基于民用住宅建筑工程软土地基处理技术的分析

摘 要：文章结合了实际的民用住宅楼工程为技术分析材料，在施工过程中遇见的技术难点作出了一一点介绍，尤其是建造在软土地基或部分软土地基上，笔者针对利用换填法进行地基处理的技术，提出了相关的看法，以供大家参考。

关键词：民用住宅软土地基处理换填法

中图分类号：TU471.8文献标识码： A 文章编号：

1 工程概况

该工程为六层框架结构的建筑物，底层为沿街的商店，二至六层为住宅楼，总建筑面积约为4140m2，占地面积约为610 m2，基础采用钢筋砼条形基础；经仔细探明后该工程的场地大致状况如下所示：

（1）新近填土层：厚0.30～0.60m；

（2）粉质粘土层：厚2.10～5.50m ，场地中北部夹杂有0.60～1.50m 厚的流塑状淤泥(面积约95 m2)，边界位置大致可确定；

（3）花岗岩残积土：厚4.60～11.20m；

（4）花岗岩：强风化带较厚，达13.30～17.42m ，岩面埋深较稳定。

2 地基处理方法的确定

考虑到场地地基的具体情况，按技术上可行及经济上合理的原则，决定仍采用天然地基，以粉质粘土层作为持力层，基础形式仍采用条形基础型式，但必须对场地中的淤泥层进行地基处理，由于其厚度及埋深均不大，最简单实用的方法就是换填法。

换填垫层法适用于处理各类浅层软弱地基及不均匀地基。当在建筑物范围内上层软弱土较薄时，则可采用全部置换处理。对于处理范围内存在的松填土、暗沟、暗塘、废坑、废井、墓穴或拆除旧基础后的坑穴，保持建筑物地基整体变形的均匀是换填垫层法处理地基应遵循的基本原则；并考虑到建筑物体形、结构特点、荷载性质和量级、场地岩土工程条件及周围环境、本地砂石材料的来源比较丰富等进行综合分析，选用砂石换填法进行地基处理。

3 换垫层设计

3. 1设计要求

垫层设计应满足建筑物地基承载力的要求。首先，垫层能换除基础下直接承受建筑物荷载的软弱土层，代之以能满足承载力要求的垫层；其次，荷载通过垫层的应力扩散，使下卧层顶面受到的压力满足小于或等于下卧层承载力的条件；再次，基础持力层被低压缩性的垫层代换，能减少基础的沉降量。

浅层软土厚度不大的工程，应置换掉全部软土。本工程中对地基处理的技术要求为：换填土层的承载力标准值宜≥200KPa，换填后地基的沉降量必须≤2‰。[3]

3.2 垫层的厚度及宽度

对需换填的软弱土层，首先根据垫层的承载力确定基础的宽度和基底压力，再根椐需置换软弱土的深度和垫层下卧层的承载力，设置垫层的厚度。垫层的厚度一般宜控制在3m 以内较为经济合理，太厚施工较困难，太薄则换填垫层的作用不显著。各种材料的垫层都可以近似地按砂垫层的计算方法计算垫层的厚度。根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)(1998 年版)的相关规定：[4]

3.2.1 垫层厚度Z 应根据下卧土层的承载力确定，并应符合下式要求：

pz + pcz≤fz

式中： pz --垫层底面处的附加压力；

pcz --垫层底面处土的自重压力；

fz --垫层底面处土层的地基承载力；

垫层底面处的附加压力值pz 可分别按下式简化计算：

对条形基础：

b(p-pc)

pz= ──────

b+2ztgθ

对矩形基础：

bl(p-pc)

pz= ──────────

(b+2ztgθ)(l+2ztgθ)

式中：b——矩形基础或条形基础底面的宽度；l——矩形基础底面的长度；p——基础底面压力；

pc——基础底面处土的自重压力；z——基础底面下垫层的厚度；θ——垫层的压力扩散角。

3.2.2 垫层的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式计算或根据当地经验确定：

b＇≥b+2ztgθ

式中：b＇——垫层底面宽度；

θ——垫层的压力扩散角；

整片垫层的宽度可根据施工的要求适当加宽。垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层底面两侧向上按当地开挖基坑经验的要求放坡。

3.2.3 附加压力

垫层底面处的附加压力值pz 除了可用弹性理论的土中应力公式计算外，最常用的是扩散角法。压力扩散角应随垫层材料及下卧土层的力学特性差异而定，可按双层地基条件来考虑。θ角可参照《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)(1998 年版)给出的上文中不同垫层材料的压力扩散角进行取值。

