软弱地基换填处理及加固施工技术探讨

　　地基处理直接影响到建筑物的安全与正常使用，软弱地基基础一旦发生质量事故，其修补工作要比上部结构困难得多，国内外软弱地基基础方面的质量事故发生不少，对工程人员而言必须应引以为鉴，因此，必须进一步加强软弱地基的处理研究，本文将结合工程案例就软弱地基采用换填法处理及加固的施工技术作一些探讨。

 

　　一、软弱地基换填处理技术综述

 

　　软弱地基主要包括淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。软弱地基具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性，如相对密度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，压缩系数α1-2=0.7～1.5MPa-1。这些土作为地基土往往承载力低，压缩性大，不能满足建筑上部结构的要求，易引起建筑物沉降或不均匀沉降，造成上部结构沉陷、开裂破坏或倾斜。因此必须通过对地基土进行必要的加固或改良，以提高其承载力和减小其压缩量，使之符合上部结构对它的要求。软弱地基加固处理旨在提高软弱地基的强度、保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地基土的振动液化。

 

　　目前针对软弱地基的不同构成可采用“挖、填、换、压、夯”等不同的处理方法。换填法是当软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去，代之以人工填筑的垫层作持力层从而提高软弱地基强度的一种方法，可采用砂石、三合土、矿渣、素土等多种材料换土。以下就换采用换土垫层法加固处理软弱地基的施工技术问题作进一步探讨。

 

　   二、换土垫层法施工设计

 

　　将基础底面设计标高以下一定深度范围内的软土挖除，另行换填经分层夯实的砂砾料即形成砂砾垫层。砂砾垫层夯实后具有较高的强度，作为基础的持力层，其承载力可以满足建筑物的要求；另一方面，垫层的设置能使基底压应力通过垫层扩散到下面较大面积的软土层上，同时，软土层置于砂砾垫层之下，实际上已变成了下卧层，其承载力随埋深的增加而有所提高，于是就可保证软土层所承受的压力不超过它本身的承载力。砂砾垫层的压缩性小，有利于基础的总沉降值减小，另外砂砾垫层也是良好的排水层，还能加速软土层的固结。

 

　　对于重要的建筑物，还应验算垫层及垫层下软土层的压缩量，压缩量的计算一般采用分层总和法或附加应力法。

 

　　砂垫层应尽可能就地取材，一般以级配良好、质地较硬的中砂、粗砂或砾砂为好，含泥量不得大于3%，在砂垫层中也可掺入一定数量的碎石或卵石，含石量≤50%，其最大粒径不宜大于50mm，且应与砂拌和均匀。垫层应分层夯实，每层厚度约20～30cm左右，压实过程中应酌量洒水，以利达到最大的密实状态。压实方法有平振法、夯实法、碾压法、水撼法及插振法。

 

　　三、软弱地基换填处理及加固应用实例

 

　　3.1工程概况

 

　　某经济适用房一号楼工程，建筑面积2160㎡，六层砖混结构，条形基础，局部为独立柱基，基础埋深-2.4米。地质剖面自上而下由耕土、杂填土、素填土、粉质粘土、粉土、中砂及卵石层构成。承载力不宜以天然地基作基础持力层，拟采用换填地基处理方式，确定以砂石各占50%的级配砂夹卵石碾压夯实后作为持力层。换填后地基承载力特征值fak≥200KPa。

 

　　3.2施工工艺

 

　　（1）工艺流程：检验砂卵石质量→分层铺筑砂卵石→洒水→分层碾压夯实→找平验收

 

　　（2）施工要点

 

　　采用砂卵石回填，砂石比例为：砂为50%，卵石为50%，砂为中粗砂。级配砂石材料，不得含有草根、树叶、塑料袋等有机杂物及垃圾。

 

