不良地基處理方法探究

不良地基處理方法探究

摘要在長(zhǎng)期的建筑物施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇見(jiàn)軟弱不良的地基。所謂軟弱地基指的是天然含水量過(guò)大，承載能力低，在荷載作用下容易產(chǎn)生滑動(dòng)或固結(jié)沉降的地基。這種地基會(huì)導(dǎo)致建筑物沉降量過(guò)大，沉降時(shí)間過(guò)久且具有很大的不均勻性。對(duì)不良軟弱地基處理的好壞直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和使用功能，因此在建筑施工過(guò)程中必須重視對(duì)不良軟弱地基的加固和處理，以避免建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，從而導(dǎo)致建筑物開(kāi)裂，甚至倒塌。本文將通過(guò)溫州市某某有限公司運(yùn)動(dòng)鞋生產(chǎn)廠房工程的地基處理實(shí)例，對(duì)軟弱不良地基的處理做一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，以供業(yè)內(nèi)人士參考。

關(guān)鍵詞軟弱不良地基；換土墊層；軟粘土

1，工程概況

溫州市某某有限公司運(yùn)動(dòng)鞋生產(chǎn)廠房，總建筑面積76340平米，六層框架結(jié)構(gòu)，建筑高度米。建筑場(chǎng)地原為工廠廠區(qū)，原有建筑物已全部拆除，場(chǎng)地平坦、寬闊。地處溫州市鹿城區(qū)雙嶼鎮(zhèn)，距海較近，地基土含水量過(guò)大屬于軟弱不良地基。該廠區(qū)地基土土層厚薄不一，自上而下的圖層分別是：①雜填土厚～；②硬塑狀粘土(fak＝180kpa，Es＝)厚～；③可塑狀粘土(fak＝130kpa，Es＝)厚0～，局部缺失；④軟塑狀粘土(fak＝60kpa，Es＝)厚～；⑤流塑狀粘土(fak＝30kpa，Es＝)厚0～，局部缺失。土層以下為基巖。其中可塑狀粘土、軟塑狀粘土、流塑狀粘土統(tǒng)稱為軟粘土。

1，1軟粘土的物理力學(xué)性質(zhì)

軟粘土也稱軟土，是軟弱粘性土的簡(jiǎn)稱。它形成于第四紀(jì)晚期，屬于海相、瀉湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉積物或河流沖積物。多分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地區(qū)。常見(jiàn)的軟弱粘性土是淤泥和淤泥質(zhì)土。軟土的物理力學(xué)性質(zhì)包括如下幾個(gè)方面：

1，1，1物理性質(zhì)

粘粒含量較多，塑性指數(shù)Ip一般大于17，屬粘性土。軟粘土多呈深灰、暗綠色，有臭味，含有機(jī)質(zhì)，含水量較高、一般大于40％，而淤泥也有大于80％的情況。孔隙比一般為～，其中孔隙比為～稱為淤泥質(zhì)粘土，孔隙比大于時(shí)稱為淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比，因而其力學(xué)性質(zhì)也就呈現(xiàn)與之對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)——低強(qiáng)度、高壓縮性、低滲透性、高靈敏度。

1，1，2力學(xué)性質(zhì)

軟粘土的強(qiáng)度極低，不排水強(qiáng)度通常僅為5～30kPa，表現(xiàn)為承載力基本值很低，一般不超過(guò)70kPa，有的甚至只有20kPa。軟粘土尤其是淤泥靈敏度較高，這也是區(qū)別于一般粘土的重要指標(biāo)。

軟粘土的壓縮性很大。壓縮系數(shù)大于0，5MPa，最大可達(dá)45MPa，壓縮指數(shù)約為—。通常情況下，軟粘土層屬于正常固結(jié)土或微超固結(jié)土，但有些土層特別是新近沉積的土層有可能屬于欠固結(jié)土。滲透系數(shù)很小是軟粘土的又一重要特點(diǎn)，一般在10-5～10-8cm／s之間，滲透系數(shù)小則固結(jié)速率就很慢，有效應(yīng)力增長(zhǎng)緩慢，從而沉降穩(wěn)定慢，地基強(qiáng)度增長(zhǎng)也十分緩慢。這一特點(diǎn)是嚴(yán)重制約地基處理方法和處理效果的重要方面。

