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城市地质环境灾害的信息化分析 第六图书馆 就城市地下空间开发过程中,如何详细掌握城市工程地质的基本情况这一问题,引入了城市信息化系统,并分析了该系统在城市地质环 境灾害中的应用,指出城市地质环境系统对城市可持续发展有着重要意义。就城市地下空间开发过程中,如何详细掌握城市工程地质的 基本情况这一问题,引入了城市信息化系统,并分析了该系统在城市地质环境灾害中的应用,指出城市地质环境系统对城市可持续发展 有着重要意义。城市地质灾害 信息系统 信息化 地下空间山西建筑王阁 张季超 吴冬梅广州大学土木工程学院2007第六 图书馆 第六图书馆 文章编号10092682520070820126203 城 市 地 质 环 境 灾 害 的 信 息 化 分 析 收稿日期2006209227 作者简介 王 阁82,男,广州大学土木工程学院硕士研究生,广东 广州 56 张季超562 ,男,教授,广州大学土木工程学院,广东 广州 56 吴冬梅82,女,广州大学土木工程学院硕士研究生,广东 广州 56 王 阁 张季超 吴冬梅 摘 要就城市地下空间开发过程中,如何详细掌握城市工程地质的基本情况这一问题,引入了城市信息化系统,并分析 了该系统在城市地质环境灾害中的应用,指出城市地质环境系统对城市可持续发展有着重要意义。 关键词城市地质灾害,信息系统,信息化,地下空间 中图分类号P694文献标识码A 21世纪是信息时代,信息化已经渗透到社会各方面。如何在 土木工程中应用当代先进的信息技术,一直是土木工程师们研究 的热点。伴随着城市即将进行的地下空间的开发,城市地质环境 灾害的信息化研究就显得尤为紧迫。城市地质环境灾害信息化 是指构建先进的城市地理信息系统,对城市的工程地质环境资料 进行集中、 整合,并用直观的交互式图像显示出来,用来指导未来 城市,合理开发地下空间[ 1 ,2 ]。 1 城市地质环境灾害研究 城市地质环境灾害是地壳内动力地质作用及岩石圈表层在 大气圈、 水圈、 生物圈相互作用和影响之下,使城市的生态环境和 人类生命及财富遭受损失的现象 。我国各个城市的工程地质都 很复杂,某些城市坐落在厚层的软弱沉积物、 古流砂体之上或坐 落在溶洞群、 阴河网络和矿山之上,还有一些大城市坐落于山区或 3柱对基础的冲切验算。 H0H1H2-as 0. 20 0. 25 - 0. 08 0. 37 m。 X方向 Alx 1/4 A 2H0A1A2 B1B2-B- 2H0 1. 12 m2。 FlxpjAlx 111. 88 kN。 ab min{A 2H0, A1A2} 1. 14 m。 amx atab/2 Aab /2 0. 77 m。 Flx≤0.7βhpftamxH0 313. 11 kN ,满足要求。 Y方向 Aly 1/4B 2H0B1B2 A1A2-A- 2H0 1. 12 m2。 FlypjAly 111. 88 kN。 ab min{B 2H0, B1B2} 1. 14 m。 amyatab/2 Bab/2 0. 77 m。 Fly≤0.7 βhpftamyH0 313. 11 kN ,满足要求 。 4基础受弯计算。 ⅠⅠ 截面处弯矩设计值 MⅠ[A1A2/2 -A/2]2{[2B1B2B]pmaxypny - 2G/ Spmaxy-pny B1B2}/ 12 73. 86 kNm。 ⅡⅡ 截面处弯矩设计值 MⅡ{B1B2-B2[2A1A2A ]pmaxypminy- 2G/ S}/ 48 28. 59 kNm。 ⅠⅠ 截面受弯计算 相对受压区高度ζ0. 013 552 ;配筋率ρ0. 001 078 ; ρρmin 0. 001 500 ;ρρmin 0. 001 500 ; 计算面积675. 00 mm2/m。 ⅡⅡ 截面受弯计算 相对受压区高度ζ0. 005 224 ;配筋率ρ0. 000 415 ; ρρmin 0. 001 500 ;ρρmin 0. 001 500 ; 计算面积675. 00 mm2/m。 2 柱下独立基础的施工 1在开挖基槽时,除按规范及图纸要求满足基础埋深、 边坡 放坡外,应在局部基坑 开挖几个探坑,防止有不良地质情况。2 绑扎钢筋时,应注意基础插筋应满足锚固长度lae,箍筋的直径及 形式都应与框架柱相同,且在基础内箍筋不应少于2根 。3在施 工防腐时,不仅在基础侧面做防腐,基础底板即垫层顶面也应做 防腐,否则防腐层不能封闭。为防止绑扎底板钢筋时破坏防腐 层,可以在垫层防腐做完后,用1∶2. 5水泥砂浆抹面20 mm厚,保 护防腐层。4基础施工完后,应回填土。有人认为只要保证基底 持力层的土质就可以了,回填土用什么土都可以。其实不然,回 填土应选择没有腐殖土 、 垃圾等杂质的土。如果地下水位较高, 还应在基础周围做一层透水层,如碎石等 。 