【正文】 流砂現(xiàn)象，形成原因及處理方法 基坑開挖深于地下水位 以下時，在坑內(nèi)抽水，有 時坑底的土會成流動狀態(tài)，隨地下水涌起，邊挖邊冒，無法挖深的現(xiàn)象稱為流沙，當坑外水位高于坑內(nèi)抽水后的水位，坑外水壓向境內(nèi)移動的動水壓力大于土顆粒的浸水浮重時，使土粒懸浮失去穩(wěn)定，隨水沖入坑內(nèi)，從坑底涌起或兩側涌入，變成流動狀態(tài)。在我國還沒有設計計算規(guī)范，因此，一個比較安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟合理的擋土支護設計，必須要求設計人員研究各種客觀條件，掌握一些經(jīng)驗資 料和試驗研究資料，綜合運用計算理論和方法來進行設計，就能得到比較合理的結果。錘重一般約為鋼板樁重量的兩倍。 （ 4）水平伸長 (沿打樁行進方向長度增加 )，該現(xiàn)象主要是由于鋼板樁鎖口扣搭處有 1cm 空隙，因此該現(xiàn)象屬正?，F(xiàn)象，但設計時要考慮水平伸長值，可在軸線修正時加以糾正。土層錨桿的應用由非粘性土層發(fā)展到粘性土層。錨固段內(nèi)要求灌漿或壓力灌漿密實，與鋼索有足夠的握裹力。 . 錨桿的承載能力 錨桿的承載能力即極限抗拔力。因此，在我國使用的土層錨桿中，施加預應力的占較大的比重。 . 安放拉桿 土層錨桿用的拉桿，常用的有鋼管 (鉆桿用作拉桿 )、粗鋼筋、鋼絲束和鋼絞線 。 二次灌漿法要用兩根灌漿管 (直徑 3／4in 鍍鋅鐵管 )，第一次灌漿用灌漿管的管端距離錨桿末端 50cm 左右，管底出口處用黑膠布等封住，以防沉放時土進入管口。 從我國目前情況看，若鋼拉桿為變形鋼筋，其端部加焊一螺絲端桿，用螺母錨固。但荷載不加到錨桿破壞。采用以上定義方法有可能對某些本應屬于大體積的混凝土結構忽略了對施工的預控。 圖 2 相向變形與背向變形 可將限制膨脹分解為兩部分變形：一是假定未受到限制，質(zhì)點間距從原長 l1 增加到不受限制時能達到的長度 l2也就是自由膨脹 的全部變形，這部分是背向變形；另一是因限制作用使質(zhì)點間距從上面達到的長度 l2 減小到限制后實際達到的長度 l3，這部分是相向變形。毛細 孔含量愈，周圍的壓應力就愈大，收縮率也愈大。 環(huán)境相對濕度影響系數(shù)β 1 建議值 表 2 環(huán)境濕度條件 相對濕度（％） β 1 干燥 正常 潮濕 40 60 80 1 截面尺寸影響系數(shù)β 2 建議 值 表 3 養(yǎng)護方法影響系數(shù)β 3 建議值 表 4 養(yǎng)護方法 β 3 標準養(yǎng)護 蒸汽養(yǎng)護 粉煤灰取代水泥量影響系數(shù)β 4 建議值 表5 粉煤灰取代水泥量 β 4 0 10％ 20％ 混凝土強度等級影響系數(shù)β 5 建議值 表 6 混凝土品種 強度等級 β 5 普通混凝土 C40 普通混凝土 C30 普通混凝土 C20 輕骨料混凝土 LC2030 公式（ 53）的計算值是混凝土的自由收縮率。徐變對混凝土的結構的應力及變形狀態(tài)有較大影響。 混凝土松弛程度與外加荷載時混凝土的齡期有關。