據(jù)教育部消息,有關(guān)部門目前正在積極研究制訂新標準,以提高學校校舍抗震能力。制訂新標準的基本原則是,所有新校舍的建設標準必須要高于當?shù)匾话忝裼媒ㄖ慕ㄔO標準,要使學校房屋成為最牢固、最安全的建筑。多年來,通過在地基處理的實踐中積累的一些經(jīng)驗和方法,一些專家建議:采用高頻液壓振動錘施工H型鋼樁作為學校建筑地基的基礎樁和承載樁,可有效防止地震對校舍地基產(chǎn)生的破壞,此技術(shù)成本增加不多,而安全性能可靠
  鋼樁的力學,性能柔強度高震不斷
  鋼樁在發(fā)達國家應用廣泛,在我國并未大量推廣應用,這既跟國情有關(guān),又跟習慣有關(guān),還跟施工設備有關(guān)。在我國的高層建筑中,應用最廣泛的是鋼筋混凝土灌注樁。在中高、中低層建筑物中,應用最廣泛的是PHC樁(高強混凝土預應力管樁)。其次是CFG樁(又稱素混凝土樁或剛性樁復合地基),還有粉體噴射攪拌樁、碎石樁等就屬于地基改良,很難稱為真正意義上的樁了。后面所提到的幾種樁型,基本是剛性的或脆弱的,在強地震時容易震斷。
  樁在無地震條件下,只需滿足抗壓要求,即通常說的單樁承載力,但在有地震條件下,還要滿足抗拔要求(上下震動時)及抗剪要求(水平震動時),而只有鋼類樁能滿足后兩種要求。假定這樣一種震動模型:在一個大型剛性平面上放置一小塊剛性物體,這兩個物體之間沒有任何連接,讓大型平面上下左右振動,將會發(fā)生什么現(xiàn)象?一是小塊物體上下左右更加雜亂的跳動,二是傾翻。如果將二者通過一個可靠的柔性體加以連接,就會產(chǎn)生如下現(xiàn)象:一是小塊物體的震動幅度沒有大型平面那么大,二是沒有傾翻。這可以較好地說明鋼樁作為柔性樁在地震時對建筑物所產(chǎn)生的減震、抗震作用。
  人們可能會擔心,在地基中使用鋼樁,如果樁產(chǎn)生銹蝕,若干年后,建筑物底下不是沒樁了嗎?以上提到的優(yōu)越性不就不復存在了嗎?甚至還不如混凝土樁,畢竟它不會腐爛。首先,鋼樁深埋地面以下,氧氣極少,對樁的腐蝕作用有限,鋼樁采用振動設備施工時,樁周圍的土壤會被進一步振密,氧氣進一步析出,地層含氧量更少,對樁的銹蝕作用更小。其次,在將鋼樁沉入地下之前,可對鋼樁作一些簡單的物理或化學的防銹處理,以進一步提高其抗銹蝕的能力。如此,鋼樁的使用壽命可達數(shù)百年之久。當前,上海寶鋼廠房的地基處理、上海金茂大廈及上海環(huán)球貿(mào)易中心都應用了鋼樁作地基。
  H型鋼樁,十分適合的四川地質(zhì)條件
  四川地震災區(qū),90%以上是砂卵石地基,用傳統(tǒng)方法施工樁基礎很困難,靜力壓樁一般只能進入卵石層3米到4米,柴油錘打入深度稍多一些,螺旋鉆機幾乎不能在這種地質(zhì)條件下施工,旋挖樁機在砂卵石中施工時護壁困難,工效不高,而利用液壓振動錘可輕松地將H型鋼樁振入卵石層中10米以上,最深可達30多米,足以滿足中小學建筑物的承載、抗拔、抗剪需要。由于采用了振動設備——高頻液壓振動錘施工,對建筑物的地基進行了預振密處理,在地震發(fā)生時,該地基不會出現(xiàn)因震動液化而產(chǎn)生的不均勻沉降,地面建筑物的搖晃量將進一步減少。
  液壓振動錘是一種高效的施工型鋼樁設備,如果樁長在15米左右,它能在12小時內(nèi)將50根鋼樁沉入地下,一棟中小學校的地基處理,兩天左右就可完成。用其它方法,最少需半個月時間,尚且不說效果的好壞,這將為災區(qū)重建贏得寶貴的建設時間。
  國外有益的經(jīng)驗可以借鑒
  國外采用型鋼作建筑基礎很普通,尤其是在日本。上世紀70年代到80年代,日本鋼產(chǎn)量大量過剩,加上鐵礦石便宜,鋼材價格低,日本將大量鋼材用于地下工程中,包括我國寶鋼廠房的基礎處理,也使用了大量的H型鋼樁。
  有專家說,日本的很多建筑物是柔性結(jié)構(gòu)的,這種說法應包括兩方面內(nèi)容:一是指建筑物的基礎是柔性的(鋼樁),二是指上部結(jié)構(gòu)是柔性的(鋼結(jié)構(gòu)或其它復合柔性材料結(jié)構(gòu)),但從振動減振的角度來分析,基礎的柔性結(jié)構(gòu)更重要,大地是激振源,樁是減振器,上部建筑物即使是剛性體也無所謂,因為剛性體的振動烈度完全取決于減振器。日本的建筑物的抗震性舉世聞名,其成功的經(jīng)驗值得借鑒。
  采用H型鋼作為建筑物基礎樁,成本增加并不多,但安全性卻增加很多,就像利用一個巨大的鋼釘將地面建筑物牢牢地固定在地基之中,從而在心理上給廣大民眾足夠的安全感,只要一根根規(guī)格正確、生產(chǎn)廠家正規(guī)的H型鋼樁從地面規(guī)定的樁位進入了地下,其他任何質(zhì)量問題都不用擔心了。
  中國工程院院士認為,利用高頻液壓振動錘施工H型鋼樁,不僅可以作為學校地基的基礎承載樁,同樣還能廣泛應用于工業(yè)建筑、民用建筑的基礎處理,對建筑物的地基抗震能起到很好的保護作用,能有效減小地震對地基產(chǎn)生的破壞。