚固技术:将一种新型受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中,另一端与结构物(如挡土结构物)连接,利用锚固力以承受由于土压力、水压力或风力所施加于结构物的推力,从而维持结构物的稳定。在天然地层中可用灌浆锚杆,在人工填土中可用锚定板。第三加筋土:把抗拉能力很强的拉筋埋置在土层中,通过土颗粒和拉筋之间的摩擦力形成一个整体,称为加筋土。拉筋一般使用具有耐拉力,摩擦系数大且耐腐蚀的网状、丝状、带状的材料,主要是镀锌钢片、铝合金以及合成树脂等材料。加筋土技术在人工填筑的砂性土中可以采用,但不宜用于粘性土。第四树根桩法:在地基中沿不同方向,打入直径为75mm-125mm的细桩,可以是竖直桩,也可以是斜桩,形成如树根状的群协以支撑结构物,或用以挡土,乃至可作为稳定土坡的一种措施,适用于软弱粘性土、杂填土等。
4.冷热处理法冷热处理法是通过改变地基土体的温度从而改变土体中水的存在及状态,达到加固地基的目的。冷热处理法包括:冻结法和烧结法两种。第一冻结法:通过人工冷却,使地基温度降低到孔隙水的冰点以下,使之冻结,从而具有理想的截水性能和较高的承载能力(或横向支承能力)。适用于饱和的砂土或软粘土地层中的临时性措施。第二烧结法:在软弱粘土地基的钻孔中加热,通过焙烧使周围地基土减小含水量提高强度,减少压缩性。
二、关于地形设计分析
地形设计即对原有地形、地貌进行工程结构和艺术造型的改造设计,运用艺术表现手法对地表形态、空间和功能等要素进行景观创作,自然表达地形景观的独特内涵,以简洁、抽象且秩序的艺术形式和功能特性丰富着环境景观空间,满足着现代人一直都在探寻的环境精神与视觉欲望。
1.量感。源于人对形态体量、内力运动变化的感受和判断,最大限度表现形态相互间的动感特征,使形态成为一种富有生命活力的形象。从富有内蕴和潜在动能的地表形态中产生的运动感到生命幻象之间差异造成的张力都极具动态表现力,让徜徉其间的人兴奋而愉悦。
2.空间感。地形是景观设计中限定空间最为有效的实体,可以通过围、截、堵、导、升、降等不同方式创造空间感和空间序列,塑造诸如静态、动态、封闭、开敞、均衡、开放式、导向式等多种空间性格。此外,空间的底面范围,地形形态的轮廓线和坡度也会明显影响影响户外空间的范围、气氛及人们对空间的感受
3.藝术、功能与生态的结合。艺术化的地形设计的根本是对土地的保护利用和对自然的理解与态度,地表的艺术表现形式是地域特征的归纳和抽象概括,不少优秀的地形景观都能从大环境中找到设计原型。融入土地环境的同时,艺术化地形设计较多地倾向于地形的美学功能,以获得丰富而强烈视觉冲击力和艺术感染力。在地形景观创作的基础上将地形的使用功能和生态功能渗透到整体设计中,会使作品备感人性和科学。如将休憩设施和地形形态有机结合,或在艺术化的地形空间中把握亲切的尺度巧妙安置设施,并合理配置本土植被营建一定的树荫空间丰富其使用功能;此外,地形设计所产生的不同坡度特征的场地为多种植物提供了生存空间,增加绿化面积的同时提高了生物多样性,改善了场地小气候,同步实现了设计中的生态功能。
4.地形改造设计的原则。第一因地制宜,顺应自然因地制宜是造园的基本原则,不但可以避免不必要的成本浪费,因景就势的设计还会创造自然天成、保护生态和可持续发展的景观效果。这集中表现在对自然界的深入考察和良好解读,景观总体规划、空间构成、细节处理、意境表达都应依山就势、灵活自然,低洼开池,就高堆山、建台地,建筑与地形紧密结合,使人为创造之景合乎自然山水规律,或天然生态,或恢宏壮丽,达到“虽由人作,宛自天开”的境界。第二利用为主,改造为辅在对场地地形、地势、地貌具有良好解读的基础上,对地形的处理要做到能够直接利用的自然条件要充分利用,需要改造的要尽量减少土方量,综合考虑自然、生态、功能、景观的多方面需求,更好地保持场地原有自然风貌、人文特色和减少工程强度,降低项目成本造价。
对于地基基础而言,其设计过程不仅要符合上部构造的相关要求,还要满足地基土变形及强度方面的要求,设计过程中应当注重实践经验,宜就地进行取材,因地制宜地对地基基础进行设计。
参考文献:
[1]张勋武.袋装水泥土力学性能试验研究[D].湘潭大学,2007.
