地基处理是利用人工置换、夯实;注浆、预压、排水和加筋等方法、手段,对软弱地基土进行改造和加固,用以提高软弱土地基的强度和稳定性,降低地基的压缩性,减少沉降和不均匀沉降,防止地震时地基土的振动液化,消除区域性土的湿陷性、膨胀性和冻胀性。地基处理方法多种多样,工程上常用的主要有:换土垫层处理、夯实处理、化学加固处理、排水固结处理、深层密实处理以及加筋处理等。
1.1灰土地基
灰土地基是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去,用一定比例的石灰与土在最优含水量情况下,充分拌合,分层回填夯实或压实而成,使成为具有一定强度,水稳性和抗渗性的地基。
禁忌1 灰土松散不密实
现象、危害性 灰土松散、密实性差。产生原因:土料不合要求:石灰质量差、含氧化钙低、使用未消解;灰土铺填后未及时夯打,未按分层厚度铺设,虚铺厚度超过夯实机具的有
效影响深度。造成灰土地基承载力,稳定性、抗渗性降低。
防治措施 选用合格的土料并过筛;石灰选用Ⅲ级以上新鲜块石灰,并消化过筛;在场地或槽壁上标出每层铺设厚度,按要求铺设,分层及时夯打,至密实。
禁忌2灰土表面不平整
现象、危害性 灰土地基表面松散不平整。原因是灰土材料拌合不均匀;夯实完,未进行最后一遍整平夯实工序。造成灰土地基表层强度降低,与上部结构结合不良。
防治措施 灰土地基表面应严格控制标高和平整度,最后满夯一遍;对已出现高差、凹凸不平部位,应修平、补填灰土,并夯实。
禁忌3接缝错位,接槎处不密实
现象、危害性 接槎位置不正确,接槎处灰土松散不密实。产生原因:未分层留槎,位置未按规范要求;上下两层接槎未错开500mm以上,并作成直槎;接槎处铺设夯打未超过—定距离,再挖去。导致接槎处强度降低,出现不均匀沉降,使上部建筑开裂。
防治措施 接槎位置应按规范规定位置留设;分段施工时,不得留在墙角、桩基及承重窗间墙下接缝,上下两层的接缝距离不得小于500mm,接缝处应夯压密实,并作成直槎;当灰土地基高度不同时,应作成阶梯形,每阶宽不少于500mm(图L1);同时注意接槎质量,每层虚土应从留缝处往前延伸5(X)gran,夯实时应夯过接缝3001T~n以上;接缝时,用铁锹在留缝处垂直切齐,再铺下段夯实。
禁忌4灰土早期泡水
现象、危害性 灰土铺后或夯打完后不久,遭受雨淋或被水浸泡。主要雨天未及时进行基础施工与基坑回填,或在灰土表面作临时性覆盖;在地下水位以下做灰土时,排水或降低地下水位的措施不当,造成灰土地基浸泡,疏松,强度、稳定性降低。
2 局部地基处理
2.1 松土坑、土井、砖井、废矿井
禁忌1 地基中存在松土坑
现象、危害性 地基中局部出现未经处理的松散土填充的土坑,由于其与原土的压缩性和地基强度不一致,在上部基础荷载作用下,将产生较大不均匀沉降,使建筑物局部出现裂缝或下陷。
防治措施
1)松土坑地基槽范围内(图2-la) 将坑中松软土挖除,使坑底及四壁均见天然土为止,回填
与天然土压缩性相近的材料。当天然土为砂土时,用砂或级配砂石回填;当天然土为较密实的粘性土,用3:7灰土分层回填夯实;天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土,可用1:9或2:8灰土层回填夯实,每层厚度不大于20cm。
