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中央广播电视大学中央广播电视大学 毕毕 业业 论论 文文 题目题目 几种特殊土地基及地基处理几种特殊土地基及地基处理 专 业 土木工程 年 论文完成日期 2015 年 9 月 几种特殊土地基及地基处理 【内容摘要】在工程的地基处理中，地基处理方法必须根据土 质情况，地理位置以及上部结构的荷载，地基土质的承载力和工程 造价等综合因素进行确定。在基础建造中，很可能会遇到软土、湿 陷性黄土、红粘土、膨胀土、软土、盐渍土、冻土和填土等不良地 基，这就要求我们熟知不同地基土的物理、化学特征，根据各自的 特点采用不同的方法基础处理方法进行处理。本文详细阐述了地基、 地基处理的原则、常用的地基处理的施工以及浅基础的施工方法。 【关 键 词】原则 方法 特点 浅基础 目 录 1.特殊土及特殊土地基.2 1.1.特殊土地基.2 1.2.良好地基对房屋建筑的重要性.2 2.地基处理方法.2 2.1.预压排水固结法.2 2.1.1.真空预压法.3 2.1.2 .堆载预压法.3 2.1.3.真空联合堆载法.3 2.1.4.真空预压法.3 2.2.强夯和强夯置换法.3 2.2.1.强夯法.3 2.2.2.强夯置换法.4 2.3.复合地基构成法.4 2.4.振冲法.4 3.几种特殊土的工程特性及地基处理.4 3.1.软土.4 3.1.1.工程特性.5 3.1.2.软土地基的地基处理及工程措施.5 3.2.湿陷性黄土.6 3.2.1.工程特性.6 3.2.2.湿陷性黄土地基的地基处理及工程措施.6 3.3.膨胀土.7 3.3.1.工程特性.7 3.3.2.膨胀土地基的地基处理及工程措施.8 3.4.红黏土地基.8 3.4.1.工程特性.8 3.4.2.红黏土地基的地基处理及工程措施.9 4.案例分析.10 4.1.案例一.10 4.1.1.工程概况.10 4.1.2.采取的地基处理措施及处理结果.10 4.2.案例二.11 4.2.1.工程概况.11 4.2.2.采取的地基处理措施及处理结果.12 参考文献.15 南京广播电视大学毕业论文 1 随着我国建筑工程项目的不断增多，软弱地基的处理变的越来越重要，软 弱地基处理的好坏，不仅关系到工程建筑的速度，而且关系到工程建设的质量， 因此提高软弱地基处理方法具有重要的价值和意义。 所谓软土，是指强度低，压缩性较高的软弱土层。多数含有一定的有机物 质。由于软土强度低，沉隐量大，往往给道路工程带来很大的危害，如处理不 当，会给公路的施工和使用造成很大影响。软土根据特征，可划分为：软粘性 土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。路基中常见的软土，一般是 指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压 缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质 条件较差。选用软土作为路基应用，必须提采取出切实可行的技术措施。 这种土质如果在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基础中，最佳含水量 不易把握，极难达到规定的压实度值，满足不了相应的密实度要求，在通车后， 往往会发生路基失稳或过量沉陷。其危害性显而易见，故禁止采用。 在软土地基上修筑路堤，特别是桥头引道，如不采取有效的加固措施，就 会产生不同程度的坍滑或沉陷，导致公路破坏或不能正常使用。 软土地基下沉的一个主要原因是软土地基的沉降，包括瞬时沉降、固结沉 降和次固结沉降三部分。根据沉降标准，按我国现行的有关规定，用容许工后 沉降路面设计使用年限内的剩余沉降来控制(其值见有关设计标准)。 一般地，除要确保新填筑路基的密实度以减少沉降外，包括原地面的地基 总沉降必须达到基本稳定，沉降量大致达到总沉降量的 80%以上时，才容许铺 路面。