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换土垫层法浅析
作者：于飞
来源：《科技创新导报》2011年第17期
摘 要:本文通过笔者在工作中的心得体会,对换土垫层法在处理软弱土地基中的应用方法及注意要点进行了陈述,仅供同行参考。
关键词:换土垫层法软弱土地基地基承载力
中图分类号:TU47 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0050-01 1 引言
由于城市的扩大化,许多建筑需要在软弱地基上修筑,为了使厚度不是很大的软弱地基能够满足建筑物的承载力和变形要求,可对软弱地基实施换土垫层法施工。笔者将工作中的经验总结本文,供同行参考。 2 适用范围
换土垫层法是一种地基处理方法,适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、杂填土地基及暗沟、暗塘及山地不良地基等的浅层处理。 3 设计计算 3.1 垫层厚度的确定
垫层的厚度可根据垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于同一标高处软弱土层的容许承载力来确定。表达式如下。
pz+pcz≤fz fz—垫层底面处土层的地基承载力(kPa) pz—垫层底面处土的附加压力(kPa) pcz—垫层底面处土的自重压力(kPa)
计算时,一般可根据垫层的容许承载力确定出基础宽度,再根据软弱下卧层的承载力确定出垫层的厚度。垫层底面处的附加压力,可按下式确定: 条形基础pz＝b(p－pc)/(b+2Ztanθ)
矩形基础pz＝bl(p-pc) /(b+2Ztanθ)(l+2Ztanθ)
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式中p—基础底面压力(kPa) pc—基础底面处土的自重压力(kPa) l、b—基础底面的长度和宽度(m) Z—垫层的厚度(m)
θ—垫层压力的扩散角,可按下列表格查表选取。
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)压力扩散角θ(°)(如表1） 注:(1)当Z/b (2)当0.25
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)地基压力扩散角θ(°)（如表2） 注:(1)Es1为上层土压缩模量;Es2为下层土压缩模量。 (2)当Z/b
当Z/b>0.5时,θ值不变。 3.2 垫层宽度的确定
垫层宽度应满足基础底面应力扩散的要求。可按下式确定: b’≥ b+2Ztanθ b’—垫层底面宽度 b—基础底面的宽度(m)
θ—垫层压力的扩散角,可按相关规定查表选取。 Z—垫层的厚度(m) 4 施工工艺
换填法施工时根据换填材料不同,施工方法也不尽相同。以下以最常用的砂石垫层为例进行说明。
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(1)砂垫层如采用中粗砂,所用中粗砂需经过化验,含泥量必须在5%以内,不得含有草根、垃圾等有机杂质。应按级配混合砂料,人工级配的砂、碎石应先将砂、碎石拌合均匀后再铺开压实,铺设的级配砂石在碾压前应根据其干湿程度和气候情况,适当洒水使其达到最佳含水量,以利碾压密实。
(2)换填法施工前要验槽,将基底表面浮土、淤泥、杂物清除干净,两侧应设一定坡度,防止振捣时塌方。砂垫层要分层铺设、分层夯实,控制每层砂垫层的铺设厚度,一般为15～20cm。每铺好一层垫层经密实度检验合格后方可进行下一层施工。
(3)砂垫层施工中的关键是将砂垫层加密到设计要求的密实度。加密的方法有振动法、水撼法、碾压法等。
(4)砂垫层和砂石垫层的底面应在同一标高,如深度不同时,基坑地基土面应挖成踏步或斜坡搭接,不同标高时应先深后浅的顺序进行。最后一层碾压结束后,对上表面不平整及标高误差较大之处,用人工进行适当平整、修补,然后用平板振动器在上表面交叉振动不少于两遍。 (5)基坑开挖铺设砂垫层时,必须避免扰动软弱土层的表面,基坑开挖后应及时回填,不应暴露过久或浸水,并防止践踏坑底。
(6)水撼法施工时,在基槽两侧设置样桩以控制铺砂厚度,每层为25cm。铺砂后,灌水与砂面平齐,然后用钢叉插入砂中摇撼十几次,待砂已沉实,将钢叉拔出,在相距10cm处重新插入摇撼,直到这一层结束,检验合格后铺第二层。 5 质量检查
(1)施工前应检查砂、石等原材料质量、配比,砂、石拌合均匀程度。
(2)施工过程中必须检查分层厚度,分段施工时搭接部分的压实情况、加水量、压实遍数、压实系数。施工时要分层找平,碾压密实。
(3)采用环刀法检验垫层的施工质量时,取样点应位于每层厚度的2/3深度处。检验点数量,对大基坑每50～100m2不应少于1个检验点;对基槽每10～20m不应少于1个点;每个基础不应少于1个点。采用贯入仪或动力触探检验垫层的施工质量时,每分层检验点的间距应小于4m。
(4)垫层的施工质量检验必须分层进行,应在每层的压实系数符合设计要求后,再进行下一层施工。
(5)竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时,每个单体工程不宜少于3点;对于大型工程应按单位工程数量或工程的面积确定检验点数。
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以上为本人在实际工作中的一点总结,供同行参考,如有错漏,还望指正。 参考文献
[1] 《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002),中国建筑工业出版社. [2] 《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),中国建筑工业出版社. [3] 《地基处理手册》(第三版),中国建筑工业出版社.