[2]康帅.真空预压法加固软土地基的现场试验与理论研究[D].中国海洋大学,2007.
[3]毛林峰.土工合成材料加筋路堤软基有限元分析[D].华中科技大学,2006.
[4]马国庆.击实水泥土的工程特性及其微观结构研究[D].扬州大学.2006.
[5]孙炎.钻孔灌注桩后注浆效果的模型试验研究及数值模拟[D].扬州大学.2006.
【关键词】 地基;处理;地形;设计
所谓地基处理(ground treatment),就是指为提高地基土的承载力,改善其变形性质或渗透性质而采取的人工方法。工程开始前必须按规范进行地基分析,若发现地基承载力达不到设计要求时即表明地基为软弱地基,就必须进行处理。
一、关于地基处理方式分析
1.挤密压实法。第一表层压实法:采用人工或机械夯实、机械碾压或振动对填土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软弱或原来比较疏松表层土进行压实,也可采用分层回填压实加固,分层压实的填料也可适量添加石灰、水泥等,适用于含水量接近于最佳含水量的浅层疏松粘性土、松散砂性土、湿陷性黄土及杂填土。第二重锤夯实法:利用重锤自由下落时的冲击能来夯实浅层土地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土。第三强夯法:将很重的锤从高处自由落下,反复多次夯击地面,给地基土以冲击力和振动,从而提高地基土的强度并减小其压缩性,适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土等。第四振冲挤压法:通常用以加固砂层,其原理是:一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化,颗粒重新排列,孔隙比减少;另一方面依靠振冲器的水平振动力,形成垂直孔洞,在其中加入回填料,使砂层挤压密实,适用于砂性土,小于0.005mm粘粒含量小于10%的粘性土,若粘粒含量大于30%效果明显降低。第五砂桩:在松散砂土或人工填土中设置砂柱,能对周围土体产生挤密或振密作用,可以显著提高地基强度,改善地基的整体稳定性,并减少地基沉降量,适用于松砂地基或杂填土。
2.置换及拌入法。以砂、碎石等材料置换软弱地基中部分软弱土体,形成复合地基,或在软弱地基中部分土体内掺入水泥、水泥砂浆或石灰等物质,形成加固体,与未加固部分形成复合地基,达到提高地基承载力,减少压缩量的目的。置换及拌入法有下列几种方法:垫层法;开挖置换法;振冲置换法(或称碎石桩法);高压喷射注浆法(旋喷柱);深层搅拌法;石灰桩法;褥垫法。
3.加筋法。通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力,减小沉降,或维持建筑物稳定的地基处理方法称为加筋法。
加筋法一般有以下几种:第一土工聚合物:利用土工聚合物(或称为土工合成物或土工织物)的高强度、韧性等力学性能,扩散土中应力,增大土体的刚度模量或抗拉强度,改善土体或构成加筋土以及各种复合土工结构。土工聚合物除了上述加固强化作用外,还可以用作反滤、排水和隔离材料。适用于加强软弱地基,或用作反滤、排水和隔离材料。第二锚固技术:将一种新型受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中,另一端与结构物(如挡土结构物)连接,利用锚固力以承受由于土压力、水压力或风力所施加于结构物的推力,从而维持结构物的稳定。在天然地层中可用灌浆锚杆,在人工填土中可用锚定板。第三加筋土:把抗拉能力很强的拉筋埋置在土层中,通过土颗粒和拉筋之间的摩擦力形成一个整体,称为加筋土。拉筋一般使用具有耐拉力,摩擦系数大且耐腐蚀的网状、丝状、带状的材料,主要是镀锌钢片、铝合金以及合成树脂等材料。加筋土技术在人工填筑的砂性土中可以采用,但不宜用于粘性土。第四树根桩法:在地基中沿不同方向,打入直径为75mm-125mm的细桩,可以是竖直桩,也可以是斜桩,形成如树根状的群协以支撑结构物,或用以挡土,乃至可作为稳定土坡的一种措施,适用于软弱粘性土、杂填土等。