因此降溫收縮產(chǎn)生的拉應力 ? (t)較大，易在混凝土中心部位形成較高拉應力區(qū)，若此時的混凝土拉應力 ? (t)大于混凝土此齡期的抗拉強度 R f (t)，則大體積混凝土產(chǎn)生貫穿裂縫。 對大體積混凝土所用的水泥，應進行水化熱測定，水泥水化熱的測定按現(xiàn)行國家標準《水泥水化熱試驗方法（直接法）》進行，配制混凝土所用水泥 7 天的水化熱宜不大于 250kj/kg。不但要有溫度控制的要求，而且還應計算出各齡期混凝土內(nèi)的溫度應力。因此摻膨脹劑的混凝土稱為補償收縮混凝土。 二、簡答題（每題５分，共 40 分） 地基開挖過程中，如遇到局部軟硬地基，如何處理？ 答：（ 1）若基礎下局部遇基巖、舊墻基、老灰土、大塊石或構筑物盡可能挖除，以防建筑物由于局部落于較硬物上造成不均勻沉降而建筑物開裂，或?qū)杂参镨徣?0～ 50cm 深，再回填土 砂混合物夯實。 大體積混凝土在溫度應力作用下將產(chǎn)生 _表面裂縫 貫穿裂縫 _兩種裂縫。 混凝土混合物中摻入膨脹劑 混凝土混合 物中摻入膨脹劑，為大體積混凝土的施工開辟了一個嶄新的領域。 加強施工中的溫度控制 一、在大體積混凝土工程施工前，應對施工階段大體積混 凝土澆注的溫度、溫度應力及收縮應力進行驗算，確定施工階段大體積澆注塊體的升溫峰值、里外溫差及降溫速度的控制指標及制定溫控施工技術措施。 （一）冷卻攪和水或摻冰屑 在暑期施工中，一般采用冷卻拌和水或摻冰屑的辦法，達到降低混凝土拌和溫度的目的。溫度降低，混凝土體積收縮。 二、應力松弛 混凝土結構載荷載作用下，如保持約束變形為常量，則結構約束應力將隨時間逐漸減少，此現(xiàn)象稱為應力松弛。 （三）冷縮 水泥水化熱一般均在 3到 7天內(nèi)大量產(chǎn)生，因此混凝土在早期升溫最快，隨著散熱速度不同，一般在 3 到 5 天內(nèi)就接近或達到最高溫度值，此后不過幾天或十幾天開始下降。 中國建材院混凝土所提出了在標準條件下混凝土的自由收縮函數(shù)方程： (1) (2) 公式（ 51）及（ 52）分別表示標準條件下初始測試齡期為 3天和 28天的收縮計算公式。此推力大小隨環(huán)境濕度而變。反之自由膨脹引起開裂而限制膨脹不發(fā)生開裂。 對于大體積混凝土的定義有不同的解釋，日本建筑學會標準（ JASS5）的定義：“結構斷面最小尺寸在 800mm 以上，水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差超過 25?C 的混凝土，稱為大體積混凝土。對垂直的土層錨桿極限抗拔力，可用千斤頂按一般錨樁抗拔荷載試驗方法作頂 拔試驗求得。 對于二次灌漿，國內(nèi)外都試用過化學漿液 (如聚胺酯漿液等 )代替水泥漿，這些化學漿液滲透能力強，且遇水后產(chǎn)生化學反應，體積可膨脹數(shù)倍，這樣既可提高土的抗剪能力，又形成如樹根那樣的脈狀滲透。 選定最佳水灰比亦很重要，要使水泥漿有足夠的流動性，以便用壓力泵將其順利注入鉆孔和鋼拉桿周圍。鉆孔時注意盡量不要擾動土體，盡量減少土的液化，要減少原來應力場的變化，盡量不使自重應力釋放。