2)松土坑在基槽内范围较大,且超过基础边缘时(图2-lb) 处理时常因条件限制,槽壁挖不到天然土层时,则应将该范围内的基槽适当加宽,加宽部分的宽度可按下述条件确定:当用砂土或砂石回填时,基槽壁边均应按l1:h1:1:1坡度放宽;用1:9或2:8灰土回填时,基槽每边应按6:h=0.5:1坡度放宽;用3:7灰土回填时,如坑的长度名2m,基槽可不放宽,但灰土与槽壁接触处应夯实。
3)松土坑范围较大,且长度超过5m时(图2-1c) 如坑底土质与一般槽底土质相同,可将此部分基础加深,做1:2踏步与两端相接,每步高不大于50cm,长度不小于l00cm,如深度较大,用灰土分层回填夯实至坑(槽)底一平。
4)松土坑较深,且大于槽宽或1.5m时(图2-1d),按以上要求处理挖到老土,槽底处理完毕后,还应适当考虑加强上部结构的强度,方法是在灰土基础上1~2皮砖处(或混凝土基础内),防潮层下1-2皮砖处及首层顶板处加配4φ8-12mm钢筋跨过该松土坑两端各1m,以防
产生过大的局部不均匀沉降。
5)松土坑地下水位较高,坑内无法夯实时,可将坑(槽)中软弱的松土挖去后,再用砂土、砂石或混凝土代替灰土回填。
如坑底在地下水位以下时,回填前先用1:3粗砂与碎石分层回填夯实,地下水位以上用3:7灰土回填夯实至要求高度。
禁忌2 地基中存在土井、砖井
现象、危害性 基础下部或近旁地基中出现未经处理的土井或砖井,其中土井的土壁强度较低,在基础荷载作用下,会使地基产生坍陷或侧移;砖井壁则与原土构成软硬地基,在上部基础荷载作用下,会产生不均匀沉降,使基础断裂,建筑物裂缝。
防治措施
1)土井、砖井在室外,距基础边缘5m以内时(图2-2a) 先用素土分层夯实,回填到室外地坪以下1.5m处,将井壁四周砖圈拆除或松软部分挖去,然后用素土分层回填并夯实。如在压缩层范围内,则应用2:8灰土分层夯实。
2)土井、砖井在室内基础附近时(图2-2b),将水位降低到最低可能限度,用中粗砂及块石、卵石或碎砖等回填到地下水位以上50cm。砖井应将四周砖圈取出。
3 特殊土地基处理
3.1湿陷性黄土地基
凡天然黄土在上覆土的自重应力作用下,或在上覆土自重应力和附加应力共同作用下,受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的黄土,称湿陷性黄土。湿陷性黄土由于水浸湿常会使建筑物出现不均匀沉降,或引起边坡滑动,且这种破坏具有突发性,工程上难以预料其下沉部位。因此在建设中,遇湿陷性黄土地基应进行适当处理,而后用作建筑物地基,以确保工程质量。
禁忌1 地基土为湿陷性黄土不进行处理
现象、危害性 湿陷性黄土是在干旱条件下形成的黄粉质土,并含有大量的碳酸盐类,在天然状态下,具有肉眼可见的大孔隙,并有竖向节理。天然含水量的黄土,如未受水浸湿,一般强度较高,压缩性较小,但在受水浸湿后,由于充填在土颗粒之间的可溶盐类物质遇水溶解,使土的结构迅速破坏,强度迅速降低,并发生显著的附加沉降,造成建筑物产生不均匀沉降、裂缝和各种形式的变形破坏,危害建筑物的安全使用。
防治措施 湿陷性黄土地基可采用以下几种处理方法:
(1)垫层法 将基础下的湿陷性土层全部或部分挖出,然后用黄土(或2:8、3:7灰土),经过筛后,在最优含水量状态下分层回填夯实或压实;垫层厚度约为1.0-2.0倍基础宽度,控制土的干密度不小于1.6t/m3,它能消除一定深度内(一般为1—3m)土的湿陷变形,改善土的工程性质,增强地基的防水效果,费用较低。适于地下水位以上进行局部或整片的处理。
