地基處理

墊層處理（換填法）墊層處理（換填法）1墊層的作用及適用范圍2壓實(shí)原理及壓實(shí)系數(shù)3墊層設(shè)計(jì)4墊層的施工5墊層的工程驗(yàn)收6墊層工程的施工質(zhì)量監(jiān)理7墊層施工中常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題和預(yù)防處理措施8工程實(shí)例1.墊層的作用及適用范圍

當(dāng)建筑物的地基土為軟弱土或濕陷性土、膨脹土、凍脹土等不能滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基強(qiáng)度和變形的要求，而軟弱土層的厚度又不很大時(shí)(如不大于3m)，常采用墊層法處理、可得到較好的處理效果，與其它地基處理方法相比，用墊層法處理能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

換填法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性土、膨脹土、凍脹土、素填土、雜填1：地基及暗溝、暗塘的淺層處理。

墊層處理就是將基礎(chǔ)下的軟弱、濕陷性凍土、膨脹土、凍脹土等的一部分雙全部挖去．然后換填密度大、強(qiáng)度高、水穩(wěn)性好的砂礫土、碎(卯)石土、灰土、素土、礦渣以及其它性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的材料，并分層夯(振、壓)實(shí)至要求的密實(shí)度。

換土墊層與原土相比，具有承載力高、剛度大、變形小的優(yōu)點(diǎn)。砂石墊層還可提商地基排水固結(jié)速度，防止季節(jié)性凍土的凍脹，消除膨脹土地基的脹縮性及濕陷性土層的濕陷性，還燈用于瞄沃和暗溝的建筑場(chǎng)地。另外，灰土墊層還具有促使其下土層含水量均衡轉(zhuǎn)移的功能，從而減小土層的差異。

1.墊層的作用及適用范圍

在不同的工程中，墊層所起的作用也不同。如：換土墊層和排水墊層。一般房屋建筑基礎(chǔ)下的砂墊層主要起換土作用，而在路堤或土壩等工程中，砂墊尼主要是起排水固結(jié)作用。換土墊層視工程具體情況而異，軟弱土層較簿時(shí)、常采用全部換土，如圖(a)；若軟弱土層放厚時(shí)，可采用部分換土，如圖(b)，并允許有一定程度的沉降及變形。

1.墊層的作用及適用范圍

換土墊層的處理深度應(yīng)根據(jù)建筑物的要求，由基坑開(kāi)挖深度的可能性等因素綜合確定。

—般多用于上部荷載不大、基礎(chǔ)埋深較淺的中、低層民用建筑的地基處理工程中．一般開(kāi)挖深度不超過(guò)3m。近年來(lái)，一些重大的建（構(gòu))筑物，如高層建筑、大型博物館等也開(kāi)始使用換土墊層。開(kāi)挖深度有的已達(dá)3m以上，甚至更深，但在這種情況下，一定要注意邊坡的穩(wěn)定性，有時(shí)還需采取加固或錨固邊坡的措施。在場(chǎng)地土質(zhì)較好或濕陷性黃土地區(qū)，地下水位以上坑壁可直立穩(wěn)定或邊披穩(wěn)定時(shí)，一般限制墊層厚度在5m以內(nèi)。1.墊層的作用及適用范圍

墊層的設(shè)計(jì)與施工應(yīng)根據(jù)上部建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載特性、基礎(chǔ)形式及埋深、場(chǎng)地土質(zhì)、地下水條件和當(dāng)?shù)厥┕り?duì)伍的技術(shù)裝備、施工經(jīng)驗(yàn)、材料來(lái)源以及工程造價(jià)等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析論證后確定。根據(jù)換填材料的不同，將墊層分為砂石(砂礫、碎卵石)墊層、土墊層(素土、灰土、二灰土墊層)、粉煤灰墊層、礦渣墊層、加筋砂石墊層等，其適用范圍見(jiàn)表

2.壓實(shí)原理及壓實(shí)系數(shù)

