对于地基换填垫层法的认识

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TRANSPOWORLD对于地基换填垫层法的认识文/陈文静在工程建设中，当天然地基不能满定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理法为换填垫层法。适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。处理深度一般在3m以内，也不宜小于0.5m。换填垫层法的作用原理是通过扩散作用使传到垫层下软弱层的应力减小，以达到构造物承载力要求。整体式基础，基础埋深D=1.5m。设计要求地基承载力不小于190kPa，根据地质钻探报告，该通道基础底面以下5m为粉土，粉土的地基承载力容许值[fa0]=140kPa，土的容重g1=18kN/m3。现有地基不满足通道的承载力要求，初步拟定采用换填砂砾的方式提高基础承载力，砂砾的容重g2=20.5kN/m3，计算确定换填砂砾厚度z。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》要求，当pok+pgk≤gR[fa]时，换填垫层满足设计要求，条形基础计算公式：足建(构)筑物对地基的要求时，需对天然地基进行加固改良，形成人工地基，以满足建(构)筑物对地基的要求，保证其安全与正常使用。这种地基加固改良称为地基处理。地基处理的方法很多，包括换填、夯实、挤密、加筋、复合地基处理等等。下面主要谈谈对于换填垫层法的认识。换填垫层法的作用和适用范围当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面下范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳换填垫层法的计算换填垫层法的计算最核心的便是计算换填厚度，关于垫层的计算公式，在《公路桥涵地基与基础设计规范》和《建筑地基处理技术规范》中均有明确规定，下面以某高速公路1～8m暗通道基础处理为例，谈谈对于垫层计算的理解。该1～8m暗通道桥台采用轻型台，矩形基础计算公式：稳定层拌和由实验室进行配合比设计，开工前14天以前提交监理工程师批准。在现场施工外设搅拌站，拌和料使用机械进行搅拌。拌和料搅拌前应先检查所用的水泥、砂石、水等是否符合规范及设计的要求：拌好后由运输车运到施工段摊铺。稳定层摊铺路基施工结束后应由专人对其施工质量进行验收，验收合格后方可铺筑稳定层。对于水泥石料的摊铺，要求在非雨天施工，且水泥石料的温度须达到80℃以上。摊铺前要结合稳定层的厚度要求拉横断面线，要求机动车道必须分层铺筑，且每层的摊铺厚度控制在150mm~200mm。摊铺工作主要由装载车完成，由人工辅助进行找平或成拱。碾压摊铺及整平工作完成后，要立即采用压路机对其进行压实。碾压时要求：先轻后重，先慢后快，先边后中，并且碾压一定要及时，并在混合料凝固前完成碾压成型。如：开始碾压时可采用8t的压路机，碾压次数为两次，然后采用12t的压路机，碾压次数为6~8次；开始两遍压路机的行进速度应保持在1.5~1.7km/h，之后的6~8遍碾压中，压路机的行进速度保持在2~2.5km/h。碾压时相邻轮迹的重叠量应为后轮宽度的50%。接缝接缝是整个施工过程的重要环节之一，直接关系到道路的整体施工质量。在这一环节中，要求接缝对接必须为垂直方向，若接缝采用斜接，就会使得该接缝处相对薄弱，容易受碾压力而损坏。养生养生对于水泥石料稳定路面的结构质量影响极大，应看作道路施工工作的重点。要求碾压结束后，须立即采用草席、湿砂、塑料薄膜或其它材料覆盖路面，维持不少于7天的养生期，期间要确保路面始终保持潮湿，避免时湿时干，以防路面因干缩而产生裂缝。机与辅机联合作业方式，这样综合性机械化作业使得施工劳动强度大大降低，工程进度加快，同时施工质量和施工效率也获得进一步提高。工期的缩短，各项费用也降低了，从而使得工程造价减少，其次，机械化作业也大大提高了施工安全系数。因此机械化作业对于道路施工而言非常重要，但是必须严格按照施工要求，合理的选择适用的机械，尤其是压实累机械设备的选择极为重要，是道路强度与质量能否达标的关键。倘若填筑路基的土不符合施工要求，则会造成极大的施工安全隐患。因此，路基自然土的选择必须严格要求，土壤中水份的含量也必须严格控制。完全掌握道路施工的技术要点，有助于有效提高道路工程施工质量，降低施工成本，并采用科学的施工工艺，可加快施工的进程，使经济效益最大化。在实际工作过程中，要不断总结经验，分析不足，并逐渐得到完善，进而努力促进我国道路施工技术的快速发展。作者单位：江苏瑞沃建设集团有限公司结语现阶段，道路施工建设多采用主186TRANSPOWORLD2013No.17(Sep) 《交通世界》建养·机械式中：pok：垫层底面处的附加压应力；pgk：垫层底面处土的自重压应力；[fa]：垫层底面处地基的承载力容许值；b：矩形基础或条形基础底面的土。其施工时应先将拟建建筑物范围一定深度的软弱土挖去，现将基坑底部碾压，再将沙石、素土、或灰土等垫层材料分层铺在基坑内，涿层压实。采用机械碾压施工时应注意保证碾压的速度：平碾不能大于2km/h；羊足碾不能大于3km/h；振动碾不能大于2km/h；振动压实机不能大于0.5km/h。