淺談地基處理中的換土墊層法的設(shè)計(jì).doc

淺談地基處理中的換土墊層法的設(shè)計(jì)作者：梁建全（江門市市政工程設(shè)計(jì)院） 發(fā)布時(shí)間：2011-10-17摘要：軟弱地基通常要經(jīng)過人工處理才能滿足地基承載力的要求。文章就地基處理的概念、換填法設(shè)計(jì)、適用范圍及施工要點(diǎn)進(jìn)行了簡單的探討。關(guān)鍵詞：軟弱地基;換填墊層法；基地處理；壓力擴(kuò)散角1、引言：隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快,中國工程建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大、難度不斷提高,對地基提出更高的要求。人們常將不斷滿足建筑物對地基要求的天然地基稱為軟弱地基或不良地基。軟弱地基通常要經(jīng)過人工處理后再建造基礎(chǔ),這種地基加固稱為地基處理。 當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形滿足不了建筑物的要求，而軟弱土層的厚度又不很大時(shí)將基礎(chǔ)底面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層的部分或全部挖去，然后分層換填強(qiáng)度較大的砂（碎石、素土、灰土、高爐干渣、粉煤灰）或其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性等材料，并壓（夯、振）實(shí)至要求的密實(shí)度為止，這種地基處理的方法稱為換填法.它還包括低洼地域筑高（平整場地）或堆填筑高（道路路基）。2、基本原理換土墊層法其基本原理是挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實(shí)土，按回填的材料可分為砂(或砂石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等。干渣分為分級干渣、混合干渣和原狀干渣；粉煤灰分為濕排灰和調(diào)濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力，減少沉降量；常用機(jī)械碾壓、平板振動和重錘夯實(shí)進(jìn)行施工。該法常用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程，一般適用于處理淺層軟弱土層(淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結(jié)的沖填土等)與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為23m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。3墊層的設(shè)計(jì)與計(jì)算墊層是作為基礎(chǔ)的持力層處理地基的，它是地基的主要受力部分。因此，墊層的設(shè)計(jì)不但要滿足建筑物對地基變形及穩(wěn)定的要求，而且應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)合理的原則。墊層設(shè)計(jì)時(shí)，既要求有足夠的厚度來置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要求有足夠的寬度以防止墊層向兩側(cè)擠出。對于有排水要求的墊層來說，除要求有一定的厚度和寬度滿足上述要求外，還需形成一個(gè)排水面，促進(jìn)軟弱土層的固結(jié)，提高其強(qiáng)度，以滿足上部荷載的要求。所以，墊層的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是確定其斷面的合理厚度和寬度。雖然不同材料的墊層，其應(yīng)力分布稍有差異，但根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)測資料可知，墊層地基的強(qiáng)度和變形性質(zhì)基本相似。3、墊層厚度的確定墊層厚度一般是根據(jù)墊層底部下臥土層的承載力確定，即作用在墊層底面處土的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和不大于墊層底面下土層的承載力。 pz+pcz=faz(3-1)式中：pz墊層底面處土的附加壓力值（kPa）；pcz墊層底面處土的自重應(yīng)力值（kPa）；faz墊層底面處軟弱土層經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值（kPa）。