e軟弱膨脹土的地基處理與實(shí)例分析

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。e軟弱膨脹土的地基處理與實(shí)例分析e軟弱膨脹土的地基處理與實(shí)例分析軟弱膨脹土的地基處理與實(shí)例分析摘要：軟弱膨脹土地基是一種比較特殊的地基。當(dāng)利用這種土作為建筑物地基時(shí)，必須采取必要的處理措施，以消除土的膨脹潛勢(shì)。處理措施一般分深層和淺層處理，本文通過工程實(shí)例，分析了不同建（構(gòu)）筑物在相同的地質(zhì)條件下的幾種處理方法。 關(guān)鍵詞：膨脹土 地基處理 灌注樁 砂石墊層 砂包基礎(chǔ) 1 概述 膨脹土系指粘粒成分主要由強(qiáng)親水性礦物組成，具有吸水膨脹和失水收縮特性的粘性土。由于膨脹性土?xí)驗(yàn)橥林泻康淖兓l(fā)生相應(yīng)的膨脹

2、或收縮變形，特別是在場(chǎng)地膨脹性土層厚度不一，均勻性不一、不同部位處含水量的變化以及建筑物基底壓力不等等原因時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致地基土不均勻的隆起或下陷，使得建筑物產(chǎn)生墻體開裂、地面隆起或下陷等破壞。因此，必須對(duì)膨脹性土場(chǎng)地進(jìn)行處理，以滿足自由膨脹率ef均小于0.4的要求。2 軟弱膨脹土地基處理的一般原則 膨脹土地基的處理應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地基的脹縮等級(jí)、場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況和建筑物結(jié)構(gòu)類型等。結(jié)合建筑經(jīng)驗(yàn)和施工條件，因地制宜采取治理措施。如果能夠采用換填非膨脹土或采取化學(xué)等方法，從根本上改變地基土的性質(zhì)，則是根治的最好方法。如果用樁基或深埋的辦法，使基礎(chǔ)落到含水量較穩(wěn)定的土層，就能大大減少

3、建筑物的危害；對(duì)于上部荷重較輕的小型建（構(gòu)）筑物，亦可淺埋基礎(chǔ)但必須避免擾動(dòng)下部膨脹土。 由此可知，軟弱膨脹土地基的處理應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地土脹縮性能、水文地質(zhì)條件，考慮具體建筑物適應(yīng)變形的能力，采取相應(yīng)的處理措施。同時(shí)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體變形能力，切斷基底下外界滲水條件，以保證地基的穩(wěn)定性。3 工程實(shí)例3.1工程概況 云南個(gè)舊電解鋁廠位于云南省個(gè)舊市大屯鎮(zhèn)，地面絕對(duì)標(biāo)高為1293.61297.57m，地形平坦。在地貌上場(chǎng)地屬于盆地邊緣平坦地貌。據(jù)地質(zhì)勘察資料，本場(chǎng)地為膨脹性填土場(chǎng)地。各地層由上而下為：1層填土（Qm1）：褐紅色，稍濕，稍密中密，主要由灰?guī)r碎石、角礫及粘土等組成，層厚0.51米。2層耕植土（Q

4、m1）：褐紅色，稍濕 濕，松散，含植物根系。層厚0.40.5米。1層粘土（Qa1+p1）：褐紅色，可塑狀態(tài)，局部硬塑或軟塑，局部含砂巖圓礫，局部夾薄層圓礫、礫砂，成分主要為砂巖。層厚0.52.10米。2層卵石（Qa1+p1）：褐紅色、褐灰色，稍濕濕，稍密，砂及粘土充填。層厚1.201.30米。1層粘土（Qp1+1）：黑灰色、灰色、灰黃色，可塑狀態(tài)，局部軟塑狀態(tài)，局部含砂、礫石，次棱角狀，頂部偶見動(dòng)物殘骸，夾細(xì)砂、中砂。層厚3.28.4米。2層中砂（Qp1+1）：灰色、淺灰色、灰黃色，很濕，松散稍密，分選性較差，含卵石、圓礫，次棱角狀，含量510%，含粘粒。1層粘土（Qa1+p1）：黃綠色、淺黃

