地基与基础工程施工成果

一、灰土地基

灰土地基是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去，用一定比例的石灰与土，在最优含水量情况下，充分拌和，分层回填夯实或压实而成。灰土地基具有一定的强度、水稳性和抗渗性，施工工艺简单，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法，适于加固深1～4m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等，还可作为结构的辅助防渗层。

(一)材料要求

1. 土料

采用就地挖出的黏性土及塑性指数大于4的粉土，土内有机质含量不得超过5%。

土料应过筛，其颗粒不应大于15mm。

2. 石灰

应用III级以上新鲜的块灰，含氧化钙、氧化镁越高越好，使用前1～2日消解并过筛，其颗粒不得大于5mm，且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。

(二)施工工艺方法要点

(1)对基槽(坑)，应先验槽，消除松土，并打两遍底夯，要求平整干净。如有积水、淤泥应晾干; 如局部有软弱土层或孔洞，应及时挖除后用灰土分层回填夯实。

(2)灰土配合比应符合设计规定，一般用3∶ 7或2∶ 8(石灰∶ 土体积)。多用人工翻拌，不少于3遍，使达到均匀，颜色一致，并适当控制含水量，现场以手握成团，两指轻捏即散为宜，一般最优含水量为14%～18%，如含水分过多或过少时，应稍晾干或洒水湿润; 如有球闭，应打碎，要求随拌随用。

(3)铺灰应分段分层夯筑，每层虚铺厚度可参见表4-1，夯实机具可根据工程大小和现场机具条件用人力或机械夯打或碾压，遍数按设计要求的干密度由试夯(或碾压)确定，一般不少于4遍。

表4-1 灰土最大虚铺厚度

(4)灰土分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝，上下两层的接缝距离不得小于500mm，接缝处应夯压密实，并做成直槎。当灰土地基高度不同时，应做成阶梯形，每阶宽不少于500mm; 对作为辅助防渗层的灰土，应将地下水位以下结构包围，并处理好接缝，同时注意接缝质量，每层虚土从留缝处往前延伸500mm，夯实时应夯过接缝300mm以上; 接缝时，用铁锹在留缝处垂直切齐，再铺下段夯实。

(5)灰土应当天铺填夯压，入槽(坑)灰土不得隔日夯打。夯实后的灰土30日内不得受水浸泡，并及时进行基础施工与基坑回填，或在灰土表面作临时性覆盖，避免日晒雨淋。雨季施工时，应采取适当防雨、排水措施，以保证灰土在基槽(坑)内无积水的状态下进行。刚打完的灰土如突然遇雨，应将松软灰土除去，并补填夯实; 稍受湿的灰土可在晾干后补夯。

(6)冬期施工，必须在基层不冻的状态下进行，土料应覆盖保温，冻土及夹有冻块的土料不得使用; 已熟化的石灰应在次日用完，以充分利用石灰熟化时的热量，当日拌和灰土应当天铺填夯完，表面应用塑料面及草袋覆盖保温，以防灰土垫层早期受冻降低强度。

(三)质量控制

(1)施工前应检查原材料，如灰土的土料、石灰以及配合比、灰土拌匀程度。

(2)施工过程中应检查分层铺设厚度，分段施工时上下两层的搭接长度，夯实时的加水量、夯压遍数等。

(3)每层施工结束后检查灰土地基的压实系数。压实系数λc为土在施工时实际达到的干密度ρd与室内采用击实试验得到的最大干密度ρdmax之比，即

灰土应逐层用贯入仪检验，以达到控制(设计要求)压实系数所对应的贯入度为合格，或用环刀取样检测灰土的干密度，除以试验的最大干密度求得。施工结束后，应检验灰土地基的承载力。

(4)灰土地基的质量验收标准见表4-2。

表4-2 灰土地基质量检验标准

二、砂和砂石地基

砂和砂石地基(垫层)采用砂或砂砾石(碎石)混合物，经分层夯(压)实，作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低地基的压实力，减少变形量，同时垫层可起排水作用，地基土中孔隙水可通过垫层快速地排出，能加速下部土层的沉降和固结。

砂和砂石地基具有应用范围广泛; 不用水泥、石材; 由于砂颗粒大，可防止地下水因毛细作用上升，地基不受冻结的影响; 能在施工期间完成沉陷; 用机械或人工都可使地基密实，施工工艺简单，可缩短工期，降低造价等特点; 适于处理3.0m以内的软弱、透水性强的黏性土地基，包括淤泥、淤泥质土; 不适用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的黏性土地基。

(一)材料要求

1. 砂

宜用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂或粗砂，当用细砂、粉砂时，应掺加粒径为20～50mm的卵石(或碎石)，但要分布均匀。砂中有机质含量不超过5%，含泥量应小于5%，兼做排水垫层时，含泥量不得超过3%。

2. 砂石

用自然级配的砂砾石(或卵石、碎石)混合物，粒级应在50mm以下，其含量应在50%以内，不得含有植物残体、垃圾等杂物，含泥量小于5%。

(二)构造要求

垫层的构造既要求有足够的厚度，以置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度，以防止垫层向两侧挤出。