墊層底面處土的附加壓力值可按簡化的壓力擴(kuò)散角法計(jì)算即假定壓力按某一擴(kuò)散角向下擴(kuò)散，在作用范圍內(nèi)假定為均勻分布，則可按下式計(jì)算：條形基礎(chǔ)時(shí)： (3-2)矩形基礎(chǔ)時(shí)：(3-3)式中:b矩形基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底面的寬度（m）；l矩形基礎(chǔ)底面的長度（m）；pk相應(yīng)于荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值（kPa）；pc基礎(chǔ)底面處土的自重應(yīng)力值（kPa）；z基礎(chǔ)底面下墊層的厚度（m）；墊層的壓力擴(kuò)散角,可查建筑地基處理技術(shù)規(guī)范。計(jì)算時(shí)，一般先初步擬定一個(gè)墊層厚度，再用式（3-1）驗(yàn)算。如不能滿足要求，則重新假定一個(gè)厚度進(jìn)行驗(yàn)算，直至滿足要求為止。墊層厚度不宜大于3 m，太厚工程量大、不經(jīng)濟(jì)、施工較困難，而太?。?0.5m）則換土墊層的作用不顯著、效果差。一般墊層厚度為12m左右。3.2墊層寬度的確定墊層的寬度除應(yīng)滿足應(yīng)力擴(kuò)散的要求外，還應(yīng)根據(jù)墊層側(cè)面土的承載力，防止墊層向兩邊擠出。如果墊層寬度不足，四周側(cè)面土質(zhì)又軟弱時(shí)，墊層就有可能部分?jǐn)D入側(cè)面軟弱土中，使基礎(chǔ)沉降增大。墊層寬度的計(jì)算，目前還缺乏可靠的理論方法，在工程實(shí)踐中常按照地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)確定或按擴(kuò)散角法計(jì)算，如條形基礎(chǔ)的墊層底寬應(yīng)為： (3-4)墊層底面寬度確定后，再根據(jù)基坑開挖所要求的坡度延伸至地面，即得墊層的設(shè)計(jì)斷面。墊層斷面確定后，對比較重要的建筑物還要驗(yàn)算基礎(chǔ)的沉降，沉降值應(yīng)小于建筑物的允許值。建筑物基礎(chǔ)的沉降包括：一部分是墊層的沉降；另一部分是墊層底下壓縮層范圍內(nèi)軟弱土層的沉降。4、施工要點(diǎn)4.1墊層材料的選擇不同墊層材料有不同的要求。砂墊層材料應(yīng)選用級配良好的中粗砂,含泥量不超過3%,不含植物殘?bào)w、垃圾等雜物。當(dāng)使用粉細(xì)砂時(shí)應(yīng)摻入25%30%的碎石或卵石,其最大粒徑不宜大于50mm。素土墊層的土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過5%,也不得有凍土或膨脹土,不得加有磚、瓦和石塊等滲水材料,當(dāng)含有碎石時(shí),其粒徑不宜大于50 mm。4.2墊層壓實(shí)方法的確定機(jī)械碾壓法是采用各種壓實(shí)機(jī)械來壓實(shí)地基土。此法常用于基坑低面積寬大、開挖土石方量較大的工程。重錘夯實(shí)法是用重機(jī)將夯錘提升到某一高度,然后自由落錘,不斷重復(fù)夯擊以加固地基。重錘夯實(shí)法一般適用于地下水位距地表0.8 m以上稍濕的黏性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土和分壓填土。平板震動法是使用震少,透水性較好的松散雜填土地基的一種方法,可達(dá)100120kPa。4.3分層鋪填并壓實(shí)除接觸下臥軟土層的墊層底層應(yīng)根據(jù)施工機(jī)械設(shè)備及下臥層土質(zhì)條件的要求具有足夠的厚度外,一般情況下墊層的分層鋪筑厚度可取200 300 mm。4.4含水量控制為獲得最佳夯壓效果,宜采用墊層材料的最佳含水量,作為施工控制含水量,對于素土和灰土,現(xiàn)場可控制在最佳含水量2%的范圍內(nèi)。最佳含水量可通過擊實(shí)試驗(yàn)確定,也可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取用。4.5鋪前先驗(yàn)槽基坑內(nèi)浮土應(yīng)清除、邊坡必須穩(wěn)定,防止塌土?；觾蓚?cè)附近如有古井、古墓、洞穴、舊基礎(chǔ)等軟硬不均勻的部位時(shí),經(jīng)檢驗(yàn)合格后,方可鋪筑墊層。4.6避免軟弱土層結(jié)構(gòu)擾動墊層下臥層為淤泥或淤泥質(zhì)土?xí)r,因其有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,一旦被擾動則強(qiáng)度大大降低,變形大量增加,影響到墊層及建筑的安全使用。5、結(jié)論換填法用于淤泥、淤泥質(zhì)土、素