(2)重锤夯实法 将2-3t重锤,提到一定高度(4-6m),自由下落,一夯挨一夯如此重复夯打,使土的密度增加,减小或消除地基的湿陷变形,一般能消除1.0—2m厚土层的湿陷性。适于地下水位以上,饱和度sr<60%的湿陷性黄土进行局部或整片的处理。
槎 (3)强夯法 用8t以上的重锤,从l0m以上高度自由下落,强力夯击土体。一般锤重10—12t,落距10~18m时,可消除3-6m深土层的湿陷性,并提高地基的承载能力。适于饱和Sr<60%的湿陷性黄土深层局部或整片的处理。
(4)挤密法 是用机械(人工或爆扩)成孔的方法,将钢管打人士中,拔出钢管后在孔内填充素上或灰土,分层夯实,要求密实度不低于0.95。通过桩的挤密作用改善桩周土的物理力学性能,墓本上可消除桩深度范围内黄土的湿陷性。处理深度一般可达5-10m,造价低。
适于地下水位以上局部或整片的处理。
(5)预浸水法 利用黄土浸水后自重湿陷的特性,在施工前挖坑进行大面积浸水,水深不小于30cm,便土体产生自重湿陷,其稳定标准为最后5d的平均湿陷量小于5mm,从而达到消除黄土的湿陷性。本法需要足够水量,处理时间较长(约3-6个月),同时应注意浸水对附近建筑物和场地边坡稳定性的影响,要求其间距不小于30m。处理后还应进行专门性的勘察工作,重新评定湿陷等级,并采取相应的设计措施。适于Ⅲ、Ⅳ级自重湿陷性场地6m以下的处理,6m以上尚应采用垫层等方法处理,可处理土层厚度大于10m、自重湿陷量Δzs50cm的场地。
(6)灌筑(预制)桩基础 将桩穿透厚度较大的湿陷性黄土层,使桩尖(头)落于承载力较高的非湿陷性黄土层上,荷重通过桩身和桩尖(扩大头)传到非湿陷性黄土层中。桩的长度和人土深度以及桩的承载力,应通过荷载试验或根据当地经验确定。处理深度30m以内。采用桩基需消耗材料较多,费用一般较贵。适于基础荷载大,有可靠的持力层的处理。
禁忌2 地基土局部有湿陷性黄土
现象、危害性 地基土大部分为原土,局部存在湿陷性黄土,如基础落在这两种土层上,前者沉降较小,后者遇水将会发生较大的附加沉降,使建筑物产生不均匀沉陷,出现较大沉降差,导致裂缝和各种形式的变形破坏,影响建筑物的稳定和使用安全。
防治措施
1)采用换填垫层法,将局部湿陷性黄土挖去1-2m深,用2:7或3:8灰土分层回填夯实,使能消除1-2m深度内的湿陷变形,同时可防止地表水下渗到下部地基引起湿陷。
2)采用挤密桩法,在局部湿陷性黄土范围内,用机械成孔的方法,将钢管打入土层中,拔管后在孔内填充灰土,分层夯实,基本可消除桩深度范围内黄土的湿陷性。
禁忌3 场地排水不畅,基坑泡水或管网渗漏水
现象、危害性 场地排水不畅积水,基坑内浸水或地下管道局部渗漏水,都
4 异常地基处理
4.1 冲沟,落水洞,洞穴、窑洞
禁忌1 基础直接落在冲沟上
现象、危害性 冲沟多由于暴雨冲刷剥蚀形成,先在低凹处蚀成,逐渐扩大成浅沟,以后进一步冲刷,就成为冲沟。在黄土地区常大量出现,有的深达5~6m,表层土松散,如基础直接设置在不加处理的冲沟上,会造成建筑物较大的不均匀沉陷、开裂、位移、倾斜,甚至坍陷。
防治措施 一般处理方法是:
1)对地表冲沟,可将表层松散土消除,用好土或灰土分层夯填,由于其土质结构松散,承载力低,可采取加宽基础的处理方法。
2)对边坡上较浅的冲沟,可用好土或3:7灰土逐层回填夯实,或用浆砌块石填砌至坡面一样平,并在坡顶作排水沟及反水坡,以阻止地表雨水冲刷坡面。
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