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地基处理之换填地基
灰土地基
灰土地基是将根底底面下要求范围内的软弱土层挖去,用一定比例的石灰与 土,在最优含水量情况下,充分拌合,分层回填夯实或压实而成.灰土地基具有 一定的强度、水稳性和抗渗性,施工工艺简单,费用较低,是一种应用广泛、经 济、实用的地基加固方法.适于加固深 1 1〜m 4m 厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土 等,还可用作结构的辅助防渗层. 1 1 .材料要求 (1) 土料 采用就地挖出的粘性土及塑性指数大于 4 4 的粉土,土内有机质含量不得超过 5%. 土料应过筛,其颗粒不应大于 15mm. 1 1 2 2)石灰 应用 I III 级以上新鲜的块灰,含氧化钙、氧化镁愈高愈好,使用前 1 1〜d 2d 消解 并过筛,其颗粒不得大于 5mm,且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质, 也不得含有过多的水分. 2 2 .施工工艺方法要点 (1 1)对基槽(坑)应先验槽,消除松土,并打两遍底夯,要求平整干净. 如有积水、淤泥应晾干；局部有软弱土层或孔洞,应及时挖除后用灰土分层回填 夯实. (2 2)灰土配合比应符合设计规定,一般用 3 3：
7 7 或 2 2：
8 (石灰：土,体积 比).多用人工翻拌,不少于 3 3 遍,使到达均匀,颜色一致,并适当限制含水量, 现场以手握成团,两指轻捏即散为宜,一般最优含水量为 14%〜 18%；如含水分 过多或过少时,应稍晾干或洒水湿润,如有球闭应打碎,要求随拌随用. (3 3)铺灰应分段分层夯筑,每层虚铺厚度可参见表 7 7- -1 1,夯实机具可根据工 程大小和现场机具条件用人力或机械夯打或碾压,遍数按设计要求的干密度由试 夯(或碾压)确定,一般不少于 4 4 遍. 灰土最大虚铺厚度表 7 7- -1 1 夯实机具种类 重量〔 t 〕 虚铺厚度〔 mm 〕 备注
石夯、木夯 0.04 〜 0.08 200 〜 250 人力送夯,落距 400 〜 500mm , 一夯压半夯, 夯实后约 80 〜 100mm 厚 轻型夯实机械 0.12 〜 0.4 200 〜 250 蛙式夯机、柴油打夯机,夯实后约 100 〜150mm 厚 压路机 6~10 200 〜 300 双轮 〔4 4〕灰土分段施工时,不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝,上下两层 的接缝距离不得小于 500mm,接缝处应夯压密实,并作成直槎.当灰土地基高 度不同时,应做成阶梯形,每阶宽不少于 500mm；对作辅助防渗层的灰土,应 将地下水位以下结构包围,并处理好接缝,同时注意接缝质量,每层虚土从留缝 处往前延伸500mm,夯实时应夯过接缝 m 300mm 以上；接缝时,用铁锹在留缝处 垂直切齐,再铺下段夯实. 〔5 5〕灰土应当日铺填夯压,入槽〔坑〕灰土不得隔日夯打.夯实后的灰土 30d内不得受水浸泡,并及时进行根底施工与基坑回填,或在灰土外表作临时性 覆盖,预防日晒雨淋.雨季施工时,应采取适当防雨、排水举措,以保证灰土在 基槽〔坑〕内无积水的状态下进行.刚打完的灰土,如忽然遇雨,应将松软灰土 除去,并补填夯实；稍受湿的灰土可在晾干后补夯. 〔6 6〕冬期施工,必须在基层不冻的状态下进行,土料应覆盖保温,冻土及 夹有冻块的土料不得使用；已熟化的石灰应在次日用完,以充分利用石灰熟化时 的热量,当日拌合灰土应当日铺填夯完,外表应用塑料面及草袋覆盖保温,以防 灰土垫层早期受冻降低强度. 3 3 .质量限制 〔1 1〕施工前应检查原材料,如灰土的土料、石灰以及配合比、灰土拌匀程 度. 〔2 2〕施工过程中应检查分层铺设厚度,分段施工时上下两层的搭接长度, 夯实时加水量、夯压遍数等. 〔3 3〕每层施工结束后检查灰土地基的压实系数.压实系数入c c 为土在施工时 实际到达的干密度 P d d 与室内采用击实试验得到的最大干密度 P dmax 之比,即：
1 c c =P d d / /P dmax 〔7 7- -1 1〕 灰土应逐层用贯入仪检验,以到达限制〔设计要求〕压实系数所对应的贯入 度为合格,或用环刀取样检测灰土的干密度,除以试验的最大干密度求得.施工 结束后,应检验灰土地基的承载力.
