大面積回填地基處理關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用

陳洪帥　繆建楊　楊宏輝　李曉東　謝　強(qiáng)

(上海建工七建集團(tuán)有限公司，上?！?00050)

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大面積回填地基處理關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用

陳洪帥繆建楊楊宏輝李曉東謝強(qiáng)

(上海建工七建集團(tuán)有限公司，上海200050)

摘要：根據(jù)中國(guó)博覽會(huì)會(huì)展綜合體D1展廳的工程概況，確定了回填地基處理方案，探討了大面積灰土和級(jí)配砂石回填地基的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)堆載試驗(yàn)表明，回填地基的承載力和沉降量均滿足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：地基處理，灰土，砂石，堆載試驗(yàn)

0引言

城市大型公共建筑、展覽中心、廠房等建筑物，占地面積可達(dá)幾萬(wàn)平方米至幾十萬(wàn)平方米，對(duì)地基土承載力、地基土工后沉降變形有著較高的要求，因此在工程施工中通常需要進(jìn)行大面積地基處理。相對(duì)于地坪樁法、架空樓板法、強(qiáng)夯法和預(yù)壓法，回填處理具有環(huán)境影響小、施工速度塊、工程造價(jià)低、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)，可優(yōu)先選擇。

回填處理根據(jù)回填材料的不同主要分為原狀土回填和換土回填兩種。而原狀土多為性能較差的素填土、雜填土、淤泥土等，其含水率難以控制，故分層碾壓或夯實(shí)很難達(dá)到既定的壓實(shí)度，且壓實(shí)過(guò)程中產(chǎn)生的超孔隙水壓力消散需要很長(zhǎng)的時(shí)間，工后沉降不易保證，因此原狀土回填很難滿足建筑對(duì)地基的要求。在原狀土的回填很難滿足要求的情況下，可選擇換土回填，即換填法。換填法施工在公路、鐵路路基、建筑基礎(chǔ)底部、局部處理等方面有著廣泛的應(yīng)用，而在大面積的公共建筑中應(yīng)用較少。因此有必要對(duì)大面積換填技術(shù)進(jìn)行專門的研究，形成一套系統(tǒng)的施工工藝和技術(shù)。

本文以中國(guó)博覽會(huì)會(huì)展綜合體項(xiàng)目(北塊)D1展廳回填地基處理工程為背景，從地基處理方案選擇、回填材料性能與施工要點(diǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)等方面，研究大面積回填地基處理施工的關(guān)鍵技術(shù)，以為類似工程的實(shí)施提供借鑒。

1工程概況

中國(guó)博覽會(huì)會(huì)展綜合體項(xiàng)目(北塊)D1展廳工程位于上海市西部，總用地面積約54.3萬(wàn)m2。D1展廳建筑占地面積8萬(wàn)m2，總建筑面積20.58萬(wàn)m2，無(wú)地下結(jié)構(gòu)；建筑層數(shù)共7層，包括展廳2層，設(shè)備層5層，建筑總高度43 m(見圖1，圖2)。

上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)，需搭設(shè)16 m高支模排架，且混凝土構(gòu)架超大，澆筑混凝土?xí)r對(duì)地坪產(chǎn)生的施工荷載經(jīng)計(jì)算達(dá)到6 t/m2，這就對(duì)地坪施工質(zhì)量提出更高要求，如何保證已施工完的地坪達(dá)到設(shè)計(jì)要求成為本工程一大難點(diǎn)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程回填土層填土壓實(shí)系數(shù)不得小于0.93，填土需進(jìn)行地基承載力載荷板試驗(yàn)，極限承載力不應(yīng)小于140 kPa。砂石墊層壓實(shí)系數(shù)不得小于0.95，載荷板試驗(yàn)極限承載力不應(yīng)小于140 kPa。

2地基處理方案

中國(guó)博覽會(huì)會(huì)展綜合體項(xiàng)目A1，B1展廳地坪原設(shè)計(jì)方案采用獨(dú)立單樁承臺(tái)基礎(chǔ)，每個(gè)承臺(tái)下設(shè)置一根樁徑為300 mm的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，承臺(tái)平面尺寸1 750×1 750，承臺(tái)普遍厚450 mm，樁位附近范圍加厚至750 mm，承臺(tái)中心間距4 400 mm，承臺(tái)面絕對(duì)標(biāo)高+4.000。承臺(tái)面上再采用級(jí)配砂石回填+混凝土基層,厚度1 000 mm。此方案經(jīng)實(shí)施后發(fā)現(xiàn)具有工期長(zhǎng)、施工難度大、工程造價(jià)高等特點(diǎn)，但在一定程度上可以保證地坪施工質(zhì)量，防止地坪沉降。由于本工程工期極為緊張，后經(jīng)與設(shè)計(jì)、業(yè)主、監(jiān)理一同協(xié)商決定，D1展廳舍棄地坪樁施工方案，改用三七灰土和級(jí)配砂石對(duì)換填地基方案進(jìn)行處理，較之A1，B1展廳采用地坪樁方案，可節(jié)約投資約156萬(wàn)元。

