粉细砂地基处理技术在房屋建筑施工中的应用研究

粉细砂地基处理技术在房屋建筑施工中的应用研究

陆杰辉

陆杰辉中铁十七局集团建筑工程有限公司

【摘要】粉细砂地基处理主要取决于粉细砂的特殊性质，由于粉细砂地基的变形往往是局部和突然发生，且不均匀，对建筑物破坏性大，危害非常严重，因此对粉细砂地区的建筑物不论地基承载力是否达到容许承载力，都应对地基进行处理。本文以安哥拉社会住房项目K.K一期工程为例，分析了粉细砂地基的加固机理，并对粉细砂地基处理的施工工艺进行探究及应用。

【关键词】粉细砂地基处理房屋建筑应用

一、工程概况

安哥拉社会住房项目KilambaKiaxi（简称K.K）一期工程在安哥拉首都罗安达省南部KilambaKiaxi区，距离罗安达市区约20km，工程内容包括20002套公寓楼及24所幼儿园、9所小学、8所中学，及配套的市政基础工程。我单位施工的标段主要是房屋建筑工程，公寓楼94栋（每层层高3米，五层54栋、九层23栋、十一层10栋、十三层7栋）、另有公建8栋（其中幼儿园3所，小学2所，水泵房3个），共102个单体建筑物，分22#、23#、27#三个地块，总建筑面积为43.9万平方米，五层公寓楼及公建采用砖混结构，九层及以上采用框架结构，砖混采用墙下钢筋混凝土条形扩展基础、基础埋深1.5m，九、十一层均采用柱下条形基础、基础埋深分别为1.8m、2.0m，十三层采用筏板基础、基础埋深2.2m。本工程地势南高北低，地表以下普遍分布着约0.3～1.0m厚的人工填土层，该层整个场地普遍分布，工程性质差，在未经地基处理的情况下不宜作为建筑物的直接持力层；基底地基持力土层主要为棕红色粉细砂（包括含粉土粉砂②1层、含粉土粉砂②2层、含粉土粉砂②3层，属中压缩性土，地基承载力的特征值分别为120kPa、140kPa、150kPa），最大干密度为2.09g/cm3，局部地层在水平方向上总体分布不均匀；基土具有砂土和粘土特点，天然状态下遇水后强度降幅较大。地基土受含水量影响，标准贯入试验击数和土的压缩模量变化较大，地块含粉土粉砂②层存在湿陷性，其厚度变化随地形的起伏而变化，厚度为：9.0～15.0m，对建筑物危害较大。

二、粉细砂地基的加固机理

由于安哥拉K.K一期工程地质为粉细砂，与中国国内的粉砂土有很大的差异，安哥拉K.K一期工程地基加固机理及方法要能体现该地区粉细砂的特征，通过地基加固处理不仅要提高其承载力，还要有效的消除其湿陷性。

（一）土（灰土）垫层

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就其处理的范围来说，土垫层分为建筑物基础底面下的土垫层和建筑物范围内的整片土垫层两种。工程实践证明，采用土（灰土）垫层处理粉细砂地基，只要施工质量符合工程要求，一般都能收到良好的效果，在粉细砂地基上尤为突出。但需指出的是，当仅要求消除基地下处理土层的湿陷性时，宜采用局部和整片的土垫层，当同时要求提高土的承载力或水稳性时，宜采用局部或整片灰土垫层。其中垫层构造如下右图所示。

垫层质量由压实系数控制，并应符合下列要求：一是垫层厚度不大于3米时，其压实系数不得小于0.93；二是垫层厚度大于3米时，其压实系数不宜小于0.95。

（二）重锤表面夯实及强夯

重锤表面夯实适用于处理饱和度不大于60%的湿陷性粉细砂地基。一般采用2.5-3.0t的重锤，落距4.0-4.5m，可以消除基底以下1.2-1.8m粉细砂湿陷性。在夯实层的范围内，土的物理、力学性质获得显著改善，平均干密度明显增大，压缩性降低，湿陷性消除，透水性减弱，承载力提高。粉细砂地基，其湿陷起始压力较大，当用重锤处理部分湿陷性粉细砂后，可减少甚至消除粉细砂地基的湿陷变形，因此在粉细砂场地采用重锤夯实的优越性较明显。

强夯施工工艺要点：先点夯，再用推土机推平，然后满夯一遍。点夯间距4米，每个点点夯用锤子砸6-10下，采用200吨能级夯；满夯同样采用200吨能级夯一遍。

三、粉细砂地基处理施工工艺

（一）灰土垫层施工

灰土垫层施工时，先将处理范围内的粉细砂全部挖出，并对底部进行夯实或压实。然后将就地挖出的粘土配成相当于最优含水量的灰土料，根据选用的碾压机械，按一定厚度分层铺土，分层碾压直到设计标高为止。在大面积的施工范围内，可采取分段开挖、分层碾压，上下面层应避免竖向接缝，错缝距离不应小于0.5m。在施工缝两侧0.5m范围内，应增加碾压遍数。

