1、山东杏林科技职业学院2012 届毕业论文 院 别：建筑工程学院专 业：建筑工程技术姓 名：李进效 学 号：2009040125 题 目：软弱地基的处理方法指导教师：刘恩超 论文成绩： 日 期：2012-6-30 第 1 页摘 要随着现代化建设进程的加快,中国工程建设规模日益扩大、难度不断提高,对地基提出更高的要求。人们常将不断满足建筑物对地基要求的天然地基称为软弱地基或不良地基。软弱地基通常要经过人工处理后再建造基础,这种地基加固称为地基处理,建造物的地基问题包括以下三类:(1) 地基承载力及稳定性问题 ;(2)沉降、水平位移及不均匀沉降问题 ;(3)渗流问题。当天然地基存在上述三类问题之一或
2、其中几个问题时,需要采取各种地基处理措施,形成人工地基以满足建筑物对地基的各项要求,保证其安全和正常使用。随着土木工程的不断发展，越来越多的土木工程向高、大方向发展，而采用天然地基又不经济（超深） ，所以往往采用对天然地基进行处理的方法，以满足建（构）筑物对地基的要求。各种各样的建（构）筑物对地基的要求是不同的，各地区天然地基的情况差别也是很大的，这就决定了地基处理问题的复杂性。而换土垫层法是土木工程常用地基处理方法，换土垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。软弱地基的处理，在水利工程建设中会经常碰到。在投资少，又能达到设计规范要求的前提下，如何处理好软弱地基，是我们每一工程技术人员需要
3、探讨和研究的问题。这里介绍了软弱地基处理的方法换土垫层法的实际设计应用情况。关键词：换土垫层法 结构设计 施工技术山东杏林科技职业学院学生毕业论文第 2 页Abstract目 录摘 要 .1前 言 .2第一章 绪论 .4第一节 概述 .4第三节 垫层的作用及适用范围 .6第二章 垫层施工 .7第一节 垫层材料要求 .7第二节 换土垫层法的一般规定 .8第三节 砂垫层施工要点和质量控制 .9第三章 换填法施工工艺标准 .11第一节 适用范围 .11第二节 操作工艺 .12第三节 质量标准 .15参考文献 .18致 谢 .19前 言软弱土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土，由软
4、弱土组成的地基称为软弱土地基。软弱土地基一般含水量较高，孔隙大，有明显的结构性、流变形。处理软弱土地基一般有几种方法：碾压及夯实法、换土垫层法、排水固结法、振山东杏林科技职业学院学生毕业论文第 3 页密挤密法、置换及拌入法、加筋锚固法等等。 换土垫层法是将基础下一定深度内的土层挖去，然后回填以强度较高的砂、碎石或灰土等并夯至密实。适用于荷载不大的建筑物地基处理。砂和砂石地基（垫层）采用砂或砂砾石（碎石）混合物，经分层夯实，作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低地基的压实力，减少变形量，同时垫层可起排水作用，地基土中孔隙水可通过垫层快速地排出，能加速下部土层的沉降
5、和固结。山东杏林科技职业学院学生毕业论文第 4 页第一章 绪论第一节 概述一、概述软弱土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土，由软弱土组成的地基称为软弱土地基。软弱土地基一般含水量较高，孔隙大，有明显的结构性、流变形。处理软弱土地基一般有几种方法：碾压及夯实法、换土垫层法、排水固结法、振密挤密法、置换及拌入法、加筋锚固法等等。当软弱土地基的承载力或变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础地面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、矿渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实质要求的密度为止，这种地
6、基处理方法称为换填垫层法，简称换填法。换土垫层法是将基础下一定深度内的土层挖去，然后回填以强度较高的砂、碎石或灰土等并夯至密实。适用于荷载不大的建筑物地基处理。砂和砂石地基（垫层）采用砂或砂砾石（碎石）混合物，经分层夯实，作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低地基的压实力，减少变形量，同时垫层可起排水作用，地基土中孔隙水可通过垫层快速地排出，能加速下部土层的沉降和固结。虽然不同的材料的垫层，其应力分布稍有差异，但从试验分析，其极限承载力的结果还是比较接近的；通过实际沉降观测资料发现，不同垫层的特点基本相似，故可将各种垫层设计都近似的按砂垫层计算方法进行计算。通常