中國(guó)博覽會(huì)會(huì)展綜合體項(xiàng)目D1區(qū)基礎(chǔ)采用基礎(chǔ)承臺(tái)+連梁形式，基礎(chǔ)承臺(tái)尺寸較大，最大承臺(tái)平面尺寸達(dá)10 m×10 m，承臺(tái)厚度4 m，基礎(chǔ)開挖采用大開挖形式，承臺(tái)處按1∶1.5放坡，基礎(chǔ)連梁處按1∶1放坡。這就直接導(dǎo)致承臺(tái)邊回填厚度將超過(guò)4 m，且回填面積大，難以控制地坪施工質(zhì)量。為保證此處地坪的承載力及地基變形控制，后經(jīng)與業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理溝通協(xié)商，改用中粗砂回填，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94，從而保證了承臺(tái)周邊與展廳大面積地坪施工效果的一致性。

3回填施工要點(diǎn)

3.1灰土

灰土回填是將一定體積配合比的灰土在原地面進(jìn)行鋪設(shè)分層碾壓，或?qū)⒌孛嫦乱欢ǚ秶鷥?nèi)的軟弱土層挖去，用一定體積比配合的灰土在最優(yōu)含水量情況下分層回填夯實(shí)或壓實(shí)。特別適用于處理地面下存在1 m～4 m厚的軟弱土層的地基。

石灰質(zhì)量應(yīng)符合Ⅲ級(jí)以上的磨細(xì)生石灰技術(shù)指標(biāo)，要盡量縮短石灰存放時(shí)間，并注意防雨淋，如果存放時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)試驗(yàn)有效鈣及氧化鎂含量低于Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不得使用。石灰含量采用內(nèi)摻6%的石灰。石灰顆粒粒徑不大于5 mm，石灰與填土應(yīng)攪拌均勻。

由于本工程無(wú)空曠拌合場(chǎng)地，且工期極為緊張，結(jié)合工程特點(diǎn)，選擇路拌法施工，即在施工現(xiàn)場(chǎng)以不同的方式(人工的或機(jī)械的)將灰土拌和、攤鋪和壓實(shí)的方法。路拌法拌和比較均勻，可以縮短成型期，便于就地取材。

工藝流程：下承層準(zhǔn)備→施工測(cè)量→備料→攤鋪→拌和→整形→碾壓→養(yǎng)護(hù)。

現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)清表后場(chǎng)地標(biāo)高約為3.6 m～4.2 m不等，灰土回填原則上按250 mm一層進(jìn)行碾壓。碾壓時(shí)，灰土表面要潮濕，碾壓遵循：先兩側(cè)后中間，先靜壓后振動(dòng)再靜壓的操作程序壓實(shí)，壓路機(jī)行駛速度控制在2 km/h以內(nèi)，碾壓分初壓、復(fù)壓和終壓。初壓采用16 t壓路機(jī)，關(guān)閉振動(dòng)裝置，先靜壓兩遍，起整平和穩(wěn)定混合料的作用。復(fù)壓時(shí)打開振動(dòng)裝置，弱振動(dòng)兩遍，強(qiáng)振動(dòng)兩遍，當(dāng)壓實(shí)密度達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求時(shí)復(fù)壓停止。碾壓時(shí)，區(qū)段交接處應(yīng)重復(fù)壓實(shí)。分段施工時(shí)，接槎處做成梯形，水平距離錯(cuò)位1 000 mm斜坡，并充分壓實(shí)。

3.2砂石

砂、砂石墊層的材料，宜選用級(jí)配良好，質(zhì)地堅(jiān)硬的粒料，其顆粒的不均勻系數(shù)最好不能小于10，以中、粗砂為好，可摻入一定數(shù)量的碎石、卵石，但要分布均勻。細(xì)砂也可作為墊層材料，但不易壓實(shí)，而且強(qiáng)度也不高，使用時(shí)也宜摻入一定數(shù)量的碎卵石，但最大粒徑不宜大于50 mm。

