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第十五篇地基基础加固修复技术 第一章换土垫层与挤压加固修复 第一节换土垫层法 一、 砂石垫层处理地基 （一） 换土垫层法的原理 换土垫层法是将建筑物基底下一定深度的软弱土层挖除， 然后回填强度较大、 压缩性 较小、 料源较丰富、 价格较便宜且无腐蚀性的砂土、 碎石、 石渣、 素土、 煤灰、 矿渣、 二灰 （石 灰、 粉煤灰） 以及其他性能稳定的材料， 分层夯实至要求的干密度， 作为持力层， 达到增强 承载力、 减小地基沉降的地基处理目的。 利用基坑开挖、 分层换土回填并夯压， 也可处理较深的软弱土层， 但常因地下水位高 而需要采取降水措施或坑壁放坡占地面积大或需要支护， 以及因施工土方量大、 弃土多等 因素， 使处理费用增高、 工期拖长。因而， 换土垫层法一般只有用于处理深度不大 （对非湿 陷性黄土地区， 一般小于 “） 的各类软弱土层。开挖后， 一般均需将回填材料分层压实。 从施工方法看， 常使用的压实方法有机械碾压法、 振动碾压法和重锤夯实法等。同时这些 施工方法也是常用的地基表层 （处理深度不超过 “） 处理方法。 采用换土垫层法来处理厚度不大， 需全部置换的软弱土层， 一般可取得良好的社会效 果和经济效果； 对于轻型建筑， 采用换土回填法处理局部软弱土时， 由于传递到下卧层的 附加应力很小， 一般也可取得较好的经济效果。但对于上部结构刚度较差， 体型又复杂、 荷载较大的建筑， 在较弱土层较深厚的情况下， 采用换土垫层法只进行局部较弱土层处理 时， 由于附加荷载对较软弱的下卧层影响仍然很大， 地基仍可能产生较大的变形及不均匀 变形。 换土垫层法不仅可用来提高地基承载力、 减少沉降变形， 而且在软土层上采用透水性 能较好的砂石垫层， 还可有效地加速软弱土层的排水固结； 消除或部分消除湿陷性黄土， 膨胀土或季节性冻土等不良土质的湿陷性、 胀缩性或冻胀性。 （二） 砂土垫层的作用 一定厚度的沙垫层主要起以下三个方面的作用 （） 提高了地基的承载力， 使基底压力低于持力层的容许承载力； 此外， 具有一定厚度 的砂砾层使松散软土层退居下卧层位置， 其层面上的附加应力将有所降低， 而容许承载力 会随深度的增加有所增大， 这就使得下卧层也能满足承载力要求。 “ 第十五篇地基基础加固修复技术 （） 减小沉降量。理论上讲， 对均质地层， 基础下浅层地基的沉降量在总沉降量中所 占比例较大， 若以密实的砂代替了上部的松软土层， 那么就可以大大地减小这部分的沉降 量。 （“） 加速软土层的排水固结。砂垫层提供了基底下的排水面， 使砂垫层下的软土层能 尽快固结并增长其强度。当然， 固结的效果只限于松软土表层。应当注意， 在各类工程 中， 砂垫层的作用是不同的， 在这种方法中起换土的作用， 对路堤、 土坝及后述的堆载预压 中使用的砂垫层则主要是起排水固结作用。 （三） 砂土垫层的设计 砂垫层设计的主要内容包括确定换填厚度 、 基坑底面宽面 “ （图 ） 。所设 计的垫层要满足技术可行、 经济合理的原则。对换土垫层来说， 既要有足够的厚度置换可 能被剪切破坏的软土层， 又要有足够的宽度防止砂垫层向两侧挤动。另外， 基础埋置深度 应提前确定， 在保证安全的前提下， 尽可能地选用较小的埋深值， 以便使换填厚度 值 大些， 以增加换填的工程效果。 图 砂垫层及应力分布 1 *6*,,,,,****6,**6, 宝钢电厂干灰物理力学性能指标表 6 7 7 颗粒组成 （5）击试试验 . **6 （AA） **6 B ***6 （AA） C ***6 （AA） 最优含水量 “ D （5） 最大干重度 E （ -适合灰土桩加固的土质的粒径 由于素土的渗透系数小于灰土， 所以对于以防水抗渗为加固目的的， 宜采用土挤密 “ ““ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 第十五篇地基基础加固修复技术 桩； 对于以消除湿陷性为主要目的的， 也宜采用土挤密桩； 对于以提高承载力、 降低压缩变 形性能或提高水稳定性为主要目的的， 宜采用灰土挤密桩。 对于含水量大于 “及饱和度超过 ， 与之相对应的桩管的直径为 - /3。在确定 桩管直径时， 应考虑沉桩机的吨位， 选择与之匹配的桩管， 以免造成沉桩困难。 8 填料的选择 桩孔内的填料， 应根据工程要求或处理地基的目的确定。当以消除地基湿陷为主要 目的时， 宜选用灰土填料。 灰土填料中的土料应选用含蒙脱石、 高岭石、 伊利石、 氯化物等矿物成分的粘土， 且一 般不允许含有机物， 土料的。当土料中小于 /3 的颗粒含量小于 - 8 “ 8 9 * 倍， 建筑物容许变形小时， 取小值， 反之取大值。 地基承载力极限值除以 ; * 的安全系数即为承载力基本值。 如能在现场测得桩土应力比， 复合地基承载力也可通过下式计算 ， “ ［’ （* ’） ］， （’ * *0） ““ ““ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 第十五篇地基基础加固修复技术 求得加固区范围内的复合模量后， 按分层总和法计取； 也可采用天然地基压缩模量按分层 总和法计取加固区范围内的沉降值后， 再乘以折减系数算得 “ “ （“ “） （“ ’57 56 ..6“06 A6“6 ’5656 “’6“’6 ’6“6 ’.6’6 （0） 施工工艺 本工程施工采用振动沉管管外投料工艺， 具体步骤 “） 在地上竖直钢桩管对准桩位； ’） 开动打桩机， 将钢桩管振入土内预定标高处； 5） 将钢桩管拔出地面 .*， 向孔内灌入钢渣 “* 左右深的钢渣 0） 再次振入钢桩管， 使钢渣挤密至 * 左右深， 并留振 “ ’B； .） 再次拔出钢桩管， 灌入钢渣， 并振密至 “’* 高； 如此重复多次， 直至挤密钢渣填 至预定设计标高处。 5 加固效果 从地基加固结束， 浇筑钢筋混凝土条形基础起至上部结构完全竣工后， 对电气室四周 所设的沉降观测点的连续观测结果表明， 建筑物的沉降小于 ’**， 差异沉降小于 “**， 可见沉降十分均匀， 挤密钢渣桩加固填土地基的效果十分理想， 加固取得了良好的效果。 ““ 第十五篇地基基础加固修复技术