杂填土地基处治技术现场试验研究

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　　摘要：相比仅采用换填法或强夯法置换法处理杂填土地基，本文采用强夯置换+换填技术处治某场地杂填土地基，其地基承载力明显提高，该技术的成功应用为今后处治类似工程提供了借鉴。
　　
　　关键词：换填法；强夯法；杂填土
　　
　　前言
　　随着时代的变迁，我国基本建设的迅速发展，人口规模不断增大，建筑物的密度和高度将不断增长，建筑用地日趋紧张，为充分利用土地，许多工程不得不建造在过去不宜利用的建设场地上，尤其是建在软弱的杂填土地基上。但是由于杂填土地基承载力低，沉降变形大，一般不能作为建筑物的天然地基，必须进行加固处理才能使用。因此，开展杂填土地基处治技术的研究既能解决建设用地，又能缩短工期、降低造价，对社会的可持续发展具有十分重要的现实和理论意义。
　　1常用杂填土地基处理方法
　　1.1换填法
　　换填法是指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，将基础底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、粉煤灰、矿渣或其他性能稳定、无侵蚀性等材料，并压(夯、振)实至要求的密实度为止。
　　1.2强夯法和强夯置换法
　　强夯法是指利用起重设备将重锤提升到一定的高度，然后使重锤自由下落，以巨大的冲击能量作用在地基上，使土中产生极大的冲击波，以克服土颗粒间的各种阻力，使地基压变以达到加固地基的一种地基处理技术。
　　强夯置换法是指采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩。
　　1.3砂石桩技术
　　碎石桩、砂桩和砂石桩总称为砂石桩，又称粗颗粒土桩，是指采用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石、砂或砂石挤压入已成的孔中，形成砂石所构成的密实桩体，并和原桩周土组成复合地基的地基处理方法。
　　1.4石灰桩法
　　石灰桩法是指由生石灰与粉煤灰等掺合料拌和均匀，在孔内分层夯实形成竖向增强体，并与桩间土组成复合地基的处理方法。由于生石灰与地基中的水、土产生一系列化学、物理作用，使土的结构得到改良，土中含水量大大降低，并伴随膨胀压力挤密土体。又由于桩体结硬后强度远高于桩间土，从而使桩间土与桩体构成的复合地基的承载力提高，沉降量减少。因此，石灰桩法是一种简易而又经济的地基处理方法。
　　1.5夯实水泥土桩法
　　夯实水泥上桩法是指将水泥和土按设计的比例拌和均匀，在孔内夯实至设计要求的密实度而形成的加固体，并与桩间土组成复合地基的处理方法。
　　1.6柱锤冲扩桩法
　　柱锤冲扩桩法是指反复将柱状重锤提到高处使其自由落下冲击成孔，然后分层填料夯实形成扩大桩体，与桩间土组成复合地基的地基处理方法。该法施工简便易行，振动及噪音小。尤其重要的是，当桩身填料使用以建筑垃圾、拆房土为主的碎砖三合土时，不仅避免了建筑垃圾占用土地，而且减少污染、保护环境。
　　2处治方案的确定
　　某场地内地层分布比较简单，场地平坦、开阔，不存在滑坡、泥石流等影响场地稳定性的不良地质灾害现象，在勘察深度内未发现有影响场地稳定性的地质构造，为对抗震有利地段，场地整体是稳定的，可进行变电站的建造。通过对杂填土地基常用地基处理方法分析，采用单一的杂填土地基处理方法处治变电站场地的话很难达到要求。从地基条件、处理要求、工程费用以及材料来源等各方面进行综合考虑，可采用的地基处理方案有:
　　2.1全部开挖回填碾压
　　它是一种简单的地基处理方案，但实施困难，很难达到要求的处理效果。根据《建筑地基处理技术规范》推荐的地基承载力特征值以及本地施工经验，除采用碎石、卵石以及砂夹石外，采用此法处理后的地基承载力特征值一般不超过180kPa，很难达到要求的处理效果。如果采用碎石、卵石以及砂夹石回填，不仅料源匾乏，而且运输距离远，造价高，工期长。
　　2.2强夯+水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)