参考文献 [1] G B 5000722002 ,建筑地基基础设计规范[ S]. [2] G B 5001022002 ,混凝土结构设计规范[ S]. Design and construction of single foundation under column of multi2story building with RC frame structure SU Jun2guo KANG Jun LIU Tao Abstract Matters deserving attention in design and construction of single foundation under column of multi2story building with RCframe struc2 ture are mainly introduced. Combined with practical work design processof single foundation under column is elaborated in detail , whichpro2 vide good referencesfor the design and construction of similar works. Key wordssingle foundation under column , design , construction 621 第33卷 第8期 2 0 0 7年3月 山西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 33 No. 8 Mar. 2007 19 01000 191000 19 11000 第六图书馆 第六图书馆 位于地震区,建筑物和居民们时刻处于滑坡灾害或地震灾害的威 胁之中。 因此,这些城市的不良地质成为城市安全的重大隐患。 现主要列举以下常见的几种[3 ]1地面沉降灾害 。2岩溶地 面塌陷灾害。3城市滑坡、 泥石流灾害 。4土木建设中的灾害。 城市地质灾害具有趋势性、 危害性、 潜在性、 群发性、 多源性、 相关 性、 地区性、 突发性 、 隐蔽性、 周期性、 社会性等特点,城市地质灾 害是影响城市发展的首要灾种,应引起高度重视。 2 城市工程地质灾害防治的必要性 值得注意的是,地下工程的特点明显区别于地上工程。地下 空间施工具有建设周期长,设计、 施工难度高,投资额巨大、 长期 使用和不可逆转性等特点,这就需要在地下空间规划和开发过程 中慎之又慎。在我国以往的城市地下空间开发施工过程中,由于 不明地质条件造成的工程事故不胜枚举,使人民的生命和财产安 全受到严重威胁,国家也为此蒙受了巨大的损失。最直接和惨痛 的例子就是2003年7月3日上海地铁4号线在黄浦江隧道发生 的施工事故。因此,开发城市地下空间,必须预先详细掌握城市 区域地质构造,查明影响地下空间开发与施工中遇到的各种不良 地质现象,探明城市岩土工程地质构成,以便对城市地下空间的 规划与施工进行正确的评估和规划,避免工程开发中将要遇到的 地质灾害,为政府决策和工程技术人员设计、 施工提供科学依据。 3 城市地质环境信息化 3. 1 建立城市地质环境信息系统的意义 1城市工程地质调查资料不仅对勘查和研究单位具有反复 使用的价值,同时也是社会各企事业单位进行经济活动和各级政 府机构进行经济 、 资源、 能源和社会可持续发展决策的重要依据, 因而具有长期保存的必要性 。2由于获取调查资料时的代价昂 贵和对于不同勘查对象、 不同勘查目的和不同勘查阶段的通用 性,因而地质数据资料具有共享的必要性 。3如何整合并充分利 用现有的海量的城市工程地质资料,也是城市信息化对人们提出 的要求。4“地质环境数字化” 工程使人们更好地了解地质情况。 在进行城市规划建设前,应先进行城市工程地质调查和地基安全 性咨询是十分必要的 。市政府机构中的许多部门,如城建局 、 地 震局、 地矿局、 农业局和水利局的日常工作,都全部或部分地与这 些信息的采集、 管理、 处理和应用有关。5对估算未来若干年内城 市的地质灾害损失情况有重大意义。 由地质环境信息系统衍生出 来的城市地质环境分布图,将其与城市规划包括城市经济分布、 人口分布、 产业类型等图进行拓补叠加,同时结合易损性分析,就 可以进一步估算未来若干年内城市的地质灾害损失情况,划定重 点防范区域和重点监测区域。6“地质环境数字化” 工程可以帮助 人们减少事故反应时间,控制地质灾害的程度。 城市地质灾害突 发时,由城市地质环境信息系统提供出一个由空间数据组成的现 实世界的抽象模型,可以帮助应急工程技术人员迅速了解事故原 因以及对周边建筑、 人员的影响,随即制定出应急方案[ 5 ]。 3. 2 存在的问题与对策 1到目前为止,我国各城市都开展过大量的城建工程、 地下 工程、 地下水资源和矿产资源的勘查,积累了丰富的地下地质结 构与资源数据。