换填法地基处理技术在工程中的应用

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1、换填法地基处理技术在工程中的应用1　地基处理的概念和作用换填法是将基础底面天然的或后天形成的软弱土层挖去或部分挖去,分层回填强度高、压缩性低且无腐蚀性的砂石、素土、灰土、工业废料等材料,压实后作为基础持力层,常见的有换填砂卵石和灰土法。其主要作用表现为以下几个方面:①换填强度较高的垫层材料后,可以有效地提高地基的承载力。②换填压缩性较低的材料后,可减少建筑物的沉降量。③换填透水性较大的材料(砂石),可使基础下面的孔隙水压力迅速消散,避免基土的塑性破坏,并可加速垫层下软弱土层的固结及其强度提高。另外换填砂石等材料,

2、因其颗粒粗大、孔隙大、无毛细水现象,可以防止材料受冻而造成的冻胀,如很多建筑物的散水和台阶以及道路的面层下均铺一定厚度的砂石,就是这个道理。④在湿陷性黄土地基中,用素土或灰土材料置换黄土,可消除湿陷变形,同时,换填后的材料因其密实度增加,还可做为防水层,减少下卧天然黄土层被水浸泡的可能性。⑤换填法除能满足上述要求外,在对环保要求较高的现代社会,它基本对周边环境不构成噪声、水质污染、大气污染、地面泥浆污染等,只有一定的振动感,但波及范围较小。2　填砂卵石和灰土施工要点在笔者的施工经历中,曾多次接触用砂卵石或灰土进行

3、地基处理,其中两次规模较大,基坑面积在20000m2左右,换填砂卵石厚度5m,然后在砂卵石垫层上再垫3∶7灰土1m厚,下面介绍自己简单的体会。2.1　在施工前,首先把好材料的质量关，对于砂卵石,有时设计人员在图纸中会明确相关要求,特别是材料的粒径和比例。在某些施工现场,从河床中直接挖采的砂卵石可以满足设计要求,运至工地可直接使用,给施工带来极大的方便。但在实际施工中,相当一部分天然砂卵石难以满足设计要求,如含泥量偏大、粒径偏小、级配不合理等,遇到这种情况,就需要进行人工处理,如材料粒径偏小或大粒径卵石数量不足,则

4、可以掺入25%～30%的碎石,但最大粒径不应大于50mm,因为碎石过大会导致垫层本身的不均匀压缩,这也是施工规范所规定的内容。天然的砂卵石,都是由大小不同的颗粒组成,各个粒组相对含量的百分比称为颗粒级配。砂卵石的颗粒级配对其压实后的密实度和承载力的影响是很大的,通俗地讲,越是粒径不均匀的砂卵石,其级配越好。对于灰土,顾名思义就是用按一定体积比配合的石灰和土的混合材料,经压实后,其承载力可达到300Mpa以上。作为灰土组成材料之一的石灰,它是一种无机胶结材料,不但能在空气中硬化,4还可以在水中硬化。用做灰土时,应选

5、用熟化后的熟石灰,可以用生石灰块经消解3～4天而成,但实际施工时,这种方法操作比较困难、费时、费力而且不经济,所以最好购买已经消解完毕的熟石灰粉,但其粒径不应该超过5mm,否则应过筛使用。灰土所用的熟石灰应符合三级以上标准,其中活性CaO和MgO的含量不能低于50%,这些数据均可以通过试验得出。如要拌和强度较高的灰土,宜选用一级或二级石灰。当活性氧化物含量不足时,可以适当增加石灰的用量。灰土中石灰的用量在一定范围内时,其强度随灰量的增大而提高,但当超过其限值后,强度的增加则不大,并有减小的趋势。通过实践证明,2∶

6、8和3∶7灰土是最适合施工的也是性能最好的。土作为灰土的重要组成,其性质也决定了拌和后灰土的质量。土不仅仅起填料的作用,而且参与化学反应,土中的黏粒(粒径<0.005mm)和胶粒(粒径<0.002mm),具有活性和胶结性,含量越多(即土的塑性指数越高),则灰土的强度也较高。用于拌合灰土的土,可使用塑性指数大于4的土料,按照塑性指数分类,土分为以下3种:417为黏土。具体施工时,可按照土的实际情况选用,根据笔者经验,使用粉土或粉质黏土相对较好,因黏土的塑性指数较高,内

7、部黏粒含量偏多,本身结合水含量也较高,从土方开挖至地基处理开始,中等或大规模的建筑物需要两周甚至更长时间,在此期间,挖出待用的土料如经风吹日晒,内部水分蒸发后,黏土很容易形成大小不一的土块,这会给施工带来极大困难,因为规范明确规定,灰土中土的粒径不得大于15mm,所以凡是大于15mm的土块均不能使用。相比之下,粉土或粉质黏土,这种情况就出现较少,特别是粉土,本身水分含量较少,所以干燥后也不会形成土块,在施工时既可以满足规范要求,又便于与石灰拌合均匀。但粉土也有其缺陷,因它内部活性成分偏少,要想达到设计要求的压实系

8、数,需增加碾压遍数,而且碾压完毕后,表面容易出现裂纹。因此,采用哪类土,还需要广大技术人员根据现场的土质、进度、质量等关系综合考虑,通过比较寻求最佳方案。2.2　材料中水分的含量也是影响施工质量和进度的一个关键因素，水分在土内部含量的多少可以用含水率来表示,即在天然状态下,土中水的重量与土颗粒重量之比的百分率。其数据可以通过烘干试验得到,一般情况下,施工技术人员普遍的做法