大多数建筑商和建筑师都熟悉建筑沉降的问题:烟囱不停地往下掉,墙壁裂缝不断扩大,老房子不知什么原因突然开始移动。建筑行业的每个人都有一个“应该做”但没有做的修复故事。
防止沉降问题首先要认识到地基所依赖的土壤是地基系统的一部分;这是一种建筑材料,就像房子里的2×4钉一样。你不能去一个贮木场并选择建筑材料,在大多数情况下,只需使用无论你发生——使它特别重要,你认识土壤类型之间的区别,了解土壤的方式应对建筑负荷和能够识别潜在的问题。
差异解决才是真正的敌人
关于和解,有几件事需要了解。首先,所有的房子都安定下来。这个量可能小到无法察觉,也可能均匀到不留痕迹,但它无疑会发生。第二,由于土壤性质的自然和建筑变化,并不是地基上的每一点都有相同的沉降量。
为避免出入口和公用设施连接出现问题,必须尽量减少总结算。为避免门框开裂和墙体开裂,必须防止差异沉降,即基础上各点之间的差异沉降。完全沉降和不均匀沉降的区别是很重要的。例如,墨西哥城的美术宫(Palace of Fine Arts)已经沉降了几米,但没有对结构造成重大影响,因为沉降是统一的,所以仍在使用。比萨斜塔,另一方面,除了游客的柯达时刻,什么都没用。
小学研究可以挖掘大多数问题
对住宅建筑商来说幸运的是,大多数住宅建设的负担相对较轻。在大多数情况下,遵循经过时间验证的程序并避开一些常见的误解将使你远离麻烦。
对于初学者来说,你可以通过利用公共部门的资源来了解你所在地点的土壤状况。美国农业部(www.usda.gov)编制了全国大部分地区的土壤图。这些地图在航空照片上叠加了土壤类型的圈定,在美国农业部任何地方的分支机构都可以免费获得。通过研究这些地图和伴随地图的土壤描述,你可以找到一些信息,比如你的地点是否有高地下水位,或者是否有问题的土壤——如收缩/膨胀敏感的粘土——可能潜伏在地表之下。
航拍照片拍摄于30年前或更久以前,经常能发现未经怀疑的开发或操纵遗址的证据。这类信息的一个更好的来源是美国地质调查局的地形图(www.usgs.gov).这张地图可能会显示废弃的墓地、农场池塘、水井或被遗忘已久的城镇垃圾场。一张地形图可以在户外运动用品商店花几美元买到,也可以免费下载(www.topozone.com).
作为时间的快照,土壤图和地形图可以为了解在陆地上发生的人类活动提供有价值的见解(参见看待同一块土地的两种方式)。不要忘记与当地的建筑和工程部门联系;他们通常有丰富的当地信息和经验,他们通常乐于分享。在附近建房的开发商或在邻近地段建房的房主也是其他很好的信息来源。
看待同一块土地的两种方式
美国农业部的土壤图实际上是航空照片,上面叠加了土壤类型。它们可以在开始挖掘前提醒建筑工人们土壤状况有问题。美国地质调查局的地形图可以揭示湿地或间歇溪流。
美国农业部土壤图USGS地形图城市转储?
这幅地图上的土壤描述表明,除了中间可疑的区域(Ma表示人造土壤),这幅特写中描绘的所有土壤都是适合建造者的沙子。垃圾场左边的两条笔直的粗线条代表堰塞湖。城市垃圾堆什么?
尽管地形图通常以前发展的更好的指标,一个建筑商只依赖于威尼斯平底渔船地图在这种情况下将无法告诉湖是人造的,更重要的是,会不知道他的梦想的土地曾经是城市垃圾场。
未开垦的土地并不总是肥沃的
如果您的研究无法解决潜在的问题,那就是咬子弹并咨询专家的时间(参见您何时应拨打土壤工程师?)。如果您未发现可能留下问题的活动历史,那可能是好消息,但可能还有需要注意的事情。“维珍土”并不是无问题的。例如,自然沉积出来以来,蒙克(分解有机材料)可能已经不受干扰,但建立在它上总是一个坏主意。
粘土也可能是麻烦的。粘土土壤的强度与水分含量的变化相差:水分越大,土壤越弱。如果粘土材料借给您的网站,则网站计划必须提供将直接从结构和铺设区域引导地面水的正排水;否则,水可能会渗透并削弱支撑土壤。事实上,这是建设后结算问题的共同原因。如果站点约束使得无法从车道上直接径向径流,您应该计划在车道旁边提供横向排水管,以防止水积聚在路面下方。还必须精心设计基础排水管,以远离结构远离地下水。这些措施并不便宜,但它们的成本低于维修,生病的意志和邻里八卦。
弥合空白
如果现场有湿的,松散的,软的,低的或脏的地方怎么办?你能把它填起来吗?像我这样的岩土工程师有一些简单的经验法则,当我们被叫到一个地点并询问该做什么时,我们会参考这些法则。在那之后,事情就变得复杂了。
规则一:永远不要用表面的条状物、灌木或木屑来填充低处,不管在上面放了多少干净的填充物。这可能需要数年时间,但有机物质将不可避免地分解并导致沉降。
规则二:垃圾必须清除。虽然迫使沙子和碎石填入淤泥并形成稳定的混合物是可能的,但这不是一个可靠的解决方案。通常发生的情况是,弱材料的口袋分散在返工材料中,这些区域随着时间的推移慢慢压缩。
为了控制沉降问题,土壤工程师们希望地基能够稳定、压实,至少延伸一半的影响深度,即地基下方的距离,使其重量仍能被土壤颗粒“感受到”。