壓實(shí)原理?yè)Q土墊層的主要作用是改善原地基土的承載力并減少其沉降量。這一目的通常是通過(guò)外界的壓(夯、振)實(shí)功來(lái)實(shí)現(xiàn)的。土的壓實(shí)程度與土的特性尤其是土的含水量、土的顆粒組成和壓(夯、振)實(shí)能量密切相關(guān)。在一定的壓實(shí)能量作用下，不論是粘性土還是砂性土，其壓(夯、振)實(shí)結(jié)果都與含水量有關(guān)。對(duì)過(guò)濕的土進(jìn)行壓(夯、振)實(shí)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象。此時(shí)土的密實(shí)度并不增大；對(duì)很干的土進(jìn)行壓(夯、振)實(shí)，也不能把土充分壓實(shí)，這是因?yàn)樵谝欢ǖ膲?分、振)實(shí)能量作用下，對(duì)粘性土，當(dāng)含水量很小時(shí)，土粒表面僅存在結(jié)合水膜，土粒相互間的引力很大，由土粒間引力(可能還存在毛細(xì)壓力)使土保持著比較松散的狀態(tài)或凝聚狀態(tài)，土中孔隙大多都相互連通．水少而氣多，在一定的外部壓(夯、振)實(shí)功作用下，雖然土孔隙中的氣體易被排出，密度可增大，但由于水膜潤(rùn)滑作用不明顯以致外部功能也不足以克服粒間引力。此時(shí)土顆粒相對(duì)移動(dòng)較為困難土的干密度增加很小，達(dá)不到理想的壓(夯、振)實(shí)效果。2.壓實(shí)原理及壓實(shí)系數(shù)

壓實(shí)原理隨著含水量的增加。土粒表面水膜逐漸變厚土塊變軟、土粒間的引力逐漸減?。亮Ｔ谕饬ψ饔孟驴湟赘淖兤湓瓉?lái)的位置而移動(dòng)，達(dá)到更密實(shí)的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，土的孔隙相對(duì)減少，土的干密度相對(duì)增加。當(dāng)土的含水量在最佳含水量附近時(shí)，雖然土中孔隙連通得更少甚至不連通?？紫吨械乃蜌怏w處于封閉狀態(tài)而不能排出，并且擊實(shí)時(shí)土內(nèi)產(chǎn)生的孔隙水壓力與孔隙氣壓力也會(huì)降低擊實(shí)功的作用，試驗(yàn)結(jié)果卻證明，這時(shí)土中所含的水量最利于土粒受擊實(shí)時(shí)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)使土變密。以致被擊實(shí)至最大干密度，或者說(shuō)，在最優(yōu)含水量時(shí)，土的密度達(dá)到了該壓實(shí)功能的極限值，干密度不再提高。

2.壓實(shí)原理及壓實(shí)系數(shù)

壓實(shí)原理當(dāng)土中的含水量繼續(xù)增加，超過(guò)某一數(shù)值時(shí)(即后述的最優(yōu)含水量)，土?？紫吨谐錆M了自由水，飽和度達(dá)到85％以上時(shí)，孔隙中過(guò)多的水分不容易立即排出，阻止了土顆粒的靠攏．壓實(shí)效果反而下降。同時(shí)也因?yàn)樵陲柡屯林械臍怏w大多是封閉氣泡，完全被水包圍，外界壓力越來(lái)越難將這些封閉氣泡排出土體之外，導(dǎo)致孔映壓力卻更為明顯，抵消了部分擊實(shí)功，因而壓實(shí)效果也達(dá)不到理想狀態(tài)。也就是說(shuō)．繼續(xù)增加含水量．在外力作用下，只能使孔隙水壓力增加并阻止了土粒移動(dòng)。

2.壓實(shí)原理及壓實(shí)系數(shù)