这些数据具有多来源、 多类别、 多数量、 多维数和 多主题的显著特征,这是构建 “城市地质环境信息系统” 必要的第 一手资料。但是实际情况是城市地质勘察单位甚多,各单位缺乏 统一协调,造成没有统一的地质分层标准,各地的工程地质勘察 资料很难充分运用,相互转化需要耗费大量的人力和物力,这就 给充分利用当前已有的工程地质资料造成很大的困难。 2近年来,一些政府部门也分别根据各自的工作需要建立了 点源数据库。例如城市地铁总公司、 城市规划勘察设计研究院、 市政工程设计研究院等单位都曾花费了大量的资源,各自独立开 发过相关的 “ 地质信息系统”,但由于未做统一的系统分析,也缺 乏整体规划和标准化,所建立的点源数据库通常只适应于某一特 定服务项目。功能都很不完善,地质资料也不齐全,都不能真正 满足对实际大规模地下空间开发的规划、 设计与施工 。 按照国际 上的数据环境分类,基本上属于应用型数据库范畴。这类数据库 的建设方式是简单地利用现成的商业化软件数据库或GIS来 装载数据,很少做高层次的再开发。再者这些数据库系统都是一 系列的 “信息孤岛”,信息既不完整又冗余,许多数据资料被重复 存储和加工,无法实现交叉访问,也不能支持未来的再开发和再 提高,难以满足迅速增长的信息处理要求,更难以被纳入到城域 网络中去[ 7 ]。 3整合各单位已有的地质信息系统困难重重 。主要是缺乏 统一的技术标准,系统开发种类繁多,难于实现共享互联。且各 个单位都不愿放弃自己的系统,仍旧继续投入大量的资源进行维 护,这就造成了恶性循环。因此,急需统一标准,建立起统一的城 市工程地质环境信息系统。 4城市工程地质资料共享困难。各单位手中已有的工程地 质资料都是自己获得并整理的,对外一般也都是保密的,这不利 于城市地质信息的共享和交流,需要政府相关部门协调解决 。 3. 3 对策 1由政府相关部门负责,制定统一的地层划分标准,由各勘 察单位强制实施。2由政府牵头,无偿或适当补偿各单位,广泛、 全面收集全市已有的工程地质资料,各单位应积极配合。3由政 府设立专项资金,构建统一的真正意义上的资料齐全、 功能完善 、 技术领先的 “ 城市地质环境信息系统”,并建立分级制,针对不同对 象采取不同层次的开放程度,获得良好的社会效益和经济效益。 4 结语 城市化进程中,详细了解工程地质情况是首要问题。因此, “ 城市地质环境数字化” 工程的意义重大,它将提供城市工程地质 的直感形象,使各处的工程地质条件一目了然,为后续工程顺利 进行提供安全保障。 我国大多数城市的工程地质都很复杂,欲进行大规模的城市 地下空间的开发,所遇到的岩土地质条件并不理想。为了消除隐 患,避免危险发生,在进行城市地下空间规划建设前,进行城市工 程地质调查和地基安全性咨询是十分必要的。另外,将城市地质 信息系统建设纳入 “数字国土” 工程和 “数字城市” 工程的统一规 划中去,也将是城市地质信息系统未来的发展方向。城市地质环 境系统必将对城市的可持续发展做出重大贡献。 参考文献 [1]李 迅.重视城市地下空间规划研究[J ].建设科技, 2004 1736237. 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J.19914. 第六图书馆 第六图书馆 文章编号10092682520070820128202 CFG桩 与 压 力 灌 浆 组 合 加 固 岩 溶 地 区 地 基 实 例 收稿日期62 2 作者简介 廖永庆2 ,男,助理工程师,桂林工学院硕士研究生,广西 桂林 5 廖 永 庆 摘 要介绍了通过以CFG桩为主,压力灌浆为辅的地基加固方法,解决了岩溶发育区地质情况复杂、 地基处理难度大 的问题,详细介绍了压力灌浆、CFG桩复合地基的设计、 施工过程中的注意事项,并通过试验对加固处理后复合地基的 效果进行了评述,为类似工程的设计和施工提供了参考依据。 关键词CFG桩,压力灌浆,岩溶发育区,褥垫层 中图分类号TU472. 36文献标识码A 水泥粉煤灰碎石桩CFG桩是由水泥、 粉煤灰、 碎石、 石屑或 砂加水拌和形成的高粘强度桩,由桩、 桩间土和褥垫层一起构成 复合地基;压力灌浆的实质是用液压、 气压或电化学方法,把某些 能凝固的浆液注入到岩土体的孔隙、 裂隙、 节理等软弱结构面中 或挤压土体,使岩土体形成强度高、 抗渗性能好、 稳定性高的新结 构体,从而改善岩土体的物理力学性质。对于在岩溶发育区这两 种方法单独加固中高层建筑地基的效果不是特别理想。然而,该 工程以CFG桩为主,压力灌浆为辅的复合地基处理组合方法加 固地基,其效果令人满意。 1 工程概况 该地基加固处理的上部建筑为一技术中心楼,楼层为8层, 框架结构,弹性梁条形基础,基础宽3. 4 m～4. 0 m ,基础埋深 - 2. 50 m～- 2. 90 m。基 底荷 载250 kPa ,现基 坑 已 开挖 至 - 2. 30 m低于人工填土层。 该工程场地地貌单元为岩溶洼地,属于岩溶发育区 。 