〔4 4〕灰土地基的质量验收标准如表 7 7- -2 2 所示. 灰土地基质量检验标准表 7 7- -2 2 项 序 检查工程 允许偏差或允许值 检查方法 单位 数值 主 控 1 地基承载力 设计要求 载荷试验或按规定方 法 项 2 配合比 设计要求 按拌合时的体积比 目 3 压实系数 设计要求 现场实测
1 石灰粒径 mm W 5 筛分法 般 项 目 2 土料有机质含量 % W 5 试验室焙烧法 3 土颗粒粒径 mm < 15 筛分法 4 含水量〔与要求的最优含水量比拟〕 % ± 2 烘干法 5 分层厚度偏差〔与设计要求比拟〕 mm ± 50 水准仪 砂和砂石地基
砂和砂石地基〔垫层〕采用砂或砂砾石〔碎石〕混合物,经分层夯〔压〕实, 作为地基的持力层,提升根底下部地基强度,并通过垫层的压力扩散作用,降低 地基的压实力,减少变形量,同时垫层可起排水作用,地基土中孔隙水可通过垫 层快速地排出,能加速下部土层的沉降和固结. 砂和砂石地基具有应用范围广泛；不用水泥、石材；由于砂颗粒大,可预防 地下水因毛细作用上升,地基不受冻结的影响；能在施工期间完成沉陷；用机械 或人工都可使地基密实,施工工艺简单,可缩短工期,降低造价等特点.适于处 理m 3.0m 以内的软弱、透水性强的粘性土地基,包括淤泥、淤泥质土；不宜用于 加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的粘性土地基. 1 1 .材料要求 〔1 1〕砂 宜用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂或粗砂,当用细砂、粉砂时,应掺加粒 径20〜m 50mm 的卵石〔或碎石〕,但要分布均匀.砂中有机质含量不超过 5%,含 泥量应小于 5%,兼作排水垫层时,含泥量不得超过 3%. 〔2 2〕砂石 用自然级配的砂砾石〔或卵石、碎石〕混合物,粒级应在 m 50mm 以下,其含 量应在 50%以内,不得含有植物残体、垃圾等杂物,含泥量小于 5%.
2 2 .构造要求 垫层的构造既要求有足够的厚度,以置换可能被剪切破坏的软弱土层,又要 有足够的宽度,以预防垫层向两侧挤出. 〔1 1〕垫层的厚度 垫层的厚度 z z 应根据垫层底部软弱土层的承载力确定,即作用在垫层底面处 土的自重压力〔标准值〕与附加压力〔设计值〕之和大于软弱土层经深度修正后 的地基承载力标准值〔图 7 7- -1 1〕,并应符合下式要求：
匕 + P cz
& 心〔7 7 - - 2 2〕
f f az ——经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值〔 kPa〕. 1- 根底； 2- 砂垫层； 3- 回填土 式中 p p z z ——垫层底面处的附加压力值〔 kPa〕,可根据根底不同形式分别按以下 简化式计算：
条形根底 p = 仅 P
— (7 7- -3 3) z b + 2 ztg
9 矩形根底 p z bl (p — p ) c (b + 2 ztg
9 )(c + 2 ztg
9 ) (7 7- -4 4) b b ——条形根底或矩形根底底面的宽度〔m m〕； l l——矩形根底底面的长度〔m m〕； p p——基层底面压力〔 kPa〕； p p c c ——根底底面处土的自重压力值〔 kPa〕； z z——根底底面下垫层的厚度.一一垫层的压力扩散角,可按表 7 7- -3 3 采用; p p cz ——垫层底面处土的自重压力值〔 kPa〕； 图 图 7-1 垫层内应力的分布
压力扩散角.〔°〕 表 7 7- -3 3 z/b -^^换填材料 中砂、粗砂、砾砂、圆砾、 角砾、卵石,碎石 粘性土和粉土 〔 8 < I n< 14 〕 灰土 0.25 20 p 6 30 三 0.50 30 23 注：
1 .当 z/b < 0.25 时,除灰土仍取.= 30 °外,其余材料均取.= 0 °； 2 . 当 0 . 2 5 < z / b < 0 . 5 时 , . 值 可 内 插 求 得 .