软土地基沉降严重时，不仅增加填方数量，而且沉降或水平位移对临近 填土的桥台、挡土墙、涵洞，甚至对附近的住宅、农田以及路线的技术标准都 会产生很大的影响。 为此，首先应做好深入细致的工程地质勘探工作，充分研究已有地质资料， 采取调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段。查明路段所处的地形、地 质、水文、气候、径流条件等自然环境条件和路基排水条件，确定软土层在纵 向、横向的分布厚度、层次、各层土的土质及物理力学性质(如天然容重量、天 然含水量、塑限、液限、孔隙比、内聚力、内摩擦角、承载力及渗透系数等)。 根据路基土的工程特性，选用适当的处理措施。 南京广播电视大学毕业论文 2 1.特殊土及特殊土地基 1.1.特殊土地基 特殊土是指具有某些特殊成分、结构及工程地质性质的土的总称。 由于成土环境的不同，会造成具有不同特性的土，常见的特殊土种类有： 黄土、红粘土、膨胀土、软土、盐渍土、冻土和填土等。 1.2.良好地基对房屋建筑的重要性 基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传 给地基。从平面上可见，竖向结构体系将荷载集中于点，或分布成线形，但作 为最终支承机构的地基，提供的是一种分布的承载能力。如果地基的承载能力 足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载 的条件，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点，但与 独立基础相比，它的造价通常要高得多，因此只在必要时才使用。不论哪一种 情况，基础的概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承 载力。因此，分散的程度与地基的承载能力成反比。有时，柱子可以直接支承 在下面的方形基础，墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只 有几层高时，只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用，就常常足 以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来，以加强基础抵抗地震 的能力。只是在地基非常软弱，或者建筑物比较高的情况下，才需要采用伐形 基础。多数建筑物的竖向结构，墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。 中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件，这样可以比独 立基础更均匀地分布荷载。 如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对软弱地 基进行处理。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高 压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局 部软弱土层考虑。勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质 情况，根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土尚应了解排水固结条 件。杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。 南京广播电视大学毕业论文 3 2.地基处理方法 2.1.预压排水固结法 地基处置即是为进步地基承载力，改进地基土体的变形性质或浸透性质而 采纳的人工处置地基的办法。 2.1.1.