軟弱膨脹土的地基處理與實例分析

1、軟弱膨脹土的地基處理與實例分析 字體：大 中 小摘要： 軟弱膨脹土地基是一種比較特殊的地基。當利用這種土作為建筑物地基 時，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。由于膨脹性土會因為土中含水量的變化而發(fā)生相應(yīng)的膨脹或收縮變形，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，就會導致地

2、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行處理，以滿足自 由膨脹率 fe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?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

3、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。同時加強結(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)，地面絕對標高為 1293.61297.57m， 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（ Q m1 ）：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 m1 )：褐紅色，稍濕 濕，松散，含植物根系。層厚 0.40.5 米。

4、 1 層粘土( Q a1+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( Q a1+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( Q p1+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，夾細砂、中砂。層厚3.28.4米。 2 層中砂( Q p1+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( Q a1+p1 )：黃綠色

5、、淺黃色，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( Q a1+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( Q a1+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。本場地地下水穩(wěn)定埋深 01.3 米。上述各土層的物理力學指標見表 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指標表土層編號土層名稱天然含水量重力密度rKN/m 3含水比a W孔隙

6、比e液性指數(shù)I L壓縮系數(shù)a 1-2MPa -1壓縮模量Es 1-2MPa粘聚力C kkPa內(nèi)磨擦角 k度 1粘土34190.760.960.40.44.9459.5 1 粘土3318.80.660.910.30.454.7359.2 2 中砂20.8 1 粘土2520.50.490.670.050.29.08014 2 細砂 粘土2320.40.550.660.060.29.0 7513.5表 2 各層土的承載力標準值土層編號土層名稱土的狀態(tài)地基承載力標準值（ KPa） 1填土稍密70 2耕植土松散 1粘土可塑135 2 卵石 稍密 180粘土 可塑140 2中砂松散 稍密150 3礫石中密

7、 密實250 1粘土可塑 硬塑240 2細砂稍密 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，加快工程進度都具有十分具有重要的意義。電解車間概況電解車間全長 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 弦標高 16.0米，軌頂標高 9.15米，車間內(nèi)設(shè)有標高為 2.4 米鋼筋混凝土操作平 臺，操作荷載 50KN/m 2 , 兩臺電解鋁多功能起重機及一臺 20t 普通天車，多功能起 重機最

8、大輪壓 Pmax為 410KN。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=2200KN . 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 ，且施工機具簡單，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，不利于機械碾壓， 如果采用人工分層夯實，質(zhì)量不易保證，往往壓實系數(shù)達不到設(shè)計要求，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

9、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。該樁單價低，施工快。但根據(jù)地質(zhì)勘探報告，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：人工挖孔護壁灌注樁。該處理方案施工簡單，機具設(shè)備少，進度快，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)勘探報告，人工挖孔護壁灌 注樁樁端阻力大，通過擴底等技術(shù)處理，可節(jié)約樁數(shù)量，根據(jù)當?shù)厝肆η闆r，可大 面積開挖施工，以加快施工進度。經(jīng)過技術(shù)及經(jīng)濟分析比較，本工程采用人工挖孔護壁灌注樁。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，加上機械

10、器具的因素，本工程采用 800人工挖孔護壁灌注樁，擴底直徑為 1.7m。轉(zhuǎn)貼于 12下一頁歡迎瀏覽更多首頁 工學論文 建筑工程論文文章 字體：大中小試樁及分析為了驗證人工挖孔擴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 P S曲線可得出單樁極限承載力可取為 3200kN，滿足設(shè)計要求。 由此可見，采用人工挖孔擴底樁對本工程是適宜的。3.2.2 50米磚煙囪地基處理方案的選擇根據(jù)當?shù)靥幚砼蛎浲恋慕?jīng)驗，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，且工程造價也要提高。如果將基礎(chǔ)深埋，即把基礎(chǔ)直接座

11、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，且對周邊 建（構(gòu)）筑物也有一定 影響，同時，對下部膨脹土層擾動過大。經(jīng)過分析比較， 決定采用換填級配良好的砂石墊層。砂石墊層的設(shè)計參數(shù)配合比設(shè)計根據(jù)當?shù)匾酝笆瘔|層級配的配比經(jīng)驗，決定選用表 3所示的重量比砂石級配，并 進行了室內(nèi)壓縮試驗。試驗表明，該級配的砂石，室內(nèi)壓實下取得了較好的密實 度。表 3顆粒組成（ %）干重度 d（ kN/m 3 ）壓縮系數(shù) a 1-2kPa -1 )壓縮模量 E s（ 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

12、.926.34×10 -533.4 ×10 43.2.2.2.2 墊層厚度的確定根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(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) 計算 本工程墊層厚度取 1.2m，寬度寬出基礎(chǔ)邊緣 1.0米。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。級配填料在摻加總重 4.5%的水后，以攪拌機攪拌均勻，并以 0.30.5米的厚度分層鋪墊。然后采用 120kN的振動碾壓機振碾，碾壓時采取分條疊合搭接，每次重疊1/2的碾輪，縱橫交錯，重疊振壓各四遍。墊層碾壓結(jié)束后，對墊層進行了現(xiàn)場檢驗，經(jīng)測定，砂石墊層的壓實系數(shù) c>0.95.滿足規(guī)范要求，可以做為本構(gòu)筑物的地基。單層附屬建筑對于場地內(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?shù)?自然級配土加石，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。通過對已建成建筑物的沉降觀 測，平均沉降量為 5070mm，相對傾斜僅為 0.01%0.32%