砂石墊層換土法在kv蘇州張浦變地基處理中的應(yīng)用工作體會

砂石墊層換土法在220kVxx變電所地基處理中的應(yīng)用工作體會xx220kVxx變電所工程，其主控制樓為二層框架結(jié)構(gòu)，柱下交叉條形基礎(chǔ)，檐高9.5m，建筑面積835.5㎡。根據(jù)設(shè)計文件要求，地基承載力標準值fk≥90kPa。而巖土工程勘測報告表明：場區(qū)層①粉質(zhì)粘土地基承載力特征值fa1=85kPa，壓縮模量Es1-2,1=4.5MPa，不能滿足設(shè)計地基承載力要求和沉降變形限值；層②粉質(zhì)粘土地基承載力特征值fa2=200kPa，壓縮模量Es1-2,2=7.0MPa，地質(zhì)條件較好。經(jīng)過對多種地基處理技術(shù)方案進行分析比較，決定采用以層②粉質(zhì)粘土作為下臥層、砂石墊層換土回填的方法。1.天然地基地質(zhì)條件該場區(qū)地形平坦，地勢較低，自然地面高程：1.53～2.18m（1985國家高程基準），地下水位埋深：0.80～1.50m，自上而下各層土的性狀分述如下：層①粉質(zhì)粘土：厚度2.5～3.3m，呈黃灰色，等級中～重，濕～很濕，可塑～軟塑，干強度中等，韌性中等，表層約0.5m為耕土；本層土層位較穩(wěn)定，層厚小，為高壓縮性、低承載力土層；壓縮模量4.5MPa，地基承載力特征值85kPa。層②粉質(zhì)粘土：厚度3.1～4.2m，呈黃灰色，等級中～重，稍濕，硬塑，干強度中等～高，韌性中等～高；本層土層位穩(wěn)定，層厚較大，為中等壓縮性、較高承載力土層；壓縮模量7.0MPa，地基承載力特征值200kPa。層③粉質(zhì)粘土夾粉土：厚度1.2～2.6m，粉質(zhì)粘土呈灰黃色，等級中～輕，很濕，可塑為主，干強度中等，韌性中等，巖性接近粉土；粉土呈褐黃色，很濕，稍密為主，顆粒組成中等均勻，干強度中等，韌性中等；本層土層位較穩(wěn)定，層厚較小，為中等壓縮性、中等偏高承載力土層；壓縮模量9.5MPa，地基承載力特征值170kPa。層④粉砂：厚度1.8～3.2m，呈灰黃色，飽和，稍密，成份以石英、長石為主，云母次之，顆粒組成中等均勻，具水平層理，夾薄層粉質(zhì)粘土，局部巖性接近或為粉土；本層土層位穩(wěn)定，層厚較小，為中等偏高壓縮性、中等承載力土層；壓縮模量6.0MPa，地基承載力特征值140kPa。層⑤粉砂：厚度8m以上，未穿透，呈褐黃色、青灰色，飽和，稍密～中密，成份以石英、長石為主，云母次之，顆粒組成中等均勻～均勻，具層理，夾薄層粉土或粉質(zhì)粘土，巖性接近粉土；本層土層位穩(wěn)定，層厚較大，為中等壓縮性、較高承載力土層；壓縮模量9.0MPa，地基承載力特征值180kPa。2.砂石墊層換土法的參數(shù)確定2.1.厚度的確定。砂石墊層的厚度應(yīng)根據(jù)墊層底部軟弱土層的承載力來確定，即：σcz+σz≤fa（1）式中：σcz——墊層底面處土的自重應(yīng)力；σz——墊層底面處的附加應(yīng)力；fa——墊層底面處軟土的承載力特征值；本工程建筑物基礎(chǔ)底面設(shè)計標高為-2.5m，按1985國家高程基準換算為0.49m，自然地面高程為1.53～2.18m，墊層換土厚度采用1.8m，根據(jù)巖土工程勘測報告，該處為層②粉質(zhì)粘土，土的最大重力密度為19.6kN/m3，則墊層底面處土的自重應(yīng)力最大值為：σcz=1.8m×19.6kN/m3=35.28kPa附加應(yīng)力主要為建筑物基礎(chǔ)的設(shè)計荷載：σz=90kPa，地基承載力特征值為200kPa，將以上試算數(shù)據(jù)代入公式（1），則：σcz+σz=35.28kPa＋90kPa=125.28kPa＜200kPa，試算結(jié)果滿足要求。2.2.寬度的確定。砂石墊層的寬度應(yīng)根據(jù)墊層側(cè)面土的承載力來確定，因為基礎(chǔ)荷載在墊層中引起的應(yīng)力使墊層有側(cè)向擠出的趨勢，如果墊層寬度不足、四周土又比較軟弱，墊層就有可能被壓縮而擠入四周軟土中去，使基礎(chǔ)沉降量增大。砂石墊層底部寬度b′由下式確定：b′=b＋2ztanθ(2)式中：b′——砂石墊層底部寬度；b——建筑物基礎(chǔ)寬度；z——砂石墊層厚度；θ——砂石墊層的壓力擴散角；如圖1所示。本工程中b取2.2m，z取1.8m，θ取30°，代入公式(2)，得：b′=b＋2ztanθ=2.2＋2×1.8×tan30°=4.28m根據(jù)上述計算結(jié)果，本工程中砂石墊層寬度設(shè)計取值為5m，滿足要求；因其柱下交叉條形基礎(chǔ)的間距較小，故內(nèi)側(cè)為平面整體回填。此外，即使寬度的計算結(jié)果較小時，墊層頂部距基礎(chǔ)外緣距離也不應(yīng)小于300㎜,以便于基礎(chǔ)的施工。3.砂石墊層換土回填施工監(jiān)理控制要點3.1.