真空预压法 地基处置的基本原理是在被加固的土体外表铺设横向排水通道，在土体的 必定深度内安置竖向排水通道塑料排水板，然后进行真空密封，运用真空负压， 排出土体中的水和气，改动土体的三相布局，下降土体中的孔隙水压力，进步 有用应力，然后使土体发作沉降固结，改进了土体状况，进步了地基承载力。 2.1.2 .堆载预压法 这种方法是在布设完的排水通道的地基上分层施加堆载资料，进行正向施 加荷载，使地基土体发作沉降固结的办法。荷载资料依据当地资源状况能够选 用土、砂或山皮土、山皮石等，按描绘分级堆载到必定的厚度或标高，到达必 定的固结周期后，卸载至描绘标高整平。 2.1.3.真空联合堆载法 这种方法加固软土地基的技能是在正进行的真空预压密封膜上做必定的维 护层后，在地基上分层填加堆载料，增大对地基土的施加荷载，把真空法和堆 载法联合运用，然后进一步进步被加固土体后的地基承载力，满意运用需求， 此种办法处置完成后的地基承载力可达 15t/m2以上。 2.1.4.真空预压法 这种方法格外适用于低强度、高压缩性、高含水率的脆弱淤泥土质、淤泥 质粘土的地基处置加固；而且具有相对工期短、造价低、处置的全体作用好等 长处。而堆载预压法加固期长、受时节性影响大和需求很多的堆载资料等特色， 已逐步被真空法所代替。格外是关于大面积围海造陆由吹填土构成的超饱满的 软土地基处置，真空预压法加固地基优势显着已被广泛选用。 2.2.强夯和强夯置换法 强夯和强夯置换法是用起重设备将很重的夯锤(通常 10-40t)起吊到必定高 度(通常 10-40m)，然后使其自在下落，运用其发作的较大的冲击能对土进行强 力夯实，以进步其强度、下降其压缩性的一种地基加固处置办法。强夯法运用 的设备简略，施工速度快，加固作用好，节省三材，经济效益显着。 南京广播电视大学毕业论文 4 2.2.1.强夯法 这种方法是一项动力固结技能，能否敏捷的使水从土体内排走，是决议强 夯作用好坏的要害。强夯法首要适用于处置碎石土、砂土、低饱满度的粉土与 粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，关于高饱满度的粉土与粘性土 应慎重选用。如单纯用强夯法处置高饱满度的粉土与粘性土，可在场所内安置 必定数量的碎石桩、砂桩或塑料排水板，构成排水通道，也能起到必定的加固 处置作用。 2.2.2.强夯置换法 这种方法是选用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒资料，用夯锤夯击构成 接连的强夯置换墩。强夯置换法通常适用于高饱满度的粉土与软塑流塑的 粘性土等地基上对变形操控需求不严的工程。 2.3.复合地基构成法 经过对被加固土体填充相应的资料，改动土体的布局，使土体被增强或被 置换构成必定的增强体，由增强体和周围地基土一起承载荷载，构成复合地基 的一些地基处置办法。如：振冲法、砂石桩法、CFG 桩法、水泥深层拌和法、 土和灰土挤密桩法、高压喷发注浆法等。在工程施工中，依据特别的地质条件 对地基承载力的特别需求，而选用不一样的处置办法，以到达相应的需求。依 据充填料的不一样，其加固的机理是不一样的。经过填充砂和石料深化土体， 被置换或挤密，然后到达进步承载力的意图；把水泥粉或水泥浆、粉煤灰或化 学浆液充填进土体，经过这些填加料与土体发作化学反应，使土体凝集、胶结、 固化来进步承载力。 2.4.振冲法 运用振荡和水冲加固土体的办法叫振冲法。振冲法依据是不是增加回填料 分为振冲密实法和振冲桩法。振冲密实法适用于处置粘粒含量不大于 10%的砂 土地基，可进步砂土地基的承载力，消除砂土地基的液化。振冲密实法加固砂 土地基，首要是依托振冲器的强力振荡使饱满砂层发作液化，砂颗粒重新排列， 孔隙削减，然后起到加固砂土地基的作用，表现为振冲过程中的地上下陷。当 选用振冲密实法处置的砂土地基中粘粒含量超越 30%，则处置作用显着下降， 这时可思考选用振冲桩法。振冲桩法适用于处置砂土、粉土、粘性土、素填土 和杂填土等地基。振冲桩法的填料通常为碎石，因而，通常也称为振冲碎石桩 南京广播电视大学毕业论文 5 法。 