錨固體由鋼拉桿與砂漿 (水泥漿 )組成，要考慮兩種材料的共同作用；③錨固體周圍土體在一定范圍內(nèi)的剪切變形 ρ ，荷載很小時為彈性變形，荷載較大時為塑性變形并伴隨有粘性流變；④錨固體與土體之間的相對滑動 s，該滑動變形只有當土層錨桿接近破壞時才產(chǎn)生，一旦產(chǎn)生就表現(xiàn)為塑性變形，這種變形一般不允許產(chǎn)生。 傾斜角。在粘性土和砂土中都適用，可以達到較高的拉攏力。 隨著我國工程建設的不斷發(fā)展，深基礎工程日漸增多。 鋼板樁施工中經(jīng)常會遇到傾斜、扭轉、共連和水平伸長等問題，對于這些問題的處理方法如下： （ 1）傾斜（板樁頭部向樁行進方向傾斜），產(chǎn)生的主要原因是由于打樁行進方向板樁慣入阻力小。 . 打樁機械設備選擇 打鋼板樁所用機械的選擇與其他樁施工相似?；油饫^又分為頂部拉錨與土層錨桿拉錨，前者 用于不太深的基坑，多為鋼板樁，在基坑頂部將鋼板樁擋墻用鋼筋或鋼絲繩等拉結錨固在一定距離之外的錨樁上。 3 人工古河，古湖泊處理分老填土和薪填土，老填土為長期生括填積而成，內(nèi)含有磚瓦碎塊，草木灰等雜物，土質(zhì)較均勻、密實，穩(wěn)定。 2 桔井在距基礎邊沿 5m 以內(nèi)，先用素土分層夯實，回填到地坪下 處，將井壁四周磚圈拆除或松軟部分挖去，然后用素土或灰土分層夯實回填。 2．為防止超挖和保持邊坡坡度正確，機械開挖至按近設計坑底標高或邊坡邊界，應預留 80~50cm 厚土層，用人工開挖和修坡。我國在深基坑邊坡開挖方面發(fā)生過一些滑坡事故，有的雖然未滑坡，但產(chǎn)生了過大的變形，影響施工正常進行。 4．暗溝排水 5．利用工程設施排水 二、排水機具的選用 基坑排水廣泛采用動力水泵，一般有機動、電動、真空及虹吸泵等。 . 井點降水法 在地下水位以下的含水豐富的土層中開挖大面積基坑時，采用一般的明溝排水方法，常會遇到大量地下涌水，難以排干；當遇粉、細砂層時，還 會出現(xiàn)嚴重的翻漿、冒泥、流砂現(xiàn)象，不僅使基坑無法挖深，而且還會造成大量水土流失，使邊坡失穩(wěn)或附近地面出現(xiàn)塌陷，嚴重時還會影響鄰近建筑物的安全。在極限平衡法中，條分法由于能適應復雜的幾何形狀、各種土質(zhì)和孔隙水壓力，因而成為最常用的方法。 6．挖土時注意檢查基坑底是否有古墓，洞穴，暗溝或裂隙、斷層 (對巖石地基 )存在，如發(fā)現(xiàn)跡象，應及時匯報，并進行探查處理。 三、 局部軟硬 (高差 )地基的處理 1 若基礎下局部遇基巖、舊墻基、老灰土、大塊石或構筑物 盡可能挖除，以防建筑物由于局部落于較硬物上造成不均勻沉降而建筑物開裂，或?qū)杂参镨徣?30～ 50cm深，再回填土砂混合物夯實。如施工時強挖，抽水愈探，動水壓力就愈大，流砂就愈嚴重。 . 鋼板樁結構施工 鋼板樁作為建造水上、地下構筑物或基礎，施工中的圍護結構。樁錘常用的有落錘、蒸汽錘，柴油錘和振動錘等。 . 支護結構的監(jiān)測 支護結構的設計，雖然根據(jù)地質(zhì)勘探資料和使用要求進行了較詳細的計算，但 由于土層的復雜性和離散性，勘探提供的數(shù)據(jù)常難以代表土層的總體情況，土層取樣時的擾動和試驗誤差亦會造成偏差；荷載和設計計算中的假定和簡化會造成誤差；挖土和支撐裝拆等施工條件的改變，突發(fā)和偶然情況等隨機因素等亦會造成誤差。在高含水量、高壓縮性的松散粘土層中是否能夠應用，一直是大家關心的問題。