軟弱膨脹土-地基處理和實(shí)例分析

1、軟弱膨脹土-地基處理和實(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。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，必須對膨脹性土場地進(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、場地的工程地質(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，

3、就能大大減少建筑物的危害；對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 云南個舊電解鋁廠位于云南省個舊市大屯鎮(zhèn)，地面絕對標(biāo)高為1293.6"1297.57m，地形平坦。在地貌上場地屬于盆地邊緣平坦地貌。據(jù)地質(zhì)勘察資料，本場地為膨脹性填土場地。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、

4、角礫及粘土等組成，層厚0.5"1米。2層耕植土（Qm1）：褐紅色，稍濕 "濕，松散，含植物根系。層厚0.4"0.5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0.5"2.10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1.20"1.30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，頂部偶見動物殘骸，夾細(xì)砂、中砂。層厚3.2"8.4米。2層中砂（Qp1+1）：灰

5、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5"10%，含粘粒。1層粘土（Qa1+p1）：黃綠色、淺黃色，可塑"硬塑狀態(tài)，局部含少量碎石、角礫。層厚0.6"4.80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3"10%，含粘粒。層厚0.6"2.9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6.00"13.40米。 2007-0

6、4-21 本場地地下水穩(wěn)定埋深0"1.3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壓縮模量Es1-2MPa粘聚力CkkPa內(nèi)磨擦角k度1粘土34190.760.96    2007-04-21        0.40.44.9459.51粘土3318.80.660.910.30.454.7359.22中砂

7、 20.8       1粘土2520.50.490.670.050.29.080142    2007-04-21        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)值土層編號土層名稱土的狀態(tài)地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）1填

8、土稍密702耕植土松散 1粘土    2007-04-21        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240 3.2 地基處理方案的選擇 因全廠新建建筑物較多，結(jié)構(gòu)型式多樣，對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，對于保證建筑物安全可靠，節(jié)省投資，加快工程進(jìn)度都

9、具有十分具有重要的意義。 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，操作荷載50KN/m    2007-04-21        2, 兩臺電解鋁多功能起重機(jī)及一臺20t普通天車，多功能起重機(jī)最大輪壓Pmax為410KN。 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=2200KN.m, V=141KN?；A(chǔ)方案選擇如下： 方案一：砂石

10、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，因而對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

11、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。     為了驗(yàn)證人工挖孔擴(kuò)底樁在本工程的適宜程度，在本場地做了兩組挖孔樁的試樁。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)底樁對本工程是適宜的。 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)，且對周邊建（構(gòu)）筑物也有一定影響，同時(shí)，對下部膨脹