3.2.4 垫层的变形

对于采用粗粒换填材料的垫层，在施工期间垫层自身的压缩变形已基本完成，且沉降量很小。因而对于碎石、卵石、砂夹石、砂垫层在地基变形计算中，可以忽略垫层自身部分的变形值；对于细粒材料，尤其是厚度较大的换填垫层，则应计入垫层自身的变形。

在本工程中，刚好符合《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)规定：“所列范围内设计等级为丙级的建筑物可以不作变形验算。”故在设计方案中不必进行沉降计算，但为慎重起见，在建筑物的施工及使用阶段还是进行了沉降观测。[5

4 换垫层施工

开挖基坑铺设砂垫层时， 应采取降水措施，使基坑内没有积水，铺筑前应先清除浮土并进行验槽；基坑开挖后应及时回填，不应暴露过久或浸水，并防止踏践坑底。

砂石垫层底面应铺设在同一标高上，如深度不同，基坑底面应挖成踏步或斜坡塔接，施工应按先深后浅的顺序进行。在基坑内分层铺设砂石然后逐层夯压密实。下层的密实度经检验合格后，方可进行上层的施工。

人工级配的砂石垫层，应将砂石拌和均匀后（最好采用机械进行拌合），再行铺填夯压密实。碎石垫层材料一般为5～40mm 的自然级配碎石，含泥量≤5 %；砂石比例一般为1：1～1.5：1；对于碎石及卵石应充分浇水湿透后夯压；对有排水要求的砂石垫层宜控制含泥量≤3 %。

砂石的振捣应采用振实、夯实和压实等方法，铺筑厚度一般为150mm～250mm 为宜。本工程中采用2.2KW的平板式振动器，底层铺砂厚度为150mm～200mm，仔细夯实并防止扰动原状土，其余各分层铺设厚度为200mm～250mm，并在施工中重叠半板往复进行振实，每层的压实量大约为40mm～60mm，并注意观察避免大幅度的隆起与凹陷。

5 质量检验

垫层的施工质量检验，对于粉质粘土、灰土可用环刀法、贯入仪、轻型动力触探或标准贯入试验；对于砂石可用重型动力触探。砂垫层使用的环刀容积不应小于200cm3 ，径高比1∶1 ，以减少其偶然误差。在粗粒土垫层中可设置纯砂检验点，按环刀取样法检验，或用灌水法、灌砂法进行检验。

垫层的质量检验必须分层进行。每夯压完一层，应检验该层的平均压实系数。当压实系数符合设计要求后，才能铺填上层换垫层。本工程中的压实系数基本控制在λc=0.94～0.97 范围内；在压实系数达到设计要求的垫层试验区内，利用动探、贯入试验测得的贯入深度或击数，作为控制施工压实系数的标准，进行施工质量检验。

用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层土厚度的2/ 3 深度处。检验点数量，对大基坑每50～100m2 不少于1 个检验点;对基槽每10～20m 不少于1 个点；每个独立基础不少于1 个点。采用贯入仪或动探检验垫层的施工质量时，每层检验点的间距应小于4m。

在换填结束后，对换填的砂石层进行现场贯入实验，以取得处理后的地基承载力。现场采用SH30-2型钻机一台，配合一套标准贯入仪，钻孔取4 个，试验前清除孔底残土，在预打15cm 后开始试验，打入30cm 的锤击数为标准贯入试验实测击数N。

根据以上的成果分析，并结合相关规范和本地的经验数据，得到经压实后的换填砂石层，推荐承载力特征值为200KPa，满足设计要求；而沉降量≤2‰，也满足规范要求。

6 结束语

通过合理搭配填料，严格执行换填法施工规范，使本工程的软弱地基得到很好的处理，既可以节约费用，又可以缩短工期，同时能保证结构的安全性，换填法是一种非常简单有效的地基处理方法。

参考文献

[1] 单红军,张邦瑞. 富春江大桥软基处理[J]. 安徽地质, 2002,(04)

[2] 张邦瑞,单红军. 石灰桩复合地基承载力试验研究[J]. 安徽地质, 2002,(04)

[3] 焦国富. 水泥深层搅拌桩技术在软基处理中的运用[J]. 安徽地质, 2006,(04)

[4] 杨智良,王强,邱磊. 深层搅拌桩的设计方法分析[J]. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版), 2002,(03)

[5] 姚大春,周君. 革狮路软基及季节性冻土浅析[J]. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版), 2005,(05

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。