　　设置控制铺筑厚度的标志，如水平标准木桩或标高桩，或在固定的建筑物墙上、槽坑的边坡上弹上水平标高线或钉上水平标高木橛。在地下水位高于基坑（槽）底面的工程中施工时，应采取排水或降低地下水平的措施，使基坑（槽）保持无水状态。铺设垫层前应验槽，将基底表面浮土、淤泥、杂物清除干净，两侧应设一定坡度，防止振捣时塌方。垫层底面标高不同时，土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应夯压密实。分层铺设时，接头应作斜坡或阶梯形搭接，每层错开0.5m-1.0m，并注意充分捣实。人工级配的砂卵石，应先将砂、卵石拌合均匀后，再铺夯压实。垫层铺设时，严禁扰动垫层下卧层及侧壁的软弱土层，防止被践踏或受浸泡，降低其强度。垫层应分层铺设，分层夯或压实，基坑内预先安好5m×5m网络标桩，控制每层砂垫层的铺设厚度。当地下水位较高或在饱和的软弱地基上铺设垫层时，应加强基坑内及外侧四周的排水工作，防止砂卵石垫层泡水引起砂的流失，保持基坑边坡稳定；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。铺筑级配砂石在振实碾压前，应根据其干湿程度和气候条件，适当地洒水以保持砂石的最佳含水量，一般为8%～12%。

 

　　本工程地基换土施工采用机械分层碾压夯实。要求换填200mm厚度夯实一次，夯实后系数达到0.97以上，换填宽度为基础外边500mm，换填深度为设计要求深度。机械在进行施工作业时，不得扰动基坑边土体，以避免使软土混入砂卵石垫层而降低砂卵石垫层的强度。最后一层压实完成后，表面应拉线找平，并且要符合设计规定的标高。

 

　　3.3成品保护

 

　　回填砂卵石时，应注意保护好现场轴线桩、标准高程桩，防止碰撞位移，并应经常复测。地基范围内不应留有空洞。完工后如无技术措施，不得在影响其稳定的区域内进行挖掘工程。施工中必须保证边坡稳定，防止边坡坍塌。夜间施工时，应合理安排施工顺序，配备足够的照明设施；防止级配砂石不准或铺筑超厚。级配砂石成活后，应连续进行上部施工；否则应适当经常洒水润湿。

 

　　3.4应注意的质量问题

 

　　（1）大面积下沉：主要是未按质量要求施工，分层铺筑过厚、碾压遍数不够、洒水不足等。要严格执行操作工艺的要求。

 

　　（2）局部下沉：边缘和转角处没振实，留接槎没按规定搭接和振实。对边角处的振动不得遗漏。

 

　　（3）级配不良：应配专人及时处理砂窝、石堆等问题，做到砂石级配良好。

 

　　（4）在地下水位以下的砂石地基，其最下层的铺筑厚度可适当增加50mm。

 

　　（5）密实度不符合要求：坚持分层检查砂石地基的质量。每层的纯砂检查点的干砂质量密度。必须符合规定，否则不能进行上一层的砂石施工。

 

　　（6）砂石垫层厚度不宜小于100mm；冻结的天然砂石不得使用。

 

　　3.5施工检验

 

　　经换填加固处理后，地基承载力特征值达到设计要求。

 

　　四、结论与总结：

 

　　软弱地基是建筑工程建设中经常遇到的地质条件，由于软弱地基无法满足建筑工程对地基的要求，因此必须进行地基加固处理达到工程建筑要求后方可开展后续施工。换填加固地基处理方法是软弱地基加固处理中常用的方法，经换填处理后的地基承载力高、刚度大、变形小。换填法广泛适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的吹填土等地基处理以及暗塘、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。

 

　　【参考文献】

 

[1]杨剑锋，黄庆民.关于房屋建筑地基基础施工技术与其应用的探索思考[J].城市建设理论研究，2014，（12）.

 

[2]张英.基础软弱地基换填思路及设计实例[J].科学时代，2013，（7）.