3.几种特殊土的工程特性及地基处理 3.1.软土 软土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。这类 土的物理特性大部分是饱和的，含有机质，天然含水量大于液限，孔隙比大于 1。当天然孔隙比大于 1.5 时，称为淤泥；天然孔隙比大于 1 而小于 1.5 时，则 称为淤泥质土。这类土的抗剪强度很低，压缩性较高，渗透性很小，并具有结 构性，广泛分布于我国东南沿海地区和内陆江河湖泊的周围，是软弱土的主要 土类，通称软土1 3.1.1.工程特性 一般具有下列工程特性： （1）含水量较高，孔隙比大。一般含水量为 35%-80%，孔隙比为 1-2。 （2）抗剪强度很低。根据土工试验的结果，我国软土的天然不排水抗剪强 度一般小于 20kPa，其变化范围在 5-25kPa；有效内摩擦角约为 20-35；固 结不排水剪内摩擦角 12-17。正常固结的软土层的不排水抗剪强度往往是 随距地表深度的增加而增大，每米的增长率约为 1-2kPa。加速软土层的固结速 率是改善软土强度特性的一项有效途径。 （3）压缩性较高。一般正常固结的软土的压缩系数约为1-2=0.5- 1.5MPa-1，最大可达1-2=4.5MPa-1；压缩指数约为Cc=0.35-0.75 （4）渗透性很小。软土的渗透系数一般约为 110-6-110-8cm/s （5）具有明显的结构性。软土一般为絮状结构，尤以海相粘土更为明显。 这种土一旦受到扰动，土的强度显著降低，甚至呈流动状态。我国沿海软土的 灵敏度一般为 4-10，属于高灵敏度土。因此，在软土层中进行地基处理和基坑 开挖，若不注意避免扰动土的结构，就会加剧土体变形，降低地基土的强度， 影响地基处理效果。 （6）具有明显的流变性。在荷载作用下，软土承受剪应力的作用产生缓慢 的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，在主固结沉降完毕之后还可能继续 产生可观的次固结沉降。 3.1.2.软土地基的地基处理及工程措施 应根据软土地区的特点，场地具体条件，综合建筑物的结构类型，对地基 南京广播电视大学毕业论文 6 的要求按照一定的原则，选择合理处理方法进行处理。软土地区经常出现的问 题及处理方法有以下几种：当范围不大时，一般采用基础加深或换填处理。当 宽度不大时，一般采用基础梁跨越处理。当范围较大时，一般采用短桩处理， 短桩的类型有砂桩、碎石桩、灰土桩、施喷桩、和预测桩。桩的设计参数宜用 试验确定。对不均匀地基采用机械碾压法或务实法。对浅层软土常用垫层法2。 对天然地基，或先在地基中设置砂井（袋装砂井或塑料排水带等竖向排水 体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载；或在建筑物建造前在场地上先行 加载预压，使土体的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提 高的方法3。 对荷载下，沉降限制严格的建筑物，宜用桩基础，以达到有效的沉降量或 差异沉降量的要求。 3.2.湿陷性黄土 黄土是干旱或半干旱气候条件下的沉积物，在生成初期，土中水分不断蒸 发，土孔隙中的毛细作用，使水分逐渐集聚到较粗颗粒的接触点处。同时，细 粉粒、粘粒和一些水溶盐类也不同程度的集聚到粗颗粒的接触点形成胶结。我 国大部分湿陷性黄土的工程地质特性为:可塑性较弱；含水量较少；压实程度很 差，孔隙比较大；抗水性很弱，遇水强烈崩解，膨胀量较小，但是失水收缩较 明显；有很强的透水性；强度较高，因为压缩中等，抗剪强度较高4。 3.2.1.工程特性 湿陷性黄土之所以在一定压力下受水时产生显著附加下沉，除上述在遇水 时颗粒接触点处胶结物的软化作用外，还在于土的欠压密状态，干旱气候条件 下，无论是风积或是坡积和洪积的黄土层，其蒸发影响深度大于大气降水的影 响深度，在其形成过程中，充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具备，导致 土层的压密欠佳5。