按公式〔7 7- -2 2〕确定垫层厚度时,需要用试算法,即预先估计一个厚度,再 按式〔7 7- -2 2〕校核,如不能满足要求时,再增加垫层厚度,直至满足要求为止. 垫层的厚度一般为 0.5〜 2.5m,不宜大于 3.0m,否那么费工费料,施工比拟困 难,也不够经济,小于 m 0.5m 那么作用不明显. 〔2 2〕垫层的宽度 垫层的宽度应满足根底底面应力扩散的要求,可按下式计算：
b" N b + 2ztg
° 〔7 7- -5 5〕 式中 b" ——垫层底面宽度； .一一垫层的压力扩散角,可按表 7 7- -3 3 采用；当 z/b<5 0.25 时,仍按表中 z/b = 0.25 取值. 其他符号意义同上. 垫层顶面每边宜超出根底底边不小于 300mm,或从垫层底面两侧向上按当 地经验的要求放坡.大面积整片垫层的底面宽度,常按自然倾斜角限制〔图 7 7- -2 2〕 适当加宽.
图 图 7-2 砂或砂石垫层 〔 a 〕柱根底垫层；〔 b 〕设备根底垫层 1- 柱根底； 2- 砂或砂石垫层； 3- 回填土； 4- 设备根底 a - 砂或砂石垫层自然倾斜角(休止角)； b- 根底宽度
垫层的承载力宜通过现场试验确定,当无试验资料时,可按表 7 7- -4 4 选用,并 验算下卧层的承载力. 各种垫层的承载力表 7 7- -4 4 施工方法 换填材料 压实系数 入
承载力 f K
( kPa ) 碾压或振密 碎石、卵石 0.94 〜 0.97 200~300 砂夹石(其中碎石、卵石占全重的 30% 〜 50% ) 200~250 土夹石(其中碎石、卵石占全重的 30% 〜 50% ) 150~200 中砂、粗砂、砾砂 150~200 粘性土和粉土( 8 < I < 14 ) 130~180 p 灰土 0.93 〜 0.95 200~250 重锤夯实 土或灰土 0.93 〜 0.95 150~200 注：
1 .压实系数小的垫层,承载力取低值,反之取高值; 2 .重锤夯实土的承载力取低值,灰土取高值； 3 .压实系数%为土的限制干密度 P d 与最大干密度 P max 的比值；土的最大干密度宜采 用击实试验确定,碎石或卵石的最大干密度可取 2.0 〜 2.2t/m 3 . 3 3 .施工工艺方法要点 (1 1)铺设垫层前应验槽,将基底外表浮土、淤泥、杂物去除干净,两侧应 设一定坡度,预防振捣时塌方. (2 2)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,接头应做成斜坡或阶梯形搭接,每 层错开0.5〜 1.0m,并注意充分捣实. (3 3)人工级配的砂砾石,应先将砂、卵石拌合均匀后,再铺夯压实. (4 4)垫层铺设时,严禁扰动垫层下卧层及侧壁的软弱土层,预防被践踏、 受冻或受浸泡,降低其强度.如垫层下有厚度较小的淤泥或淤泥质土层,在碾压 荷载下抛石能挤入该层底面时,可采取挤淤处理.先在软弱土面上堆填块石、片 石等,然后将其压入以置换和挤出软弱土,再做垫层. (5 5)垫层应分层铺设,分层历或压实,基坑内预先安好 5mx 5m 网格标桩, 限制每层砂垫层的铺设厚度.每层铺设厚度、砂石最优含水量限制及施工机具、 方法的选用参见表 7 7- -5 5.振夯压要做到交叉重益 1 1 /3,预防漏振、漏压.夯实、