5、色，可塑硬塑狀態(tài)，局部含少量碎石、角礫。層厚0.64.80米。2層中砂（Qa1+p1）：淺灰色、灰色、黃綠色，濕，稍密中密，分選性一般，含圓礫、卵石，含量310%，含粘粒。層厚0.62.9米。層粘土（Qa1+p1）：淺黃色、褐黃色、黃綠色，硬塑狀態(tài)，局部可塑或硬塑狀態(tài)，含碎石、圓礫，含量約5%左右，局部夾粉質(zhì)粘土。鉆孔未揭穿，層頂埋深6.0013.40米。 本場(chǎng)地地下水穩(wěn)定埋深01.3米。 上述各土層的物理力學(xué)指標(biāo)見表1，各土層的容許承載力見表2。表1 各主要土層主要物理力學(xué)指標(biāo)表土層編號(hào)土層名稱天然含水量（%）重力密度rKN/m3含水比aW孔隙比e液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)a1-2MPa-1壓縮模

6、量Es1-2MPa粘聚力CkkPa內(nèi)磨擦角k度1粘土34190.760.960.40.44.9459.51粘土3318.80.660.910.30.454.7359.22中砂20.81粘土2520.50.490.670.050.29.080142細(xì)砂粘土2320.40.550.660.060.29.07513.5表2 各層土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值土層編號(hào)土層名稱土的狀態(tài)地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）1填土稍密702耕植土松散1粘土可塑1352卵石稍密1801粘土可塑1402中砂松散稍密1503礫石中密密實(shí)2501粘土可塑硬塑2402細(xì)砂稍密中密135粘土硬塑2403.2 地基處理方案的選擇 因全廠新建建筑

7、物較多，結(jié)構(gòu)型式多樣，對(duì)不均勻脹縮變形的適應(yīng)能力和使用要求均不同。因此慎重研究比較，合理選擇運(yùn)用地基處理方案，對(duì)于保證建筑物安全可靠，節(jié)省投資，加快工程進(jìn)度都具有十分具有重要的意義。3.2.1 電解車間3.2.1.1概況 電解車間全長313.0米，柱距6.2米，跨度24.0米，鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，屋架下弦標(biāo)高16.0米，軌頂標(biāo)高9.15米，車間內(nèi)設(shè)有標(biāo)高為2.4米鋼筋混凝土操作平臺(tái)，操作荷載50KN/m2, 兩臺(tái)電解鋁多功能起重機(jī)及一臺(tái)20t普通天車，多功能起重機(jī)最大輪壓Pmax為410KN。3.2.1.2地基處理方案的選擇 根據(jù)本工程框架內(nèi)力分析結(jié)果，各柱腳內(nèi)力為N=3940kN, M=22

8、00KN.m, V=141KN?；A(chǔ)方案選擇如下： 方案一：砂石墊層法。能夠充分利用天然地基強(qiáng)度，減少基底附加應(yīng)力和調(diào)整基礎(chǔ)變形沉降，較深層處理經(jīng)濟(jì)，且施工機(jī)具簡單，材料來源廣，通常是一種優(yōu)先考慮的地基處理方案。由于本場(chǎng)地地下水位高，且與電解區(qū)域內(nèi)凈化系統(tǒng)除塵煙道較近，煙道開挖較深，如采用本處理方法使得基槽開挖較寬較深，不利于機(jī)械碾壓，如果采用人工分層夯實(shí)，質(zhì)量不易保證，往往壓實(shí)系數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，施工工期較長，由于該地區(qū)雨量豐富，工期拖延會(huì)給工程地基處理及基礎(chǔ)的施工質(zhì)量造成不利影響，且砂石用量較大。 方案二：沉管灌注樁。該樁單價(jià)低，施工快。但根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，沉管灌注樁端阻力小，所需樁數(shù)多，

