湿陷性粉土地基整片换填处理技术

湿陷性粉土地基整片换填处理技术

郝宝龙

中核华辰建筑工程有限公司陕西西安710000

摘要：作为建筑工程的施工单位，不仅应按设计图纸施工，还应在满足设计要求的前提下尽量优化设计方案，方便施工，降低工程成本；包头某生产线工程湿陷性粉土地基整片换填处理技术的成功应运，有效的降低了地基处理所发生的费用及施工难度，大大实现了增效节能的目标。

关键词：湿陷性粉土；框架结构独立基础；地基整片换填处理

1引言

建筑工程地基处理技术，不仅是整个工程施工质量的关键因素，还直接关系到建筑物的使用寿命，尤其是湿陷性粉土地基处理。包头某燃料元件生产线工程地基土层为湿陷性粉土，设计要求将湿陷性粉土层彻底挖除后，采用3：7灰土进行整片换填处理，考虑到灰土整体换填施工量较大、工期较长、工程造价高的特点，根据地勘报告及前期施工经验，结合土方开挖后基底土质情况，经施工、设计等单位现场勘验，决定地基处理采用（由基础底～持力层，自上而下）500mm厚3：7灰土+天然级配砂石换填法进行整片处理，水平处理范围为独立基础外侧外扩不小于2m或换填厚度的1/2宽。

地基处理完毕载荷试验满足设计要求，建筑物经沉降观测未发生过大变形，沉降量符合设计及规范要求；

该施工技术的应运，有效避免了地基换填全部采用3：7灰土处理，因石灰熟化时间较长、施工工序较繁琐、造价高的缺点。砂石和灰土两种不同材料的有机结合利用，在满足设计要求的前提下能有效提高施工效益，降低了工程成本，减少地基的压缩性，提高地基承载力，上部500mm厚3：7灰土有效降低了砂石垫层的渗透性。

2工程概况

本工程为包头市某燃料元件生产线建筑工程，主体为混凝土框架结构，结构分为A、B、C三个区域，A区主体单层、局部二层，B区主体二层、局部单层，C区为三层配套服务设施生活间；建筑面积12120.63m2，占地面积为6633.08m2。

建筑物抗震设防类别为重点设防类，抗震设防烈度为8度，框架结构抗震等级为一级。建筑物场地类别为Ⅱ类，地基基础设计等级为乙级。基础为独立基础，设计基础垫层底相对±0.000标高为-3.10m，其下设计为不小于500mm厚三七灰土垫层，每边宽出基础边不小于2m。

依据地勘报告：场地土层结构由上至下依次为：①杂填土层、②粉土层、③粉土层、④粗砂层、⑤粉土层、粗砂层、○6砾砂层。地下水稳定水位为27.9～29.5m，地下水对施工无影响；基础以粗砂层（第④层）或粉土层（第⑤层）作为持力层，持力层地基承载力特征值fak=180kpa。场地范围内粉土层③普遍具有湿陷性、粉土层⑤局部具有湿陷性，但总湿陷量较小，湿陷等级为Ⅰ级非湿陷性地基。湿陷性粉土层总厚度介于1.7～7.1m之间。

依据设计须将湿陷性粉土层彻底清除，采用3：7灰土垫层进行换填处理。处理后的灰土垫层地基承载力特征值均应满足fak≥220kpa，压缩模量Es≥20.0MPa。同时垫层的地基承载力特征值要求通过载荷试验确定，灰土垫层的施工与检验应严格遵守《建筑地基处理规范》（JG79-2002）。

3施工方法及工艺要点

3.1施工工艺流程

地基验槽→材料进场（验收，生石灰合格后可提前进行熟化）→砂石垫层分层铺摊、碾压→取样检测、载荷试验→石灰熟化过筛→灰土拌合→运输进场→分层铺摊→找平碾压→取样检测→载荷试验

3.2换填材料的要求

天然级配砂石的级配应良好，砂石含量占总重的30%～40%，砂石的最大粒径不得大于100mm（砂石装运前应过筛），其施工含水量应控制在Wop±2%的范围内。

石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm；土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒粒径不得大于15mm，灰土体积配合比为3：7。

3.3施工技术要点

换填分层铺填厚度为200～300mm，压实系数应满足λc≥0.95（砂石地基压实系数≥0.97），其施工含水量应控制在最优含水量Wop±2%的范围内，最优含水量应通过击实试验并结合现场施工经验取用。

分层施工时，不得在桩基、墙角及承重墙下接缝，同时上下两层的接缝距离不得小于500mm，接缝处应夯压密实，灰土应拌合均匀并当日铺填夯压，灰土夯压实心密实后3天内不得受水浸泡；

处理范围：为保证地基处理的整体性和稳定性，地基处理时应根据土方开挖坡度及预留的施工操作面，将基坑整体进行整片换填处理。

3.4地基处理施工方法

3.4.1砂石地基处理方法

根据本工程设计及现场实际情况，砂石回填主要采用了两台20T振动式压路机碾压，两台装载机（ZL50型）负责摊铺，自卸汽车负责砂石运输；施工现场人工负责边角等压路机碾压不到的死角部位砂石的人工摊铺、夯实等配合工作。