壓實(shí)原理對(duì)砂類土而言，粒間水的存在主要起到減少粒間摩擦力的潤(rùn)滑作用。在含水量增加的初期．隨著含水量的增加。粒間阻力減小．土粒易于移動(dòng)，故而外界的壓(夯、振)實(shí)能量能促使土體密實(shí)。但當(dāng)含水量超過(guò)某一數(shù)值時(shí)(即后述的最優(yōu)含水量)，水的減阻作用不再明顯，而與粘性土一樣，過(guò)多的粒間水的存在阻止了顆粒的進(jìn)一步擠密，并有可能在壓(夯、振)實(shí)能量作用下，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，在土中形成局部液化，而使土的密實(shí)度和承載力同時(shí)降低。這樣就存在—個(gè)含水量界限值，即在一定的壓(夯、振)實(shí)能量作用下，土最容易被壓(夯、振)密，并能達(dá)到最大的干密度，這時(shí)土所具有的含水量即為最優(yōu)含水量，通常用w表示。當(dāng)土的含水量大于或小于這一界限含水量時(shí)，都不會(huì)達(dá)到最大干密度。最佳含水量的確定通過(guò)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)來(lái)取得。2.壓實(shí)原理及壓實(shí)系數(shù)

壓實(shí)原理

控制施工時(shí)演料的含水量接近其最憂含水量。對(duì)于砂石勢(shì)層、干渣些層，一般要保持灑水飽和時(shí)進(jìn)行施工。對(duì)素土、灰土勢(shì)層相粉煤灰的含水量要在其M”土2％范圍內(nèi)施工時(shí)才能達(dá)到設(shè)計(jì)密實(shí)度。另外在墊層搭接部位要嚴(yán)格控制，避免發(fā)生密實(shí)度不均勻，適當(dāng)增加質(zhì)量抽檢數(shù)量和次數(shù)，防止這種現(xiàn)象出現(xiàn)。在基坑底已沖在的古穴、古井、空洞等未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在勢(shì)層施工時(shí)也會(huì)導(dǎo)致墊層施工后密實(shí)度不均勻，所以在驗(yàn)槽時(shí)。要詳細(xì)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行肋查、排除。2．8工程實(shí)例鋼碴墊層是—種半剛性材料，有水硬性的性質(zhì)．它的強(qiáng)度隨時(shí)間增長(zhǎng)，能提高工程的安全度。鋼渣墊層已在道路路面中長(zhǎng)期使用，但未見(jiàn)應(yīng)用于房屋工程。實(shí)際上鋼渣墊層不僅能增加地基的承載力、而且通過(guò)鋼渣墊層能使上部建筑荷載應(yīng)力均勻．可以減少沉降特別是不均勻沉降。為此，將杭州市城建設(shè)計(jì)院金咸清先生介紹的鋼渣墊層作為房屋建筑的復(fù)合地基的工程實(shí)例介紹結(jié)讀者，并希望能推廣使用。在一些軟土地基中，往往地表面有一層較薄的硬殼層，其下是深厚的軟弱淤泥質(zhì)粘土層。結(jié)合具體的工程實(shí)際，如何合理地采用復(fù)合地基．節(jié)約造價(jià)，縮短工期，達(dá)到工程建設(shè)的目的f

