1、前言

 

　　在进行水工建筑物的根蒂根基设计时，时常会碰着薄弱虚弱地基问题。下面就凭据自己的一些工作实践经验，浅谈一下薄弱虚弱地基若何处置和换土垫层法在惠州市某泵站机房根蒂根基设计中的运用情况。

 

　　2、薄弱虚弱地基的处置方式

 

　　直接哄骗薄弱虚弱土层作为建筑物地基时，一般应按以下要求进行设计：

 

　　薄弱虚弱土层为淤泥和淤泥质土时，应充实哄骗其上覆较好土层作为持力层；

 

　　若薄弱虚弱土层为冲填土、建筑余泥和性能稳定的工业废物，而且平均性和密实性较好时，都可哄骗作为持力层。

 

　　对于有机质含量较多的生活垃圾和对根蒂根基有侵蚀性的工业废物等杂填土，未经处置不宜作为持力层。

 

　　当地基承载力和变形不能知足设计要求时，则应将地基进行人工处置。这类经过人工处置的地基称为人工地基。

 

　　局部薄弱虚弱土层及阴沟、暗塘的处置，可采用根蒂根基加深、根蒂根基梁跨越，换土垫层或桩基等方式。

 

　　当地基承载力和变形不能知足设计要求时，地基处置可选用机械压（夯）实、换土垫层、堆载预压、砂井真空预压、砂桩、碎石桩、灰土桩，水泥旋喷或深层搅拌形成的水土壤桩和桩基等方式。

 

　　处在地下水位以上，由建筑余泥或工业废物组成的杂填土地基，可采用机械压（夯）实方式进行处置。其中重锤夯实的有用夯实深度可达1.2m左右；若采用强夯，则有用夯实深度应经实验肯定；当需要年夜面积回填夯实时，可采用机械分层回填碾压方式；处置含少许粘性土的建筑余泥、工业废物和炉灰填土地基时，可采用振动压实的方式。当震实机自重2t，振动作用力100kn时，有用夯实深度可达1.2~1.5m。

 

　　处置较厚淤泥和淤泥质土地基时，可用堆载预压、砂井堆载预压或砂井真空预压。采用堆载预压时，预压荷载宜略年夜于设计荷载，预压时间应凭据建筑物要求和地基凝结情况决议，同时应注重堆载年夜小和速度对周围建筑物的影响。采用砂井堆载预压或砂井真空预压时，应在砂井顶部作排水砂垫层。

 

　　用砂桩、碎石桩、灰土桩、水泥旋喷或深层搅拌桩处置薄弱虚弱地基时，桩的设计参

 

　　数宜经由过程实验肯定。施工时，表层土若有隆起或松动，应予以挖除或压实。对地基承载力、变形或稳定性要求较高的建筑物，若用桩基，则桩尖宜打进压缩性低的土层中。

 

　　若仅需处置薄弱虚弱地基的浅层，可采用换土垫层的方式。

 

　　总之，薄弱虚弱地基的处置应当因地制宜，处置后的地基承载力应知足设计要求。

 

　　2、换土垫层的设计运用

 

　　换土垫层就是将根蒂根基下面一定厚度的薄弱虚弱土层挖除，然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、粘性土和其他性能稳定、无侵蚀性的材料。垫层应分层夯实，每层夯实后的密度应到达设计尺度。

 

　　换土垫层设计包括决议垫层所应具有的最小宽度和厚度。

 

　　在垫层的宽度方面，凭据建筑经验，垫层的顶宽一般采用较根蒂根基底边每边宽出200mm，垫层的底宽一般取根蒂根基同宽（如图1）。垫层的厚度应凭据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不年夜于薄弱虚弱土层承载力的条件肯定，同时厚度不小于500mm。

 

　　在该灌站机房的根蒂根基进行设计时，由钻探资料显示，该地基为很厚的软粘土层，其承载力尺度值fk=80kn/m2，重度γ=17kn/m3，il=1.00，e=1.00。已知机房自力根蒂根基承受上部结构荷载设计值f=155kn，设计室内外高差为0.3m，室外根蒂根基埋深d=0.80m。从以上数据可知，该地基承载力和变形不能知足设计要求。