1，1，3工程特性

軟粘土地基承載力低，強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢；加荷后易變形且不均勻；變形速率大且穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)；具有滲透性小、觸變性及流變性大的特點(diǎn)。

1，2雜填土的特性

雜填土主要出現(xiàn)在一些老的居民區(qū)和工礦區(qū)內(nèi)，是人們的生活和生產(chǎn)活動(dòng)所遺留或堆放的垃圾土。這些垃圾土一般分為三類：即建筑垃圾土、生活垃圾土和工業(yè)生產(chǎn)垃圾土。不同類型的垃圾土、不同時(shí)間堆放的垃圾土很難用統(tǒng)一的強(qiáng)度指標(biāo)、壓縮指標(biāo)、滲透性指標(biāo)加以描述。雜填土的主要特點(diǎn)是無(wú)規(guī)劃堆積、成分復(fù)雜、性質(zhì)各異、厚薄不均、規(guī)律性差。因而同一場(chǎng)地表現(xiàn)為壓縮性和強(qiáng)度的明顯差異，極易造成不均勻沉降，通常都需要進(jìn)行地基處理。

2，該工程地基處理方法

結(jié)合本工程地基土的具體特征，施工現(xiàn)場(chǎng)采取了以下措施：

2，1重錘夯實(shí)

利用重錘自由下落所產(chǎn)生的較大夯擊能來(lái)夯實(shí)淺層地基，使其表面形成一層較為均勻的硬殼層，獲得一定厚度的持力層。

施工要點(diǎn)：施工前應(yīng)試夯，確定有關(guān)技術(shù)參數(shù)，如夯錘的重量、底面直徑及落距、最后下沉量及相應(yīng)的夯擊遍數(shù)和總下沉量；夯實(shí)前槽、坑底面的標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高；夯實(shí)時(shí)地基土的含水量應(yīng)控制在最優(yōu)含水量范圍內(nèi)；大面積夯時(shí)應(yīng)按順序；基底標(biāo)高不同時(shí)應(yīng)先深后淺；結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)將夯松的表土清除或?qū)⒏⊥猎诮咏?m的落距夯實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2，2換土墊層

換土墊層就是將獨(dú)立基礎(chǔ)下面一定厚度的軟弱土層挖除，然后以中砂、粗砂、礫石、碎石或卵石、灰土、以及其他性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的材料填實(shí)。墊層應(yīng)分層夯實(shí)，每層夯實(shí)后的密度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

換土墊層的設(shè)計(jì)：

換土墊層的設(shè)計(jì)包括計(jì)算墊層所應(yīng)具有的最小寬度和厚度。在墊層的寬度方面，根據(jù)建筑經(jīng)驗(yàn)，墊層的頂寬一般采用較基礎(chǔ)底邊每邊寬出200mm，墊層的底寬一般取基礎(chǔ)同寬。墊層的厚度應(yīng)根據(jù)作用在墊層底面處土的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和不大于軟弱土層承載力的條件確定，同時(shí)厚度不小于500mm。

在該對(duì)該廠房的基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由勘察資料顯示，該地基為很厚的軟粘土層，其承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk一80kN／m2，重度r=17kN／m3，IL=，e=。已知廠房獨(dú)立基礎(chǔ)承受上部結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)值F-155kN，設(shè)計(jì)室內(nèi)外高差為，室外基礎(chǔ)埋深d=。從以上數(shù)據(jù)可知，該地基承載力和變形不能滿足設(shè)計(jì)要求，故需要進(jìn)行換土墊層。墊層材料選用中砂，其承載力設(shè)計(jì)值按f=180kN／m2計(jì)算(施工時(shí)砂墊層密度控制在中密程度)，重度取r=／m2。

按公式1=b=[F／(f—yh)]確定基底長(zhǎng)度和寬度(獨(dú)立柱正方形樁承臺(tái)基礎(chǔ))。

式中：1、b——基礎(chǔ)底面長(zhǎng)和寬；

F——上部結(jié)構(gòu)的荷載設(shè)計(jì)值；

f——換土墊層承載力；

7--基礎(chǔ)及回填土平均重度，一般取r=20kN／m2；

h——基礎(chǔ)自重計(jì)算高度。

將具體數(shù)值代入后得：

采用該式確定墊層厚度時(shí)，需要用試算法，即預(yù)先估計(jì)一個(gè)厚度，然后按上式校核，如不滿足要求時(shí)，必須增加墊層厚度，直至滿足要求為止。