粗鋼筋的錨頭如圖 3 所示，鋼鉸線的錨頭如圖 4 所示。根據(jù)錨桿拉力的傳遞方式，錨桿的承載能力通常取決于：拉桿的極限抗拉強度；拉桿與錨固體之間的極限握裹力；錨固體與土體間的極限側阻力。 對土層錨桿宜施加多大的預應力值，是應該研究的一個問題，因為它與松弛損失的大小有關。主要根據(jù)土層錨桿的承載能力和現(xiàn)有材料的情況來選擇。第二次灌漿用灌漿管的管端距離錨桿末端100cm 左右，管底出口處亦用黑膠布封位，且從管端 50cm 處開始向上每隔 2m 左右作出 lm 長的花管，花管的孔眼為 φ8mm ，花管做幾段視錨固段長度而定。若鋼拉桿為光圓鋼筋，可直接在其端部攻絲，用螺母錨固。錨桿的加荷方式，依次為設計荷載的 0． 2 、 ， ， 和 。至于用混凝土結構可能出現(xiàn)的最高溫度于外界氣溫之差的某一規(guī)定值來定義大體積混凝土也不夠嚴密。當限制程度足夠大時，非但使混凝土避免開裂，并能起增強和密實的好作用。當環(huán)境相對濕度降低到 40％以下時，固體顆粒表面吸附水膜的厚度不足兩個水分子直徑，膠孔中就不飽含水分，就不產(chǎn)生推力，體積收縮就更加劇烈。為了得到限制收縮率應進行修正 (4) 式中： －混凝土限制收縮率； R－系數(shù)，一般在 。對于大體積混凝土來說，徐變變形與收縮（膨脹）變形同時存在、關系密切。時間越早，混凝土徐變引起的松弛可越大，其次同應力作用的長短時間有關，時間越長，則松弛也越大。 大體積混凝土的裂縫 一、按裂縫的部位可分為： （ 1）粘著裂縫：是指骨料與水泥面的的粘結面上的裂縫，主要沿骨料周圍出現(xiàn)。 （二）避免用高強混凝，盡可能選用中低強度混凝土，基礎混凝土的強度等級宜在C25~C35 的范圍選用，利用后期強度 R60。只有采取溫度及應力“雙控制”的方法，才能最大限度地避免結構物出現(xiàn)開裂的情況。 大體積混凝土施工 常用的澆筑方案是采用分段分層的方法，有以下幾種（見圖 3） 圖 3 大體積混凝土澆筑方案 (a) 全面分層； (b) 分段分層； (c) 斜面分層 (a) 全面分層 在整個模板內(nèi)全面 分層，澆筑區(qū)面積即為基礎平面面積，第一層全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，第二層要在第一層混凝土初凝之前，全部澆筑振搗完畢。 （２）若基礎部分落于基巖或硬土層上，部分落于軟弱土層上。 灌注樁的施工方法，常用的有 _鉆孔灌注樁 套管成孔灌注樁 爆擴成孔灌注樁 _和 _挖孔灌注樁 _等多種。當氣溫驟降，為防止表面散熱過快，內(nèi)外溫差過大，可用碘鎢燈或其他加熱裝置加熱表面。避免截面突變，從而減小約束應力。從國內(nèi)外試驗資料分析，V/s β 2 大體積混凝土 結構物裂縫寬度一般控制在如下范圍： (1) 無侵蝕介質(zhì)，無抗?jié)B要求 (2) 輕微侵蝕介質(zhì)，無抗?jié)B要求 (3) 嚴重侵蝕介質(zhì)，有抗?jié)B要求 大體積混凝土結構裂縫控制的綜合措施 降低澆注溫度及硬化過程中的混凝土溫度 一、混凝土原材料的預冷卻 混凝土原材料的預冷卻，不僅可以降低混凝土的澆注溫度，而且還可削減混凝土內(nèi)部的最高溫度，并減少最高溫度與穩(wěn)定溫度