就桂林 地区,岩溶主要是由可溶性石灰岩受水的化学作用和机械作用形 成的溶洞、 溶沟、 溶槽、 石芽、 漏斗等地貌形态 。岩溶发育区的不 稳定性和复杂性给基础施工带来一定的难度 。该工程场地上覆 薄层人工填土,下伏泥盆系融县组灰岩,主要土体为红粘土。 2 复合地基加固处理方案设计 2. 1 压力灌浆设计 压力灌浆适合事先处理场地中出现的三个土洞和两个薄顶 板溶洞。事先压力灌浆处理的目的有3个1可以加固土洞中流 塑状的红粘土,特别是浅部土洞,这样可以避免振动沉管桩机施 工中造成土洞崩塌伤及施工人员及桩机 。2将土洞中流塑状红 粘土加固后可以增强其摩擦力和粘聚力,提高其强度,在后期的 CFG桩施工过程中可以更高的保证质量和减小施工工艺难度。 3对薄顶板溶洞进行压力灌浆可以提高桩端持力层的承载力。 压力灌浆的主要设计技术参数处理范围场地中存在的土 洞和薄顶板溶洞;处理方法采用花管式帷幕灌浆方法;灌浆材 料标号为325号普通硅酸盐水泥按水灰比为1∶1与2 水玻璃 速凝剂混合的浆液;灌浆压力2 MPa。 2. 2 CFG桩加固处理方案设计 2. 2. 1 CFG桩单桩设计 根据勘察资料和超前钻资料,岩面到桩顶标高通常为8. 0 m ～11. 0 m ,但是局部岩面起伏很大,如浅处只有4. 1 m,深处达 39. 0 m。 振动沉管灌注桩桩机的极限沉管深度为20. 3 m ,因此 选择500 mm和600 mm两种桩径。如岩石面埋深大于6. 0 m ,桩 径采用500 mm;局部岩石面 埋深4. 1 m～6. 0 m ,桩径采 用 600 mm。 单桩竖向承载力特征值Ra按下列二式估算 Ra Up6 n i 1 qsili qpAp 1 RaηfcuAp 2 其中,Up为桩周周长桩径为500 mm的取1. 57 m ;桩径为 600 mm的取1. 88 m;qsi, qp为桩周第i层土的侧阻力、 桩端端 阻特征值;li为第i层土的厚度这里按桩长计算 ;Ap为桩的截 面面积桩径为500 mm的取0. 196 m2;桩径为600 mm的取 0. 282 m2 ;η为强度折减系数取0. 3 ;fcu为桩体混合料试块边 长为150 mm立方体标准养护28 d立方体抗压强度平均值,kPa。 由式1中桩径为500 mm,桩长为20. 3 m ,桩端落在土层的单 桩竖向承载力特征值Ra500土 359. 1 kPa ;桩径为500 mm ,桩长为 [6]贾永刚.青岛城市地质环境信息系统QU GIS的设计与实现 [J ].中国地质灾害与防治学报,1999 ,10245251. [7]Power W L ,Lamb P ,Horowitz F G. From databases tc visualiza2 tion ;data transfer standardsand data structures for 3 D geological modeling[J ]. Australasian Institute of Mining and Metallurgy , 19954 65270. Analysis on the inatizaiton of urban geologic and environmental hazard WANG Ge ZHANG Ji2chao WU Dong2mei Abstract Thispaper introduces urban inatization system in light of how to grasp basic conditionsof urban engineering geology in the pro2 cessof developing urban underground space , analyzesthe application of this system in urban geologic and environmental hazard , and pointsout the important meaning of urban geologic and environmental system on sustainable development of city point out the important meaming of ur2 ban agologic envivonment system on the sustainabledevelopmentof city. Key words urban geologic hazard , ination system , inatization , underground space 821 第33卷 第8期 2 0 0 7年3月 山西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 33 No. 8 Mar. 2007 20010 19 197941004 第六图书馆 第六图书馆