由于分层回填碾压应注意防止基坑灌水或雨水下渗，也应控制施工含水量。防止地基因水处理不当而发生破坏。重锤夯实法：重锤夯实法是用起重机械将夯锤提升至一定的高度后，然后自由下落，不断重复夯击已加固地基。其主要设备为起重机械、夯锤、钢丝绳和吊钩。其施工顺序，应一夯挨一夯的顺序进行，在独立基坑内，易按先外后里的顺序夯击。当夯实完毕时，应将基坑表面修整之设计标高.采用重锤夯实施工时，应控制土的最优含水量，使土粒间有适当的水分润滑，夯击时易于相互滑动挤压密实；同时防止土的含水量过大，避免夯击成“橡皮土”。平板振冲法：平板振冲法是利用振动压实机来压实无粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基的方法。振动压实施工时，先振基槽两边，后振中间。振动压实的效果与填土成分、振动时间等因素有关。应注意其振动时间对地基土的影响。基承载力，降低建筑物对地基的压应力，减少沉降，由于沙石透水性大，可做良好的排水层，加速软弱土层的排水固结。施工要点：先验槽，确保其干净稳定；在做垫层按先深后浅的顺序施工；人工级配的砂石，应先将砂、卵石拌和均匀后再铺夯压实；铺地层时应减少对地基的扰动，以免破坏地基；垫层分层铺设，交叉重叠夯实，防止漏震漏压，下层密度检验合格后，方可进行上层施工；入地下水位较高时，应加强基坑内外侧四周的排水工作，确保地基稳定；铺完时，应立即进行下一道工序，保证砂垫层的稳定。用碎石来做软弱土的地基，要求随时要有足够的强度。用作人工地基固结块，下沉能及早完成，变形模量大稳定性好。其施工简便，经济适用，是一种良好的垫层形式。其施工要点:先验槽，然后做砂框，用平板振动器振实，在做碎石垫层；垫层应分层铺设和压实；碎石垫层一般用碾压法和振捣法压实；碾压法的压实机一般为8~12t压路机、6~10t振动压路机或拖拉机牵引4t重平碾；交叉碾压，控制每层碾压最后两遍的沉落差小于1mm；振动时应根据时间来确定碾压的质量；垫层达到设计标高后，在基础范围垫层顶抹面20~40mm后的水泥砂浆一层封闭，即可施工上部基础。粉煤灰是火力发电长的工业废料，有良好的物理力学性能，可作为处理软弱土层的换填材料。其承载力和变形模量较大，废料利用施工简便，质量易于控制，经济效果好的优点。施工要点：前验槽，预压槽两遍，使之密实；垫层分层铺设并夯实；铺设时控制最优含水量在要求的范围内；每铺完一层并检验合格后，即使铺下一层，防干燥；冬季施工时，最低气温不得低于0℃,以免粉煤灰含水冻胀。宽度；l：矩形基础底面的长度；p,：ok基础底面压应力；p,：基础底面的自gk重压应力；z：基础底面下垫层的厚度；q：垫层的压力扩散角。根据通道设计图纸确定b=11m；l=42.5m，=3.86≤10，应按矩形基础公式计算。在确定计算公式后可以先假定z=2.0m，则根据《公路桥涵地基与基础设计规范》==0.18≤0.25，则q=20°。,p=190kPa；okp,gk=g1D=18x1.5=27kPa；=139kPa；pgk=∑gihi=18x1.5+20.5x2=68kPa；根据《建筑地基基础设计规范》[fa]=[fa0]+hbg(b-3)+hdgm(d-3)=140+0x18x(6-3)+1.5xx(3.5-0.5)=227kPa。gR根据《公路桥涵地基与基础设计规范》规定取1.0。pok+pgk=139+68=207kPa；gR[fa]=1x227=227kPa；pok+pgk≤gR[fa]，经计算可知，换填2m砂砾满足承载力设计要求。采用换填垫层法还应注意垫层厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m，当计算换填顶层厚度较大时，应采用其他的地基处理方法。同时还应注意换填垫层法有其材料本身的承载力特性值，当设计基底承载力要求值大于换填材料的承载力特性值时，不能采用换填垫层法提高承载力。换填法施工分类及各施工分类的优缺点和施工要点：灰土垫层是将基础地面以下按要求挖去软弱土，用石灰按一定的体积比（石灰与土的体积配合比宜为2:8或3:7），在最优含水量的情况下，分层回填和压实。其具有一定的强度，水稳定性和抗渗性，施工简单，费用低。其施工要点：施工前先验槽，使其内部平整干净；灰土配合比满足设计规定，保证最优含水量在14%~18%范围内；铺灰层应分段分层夯筑，一般至少夯实四遍；灰土分段施工时，不得在墙角、柱基及承重墙墙下接缝，上下两层接缝距离不得小于500mm，接缝处应压实；每铺土层必须及时夯实；雨季施工应防水，保证在无水状态下施工，夯实灰土3天内不得受水浸泡；冬季施工，应防冻注意保温。砂垫层和砂砾石垫层采用砂和砾石混合物，经分层夯实而成。提高了地结语换填垫层法在工程建设中应用相当广泛，判别该种方法是否满足使用要求非常重要，必须经过严格的地质勘探和计算后才能选择使用。该方法施工简便，易于操作和检测，可就地取材，施工技术人员应了解其工艺特点、性质以及使用换填法进行地基处理的施工要点。作者单位：邯郸市交通运输局公路勘察设计院换填垫层法的施工方法施工方法包括，机械碾压法、重锤夯实法和平板振冲法三种。机械碾压法：采用压路机、推土机、羊足碾或其他压实机械来压实地基2013年第17期(9月上)《交通世界》建养·机械187