一、工程的地貌和地質(zhì)本工程位于杭州教工路南端。場(chǎng)地平坦。擬建房屋臨近街面，城區(qū)的一條煤氣主干管就在擬建房屋基腳邊由南向北通過(guò)，因此不宜打沉管灌注樁。如果采用鉆孔(挖孔)灌注樁，則投入的成本又太大?；谏鲜鲈颍捎酶牧嫉鼗桨?。本地區(qū)原屑武林門(mén)與古蕩之間的農(nóng)田水塘范圍，地質(zhì)分布簡(jiǎn)述如下；地表由人工填土和英白持泥①組成。入工填土不很密實(shí)旦厚度較??；垢泥極軟，不宜采用。②早土系粉質(zhì)粘土，天然孔隙比較⑦稍小，飽和度為o．85，尚未飽和，其性質(zhì)稍優(yōu)于城區(qū)常見(jiàn)的淤泥質(zhì)粘土的標(biāo)準(zhǔn)。可作為復(fù)合地基的基底位置，但是②早土下有較深的淤質(zhì)土塌，壓縮性較高，特別是②A土質(zhì)較差，厚約3m，會(huì)使所建工程產(chǎn)生較大沉降，所以在考慮采用復(fù)合地基時(shí)，必須考慮有相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工措施，以減少沉降。⑦號(hào)土作為復(fù)合地基的持力層。根據(jù)鉆探資料，②號(hào)土頂層標(biāo)高計(jì)算列于表2．8．1。場(chǎng)地地質(zhì)情況如圖2．8．1所示?！绊敻咧更S梅標(biāo)高。從表中可見(jiàn)，②A壓縮層的起伏及層厚均相差不大；由此得出結(jié)論果采用復(fù)合地基雖有一定的絕對(duì)沉降，但相對(duì)沉陣較小。二、采用復(fù)合地基的主要技術(shù)措施采用復(fù)合地基有多種方法，如碎石樁、石灰樁、水泥攪拌樁等，對(duì)飽和粘土效果不大，重錘夯實(shí)的方法可加密表層瓦礫螟土，但不能使飽和土密實(shí)，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，采用的方法足鋼渣混合料墊層。鋼渣混合料由鋼渣、煤渣、飛灰渣、本土及少量水泥摻和料組合而成。石灰漁指石灰塘中消石灰余留的渣粒，本土指含水量不高的本地土壤。如本工程所挖出的人工填土即可使用。由于混合料的原料都是利用工業(yè)廢料和本地土壤，因此大大節(jié)約了基礎(chǔ)工程費(fèi)用。鋼渣混合料與水泥混凝土和瀝青樹(shù)料均有所不同。水泥混凝土強(qiáng)度大，變形小，是剛性材料；瀝青材料允許較大的變形，是柔性材料。而鋼渣混合料是介于兩者之間的半剛性材料。鋼渣混合料因含有各種粒料和本土允許施工加載時(shí)所產(chǎn)生的各種變形，同時(shí)因鋼渣混合料中含有石灰和水泥，具有水硬性和氣硬性的性質(zhì)，材料澆搗后強(qiáng)度會(huì)不斷提高，增強(qiáng)使用階段的承載能力和減少不均勻沉陣，保證使用階段有足夠的安全強(qiáng)度。

五、施工巾要注怠的問(wèn)題要求施工單位配合作出周密的施工計(jì)劃，妥善地采用原料，對(duì)過(guò)大的鋼渣給予清除。嚴(yán)格地按照配合比用重量配料，對(duì)墊層組合料作出20cm×20cm的多組試塊，分期試壓，并設(shè)置水準(zhǔn)基點(diǎn)注意觀測(cè)沉降。六、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果該工程已于1995年3月竣工交付使用，僅基礎(chǔ)投資撰用就節(jié)約20多萬(wàn)元，占總基礎(chǔ)投資費(fèi)用的40％。此外，該工程使用效果也很好，沉降值最大處為4．5cm，最小處為2．5cm，差異沉降(相鄰兩個(gè)柱)值l—5cm。工程實(shí)例2一粉煤灰墊層處理工程實(shí)例一、地質(zhì)條件及工程概況上海冷軋薄板廠主廠房位于長(zhǎng)江下游沖積平原，地勢(shì)平坦低洼，水系發(fā)育，地下水理深較淺(1m左右)。地層自L而下為：褐黃色粉質(zhì)粘土層(為持力層)，地基上承載力為80kP。；較厚的淤泥質(zhì)粘性上，承裁力為60一70kPa。設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高高于原始地面標(biāo)高o，7—1．om，持力層承載力低，滿足不了設(shè)計(jì)要求。需進(jìn)行地基處理。‘工程占地東西長(zhǎng)約700m，南北寬約440m，總面積28400m?。廠區(qū)自然地面標(biāo)高十3．1一十3．7m，主車間廠房室內(nèi)地坪標(biāo)高鈾．7m主生產(chǎn)車間廠房建筑面積73847m2，可分為6個(gè)區(qū)域，圖2．8．3為車間建筑平面圖