接近地表 2-3 米的土层，受大气降水的影响，一般具有适 宜压密的湿度，但此时上覆土重很小，土层得不到充分的压密，便形成了低湿 度、高孔隙率的湿陷性黄土。 湿陷性黄土在天然状态下保持低湿和高孔隙率是其产生湿陷的充分条件。 我国湿陷性黄土分布地区大部分年平均降雨量约在 250500ram，而蒸发量却 远远超过降雨量，因而湿陷性黄土的天然湿度一般在塑限含水量左右，或更低 南京广播电视大学毕业论文 7 一些。 在竖向剖面上，我国湿润陷性黄土的孔隙比一般随深度增加而减小，其含 水量则随深度增加而增加，有的地区这种现象比较明显，为此较薄的湿陷性土 层往往不具自重湿陷或自重湿陷不明显。 3.2.2.湿陷性黄土地基的地基处理及工程措施 对于各类建筑进行地基处理时，地基处理有以下要求： (1)甲类建筑 对于甲类建筑进行地基处理时，应穿透全部湿陷土层或消除地基全部湿陷 量，处理厚度要求：非自重湿陷性黄土场地，应将基础下湿陷起始压力小于附 加压力与上覆土的饱和自重压力之和的所有土层进行处理，或处理至基础以下 的压缩层下限为止。在自重湿陷性黄土场地，应处理基础以下的全部湿陷性土 层6。 (2)乙类建筑 对于乙类建筑进行地基处理时，应消除基础部分湿陷性，其最小处理厚度 为：非自重湿陷性黄土场地，不应小于压缩层厚度的 2/3。自重湿陷性黄土场 地，不应小于压缩层土层的 2/3，并控制未处理土层的湿陷量不大于 20cm。若 地基的宽度大或湿陷性土层的厚度大，处理 2/3 压缩层或 2/3 湿陷性土层有困 难时，在建筑物范围内应采用整片处理，处理厚度前者不小于 4m，后者不小于 6m。 (3)丙类建筑 对于丙类建筑进行地基处理时，应消除基础部分湿陷性，方法同上。 (4)丁类建筑 此类建筑的地基一律不处理。 3.3.膨胀土 膨胀土是指含有大量的强亲水性粘土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失 水收缩、且胀缩变形往复可逆的高塑性粘土。 3.3.1.工程特性 一般具有下列工程特点： 膨胀量、膨胀力均较小。试验表明，当上覆荷载压力由P=0 增加至 P=I.6kPa 时，其膨胀量能减少 40；当增加至P=25kPa 时，其膨胀量减少 南京广播电视大学毕业论文 8 7080，因此该膨胀土困膨胀对路基产生影响小，但其收缩产生的地裂破 坏作用大，主要表现在路基经受长久千湿季节的反复收缩时，其裂隙不断发展， 当有水渗入时，膨胀软化，从而影响路基稳定7。 吸水膨胀，强度降低。膨胀土厦水后体积膨胀，其强度降低，尤其击实 后的膨胀土，密实度较高，而遇较多的水分补结时，其强度降低幅度较大。 裂隙发育。裂隙有竖向、斜交、水平 3 种，地表 1-2m 深度内见竖向张裂隙， 裂面粗糙，上大下小逐渐尖灭；裂面呈油脂光泽或腊状光泽，有的裂隙面有 擦痕及铁锰氧化物薄膜，裂隙中常充填灰绿、灰白色粘性土。 易风化。沿线膨胀土属强风化层。路基开挖后，土体在风化应力作用下， 很快会产生碎裂、剥落和泥化现象，使土体结构破坏、强度降低。 压实困难。当天然含水量比较高时，粉碎压实需将土的含水量降到重型击 宴标准的最佳含水量，在汀准多雨地区十分困难，凉晒费时费工，既影响工程 进度，又增加成本，即使按重型击实标准压实到规定的密实度，若不做其它防 护处理时，遇水浸泡后仍膨胀变形，路基不能保持长久稳定8。 3.3.2.膨胀土地基的地基处理及工程措施 根据下图的胀缩等级，当地材料及施工工艺等，进行综合技术经济比较后 确定处理方法，有如下几种办法： 表 1 膨胀土地基的胀缩等级 地基分级变形量Sc(mm)级别 15Sc35 35Sc70 Sc70 （1）换土垫层：可采用膨胀土或灰土，换土厚度通过计算确定。 （2）砂石垫层：平坦土地上、级膨胀土地基可采用这种方法，厚度 不应小于 300mm，垫层厚度应大于垫底厚度，两侧宜用相同材料回填，并做好 防水处理。 （3）桩基础：桩基础应穿过膨胀土层，使桩尖进入非膨胀土层或伸入大气 影响急剧层以下一定的深度，桩端可发挥锚固作用抵抗膨胀土对上部的上拔力。 另外，在美国采用石灰浆灌入法，加固膨胀土地区铁路路基；澳大利亚采 南京广播电视大学毕业论文 9 用移去树或在树木与房屋中间设置竖直隔墙及深基托换等方法来减少或避免大 树吸水与蒸发引起的房屋破坏。对于补偿垫底，化学固化处理，预侵水等方法 不再赘述，可参看相关书目。 3.4.红黏土地基 红粘土是指亚热带湿热气候条件下，碳酸盐类岩石(石灰石，白云石，泥质 泥石等)经强烈风化后形成的残积、坡积的褐红色、棕红色或黄褐色的一种高塑 性粘土。 3.4.1.工程特性 其一般具有下列工程特性： （1）天然含水量高、低密度。天然含水量一般为 4060，最高达 90，密度小天然孔隙比一般为 1.41.7，最高为 2，具有大孔隙性9。 （2）塑性高和分散性。塑限一般为 4060，最高达 90，塑性指数 一般为 2050。由于塑性很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬 可塑状态，甚至饱水的红黏土也是坚硬状态的。 （3）压缩性较低。红粘土的压缩性一般不高，例如：潞西市芒别水库、蚌 相水库、77332 部队营区等的土样在 100200kPa 压力范围内，压缩系数均在 0.10.5Mpa-1Mpa 之间，按照分类标准，均属中等或中等偏低压缩性土，这对 控制坝体和地基的沉陷量是有利的。但是该类土ep关系曲线多为光滑曲线， 且保持一定的坡度，也就是说压缩变形尚未达到稳定。 （4）渗透性好。由于红粘土中的游离氧化铁胶结作用水稳性较好，胶结体 在水中不易分散，故其抗渗性比较好。又由于该类土中存在着大小集合体，集 合体间存在较大孔隙，故其渗透系数比分散性粘土的渗透系数相对要大，一般 在 110-4110-7cm/s 之间。 （5）抗剪强度。红粘土虽然一般含水量较高，干容重较低，孔隙比较大， 但这类土的抗剪强度值并不低，其内磨擦角一般在 20o30o之间，凝聚力一般 在 20100kPa 之间，这类土用作筑坝材料，其强度值是能满足要求的。 3.4.2.红黏土地基的地基处理及工程措施 红粘土地基的处理要针对地基不均匀性、土硐、地裂等问题进行，要坚持 采取地基处理，基础设计和结构调整相合的方法，搞好红粘土的地基的处理。 (1)对地基不均匀性红粘土处理 南京广播电视大学毕业论文 10 应优先考虑地基处理为主的措施，宜采用改变基宽，调整相邻地基基底压 力、增减地基埋深，使基底下可压缩土厚相对均一，对外露石芽，可用压缩材 料褥垫处理；对土层厚度状态分布不均匀的地段，用低压缩的材料作置换处理。 (2)红粘土地基中土硐处理 对于红粘土地基中只有个别土硐存在，且对地基稳定性影响不大时，分两 种：当浅埋土硐，实行地面开挖，消除软土，用块石回填，再加毛石混凝土至 底面下 0.3m，再用土夹石填至基础底面即可；当深埋土硐，地面上对准硐体顶 板，打砖孔多个，用水冲法将砂砾石灌进洞里。若灌注困难，可借助压力灌注 细石混凝土。 对于红粘土地基中含有较多土硐时，其有发展趋势，对地基稳定性影响较 大应考虑放弃红粘土地基，采用桩基础，以下伏基岩作持续力。 (3)红粘土地基中地裂处理 详细了解地裂的情况，根据实际情况，除与图硐地面塌陷有关的地裂处， 其余所有地裂都要进行充填封实，防治地表水下渗，使深部红粘土软化，形成 土硐，地基失去稳定。在填实了的地裂上施工建筑时，采用梁、拱跨越，并在 基础设计和建筑结构上，采取相应的措施。队友潜在的发展的地裂，在其密保 地段和建伸地带，不宜拟建新的建筑物10。 4.案例分析 4.1.案例一 4.1.1.工程概况 河北省南部电网而言，沧州等地变电站，属于软土地基。它是由海洋变陆 地和 陆地变海洋多次反复而成。其间黄河入海口由天津逐渐南迁，从黄河及其 它河流上游携带大量泥沙，入海时沉积造陆，使陆地向海区延伸，构成了这一 特殊的复杂陆域。由大量工程地质勘察资料证实，从地表至地下 20 m 范围内 均属近代海陆交替互相沉积的软弱土层，在-5 m-15 m 高程范围内多由淤泥 质土组成，其含水量高，孔隙比大，天然容重低，土质很软。 