7、基坑开挖后，利用分层回填压实，按理也可以处理较深的软弱土层，但经常会遇到底下水位高而需要降水措施；对坑壁放坡占地面积大或需要采取支护措施；施工放量大，弃土多等因素，从而使处理费用高、工期延长，因此换填法的处理深度通常宜控制在3m内，但也不宜小于0.5m，如果垫层太薄，则换填法的处理效果就不显著。第二节 软弱土地基的分类和特征山东杏林科技职业学院学生毕业论文第 5 页根据建筑地基基础设计规范 （GB5007-2002）规定，软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，亦应按局部软弱土层考虑。以下简述这些软弱土的特性：1、淤
8、泥及淤泥质土它是在净水或缓慢流水环境中沉积的、经生物化学作用形成的、天然含水量高的、承载力（抗剪强度）低的、软塑到流塑状态的饱和粘性土。其含水量一般大于液限（40&90%） ；天然孔隙比一般大于1.0或等于1.0；当土由生物化学作用形成，并含有机质，其天然孔隙比e大于1.5时为淤泥；天然孔隙比小于1.5而大于1.0时称为淤泥质土，淤泥和淤泥质土总成软（粘）土。广泛分布在我国东南沿海，如天津、上海、杭州、宁波、温州、福州、厦门、广州等地区及内陆、湖泊、平原和地区。其工程特性主要是具有触变性、高压缩性、低透水性、不均匀性以及流变性等。在荷载作用下，地基承载能力低，地基沉降变形大，不均匀沉降也大，而
9、且沉降稳定时间比较长。2、冲填土系由水力冲填泥沙沉积形成的填土。常见于沿海地带和江河两岸。冲填土的特性与其颗粒组成有关，此类土含水量较大，压缩性较高，强度低，具有软土性质。它的工程性质随土的颗粒组成、均匀性和排水固结条件不同而异，当含砂量较多时，其性质基本上合粉细砂相同或类似，就不属于软弱土；当粘土颗粒含量较多时，往往欠固结，其强度和压缩性指标都比天然沉积土差，则应进行地基处理。3、杂填土系含有大量建筑垃圾、工业废料及生活垃圾等杂物的填土。常见于一些较古老城市和工矿区。它的成因没有规律，成分复杂，分布极不均匀，厚度变化大，有机质含量较多，性质也不相同，且无规律性。它的主要特性是土质结构比较松散
10、，均匀性差，变形大，承载力低，压缩性高，有浸水湿陷性，就是在同一建筑物场地的不同位置，地基承载力和压缩性也有较大的差异，一般需要经处理才能作建筑物地基。对有机质含量较多的生活垃圾和对基础油侵蚀性的工业废料等杂填土地基，未经处理，不宜做持力层。4、其他高压缩性土饱和的松散粉细沙（含部分粉质粘土） ，亦属于软弱地基的范畴。当受到机械振动和地震荷载重复作用时，将产生液化现象；基坑开挖时会产生流砂或管涌，再由于建筑物的荷重及地下水的下降，也会促使砂土下沉。其它特殊土如湿陷性黄土、膨胀土、盐渍土、红粘土以及季节性冻土等特殊土的不良地基现象，亦属于需要地基处理的软弱地基山东杏林科技职业学院学生毕业论文第
11、6 页范畴。对建在软弱地基上的建筑物，在工程设计和地基处理方案确定前，应进行工程地质和水文地质勘察，查明软弱土层的组成、地质成因、分布范围、均匀性、软弱土层厚度、持力层位置及状况以及地基土的物理和化学性质等。对冲填土还应了解均匀性和排水固结条件；对杂填土尚应查明堆载历史年代，明确自重下稳定性和湿陷性等基本因素；对其它特殊土应查明其特征、工程性质、成层情况等，以作为工程设计和选用地基处理方案的依据。第三节 垫层的作用及适用范围筑物的地基土为软弱土或湿陷性土、膨胀土、冻胀土等不能满足上部结构对地基强度和变形的要求，而软弱土层的厚度又不很大时(如不大于 3m)，常采用垫层法处理、可得到较好的处理效果
12、，与其它地基处理方法相比，用垫层法处理能取得良好的经济效益。换填法适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性土、膨胀土、冻胀土、素填土、杂填 1：地基及暗沟、暗塘的浅层处理。垫层处理就是将基础下的软弱、湿陷性冻土、膨胀土、冻胀土等的一部分双全部挖去然后换填密度大、强度高、水稳性好的砂砾土、碎(卯)石土、灰土、素土、矿渣以及其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并分层夯(振、压)实至要求的密实度。换土垫层与原土相比，具有承载力高、刚度大、变形小的优点。砂石垫层还可提商地基排水固结速度，防止季节性冻土的冻胀，消除膨胀土地基的胀缩性及湿陷性土层的湿陷性，还灯用于瞄沃和暗沟的建筑场地。另外，灰土垫层还具有促使其下土层含
13、水量均衡转移的功能，从而减小土层的差异。如：换土垫层和排水垫层。一般房屋建筑基础下的砂垫层主要起换土作用，而在路堤或土坝等工程中，砂垫尼主要是起排水固结作用。换土垫层视工程具体情况而异，软山东杏林科技职业学院学生毕业论文第 7 页弱土层较簿时、常采用全部换土，换土垫层的处理深度应根据建筑物的要求，由基坑开挖深度的可能性等因素综合确定。般多用于上部荷载不大、基础埋深较浅的中、低层民用建筑的地基处理工程中一般开挖深度不超过3m。近年来，一些重大的建（构)筑物，如高层建筑、大型博物馆等也开始使用换土垫层。开挖深度有的已达3m以上，甚至更深，但在这种情况下，一定要注意边坡的稳定性，有时还需采取加固或锚