參照土的壓縮模量與承載力關(guān)系的資料．壓實(shí)合格的2；8灰土承載力標(biāo)準(zhǔn)值可取為300kPa，經(jīng)過(guò)寬度和深度修正后，承載力為355kPa，大于基底壓力200kPa。另外，按照斯開(kāi)普頓的極限承載力公式計(jì)算2：8灰土承載刀，可得出承載力標(biāo)準(zhǔn)值498kPa(安全系數(shù)為1．3)．同樣大于基底壓力。

2．京土墊層的承載刀按規(guī)范可取墊層承載力標(biāo)準(zhǔn)值150kPa，經(jīng)過(guò)寬度和深度修正后，共承載力為317kPa大于基底壓力。故灰土和素土邊層的承載能力大于基底壓力，是可行的。

3．下臥土層的承強(qiáng)力下臥天然土層為第五層土大于該層頂面壓力236kPa。

4．地基沉降驗(yàn)算其承強(qiáng)力標(biāo)準(zhǔn)值為140kPa，經(jīng)寬度和深度修正后為243kPa

技規(guī)范計(jì)算的沉降量為4．3—9．8cm(們。取L7)一3．09cm，兩者差距較大，結(jié)合實(shí)際工程的觀測(cè)資料．沉降差小于40mm，傾斜值不超過(guò)o．o069。綜亡所述，采用灰土和素土墊層可消除濕陷性，經(jīng)沉降觀測(cè)，自墊層回填開(kāi)始到主體結(jié)構(gòu)完成，三、方案比較面按應(yīng)力歷史分析法計(jì)算結(jié)果為o．86分析推斷沉降可能值為10一50mm，即其承載能力和沉降都能滿足設(shè)計(jì)要求最大下沉為16mm，最小為3mm。墊層置換方案與擠密樁方案及壓入預(yù)制樁方案比較，主要優(yōu)越性在于具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，三種方案的經(jīng)濟(jì)比較，見(jiàn)表2．8．10。狀態(tài)．物質(zhì)組成雜亂，以粉砂、粉土為主。局部為紉砂，含少量煤肩、磚塊和碎石塊等。

2．租砂十粉土：厚度為o．50—L90m，底板埋深為2．刃一Llom。巖性特征：呈黃褐色，濕度為濕一飽和，密實(shí)度為松散，顆粒組成很不均勻，夾粉細(xì)砂薄層或透銑體，層理明顯欠規(guī)律性，該層具有輕微液化現(xiàn)象。其標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)錘擊數(shù)Ar么5—15擊．平均值為9擊，最小平均值為7擊。

3．粉細(xì)沙：厚度1．40—Loom，底板埋探為L(zhǎng)50一6．ionl。巖性特征：顏色呈黃褐色．濕一飽和，稍密，顆粒組成較勻，夾中細(xì)砂薄層或透銑體。其標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)錘擊數(shù)y的平均值為8擊，最小平均值為7擊cL粉質(zhì)粘土：揭礫厚度1．6u一6．40m，頂板埋探5．50‘”6．50m。巖性特征：顏色呈黃褐色，在8．oom以下為灰綠色，濕一很澀，可塑一硬塑狀態(tài)、十質(zhì)不均勻，夾粉土、粘土薄層或透鏡體。其標(biāo)被貫人試驗(yàn)錘擊數(shù)八的平均值為8擊，最小平均值為6擊。該層未穿遠(yuǎn)。該場(chǎng)地地下水位埋深為一L2m。場(chǎng)地土類型為軟弱場(chǎng)地土，場(chǎng)地類別為g類。該場(chǎng)地在一2．50一一Llom范圍內(nèi)存在輕微液化現(xiàn)象。土的特性如表2．8．U。

本工程的基礎(chǔ)原設(shè)計(jì)方案為鋼筋很凝土灌注校，由于成孔較為困難，改為預(yù)制混凝土校、預(yù)制校在打樁過(guò)程中，對(duì)周圍后民的干擾較大并經(jīng)和加