9、因而對(duì)上部土層的破壞較為嚴(yán)重，且該樁的成樁質(zhì)量人為因素很大，容易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷樁。 方案三：人工挖孔護(hù)壁灌注樁。該處理方案施工簡單，機(jī)具設(shè)備少，進(jìn)度快，成本低，也能有效地克服膨脹土對(duì)建筑物的危害。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，人工挖孔護(hù)壁灌注樁樁端阻力大，通過擴(kuò)底等技術(shù)處理，可節(jié)約樁數(shù)量，根據(jù)當(dāng)?shù)厝肆η闆r，可大面積開挖施工，以加快施工進(jìn)度。 經(jīng)過技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析比較，本工程采用人工挖孔護(hù)壁灌注樁。由于樁的長度主要取決于地層的結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷載，加上機(jī)械器具的因素，本工程采用800人工挖孔護(hù)壁灌注樁，擴(kuò)底直徑為1.7m。 3.2.1.3試樁及分析 為了驗(yàn)證人工挖孔擴(kuò)底樁在本工程的適宜程度，在本場(chǎng)地做了兩

10、組挖孔樁的試樁。分析以上兩組PS曲線可得出單樁極限承載力可取為3200kN，滿足設(shè)計(jì)要求。由此可見，采用人工挖孔擴(kuò)底樁對(duì)本工程是適宜的。3.2.2 50米磚煙囪3.2.2.1地基處理方案的選擇 根據(jù)當(dāng)?shù)靥幚砼蛎浲恋慕?jīng)驗(yàn)，工程采用樁基較為穩(wěn)妥。但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，該煙囪位于電解區(qū)域內(nèi)，周邊建（構(gòu)）筑物已基本完工，如采用樁基，施工周期要加長，且工程造價(jià)也要提高。如果將基礎(chǔ)深埋，即把基礎(chǔ)直接座在第層土上。這種方法雖然施工簡單，但基礎(chǔ)高度需加高3米，不僅增加了基礎(chǔ)的造價(jià)，且對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物也有一定影響，同時(shí)，對(duì)下部膨脹土層擾動(dòng)過大。經(jīng)過分析比較，決定采用換填級(jí)配良好的砂石墊層。3.2.2.2砂石墊層

11、的設(shè)計(jì)參數(shù)3.2.2.2.1配合比設(shè)計(jì) 根據(jù)當(dāng)?shù)匾酝笆瘔|層級(jí)配的配比經(jīng)驗(yàn)，決定選用表3所示的重量比砂石級(jí)配，并進(jìn)行了室內(nèi)壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，該級(jí)配的砂石，室內(nèi)壓實(shí)下取得了較好的密實(shí)度。表3顆粒組成（%）干重度d（kN/m3）壓縮系數(shù)a1-2（kPa-1）壓縮模量Es（1-2）（kPa）粒徑（mm）5020205砂松散狀態(tài)45.030.025.019壓縮狀態(tài)42.132.025.926.34×10-533.4×1043.2.2.2.2 墊層厚度的確定 根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ7-89）及建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-91）的規(guī)定，經(jīng)計(jì)算本工程墊層厚度取1.2m，

12、寬度寬出基礎(chǔ)邊緣1.0米。3.2.2.3 砂石墊層的施工 在砂石墊層施工前，作為持力層的膨脹土層應(yīng)避免人為擾動(dòng)。級(jí)配填料在摻加總重4.5%的水后，以攪拌機(jī)攪拌均勻，并以0.30.5米的厚度分層鋪墊。然后采用120kN的振動(dòng)碾壓機(jī)振碾，碾壓時(shí)采取分條疊合搭接，每次重疊1/2的碾輪，縱橫交錯(cuò)，重疊振壓各四遍。 墊層碾壓結(jié)束后，對(duì)墊層進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，經(jīng)測(cè)定，砂石墊層的壓實(shí)系數(shù)c0.95.滿足規(guī)范要求，可以做為本構(gòu)筑物的地基。3.2.3 單層附屬建筑對(duì)于場(chǎng)地內(nèi)單層附屬建筑，由于其上部結(jié)構(gòu)荷載較小，設(shè)計(jì)采用了砂包基礎(chǔ)的處理形式。由于砂包基礎(chǔ)能釋放地裂應(yīng)力，在膨脹土發(fā)育地區(qū)，中等脹縮性土地基，采用砂包基礎(chǔ)、地基梁、梁下油氈滑動(dòng)層以及加寬散水坡四者相結(jié)合的處理措施，能夠取得良好效果。砂采用中砂或當(dāng)?shù)刈匀患?jí)配土加石，基礎(chǔ)下處理厚度不小于300mm，每邊寬出基礎(chǔ)寬度不小于250mm。通過對(duì)已建成建筑物的沉降觀測(cè)，平均沉降量為5