施工材料質(zhì)量控制本工程中地基處理采用配比3：7（砂：石）的砂石混合料置換原土，分層壓實進行回填。砂選用中粗砂，碎石選用級配良好、質(zhì)地堅硬的材料，且碎石的最大粒徑不宜大于每層鋪筑厚度的2/3，以保證壓實度；砂與碎石材料的含泥量均應(yīng)控制在3%以內(nèi)。砂石材料進場時應(yīng)進行外觀質(zhì)量檢查，不得含有草根、樹葉、紙片、塑料袋等有機雜物和垃圾；并應(yīng)按要求取樣送檢，經(jīng)檢測質(zhì)量符合要求后方準許使用。3.2.基坑開挖和邊坡維護采用砂石墊層換土法進行施工時，一般置換土層比較軟弱，基坑開挖較深，施工持續(xù)時間長，容易造成邊坡的坍塌。所以一定要根據(jù)現(xiàn)場實際情況和地質(zhì)條件，按要求進行開挖，同時對開挖基坑的邊坡做好維護和采取必要的防坍塌措施。在進行砂石墊層施工的過程中，應(yīng)隨時注意檢查基坑邊坡的穩(wěn)定性，并防止土塊滾落混入砂石墊層中。進行基坑開挖時，還應(yīng)保留坑底200㎜厚土層不挖，待砂石鋪填前再挖。施工時應(yīng)保證開挖基坑底面的平整度，以及相應(yīng)做好坑內(nèi)排水措施。3.3.回填壓實過程控制砂石墊層回填應(yīng)按分層鋪筑、分層壓實工藝進行。施工時，先于墊層最下面一層鋪設(shè)150㎜厚的松砂作為倒濾層，用木夯仔細夯實，然后按照每層200㎜分層鋪筑，分層時應(yīng)保證面層上的平整；各層面上使用10t壓路機往復(fù)碾壓，每層需壓實4遍以上，碾壓時適當灑水潤濕砂石，使其施工含水量保持在8～12%，同時應(yīng)做好基坑內(nèi)的排水工作，特別是要將砂石墊層表面上出現(xiàn)的積水及時排除。每鋪筑和壓實好一層后，需現(xiàn)場取樣進行密實度檢測，滿足設(shè)計要求后，方可進行上一層施工；最后一層砂石壓實完成后，應(yīng)對砂石墊層的表面進行拉線找平，并要符合設(shè)計規(guī)定的標高。若發(fā)現(xiàn)墊層中有砂窩和石子成堆的現(xiàn)象，須將該處砂或石子及時挖出，分別換填級配良好的砂石。施工時，施工單位與監(jiān)理單位分別安排責任心強、技術(shù)業(yè)務(wù)過硬的質(zhì)檢人員和監(jiān)理人員負責全過程的技術(shù)質(zhì)量管理和檢查驗收工作，控制分層厚度、壓實情況、灑水量、壓實遍數(shù)、壓實系數(shù)等，并認真做好記錄，協(xié)同有關(guān)檢驗人員測試相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，嚴把施工質(zhì)量關(guān)。4.試驗檢測和建筑物基礎(chǔ)沉降觀測本工程砂石墊層的土工試驗采用灌砂法，隨鋪筑和壓實層數(shù)分層進行取樣；檢測項目為砂石墊層壓實后的含水率、干密度和密實度。各組數(shù)據(jù)如下：含水率為4.7%～5.6%，干密度為1.99～2.06t/m3，密實度為95%～98%；各項指標均滿足設(shè)計和規(guī)范的要求。砂石墊層上部的建筑物于2005年4月20日開始施工，從4月25日起，檢測單位使用高倍率水準儀（DS2）與銦合金水準尺對建筑物的沉降過程進行了詳細的觀測，觀測點布置如圖2所示，沉降觀測數(shù)據(jù)如表一所示，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)繪制沉降量與時間關(guān)系曲線如圖3所示。建筑物基礎(chǔ)沉降觀測數(shù)據(jù)記錄（表一）觀測次數(shù)觀測日期各觀測點的沉降降觀測數(shù)據(jù)據(jù)（㎜）完工進度荷載kN/㎡123456本次累計本次累計本次累計本次累計本次累計本次累計105.04.225000000000000205.05.226444444444444一層框架40305.07.114374837373737二層封頂70405.08.2243102102929310310主體完工85505.10.220111212211110212212設(shè)備安裝90605.12.22011211311211111311390706.02.22011311401211201311490806.04.22001301401201201301490沉降觀測結(jié)果和沉降量與時間關(guān)系曲線表明：本工程建筑物基礎(chǔ)的沉降量很小，而且在主體完工后即趨于平穩(wěn)，完全滿足規(guī)范允許的沉降變形要求，砂石墊層提供的地基承載力可靠。5.總結(jié)與評價本工程地基處理采用砂石墊層換土法，具有以下優(yōu)點：1、施工簡便，能可靠控制施工質(zhì)量，且不需要特殊的機械設(shè)備；2、降低工程造價，砂石墊層施工原材料僅為砂與碎石，價格便宜，并可就地取材；3、有效縮短工期，砂石墊層施工工藝簡單，不需要預(yù)制