14、固边坡的措施。在场地土质较好或湿陷性黄土地区，地下水位以上坑壁可直立稳定或边披稳定时，一般限制垫层厚度在5m以内。垫层的设计与施工应根据上部建筑物的结构特点、荷载特性、基础形式及埋深、场地土质、地下水条件和当地施工队伍的技术装备、施工经验、材料来源以及工程造价等技术、经济分析论证后确定。根据换填材料的不同，将垫层分为砂石(砂砾、碎卵石)垫层、土垫层(素土、灰土、二灰土垫层)、粉煤灰垫层、矿渣垫层、加筋砂石垫层等. 第二章 垫层施工第一节 垫层材料要求垫层材料要求 1）砂石。常用的碎石、卵石、中粗砂等都可以作为垫层的材料，为了保证垫层的质量，对石子的粒径和颗粒的含量有一定的要求，一般不能大于 2
15、mm 的部分必须小于总重量的 45%） ，同时颗粒级配要均匀，不能含有树皮、草根等腐败的有机质，不能含有建筑垃圾。如果必须使用较细的粉砂或者细砂，为了保证垫层整体的质量，较大粒径的石子的含量必须大于总重量的 30%。砂石的最大粒径不宜大于 50mm。如果本地属于土质湿陷性黄土，垫层不能使用较大粒径的砂石 等材料。 山东杏林科技职业学院学生毕业论文第 8 页2）粉质粘土。规范对土料中的有机质规定有详细的说明，通常情况下其含量小于 5%，冻土或膨胀土不能作为垫层的材料。如果把粉质粘土作为垫层材料用于具有湿陷性黄土的地区，不允许有碎砖、碎瓦或者较大的石块。 3）灰土。一直属于比较好的垫层材料，得到广
16、泛的应用，使用的时候其体积配合比（体积）通常采用 2：8 或 3：7（28 灰土或者 37 灰土） 。其土料通常是粘土，但是规范对粒径有要求，最好使用粉质粘土，粒径较大的块状粘土和较小的砂质粉土质量较差，正式使用前，必须过筛。石灰一般选用袋装生石灰。 石灰的性质决定于其活性物质的含量，即含 CaO 与 MgO 的含量百分率，含量越高，则活性越大，胶结力越强。一般常用的熟石灰粉末其质量应符合级以上的标准，活性CaO+MgO 含量不低于 50%，如要拌制强度较高的灰土，宜选用或级石灰。当活性氧化物含量不高时，应相应增加石灰的用量。石灰的贮存时间不宜超过三个月，长期存放将会使其活性降低。 试验表明，
17、石灰的含量对灰土的强度有一定影响，如果使用的灰土比是 1:9，则强度较低；当灰土比 2:8 和 3:7 的时候，其强度最高。除了与石灰的含量有关系外，还与石灰的等级相关，规范中要求以氧化钙和氧化镁的含量占总量的 8%最好。 4）粉煤灰。是发电厂烟筒里面落下来的灰尘。粉煤灰如果作为结构的垫层使用必须符合一定的技术要求。由于粉煤灰中含有很多没有过滤的的金属碎屑，所以大面积的粉煤灰垫层必须考虑对周围环境的影响。第二节 换土垫层法的一般规定(1)换土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、
18、墓穴或拆除旧基础后的坑穴,保持建筑物地基整体变形均匀是换土垫层法处理地基应遵循的基本原则。(2)采用换土垫层法全部置换厚度不大的软弱土层,可取得良好的效果。对于深厚的软弱土层,不应采用局部换土垫层法处理地基。对于不同特点的工程,还应分别考虑换填材料的强度、稳定性、压力扩散能力、密度、渗透性、耐久性、对环境的影响、山东杏林科技职业学院学生毕业论文第 9 页价格、来源与消耗等。当换土量大时,尤其应首先考虑当地材料的性能及适用条件,此外还应考虑所能获得施工机械的使用条件等综合因素。(3)当采用换土垫层法进行地基处理时,应根据建筑物体形、结构特点、荷载性质和量级、场地岩土工程条件及周围环境,并结合施工
19、机械设备与当地材料的来源等进行综合分析,合理进行换填设计,选择适宜的换填材料和相应的施工方法,保证技术先进,经济合理。第三节 砂垫层施工要点和质量控制砂垫层的施工要点 1.1 层采用中粗砂，经过化验含泥量必须在 5%以内，操作前要验槽，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。 1.2 级配合砂料，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。 1.3 砂垫层要分层铺设、分层夯实，控制每层砂垫层的铺设厚度。每铺好一层垫层经密实度检验合格后方可进行上一层施工。每层砂石在
20、碾压前，应按每 100m2 设一纯砂检查点，机械碾压后，在纯砂点取样，测定砂的干密度，经检查合格后方可进行上层砂石垫层施工。 1.4 砂垫层和砂石垫层的底面应在同一标高，不同标高时应先深后浅。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。 1.5 砂石施工时应控制含水量，遇有地下水阍基槽浸泡要采取措施先铺一层碎石或毛石。在地下水位高于基坑底面施工时，要对这层土层一次性开挖，以避免水中作业。当地下水 位较高或在饱和的软弱地基上铺设垫层时，应加强基坑内及外侧四周的排水工作，防止砂垫层泡水引起砂的流失，保持基坑边坡稳定；或采取降低地下水位措施，使地下