碾压遍数、振实时间应通过试验确定.用细砂作垫层材料时,不宜使用振捣法或 水撼法,以免产生液化现象. 砂垫层和砂石垫层铺设厚度及施工最优含水量表 7 7- -5 5 捣实方法 每层铺设 厚度 〔 mm 〕 施工时 最优含 水量 〔 % 〕 施工要点 备注 平振法 200 〜 250 15~20 1 .用平板式振捣器往复振捣,往复次 数以简易测定密实度合格为准 2 .振捣器移动时,每行应搭接三分之 一,以防振动面积不搭接 不宜使用干细砂 或含泥量较大的 砂铺筑砂垫层 插振法 振捣器插 入深度 饱和 1 .用插入式振捣器 2 .插入间距可根据机械振捣大小决定 3 .不用插至卜卧粘性土层 4 .插入振捣完毕,所留的孔洞应用砂 填实 5 .应有限制地注水和排水 不宜使用干细砂 或含泥量较大砂 铺筑砂垫层 水撼法 250 饱和 1 .注水高度略超过铺设面层 2 .用钢叉摇撼捣实,插入点间距 100mm 左右 3 .有限制地注水和排水 4 .钢叉分四齿,齿的间距 30mm ,长 300mm ,木柄长 900mm 湿陷性黄土、膨 胀土、细砂地基 上不得使用 夯实法 150~200 8~12 1 .用木夯或机械夯 2 .木夯重 40kg ,洛距 400~500mm 3 .一夯压半夯,全面夯实 适用于砂石垫层 碾压法 150 〜 350 8~12 6 〜 10t 压路机往复碾压；碾压次数以达 到要求密实度为准,一般不少于 4 遍, 用振动压实机械,振动 3 〜 5min 适用于大面积的 砂 石 垫 层 , 不 宜 用于地下水位以 下的砂垫层 〔6 6〕当地下水位较高或在饱和的软弱地基上铺设垫层时,应增强基坑内及 外侧四周的排水工作,预防砂垫层泡水引起砂的流失,保持基坑边坡稳定；或采 取降低地下水位举措,使地下水位降低到基坑底 m 500mm 以下. 〔7 7〕当采用水撼法或插振法施工时,以振捣棒振幅半径的 5 1.75 倍为间距〔一 般为 400〜 500mm〕插入振捣,依次振实,以不再冒气泡为准,直至完成；同时 应采取举措做到有限制地注水和排水.垫层接头应重复振捣,插入式振动棒振完 所留孔洞应用砂填实；在振动首层的垫层时,不得将振动棒插入原土层或基槽边 部,以预防使软土混入砂垫层而降低砂垫层的强度.
(8 8)垫层铺设完毕,应即进行下道工序施工,严禁小车及人在砂层上面行 走,必要时应在垫层上铺板行走. 4 4 .质量限制 (1 1)施工前应检查砂、石等原材料质量及砂、石拌合均匀程度. (2 2)施工过程中必须检查分层厚度,分段施工时搭接局部的压实情况、加 水量、压实遍数、压实系数. (3 3)施工结束后,应检查砂及砂石地基的承载力. (4 4)砂及砂石地基的质量验收标准如表 7 7- -6 6 所示 砂及砂石地基质量检验标准表 7 7- -6 6 项 序 检查工程 允许 1 偏差或允许值 检查方法
单位 数值
地基承载力
载荷试验或按规定方 主 1 设计要求
配合比
法 检查拌合时的体积比 控 项 2 设计要求 目
或重量比 3 压实系数 设计要求 现场实测
1 砂石料有机质含量 % W 5 焙烧法 般 项 目 2 砂石料含泥量 % W 5 水洗法 3 石料粒径 mm 100 筛分法 4 含水量(与最优含水量比拟) % ± 2 烘干法 5 分层厚度(与设计要求比拟) mm ± 50 水准仪
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