方形地基(如拉利柱下的地基)向土壤施加的应力约为地基宽度的两倍。一个2英尺。2英尺。例如,基座被土壤颗粒“摸”到地基以下约4英尺的深度。
条形基础,即长大于宽的十倍或十倍以上的基础,例如墙基础,它向土壤施加的应力约等于地基宽度的四倍。因此,一个出生只有18英寸高的小家伙。宽地基可由地基以下6英尺的土壤颗粒“触碰到”。两种基础的最大应力都发生在影响深度的四分之一左右。
所有这一切对建造者意味着,对于我刚才描述的基座,你必须提供至少2英尺的有效支撑;如果现有的土壤不能做到这一点,你应该计划移除和替换不需要的材料,并用工程填土恢复场地的等级。
基金会的另一半
为防止沉降问题,稳定和压实的土壤必须至少延伸到距离的基部到影响深度的距离(脚下最远的距离,其重量通过土壤颗粒感受到其重量)。地面基础(例如右侧的墙壁)应力超过方形基础(例如左侧的基座),因此具有更大的影响深度。
自密实土壤还没有发明出来
我经常遇到的一个误解就是认为土壤将致密和加强如果它仅仅是倾倒在网站和左数这些异常安静的低地区填补了在秋季将在春天准备支持建设没有任何压实。对于这个观点,我总是回答:“恐怕不会。”要理解为什么,回想一下高中的物理课:“一个静止的物体往往保持静止,除非受到外力的作用。”松散倾倒的土壤本身不会增密和加固。
特别重要的是,填充物放置在薄层中,使得压实设备的致密化效果感觉到每层的底部。每层的最大厚度根据土壤类型而变化:通常约12英寸。用于沙子和6英寸。至8英寸。粘土。所需的致密化程度通常由本地建筑码提出,并指定为通过几种标准方法中的一种确定的最大干密度的一定百分点。
填充材料的水分含量也必须加以控制。如果水分过低,单个土壤颗粒很难重新排列成最密集的结构;添加水分润滑颗粒,使调整更容易。但当水分过多时,土壤在压实设备的作用下会变得不稳定,因为压实力的一部分会被土壤颗粒间的水所承担,导致土壤的水床式滚动。像沙子这样的粒状土壤是最理想的填充物,因为它们的水分含量很容易被扭曲。
适当的填充位置
为了减少沉降,并确保地基得到适当的支撑,填方必须薄层放置,每一层必须单独压实。
重型设备应远离地基墙
压实土对低于等级的墙壁也需要特别小心,以免压实设备施加的水平荷载破坏墙壁。一个好的经验法则是,让重型设备远离墙壁的距离至少是填充物不平衡高度的三分之二。换句话说,如果墙外的填充物比墙内的填充物高6英尺,那么大的滚子应该离墙至少4英尺远。
应使用小型手动设备压实邻接墙壁的地面条。但没有错误:应该压缩;尚未紧凑地导致开裂人行道和不均匀的车道。确保填充填充在效用线挖掘中正确放置和压实同样重要的是。例如,管道承包商的填充不仅仅是导致排水问题,而且经常导致外墙沉降和破裂在埋地的排水管线上。
夯实土对基础墙小心
为避免压实造成的水平荷载损坏,重型设备应与墙保持至少三分之二的不平衡高度的距离。
故障排除
裂纹监视器用于跟踪裂纹在一段时间内的运动。这种运动模式使工程师能够确定何时以及采取何种补救措施是必要的。Avongard
尽管你的努力,如果新的房主叫你的办公室和要求你马上过来检查他们刚刚注意到的裂缝?你不仅有一个公共关系问题,因为以前没有注意到的发际裂缝突然成为买方关注的主题,而是一个真正的技术问题:你必须弄清楚发生了什么。
大多数裂缝都是轻微和无关紧要的,这是所有房屋都经历过的沉降和移动的后果。在这种情况下,你需要向房主解释一些事情。理想情况下,你应该事先为这些可能性做好准备:
- 建造房屋的行为改变了当地的地下水条件。特别是,房子下面的浅层土壤正在干燥。轻微的沉降足以导致细微的裂缝。
- 你粉刷房子的时候,它是空的。当业主拥有并带来了家庭健身房,水床和小三角,这种压力不可避免地导致几乎所有的结构成员的弯曲。这也会导致发际线开裂。
当然,有时候简单的解释是不够的,有些奇怪的事情似乎正在发生。确定问题原因的最佳方法是安装一个破解监控器(Avongard Products;800-244-7241;www.avongard.com),一种半永久安装在裂缝上的两件式专用尺子。使用裂纹监视器,你就不用再通过眼睛和记忆来判断裂纹是否增长或改变了。如果你遇到了真正的问题,这些数据对任何试图找出破解原因和应该做什么的人来说都是无价的,因为不同的和解机制会留下不同的特征,当数据被绘制出来时,这些特征就变得很明显。
基础问题的纠正需要专家彻底调查。在遇险的原因得到积极识别的原因之前,您不应该雇用灌浆承包商到“泥千斤顶”(泡沫杰克“(泵混凝土)。如果由于存在埋地,可压缩有机材料的存在而稳定,例如,在基础之下立即将院子或两个混凝土泵送到土壤中,将增加柔软材料的负荷,从而增加沉降。承包商清理工作现场和叶子时,墙可能看起来很好,但更多的僵局 - 房主电话是不可避免的。
在进行维修时,就像在开始一个项目时一样,你应该遵循一条规则:防止未来出现问题的最好方法是第一次就做好。
Robert M. Felton是北卡罗来纳州维克森林的岩土工程咨询工程师和自由撰稿人。可以通过电子邮件联系他(电子邮件保护).图纸:克里斯托弗·克拉普