4.冷热处理法冷热处理法是通过改变地基土体的温度从而改变土体中水的存在及状态,达到加固地基的目的。冷热处理法包括:冻结法和烧结法两种。第一冻结法:通过人工冷却,使地基温度降低到孔隙水的冰点以下,使之冻结,从而具有理想的截水性能和较高的承载能力(或横向支承能力)。适用于饱和的砂土或软粘土地层中的临时性措施。第二烧结法:在软弱粘土地基的钻孔中加热,通过焙烧使周围地基土减小含水量提高强度,减少压缩性。
二、关于地形设计分析
地形设计即对原有地形、地貌进行工程结构和艺术造型的改造设计,运用艺术表现手法对地表形态、空间和功能等要素进行景观创作,自然表达地形景观的独特内涵,以简洁、抽象且秩序的艺术形式和功能特性丰富着环境景观空间,满足着现代人一直都在探寻的环境精神与视觉欲望。
1.量感。源于人对形态体量、内力运动变化的感受和判断,最大限度表现形态相互间的动感特征,使形态成为一种富有生命活力的形象。从富有内蕴和潜在动能的地表形态中产生的运动感到生命幻象之间差异造成的张力都极具动态表现力,让徜徉其间的人兴奋而愉悦。
2.空间感。地形是景观设计中限定空间最为有效的实体,可以通过围、截、堵、导、升、降等不同方式创造空间感和空间序列,塑造诸如静态、动态、封闭、开敞、均衡、开放式、导向式等多种空间性格。此外,空间的底面范围,地形形态的轮廓线和坡度也会明显影响影响户外空间的范围、气氛及人们对空间的感受
3.藝术、功能与生态的结合。艺术化的地形设计的根本是对土地的保护利用和对自然的理解与态度,地表的艺术表现形式是地域特征的归纳和抽象概括,不少优秀的地形景观都能从大环境中找到设计原型。融入土地环境的同时,艺术化地形设计较多地倾向于地形的美学功能,以获得丰富而强烈视觉冲击力和艺术感染力。在地形景观创作的基础上将地形的使用功能和生态功能渗透到整体设计中,会使作品备感人性和科学。如将休憩设施和地形形态有机结合,或在艺术化的地形空间中把握亲切的尺度巧妙安置设施,并合理配置本土植被营建一定的树荫空间丰富其使用功能;此外,地形设计所产生的不同坡度特征的场地为多种植物提供了生存空间,增加绿化面积的同时提高了生物多样性,改善了场地小气候,同步实现了设计中的生态功能。
4.地形改造设计的原则。第一因地制宜,顺应自然因地制宜是造园的基本原则,不但可以避免不必要的成本浪费,因景就势的设计还会创造自然天成、保护生态和可持续发展的景观效果。这集中表现在对自然界的深入考察和良好解读,景观总体规划、空间构成、细节处理、意境表达都应依山就势、灵活自然,低洼开池,就高堆山、建台地,建筑与地形紧密结合,使人为创造之景合乎自然山水规律,或天然生态,或恢宏壮丽,达到“虽由人作,宛自天开”的境界。第二利用为主,改造为辅在对场地地形、地势、地貌具有良好解读的基础上,对地形的处理要做到能够直接利用的自然条件要充分利用,需要改造的要尽量减少土方量,综合考虑自然、生态、功能、景观的多方面需求,更好地保持场地原有自然风貌、人文特色和减少工程强度,降低项目成本造价。
对于地基基础而言,其设计过程不仅要符合上部构造的相关要求,还要满足地基土变形及强度方面的要求,设计过程中应当注重实践经验,宜就地进行取材,因地制宜地对地基基础进行设计。
参考文献:
[1]张勋武.袋装水泥土力学性能试验研究[D].湘潭大学,2007.
[2]康帅.真空预压法加固软土地基的现场试验与理论研究[D].中国海洋大学,2007.
[3]毛林峰.土工合成材料加筋路堤软基有限元分析[D].华中科技大学,2006.
[4]马国庆.击实水泥土的工程特性及其微观结构研究[D].扬州大学.2006.
[5]孙炎.钻孔灌注桩后注浆效果的模型试验研究及数值模拟[D].扬州大学.2006.