 

　　由于该灌站交通未便，重型机械没法进进（如打桩机等），为了削减工程投资，又能到达设计要求的目的，经几个方案比力，决议采用直接用人工就可施工的换土垫层法作为该灌站根蒂根基设计。在垫层材料方面，采用中砂作为垫层，其承载力设计值按f=180kn/m2计较（施工时砂垫层密度控制在中密水平），重度取γ=19.5kn/m3。

 

　　按公式l=b=[f/(f-γh)]1/2肯定基底长度和宽度（自力柱正方形根蒂根基）。

 

　　式中：l、b——根蒂根基底面长和宽；

 

　　f——上部结构的荷载设计值；

 

　　f——换土垫层承载力；

 

　　γ——根蒂根基及回填土平均重度，一般取γ=20kn/m3；

 

　　h——根蒂根基自重计较高度。

 

　　l=b=[f/(f-γh)]1/2=[155/（180-20×0.95）]1/2=0.98m，取l=b=1.0m

 

　　下面进行砂垫层厚度的计较：

 

　　在进行砂垫层厚度计较时，一般应知足pczpz≤fz

 

　　式中：pcz——作用在垫层底面处土的自重应力（kn/m2）；

 

　　pz______垫层底面处的附加应力设计值（kn/m2）；

 

　　fz________垫层底面处薄弱虚弱土层承载力设计值（kn/m2）；

 

　　采用该式肯定垫层厚度时，需要用试算法，即预先估量一个厚度，然后按上式校核，如不知足要求时，必需增加垫层厚度，直至知足要求为止。

 

　　为了削减计较工作量，设计该机房根蒂根基换土垫层的厚度时，采用了查曲线图的计较方式：曲线图见《建筑地基根蒂根基》1990.10；231。

 

　　首先，按下式计较出k1值

 

　　k1=[fkηbγ软（b-3）ηdγ软（d-0.5）-γ软d]×10/p0

 

　　其次，按下式计较出k2值

 

　　k2=k115b(ηdγ软-γ垫)/p0

 

　　式中：p0——根蒂根基底面附加应力（kn/m2）；

 

　　fk——垫层底面处薄弱虚弱土层的承载力尺度值（kn/m2）；

 

　　ηb、ηd——划分为根蒂根基宽度和埋深的承载力批改系数；

 

　　d——根蒂根基埋置深度（m）；

 

　　γ软、γ垫——划分为薄弱虚弱土层和垫层的重度（kn/m3）。

 

　　然后凭据k1、k2和根蒂根基底面长边与短边的比值n=l/b，由曲线图查得m值。

 

　　最后算出垫层厚度z=mb。

 

　　本根蒂根基：fk=80kn/m2、d=0.8m、γ软=17kn/m3、γ垫=19.5kn/m3、按表查得ηb=0、ηd=1.1。

 

　　另外，p0=（fg）/b-γd=（1551×0.95×20）/1-17×0.8=160.4kn/m2，代进上两式得：

 

　　k1=[fkηbγ软（b-3）ηdγ软（d-0.5）-γ软d]×10/p0

 

　　=[801.1×17×(0.8-0.5)-17×0.8]×10/160.4

 

　　.=4.49

 

　　k2=k115b(ηdγ软-γ垫)/p0

 

　　=4.4915×1×(1.1×17-19.5)/160.4

 

　　=4.42

 

　　凭据k1=4.49、k2=4.42和n=1查曲线图得m=0.82。

 

　　则砂垫层厚度：z=bm=1.0×0.82=0.82m，取

 

　　z=0.85m，如图2所示。

 

　　3、结语

 

　　该灌站工程建成且接连平安运行已有五年多，经观测，机房根蒂根基沉降<2mm（基本无沉降），机房上部结构无任何异常情况，运行优秀。是以采用“换土垫层法”处置薄弱虚弱地基，知足规范要求，知足运行要求，是经济和平安的。

 

　　参考文献：

 

　　[1].郭继武.建筑地基根蒂根基（按新规范）.高等教育出书社，1990.10