4.1.2.采取的地基处理措施及处理结果 习惯上，把淤泥、淤泥质土以及天然强度低、压缩性高、透水性小的粘性 土总称为软土。软土地基处理的目的在于使低强度的土体达到稳定，并满足一 南京广播电视大学毕业论文 11 定的沉降要求。在地基处理中，由于建筑物的种类很多。故需要进行地基处理 的因素很多，而地基处理的方法也很多，主要包括换填、预压、挤密、固化及 桩基础等处理方法。地基处理方案的选择，不但要考虑到地基的土质及其变化 情况，还要考虑建筑物的重要性、上部结构形式、荷载分布情况、基础类型、 场地环境以及施工方法及周期等。所有的地基处理方法从总体上分为 2 类，即 浅基处理与深基处理。由于使用天然地基是较为节省的方法，因此在决定对地 基进行处理之前，应对上述诸多因素加以考虑，并优先考虑选用能充分利用天 然地基的处理方案，以降低造价。 对于较低层建筑，比如 3、4 层的变电站主控楼及综合楼，尽管软土地基的 强度很低，地基承载力仅有 60 kPa，仍可充分发挥其潜力，可选用浅基础。提 高该类地基强度的方法以垫层、预压为首选。对 8 层以上的屋内变电站来说， 使用较多且效果较好当属桩基础，属深基础范畴。但是，对 57 层的配电楼基 础的选择，则是人们争论的焦点。另外，在处理方案确定之前，既要考虑建筑 物自身的安全，还要从经济角度出发对工程进行可行性评估。 秦皇岛五里台变电站主控楼基坑进行轻便触探时，发现基坑的西端极软， 承载力不足 40 kPa，据调查该区原是回填后的污水排放坑。当时采用了将该处 淤泥清净，然后回填素土进行夯实的做法。在清除过程中，发现该处淤泥分布 在-1.5 m-4.0 m 范围内，但由于场地十分狭小，不适于大开挖，经计算决定 挖至-3.0 m，改做砂垫层至-2.0 m 处，又做素土垫层至基底，并对基础稍做变 更。该工程完工至今完好无恙。 位于天津大港的小王庄变电所，所址地区地层为第四系全新统滨海相冲积 物，岩性以粉土和粘性土为主，表层为杂填土、粉质粘土，下层为淤泥质粉土， 承载力为 70 kPa，现场对各个生产建筑物包括配电室、中央控制室以及电气设 备所处位置、荷载进行计算分析，对重要的设备基础、各个生产建筑物以及对 变形要求较高的设备基础采用砂垫层处理，砂垫层采用中、粗砂填料，各基础 侧壁也采用中砂分层回填，从而确保了设备的安全运行。 4.2.案例二 4.2.1.工程概况 平顶山会议中心位于平顶山新区，总建筑面积 16977m2，总高度 29.3m，舞 台和观众厅 为一层，舞台下为一层地下室，舞台及观众厅屋顶为螺栓球节点 南京广播电视大学毕业论文 12 网架，其余周边附属用房为 二层、三层、四层钢筋混凝土框架。本工程结构 形式复杂，地基又位于膨胀土地带，而且在 78 月的雨季施工，为保证工程 质量，设计、施工、监理、建设单位共同研究，采取了一系列的技术措施，没 有发生因膨胀土的作用而引起建筑物的变形和裂缝。 本工程地质岩性自上而下为： 层耕土层，厚 0.4m0.5m，较松散，粘土碎石，浅褐色，承载力特征值 fak=180KPa。 碎石粘土层，厚度 5.0m8.7m，白色，自由膨胀率为 64.087.0，具有 中等膨胀潜势，膨胀力为 49.6169.6KPa，收缩变形量为 8.816.4 mm，膨胀 变形量为 43.067.9mm，该土层膨胀等级为 II 级，承载力特征值 fak=240KPa。 粘土碎石层，厚度 0.81.4m，承载力特征值 fak=320KPa，碎石粘土层， 自由膨胀率为 53070，具有弱膨胀潜势。承载力特征值 L 二 180KP-。 本工程无地下水。本工程基础位于第层内。 4.2.2.采取的地基处理措施及处理结果 (1)设计采取的措施 膨胀土系指粘粒成分主要由强亲水性矿物组成，平顶山地区是以蒙脱石为 主，它有吸水膨胀，失水收缩的性质，这类土胀缩性较大，对建筑物的危害也 很大，因此在设计上必须采取有效的措施，才能确保建筑物的安全可靠。 