由于本工程地基持力层深度不均匀，基坑开挖完毕基底未完全处于同一标高，为保证工程进度的有序性和施工管理的科学性，以及地基回填处理“先深后浅”的施工原则，砂石换填前应结合基底标高，首先进行换填找平工作，待第一层（第一层换填厚度根据现场实际情况进行厚度调整，但虚铺厚度不得大于300mm）或第二层回填完毕，基坑表面基本平整之后再进行上部大面积的回填施工。

砂石回填前要按照每层虚铺厚度200～300mm的要求，在边坡或坑底打入标高控制桩，过程中要及时通过水准仪以及通过边坡或基底标高控制桩拉线的方法控制回填厚度及标高，避免出现回填厚度及标高不符合设计及规范要求的情况出现。回填时自卸汽车从运输坡道倒退进入基坑回填区域，或将砂石堆置在回填区域临边，通过装载机边前进边铺摊的方式将砂石分层铺摊，铺摊过程中要将压路机碾压不到的边角或死角区域留置，或提前利用人工打夯的方法分层铺摊夯实，人工铺摊时虚铺厚度200mm～300mm，夯实范围与机械碾压范围搭接宽度不小于300mm。

3.4.2灰土垫层处理方法

灰土地基处理时，为保证石灰质量及石灰的新鲜性，本工程石灰采用了现场熟化的方式进行施工；石灰的拌合选用机械拌合的方式进行拌合；灰土熟化区在施工前应进行场地清理和平整，并进行碾压。

石灰进场：石灰进场后应组织相关人员进行石灰进场验收，待验收合格后按施工现场灰土拌合点平面布置要求进行堆放，并通知监理及相关人员按生产批次及要求取样检测，待检测合格后方可进行熟化工作。石灰取样检测应符合相关质量要求。

熟化过筛：为便于质量控制和满足施工进度要求，石灰的熟化选择在施工现场的石灰拌合点进行，熟化时将生石灰堆积在便于控制的地面上（石灰熟化拌合场地使用前要进行场地平整及碾压工作），运用“消石灰粉法”进行熟化；熟化时在生石灰中均匀加入60%～80%的纯净水，施工时边堆积便洒水，待完全熟化后，可得到颗粒细小、分散均匀的消石灰粉。由于石灰中一般都含有过火石灰，为避免过火石灰的熟化产生的灰土体积的膨胀而引起石灰垫层的隆起和开裂，石灰在熟化1～2天后（具体时间根据加水量和熟化效果确定），还应“陈伏”2周左右；消石灰的颗粒粒径不大于5mm，熟化后石灰应过筛；过筛后将未完全熟化的及粒径大于5mm的生石灰颗粒堆积在一侧，重新按照生石灰熟化的操作步骤进行熟化。

灰土拌合：灰土拌合选用灰土拌合机进行机械拌合，拌合完毕的灰土应均匀、颜色一致。

分层铺摊：铺摊过程中要控制好灰土含水量，一般最优含水量为14～18%，施工时根据现场情况可做适当调整，一般以手握成团，两指轻捏即散的状态为佳，颜色一致；当含水量不符合要求，如含水量过多或过少时应稍晾干或适当洒一定剂量的水；铺摊完成后应进行平整，待平整度符合要求时压路机进行碾压。

分层碾压：压路机碾压时先选择静压的方式碾压一遍，然后再选择振动压碾压3～5遍，最后再静压一遍；碾压时在基坑行车路线与上次行走路线要成垂直方向进行，碾压搭接宽度0.5～1.0m，避免漏压。

4质量要求及其它注意

砂石应采用级配良好的天然砂石，粒径及含泥量应符合设计及规范要求；

砂石压实系数应满足λc≥0.97，灰土基压实系数≥0.95。

回填完成后应按设计要求做载荷试验，载荷试验点不少于3个，承载力特征值不小于220Kp。

施工过程中灰土应当日拌合当日铺摊碾压完毕，入槽（坑）灰土不得隔日夯打，夯实后的灰土3天内不得受水浸泡；施工时应做好必要的排水及灰土表面临时性覆盖措施，以保证灰土在基槽（坑）内无积水状态；刚做完的灰土如遇雨水浸泡，应当及时将上层受雨水浸泡部分清除等晾干后夯实。灰土回填施工期间应在保证质量的前提下，加快施工进度，及早做完灰土回填工作，待灰土回填完成检测合格后应采取增大劳动力投入力度或其它有效措施及时做完基础及土方回填工作，以免灰土地基遭受日晒雨淋。

灰土回填压实度检测运用“环刀取样”或“灌水法”检测的方法进行，检测试验单位应选用具有一定资质的企业，操作人员持有有效证件，操作仪器和设备检测合格且有效；每层检测试验必须有监理及相关见证取样人员在场；对于基坑每300m2不少于一个检验点，基槽每20m不少于一个检测点，每层取样合格后方能进行下一层灰土回填。

5结语

施工技术的发展和革新就是凭借不断的优化和改进设计及施工方案来实现的，尤其是施工单位对设计方案的优化，更应该因地制宜，结合前期施工经验进行操作，这样不仅有利于施工效益的提高，才能创造更多地价值。

参考文献：

[1]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002

[2]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002