軟弱地基換填處理及加固施工技術(shù)探討

王建興

【摘要】本文主要結(jié)合工程實(shí)例就軟弱地基采用換填法進(jìn)行加固處理的施工設(shè)計(jì)、施工技術(shù)要點(diǎn)作了進(jìn)一步的應(yīng)用探討。

【關(guān)鍵詞】軟弱地基;換填法;加固;施工

地基處理直接影響到建筑物的安全與正常使用，軟弱地基基礎(chǔ)一旦發(fā)生質(zhì)量事故，其修補(bǔ)工作要比上部結(jié)構(gòu)困難得多，國(guó)內(nèi)外軟弱地基基礎(chǔ)方面的質(zhì)量事故發(fā)生不少，對(duì)工程人員而言必須應(yīng)引以為鑒，因此，必須進(jìn)一步加強(qiáng)軟弱地基的處理研究，本文將結(jié)合工程案例就軟弱地基采用換填法處理及加固的施工技術(shù)作一些探討。

• 軟弱地基換填處理技術(shù)綜述

軟弱地基主要包括淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基。軟弱地基具有強(qiáng)度較低、壓縮性較高和透水性很小等特性，如相對(duì)密度Dr<0.33的松砂土，天然含水量大于液限，即IL>1.0，孔隙比e>1.0，壓縮系數(shù)α1-2=0.7～1.5MPa-1。這些土作為地基土往往承載力低，壓縮性大，不能滿(mǎn)足建筑上部結(jié)構(gòu)的要求，易引起建筑物沉降或不均勻沉降，造成上部結(jié)構(gòu)沉陷、開(kāi)裂破壞或傾斜。因此必須通過(guò)對(duì)地基土進(jìn)行必要的加固或改良，以提高其承載力和減小其壓縮量，使之符合上部結(jié)構(gòu)對(duì)它的要求。軟弱地基加固處理旨在提高軟弱地基的強(qiáng)度、保證地基的穩(wěn)定性;降低軟弱地基的壓縮性、減少基礎(chǔ)的沉降;防止地震時(shí)地基土的振動(dòng)液化。

目前針對(duì)軟弱地基的不同構(gòu)成可采用“挖、填、換、壓、夯”等不同的處理方法。換填法是當(dāng)軟土層較厚時(shí)，將基礎(chǔ)下面一定范圍內(nèi)的軟土挖去，代之以人工填筑的墊層作持力層從而提高軟弱地基強(qiáng)度的一種方法，可采用砂石、三合土、礦渣、素土等多種材料換土。以下就換采用換土墊層法加固處理軟弱地基的施工技術(shù)問(wèn)題作進(jìn)一步探討。

• 換土墊層法施工設(shè)計(jì)

將基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)標(biāo)高以下一定深度范圍內(nèi)的軟土挖除，另行換填經(jīng)分層夯實(shí)的砂礫料即形成砂礫墊層。砂礫墊層夯實(shí)后具有較高的強(qiáng)度，作為基礎(chǔ)的持力層，其承載力可以滿(mǎn)足建筑物的要求;另一方面，墊層的設(shè)置能使基底壓應(yīng)力通過(guò)墊層擴(kuò)散到下面較大面積的軟土層上，同時(shí)，軟土層置于砂礫墊層之下，實(shí)際上已變成了下臥層，其承載力隨埋深的增加而有所提高，于是就可保證軟土層所承受的壓力不超過(guò)它本身的承載力。砂礫墊層的壓縮性小，有利于基礎(chǔ)的總沉降值減小，另外砂礫墊層也是良好的排水層，還能加速軟土層的固結(jié)。

對(duì)于重要的建筑物，還應(yīng)驗(yàn)算墊層及墊層下軟土層的壓縮量，壓縮量的計(jì)算一般采用分層總和法或附加應(yīng)力法。

砂墊層應(yīng)盡可能就地取材，一般以級(jí)配良好、質(zhì)地較硬的中砂、粗砂或礫砂為好，含泥量不得大于3%，在砂墊層中也可摻入一定數(shù)量的碎石或卵石，含石量≤50%，其最大粒徑不宜大于50mm，且應(yīng)與砂拌和均勻。墊層應(yīng)分層夯實(shí)，每層厚度約20～30cm左右，壓實(shí)過(guò)程中應(yīng)酌量灑水，以利達(dá)到最大的密實(shí)狀態(tài)。壓實(shí)方法有平振法、夯實(shí)法、碾壓法、水撼法及插振法。

三、軟弱地基換填處理及加固應(yīng)用實(shí)例

3.1工程概況

某經(jīng)濟(jì)適用房一號(hào)樓工程，建筑面積2160㎡，六層磚混結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，局部為獨(dú)立柱基，基礎(chǔ)埋深-2.4米。地質(zhì)剖面自上而下由耕土、雜填土、素填土、粉質(zhì)粘土、粉土、中砂及卵石層構(gòu)成。承載力不宜以天然地基作基礎(chǔ)持力層，擬采用換填地基處理方式，確定以砂石各占50%的級(jí)配砂夾卵石碾壓夯實(shí)后作為持力層。換填后地基承載力特征值fak≥200KPa。

3.2施工工藝

（1）工藝流程：檢驗(yàn)砂卵石質(zhì)量→分層鋪筑砂卵石→灑水→分層碾壓夯實(shí)→找平驗(yàn)收

（2）施工要點(diǎn)