1)增加基础底面承压力 在设计上采用独立基础，下设 500m 厚砂石垫层，并使砂石垫层顶面的承载 力特征值大于基础压力，垫层底面对地基的压力既小于地基承载力特征值 (240KPa)，又要大于膨胀土的上举力(169.6KPa)。 2)增加基础的埋深 因为膨胀土的含水率的变化是引起膨胀与收缩的主要原因，所 以确保膨胀 土中含水率的稳定是防止膨胀土胀缩的有效措施。设计时主要考虑大气影响深 度、建筑物周边的环境及结构应变能力等多种因素。根据经验，平顶山地区在 膨胀土上建筑的工程，基础埋深一般不小于 2m，本工程取 2.3m。 3)基础下设砂石垫层 采用砂石垫层遏止膨胀土地基对建筑物产生变形的基本原理。本文根据已 南京广播电视大学毕业论文 13 有的国内外研究结果的基础上提出一些观点，并在实际中得到应用。取地基基 础结构剖面图，见图 1。设 M 为建筑物的基础，N 为砂石垫层，R 为膨胀土地基， fa。为膨胀土对砂石垫层底部的上举力，Pk 为相应于 fa 部分的基础对 砂石垫层顶部的压力。砂石垫层在受到 fa 和 Pk 的压缩下产生变形，此变 形分两个阶段。第一阶段为砂石垫层变形阶段，设 AC为砂石垫层施工后形 成的垫层顶标高，砂石垫层的厚度为 H 。当建筑物的地基膨胀土开始膨胀时， 随着 fa 和 Pk 的增加，垫层的厚度也越来越小，密度越来越大，当砂石垫 层的密度达到一定程度时，在基础下面ABC 部分的砂石垫层就形成了非常坚硬 又不可压缩的一个区域，在膨胀土上建筑物的设计与施工中称为压密核， 此时垫层的标高由 AC降到 AC，垫层变形减少了 h。 ，这个阶段是以砂石垫 层变形为主。 第二阶段是压密核引起变化阶段。当 fa 和 Pk 再继续增加时，ABC 的砂 石压密核像楔子一样向下楔入下部的砂石垫层中，此时ABC 的压密核无变形， 而楔形外部的 m、n 部分向两侧和向上挤出，砂石垫层的变形主要靠 m、n 两侧 部分的挤出量控制，fa 和 Pk 越大挤出量越大。根据资料，h2 一般为 0.75b(b 为基础的宽度)，设计时建议垫层的宽度一般不小于 1.82.2b，垫层 的厚度 H一般为 1.11.2b。对于条形基础，因为刚度好，宽度窄，可以满足 上述条件，建议采用第二阶段进行设计，对于大的柱基或地下室等这个要求很 难达到，主要是以第一阶段的变形调整进行设计。 薄砂石垫层调节膨胀土上举力引起建筑物变形的原理。 所谓薄砂石垫层就是砂石垫层的厚度 h1+ho 与 H相比较小，h1+ho 根据规 范要求不小于 300mm，一般作到 300500mm，远低于 0.75b。此时ABC 压密核 区只有在 AEFC 的一小部分。膨胀土上举力主要通过 EF 面向上传递，因压密核 区变形很小，所以全部上举力传递到 AC 的基础面上，而往两侧挤出的砂石只有 ADE 和CFG 两小块，因其数量很小，影响膨胀土变形能力就很小，因而得出 这样的结论：对于大的柱基和地下室等膨胀土地基引起建筑物的变形能力的调 节，主要依靠沙石垫层第一阶段的压缩变形 h。此时砂石垫层的密度并不要求 很密，砂子为细砂较适合，只要满足 2.1 条即可。本工程砂石垫层厚度为 500mm，密度 0.850.9。 增加排水坡的宽度。根据现规范对级膨胀土的要求，将原设计排水坡的 南京广播电视大学毕业论文 14 宽度改为 3m，并保证排水坡超过基坑边缘 300mm，伸缩缝间距为 3m，在伸缩缝 处和排水坡与外墙的接缝处用柔性材料封闭，确保室外排水不浸透基础。 在结构设计上采用框架结构，增加整体刚度，提高结构抵抗因膨胀土引起 变形的能力。基础梁周围、基坑的回填采用非膨胀土回填，密实度不小于 0.94。 屋面排水采用外排水管集中排水，排水管下端离排水坡 300mm 以上，并与 排水坡伸缩缝错开。 软土地基是一种不良地基。由于软土具有强度较低、压缩性较高和透水性 很小等特性，因此在软土地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。 在软弱土地基上的建筑物往往会出