為了減少計(jì)算工作量，設(shè)計(jì)該機(jī)房基礎(chǔ)換土墊層的厚度時(shí)，采用了查曲線圖的計(jì)算方法：曲線圖見(jiàn)《建筑地基基礎(chǔ)》；231。

首先，按下式計(jì)算出k1值

3，結(jié)構(gòu)本身防變形處理方法

本工程除了對(duì)設(shè)計(jì)好的基礎(chǔ)進(jìn)行地基加固處理以外，在施工設(shè)計(jì)階段就根據(jù)勘察資料進(jìn)行結(jié)構(gòu)本身防變形的設(shè)計(jì)，真正做到以設(shè)計(jì)為中心，預(yù)防結(jié)合的思想。

3，1增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度

建筑物常因功能的需要，使本身具有一定的剛度，一般工業(yè)及民用建筑剛度比較大的有兩種，一種為絕對(duì)剛性，如鋼筋混凝土筒倉(cāng)，煙囪等；另一種為相對(duì)剛性，如多層磚石房屋，多層鋼筋混凝土框架，它具有一定的剛度，可是它的強(qiáng)度較低，不能與它的剛度協(xié)調(diào)一致，其抗拉能力尤弱，因此碰到軟土地基時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加其關(guān)鍵部位的抗拉強(qiáng)度，這樣有利于利用建筑物的剛度來(lái)調(diào)整建筑物部分不均勻沉降。本工程在關(guān)鍵部位的柱、梁均采取了加大縱筋直徑，全程加密箍筋的方法，以達(dá)到增大建筑物整體抗拉強(qiáng)度的目的。

3，2設(shè)置沉降縫

對(duì)于粘土層厚較大大的軟弱地基，尤其是地基壓縮量相差較大的位置，在建筑物上設(shè)置沉降縫是常用的處理措施。沉降縫的設(shè)置宜結(jié)合建筑物的平面形狀、地基土質(zhì)、基礎(chǔ)類型及荷載條件等設(shè)置沉降縫，一般在下列部位設(shè)置：①建筑平面的轉(zhuǎn)折部位；②高度差異或荷載差異處；③長(zhǎng)高比過(guò)大的砌體承重結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位；④建筑結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同處；⑤分期建造的房屋的交界處。沉降縫應(yīng)有足夠的寬度，房屋層數(shù)為2至3層時(shí)，沉降縫寬度為50～80mm。房屋層數(shù)為4至5層時(shí)，沉降縫寬度為80～120mm，房屋層數(shù)為5層以上時(shí)，沉降縫寬度不小于120mm，在特殊情況下可適當(dāng)加寬。通過(guò)以上部位設(shè)置沉降縫可大大減少由于地基土軟弱引起的不均勻沉降縫。本工程是矩形平面，由于長(zhǎng)度超過(guò)70米，所以在建筑物中部設(shè)置沉降縫，寬度為240mm。

3，3注意相連建筑物的相互影響確保相鄰建筑物之間的安全距離

建筑物荷載不僅使本建筑物下的土層產(chǎn)生壓縮變形，在它以外一定范圍內(nèi)的土層，由于受到基礎(chǔ)壓力擴(kuò)散的影響也將產(chǎn)生壓縮變形，這種變形隨著距離增加值逐漸減小，由于軟土地基的壓縮性很高，當(dāng)兩建筑物之間距離較近時(shí)，這類附加不均勻壓縮變形甚大，常造成鄰近建筑物的傾斜或損壞，若被影響建筑物的剛度強(qiáng)度較差時(shí)，危害主要表現(xiàn)為產(chǎn)生裂縫；當(dāng)剛度強(qiáng)度較好時(shí)則表現(xiàn)為建筑物的傾斜。

3，4減輕建筑物的自重

減輕自重可減少建筑物的總沉降量，從而有利于對(duì)不均勻沉降的控制。也可在預(yù)先估計(jì)沉降量大的部分減輕自重，用以直接調(diào)整不均勻沉降。由于一般磚石結(jié)構(gòu)民用建