（二）原土换填（分层碾压回填加固）施工

安哥拉K.K一期工程施工方案正式实施前，进行对比试验，确定2栋楼对加固前后的地基强度进行细致的检测对比，进一步确定换填厚度、分层铺填厚度、压实遍数、压实机械技术参数等，确保方案实施的可靠性。经研究、试验，基底处理采用原土换填（分层碾压回填加固）施工方案，将地基土保持最优含水量，经碾压密实后，防渗效果好，强度可大幅度提高；换填后地基承载力特征值能达到180～200kPa。换填厚度（指基础底面以下需要换填加固的最小厚度，基坑开挖到换填起始标高以后）五层公寓楼及小学为1.0～1.5m，水泵房、幼儿园为0.5m，地基承载力大于180kPa；九层及以上公寓楼换填厚度为2m，地基承载力大于200kPa。每层松铺厚度30cm、碾压采用振动式压路机、压实遍数8遍；施工工艺流程如下：基坑底清理→检验土质→洒水拌合→分层铺土→分层碾压密实→检验压实度→修整找平验收。原土换填施工中需要注意如下几点：

第一、挖至换填标高后，应先进行洒水，配合人工整平，用压路机将基坑底面压实（压实系数不小于93%）。

第二、压路机采用18t的振动压路机，摊铺厚度控制在30cm以内，摊铺用土选用无杂质的粽红色含粉土粉细砂。摊铺时人工配合机械作业。

第三、摊铺完成后洒水，洒水时要均匀，并控制好含水量（最优含水量为6.2～6.5%），然后进行闷料。

第四、碾压分为静压和振压两种，两种结合使用，先静压两遍，再振压三遍，然后采用静压和振压交替进行，控制碾压速度，一般要碾压8遍以上，保证分层压实质量。在局部边角处压路机施工不到的地方，应用小型打夯机打实。

第五、深浅基坑相连时，要先填深基坑，填至与浅基坑标高一致时，再与浅基坑一起填夯。分段填夯时，交错处做成阶梯形，上下接搓距离不小于1.0m。基坑回填应在相对两侧或四周同时进行，基础墙两侧标高不可相差太多（应小于50cm）；较长的管沟墙，内部要加支撑。

第六、地基经换填碾压加固后，应进行加固质量检测和地基承载力检测。压实系数的最小值不得低于0.93，压实系数等于、低于设计规定的检测点数量，不宜超过同一建筑物检测点总数的30%。换填后的地基承载力应通过现场载荷试验进行检验，满足设计承载力达180～200kPa要求。

第七、应做好基坑肥槽的压实回填工作。雨季施工时需做好雨季施工措施，以防泡槽，降低回填土质量。

（三）地基处理后的结构沉降观测

安哥拉社会住房项目K.K一期工程，地基采用分层碾压回填加固（原土换填）后，经施工过程及单体工程竣工后观测，沉降满足设计要求，未引发房屋建筑下沉、开裂现象。

四、粉细砂地基处理技术应用

1、安哥拉社会住房项目K.K一期工程基底处理采用分层碾压回填加固方案，消除粉细砂的湿陷性，沉降满足设计要求，未引发房屋建筑下沉、开裂现象；既节约了成本，又加快了施工进度，收到了很好的经济效果。

2、重建委41#营地项目采用分层碾压回填加固方案（换填原土30㎝厚），保证了工程质量，降低了成本，加快了施工进度，为我单位获得了丰厚的利润。

3、K.K5000套项目地基处理采用分层碾压回填加固方案，保证了工程质量，加快了施工进度，降低了成本。

4、安哥拉卢班戈RED项目地基承载力要求大于180kPa，设计单位要求基地处理采用强夯施工工艺，应用K.K一期工程基底处理的成功经验，在冲沟、空地、方涵、绿化、公建、预留、商业地、裸岩区等区域采用分层碾压回填加固方案，可保证工程质量，加快了施工进度，降低了施工成本，取得了较好的经济效益。

结束语：此地基处理成果对整个安哥拉社会住房项目工程的稳定和安全奠定了基础，并且对控制建筑结构的沉降量起到了很好的指导作用，不但降低了工程造价，收到了很好的经济效果，而且此研究成果的成功经验可为其他类似工程的设计、施工提供有益的借鉴，具有重要的推广意义。

参考文献：

[1]安哥拉社会住房项目K.K一期工程施工设计图.2008、K.K5000套工程施工设计图.2012、卢班戈RED项目施工设计图.2012。

[2]彭飞.一种处理湿陷性粉砂土地基的有效方法—强夯法[J].辽宁交通科技.2006(23)。

[3]姜周军.灰土挤密桩及在处理湿陷性黄土地基中的应用[J].山西建筑2010(6)。

[4]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）。

[5]《建筑地基基础施工质量验收规范》（GB50202-2002）。