　　先清除场地填土到地表以下一定标高，对剩余填土部分进行强夯处理，因地基强度达不到规定要求，采用水泥粉煤灰碎石桩进一步加固处理，最后回填碎石土。强夯施工便捷、节省材料、工期短、效果直观。水泥粉煤灰碎石桩施工工艺简单，无场地污染，通过在桩上铺设的柔性褥垫层，人为地为桩提供可向上、向下刺入的条件，从而充分地利用和发挥天然地基承载力，减少了桩体承担总荷载的比例，使天然地基的承载力能得到最大程度的发挥。该方法虽然能很好地解决地基承载力低的问题，但造价较高。
　　2.3强夯置换+换填
　　先清除场地填土到地表以下一定标高，再对剩余填土部分进行强夯置换处理，然后换填砂石垫层。采用换填垫层法是以抗剪强度较高的砂或其它填筑材料代替软弱的杂填土，提高地基的承载力，避免地基破坏。同时可将建(构)筑物基底压力扩散到垫层下面积更大的软弱下卧土层中，使其所受应力减少到允许的承载力范围内，从而满足强度要求。采用此技术工期较短，造价相对较低。
　　据钻孔资料可知，新填筑土极为混杂，主要由粘性土混少量圆砾及建筑生活垃圾新近堆填而成，未完成自重固结，具高压缩性，强度低，地基承载力特征值约为50KPa。根据当地经验，采用强夯置换法处理杂填土地基，其承载力特征值很难达到180kPa。所以采用强夯置换+换填综合处治技术。
　　3施工
　　3.1强夯置换施工
　　3.1.1施工前场地准备工作
　　(1)按设计要求将地表以下4.5m的填土层全部挖除，其中填上厚度未超过4.5m的地段清除至持力层。
　　(2)强夯置换前查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置和标高，并采取必要的措施，以免因施工而造成破坏。
　　(3)场地地下水位较高，在四周挖积水坑排水，使地下水位低于坑底面以下2m。
　　3.1.2施工步骤
　　(1)清理平整施工场地，在场地松软的地方铺设1-2m墩体材料作施工垫层;
　　(2)标出夯点位置，并测量场地高程;
　　(3)起重机就位，夯锤置于夯击点位置;
　　(4)测量夯前锤顶高程;
　　(5)夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深发生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记录填料数量，如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击。当夯点周围软土挤出影响施工时，可随时清理并在夯点周围铺垫碎石，继续施工;
　　(6)按由内而外，隔行跳打原则完成全部夯点的施工;
　　(7)推平场地，用低能量满夯，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。
　　(8)铺设垫层，并分层碾压密实。
　　3.1.3施工监测
　　施工过程中应有专人负责下列监测工作:
　　(1)开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求;
　　(2)在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正;
　　(3)按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。对强夯置换尚应检查置换深度;
　　( 4)施工过程中应对各项参数及情况进行详细记录。
　　3.2换填施工
　　(1)根据施工现场的实际情况，采用18t振动碾压机作为施工机械，每层铺填厚度为400mm，每层压实遍数为6-8遍，为保证分层压实质量，机械碾压速度控制在2.0km/h以内。
　　(2)换填施工从低到高、由深至浅的顺序进行换填碾压施工，每层铺填时要保持水平;施工缝应错开搭接，施工缝的搭接处，应适当增加压实的遍数。分层铺土、分层碾压、分层检测，合格后方可进行上一层填土施工。
　　(3)填料的施工含水量宜控制在最优含水量士2%的范围内。
　　(4)在正式施工前，应选择局部试压，经检测合格后方可全面换填压实施工。
　　(5)碾压后的砂石垫层应平整光滑、碾压前后无明显轮迹印。在施工中采用沉降差控制砂石垫层的压实质量，以碾压一遍后沉降量控制在0-3mm之内认为压实质量合格。

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