本工程的砂石選用碎石、卵石和粗砂，級(jí)配為0 mm～2 mm≤20%,2 mm～5 mm≤15%,5 mm～25 mm≤45%,25 mm～40 mm≤20%。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在灰土基層施工完成后，對(duì)基坑進(jìn)行300 mm厚的級(jí)配碎石墊層施工。本工程室內(nèi)砂石墊層采用300 mm級(jí)配砂石結(jié)合250 mm混凝土配筋面層的形式。級(jí)配砂石墊層選用碎石、卵石、粗砂和中砂，應(yīng)級(jí)配良好，褥墊層應(yīng)采用機(jī)械壓實(shí)。

工藝流程：檢查級(jí)配砂石質(zhì)量→鋪筑砂石→灑水→壓路機(jī)碾壓→找平驗(yàn)收。

設(shè)置間距小于5 m的水平標(biāo)準(zhǔn)木樁，控制鋪筑厚度。在碾壓前，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)干濕程度和氣候條件，適當(dāng)灑水保持砂石的最佳含水量，一般為8%～12%。碾壓時(shí)，壓路機(jī)碾壓不少于4遍，輪距搭接不少于50 cm，行駛速度控制在25 m/min～30 m/min，其輪距搭接不少于500，邊緣和轉(zhuǎn)角處應(yīng)用人工采用蛙式打夯機(jī)補(bǔ)夯密實(shí)。

質(zhì)量檢測(cè)方面，按10 m×10 m方格網(wǎng)檢查高程，誤差不得大于±50 mm。壓實(shí)干密度不小于1.8 t/m3，壓實(shí)系數(shù)不得小于0.95，每100 m2設(shè)置一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。砂石墊層進(jìn)行地基承載力荷載板試驗(yàn)，極限承載力不應(yīng)小于140 kPa。每5 000 m2應(yīng)設(shè)置1組荷載板試驗(yàn)。

4堆載試驗(yàn)

由于結(jié)構(gòu)施工時(shí)，施工荷載通過(guò)排架體系傳遞至已施工完地坪，為確保施工質(zhì)量，需在地坪大面積施工前有針對(duì)性地進(jìn)行堆載試驗(yàn)，其目的在于：

1)驗(yàn)證制定的換填方案及施工工藝是否可行，即處理后地基

承載力和沉降是否滿足要求。

2)測(cè)試梁下地基在重力荷載作用下的沉降，預(yù)估梁在支模、澆搗、養(yǎng)護(hù)時(shí)對(duì)地基土產(chǎn)生的沉降值。

3)檢驗(yàn)地基土經(jīng)過(guò)處理后，提高的地基承載力是否能夠滿足施工要求。

選擇一塊試驗(yàn)場(chǎng)地，確定堆載數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，模擬實(shí)體結(jié)構(gòu)施工排架系統(tǒng)搭設(shè)短排架(減小排架搭設(shè)高度)，模擬混凝土澆筑流程分步對(duì)地坪加載，最終通過(guò)沉降觀測(cè)來(lái)確定地坪的沉降量。模擬排架體系的堆載試驗(yàn)對(duì)各個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測(cè)。堆載前初測(cè)見圖3，模擬排架體系堆載見圖4。

根據(jù)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)給出的結(jié)果，地基并未出現(xiàn)明顯的不均勻沉降，整體沉降值最大為20 mm，且在堆載后的15 d之后即趨向穩(wěn)定。因此，決定大面積地坪施工時(shí)，對(duì)地坪基層做20 mm整體拋高處理，從而保證在結(jié)構(gòu)施工完成后，地坪標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)大梁，決定跨中按2.5‰，支座處按1‰起拱，以保證結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

5結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，回填三七灰土和級(jí)配砂石方案明顯縮短了工期，降低了造價(jià)的同時(shí)，也保證了回填地基的承載力和沉降控制要求。中粗砂回填承臺(tái)兩側(cè)的方法，保證了承臺(tái)周邊與展廳大面積地坪施工效果的一致性。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)堆載試驗(yàn)的沉降觀測(cè)，記錄并分析了不同測(cè)點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了換填方案及施工工藝在大面積回填地基的處理中是可行的。

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Key technology of large area backfillground treatment and application in engineering

Chen HongshuaiMiao JianyangYang HonghuiLi XiaodongXie Qiang

(ShanghaiConstructionIndustry7thConstructionGroupCo.,Ltd,Shanghai200050,China)

Key words:foundation treatment, dust, dinas, loading test

Abstract:According to Chinese Expo complex D1 exhibition hall engineering conditions, the paper determines backfilling foundation processing scheme, and explores critical large-area dust and grading dinas backfilling foundation technologies. Through loading test, it shows that: both the backfilling foundation bearing capacity and subsidence meet requirements.

文章編號(hào)：1009-6825(2016)14-0064-02

收稿日期：2016-03-02

作者簡(jiǎn)介：陳洪帥(1991- )，男，工程師

中圖分類號(hào)：TU472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A