采用砂卵石回填，砂石比例為：砂為50%，卵石為50%，砂為中粗砂。級(jí)配砂石材料，不得含有草根、樹(shù)葉、塑料袋等有機(jī)雜物及垃圾。

設(shè)置控制鋪筑厚度的標(biāo)志，如水平標(biāo)準(zhǔn)木樁或標(biāo)高樁，或在固定的建筑物墻上、槽坑的邊坡上彈上水平標(biāo)高線(xiàn)或釘上水平標(biāo)高木橛。在地下水位高于基坑（槽）底面的工程中施工時(shí)，應(yīng)采取排水或降低地下水平的措施，使基坑（槽）保持無(wú)水狀態(tài)。鋪設(shè)墊層前應(yīng)驗(yàn)槽，將基底表面浮土、淤泥、雜物清除干凈，兩側(cè)應(yīng)設(shè)一定坡度，防止振搗時(shí)塌方。墊層底面標(biāo)高不同時(shí)，土面應(yīng)挖成階梯或斜坡搭接，并按先深后淺的順序施工，搭接處應(yīng)夯壓密實(shí)。分層鋪設(shè)時(shí)，接頭應(yīng)作斜坡或階梯形搭接，每層錯(cuò)開(kāi)0.5m-1.0m，并注意充分搗實(shí)。人工級(jí)配的砂卵石，應(yīng)先將砂、卵石拌合均勻后，再鋪夯壓實(shí)。墊層鋪設(shè)時(shí)，嚴(yán)禁擾動(dòng)墊層下臥層及側(cè)壁的軟弱土層，防止被踐踏或受浸泡，降低其強(qiáng)度。墊層應(yīng)分層鋪設(shè)，分層夯或壓實(shí)，基坑內(nèi)預(yù)先安好5m×5m網(wǎng)絡(luò)標(biāo)樁，控制每層砂墊層的鋪設(shè)厚度。當(dāng)?shù)叵滤惠^高或在飽和的軟弱地基上鋪設(shè)墊層時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)基坑內(nèi)及外側(cè)四周的排水工作，防止砂卵石墊層泡水引起砂的流失，保持基坑邊坡穩(wěn)定;或采取降低地下水位措施，使地下水位降低到基坑底500mm以下。鋪筑級(jí)配砂石在振實(shí)碾壓前，應(yīng)根據(jù)其干濕程度和氣候條件，適當(dāng)?shù)貫⑺员３稚笆淖罴押?，一般?%～12%。

本工程地基換土施工采用機(jī)械分層碾壓夯實(shí)。要求換填200mm厚度夯實(shí)一次，夯實(shí)后系數(shù)達(dá)到0.97以上，換填寬度為基礎(chǔ)外邊500mm，換填深度為設(shè)計(jì)要求深度。機(jī)械在進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，不得擾動(dòng)基坑邊土體，以避免使軟土混入砂卵石墊層而降低砂卵石墊層的強(qiáng)度。最后一層壓實(shí)完成后，表面應(yīng)拉線(xiàn)找平，并且要符合設(shè)計(jì)規(guī)定的標(biāo)高。

3.3成品保護(hù)

回填砂卵石時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)好現(xiàn)場(chǎng)軸線(xiàn)樁、標(biāo)準(zhǔn)高程樁，防止碰撞位移，并應(yīng)經(jīng)常復(fù)測(cè)。地基范圍內(nèi)不應(yīng)留有空洞。完工后如無(wú)技術(shù)措施，不得在影響其穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行挖掘工程。施工中必須保證邊坡穩(wěn)定，防止邊坡坍塌。夜間施工時(shí)，應(yīng)合理安排施工順序，配備足夠的照明設(shè)施;防止級(jí)配砂石不準(zhǔn)或鋪筑超厚。級(jí)配砂石成活后，應(yīng)連續(xù)進(jìn)行上部施工;否則應(yīng)適當(dāng)經(jīng)常灑水潤(rùn)濕。

3.4應(yīng)注意的質(zhì)量問(wèn)題

（1）大面積下沉：主要是未按質(zhì)量要求施工，分層鋪筑過(guò)厚、碾壓遍數(shù)不夠、灑水不足等。要嚴(yán)格執(zhí)行操作工藝的要求。

（2）局部下沉：邊緣和轉(zhuǎn)角處沒(méi)振實(shí)，留接槎沒(méi)按規(guī)定搭接和振實(shí)。對(duì)邊角處的振動(dòng)不得遺漏。

（3）級(jí)配不良：應(yīng)配專(zhuān)人及時(shí)處理砂窩、石堆等問(wèn)題，做到砂石級(jí)配良好。

（4）在地下水位以下的砂石地基，其最下層的鋪筑厚度可適當(dāng)增加50mm。

（5）密實(shí)度不符合要求：堅(jiān)持分層檢查砂石地基的質(zhì)量。每層的純砂檢查點(diǎn)的干砂質(zhì)量密度。必須符合規(guī)定，否則不能進(jìn)行上一層的砂石施工。

（6）砂石墊層厚度不宜小于100mm;凍結(jié)的天然砂石不得使用。

3.5施工檢驗(yàn)

經(jīng)換填加固處理后，地基承載力特征值達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

結(jié)論與總結(jié)：

軟弱地基是建筑工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的地質(zhì)條件，由于軟弱地基無(wú)法滿(mǎn)足建筑工程對(duì)地基的要求，因此必須進(jìn)行地基加固處理達(dá)到工程建筑要求后方可開(kāi)展后續(xù)施工。換填加固地基處理方法是軟弱地基加固處理中常用的方法，經(jīng)換填處理后的地基承載力高、剛度大、變形小。換填法廣泛適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結(jié)的吹填土等地基處理以及暗塘、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。

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