1. 垫层的厚度

垫层的厚度z应根据垫层底部软弱土层的承载力确定，即作用在垫层底面处土的自重压力(标准值)与附加压力(设计值)之和大于软弱土层经深度修正后的地基承载力标准值(图4-1)，并应符合下式要求:

pz+pcz≤faz (4-2)

式中: pz——垫层底面处的附加压力值(kPa)，可根据基础不同形式分别按以下简化式计算，对条形基础，;对矩形基础， ;

b——条形基础或矩形基础底面的宽度(m);

l——矩形基础底面的长度(m);

p——基层底面压力(kPa);

pc——基础底面处土的自重压力值(kPa);

z——基础底面下垫层的厚度(m);

θ——垫层的压力扩散角，可按表4-3采用;

pcz——垫层底面处土的自重压力值(kPa);

faz——经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值(kPa)。

图4-1 垫层内应力的分布

1—基础; 2—砂垫层; 3—回填土

表4-3 压力扩散角θ(°)

注: 1. 当z/b＜0.25时，除灰土仍取θ=30°外，其余材料均取θ=0°;

2. 当0.25＜z/b＜0.5时，θ值可内插求得。

按公式(4-2)确定垫层厚度时，需要用试算法，即预先估计一个厚度，再按式(4-2)校核，如不能满足要求时，再增加垫层厚度，直至满足要求为止。

垫层的厚度一般为0.5～2.5m，不宜大于3.0m，否则，费工费料，施工比较困难，也不够经济; 小于0.5m则作用不明显。

2. 垫层的宽度

垫层的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式计算:

b'≥b+2ztanθ (4-3)

式中: b'——垫层底面宽度;(www.xing528.com)

θ——垫层的压力扩散角，可按表4-3采用; 当z/b＜0.25时，仍按表中z/b=0.25取值。

其他符号意义同前述。

垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层底面两侧向上按当地经验的要求放坡。大面积整片垫层的底面宽度常按自然倾斜角控制(图4-2)适当加宽。

图4-2 砂或砂石垫层

1—柱基础; 2—砂或砂石垫层; 3—回填土; 4—设备基础

α是砂或砂石垫层自然倾斜角(休止角); b是基础宽度

垫层的承载力宜通过现场试验确定，当无试验资料时，可按表4-4选用，并验算下卧层的承载力。

表4-4 各种垫层的承载力

注: 1. 压实系数小的垫层，承载力取低值，反之取高值;

2. 重锤夯实土的承载力取低值，灰土取高值;

3.压实系数λc为土的控制干密度ρd与最大干密度ρdmax的比值，土的最大干密度宜采用击实试验确定，碎石或卵石的最大干密度可取2.0～2.2t/m3。

(三)施工工艺方法要点

(1)铺设垫层前应验槽，将基底表面浮土、淤泥、杂物清除干净，两侧应设一定坡度，防止振捣时塌方。

(2)垫层底面标高不同时，土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应夯压密实。分层铺设时，接头应做成斜坡或阶梯形搭接，每层错开0.5～1.0m，并注意充分捣实。

(3)人工级配的砂砾石，应先将砂、卵石拌和均匀后，再铺夯压实。

(4)垫层铺设时，严禁扰动垫层下卧层及侧壁的软弱土层，防止被践踏、受冻或受浸泡，降低其强度。如垫层下有厚度较小的淤泥或淤泥质土层，在碾压荷载下抛石能挤入该层底面时，可采取挤淤处理。先在软弱土面上堆填块石、片石等，然后将其压入以置换和挤出软弱土，再做垫层。

(5)垫层应分层铺设，分层历或压实，基坑内预先安好5m×5m网格标桩，控制每层砂垫层的铺设厚度。每层铺设厚度、砂石最优含水量控制及施工机具、方法的选用参见表4-5。振夯压要做到交叉重叠1/3，防止漏振、漏压。夯实、碾压遍数、振实时间应通过试验确定。用细砂作为垫层材料时，不宜使用振捣法或水撼法，以免产生液化现象。

表4-5 砂垫层和砂石垫层铺设厚度及施工最优含水量

(6)当地下水位较高或在饱和的软弱地基上铺设垫层时，应加强基坑内及外侧四周的排水工作，防止砂垫层泡水引起砂的流失，保持基坑边坡稳定; 或采取降低地下水位措施，使地下水位降低到基坑底500mm以下。

(7)当采用水撼法或插振法施工时，以振捣棒振幅半径的1.75倍为间距(一般为400～500mm)插入振捣，依次振实，以不再冒气泡为准，直至完成; 同时，应采取措施做到有控制地注水和排水。垫层接头应重复振捣，插入式振动棒振完，所留孔洞应用砂填实;在振动首层的垫层时，不得将振动棒插入原土层或基槽边部，以避免使软土混入砂垫层而降低砂垫层的强度。

(8)垫层铺设完毕，应即进行下道工序施工，严禁小车及人在砂层上面行走，必要时，应在垫层上铺板行走。换填砂石垫层施工如图4-3和图4-4所示。

图4-3 挖出软土层

图4-4 砂石垫层施工

(四)质量控制

(1)施工前应检查砂、石等原材料质量及砂、石拌和均匀程度。

(2)施工过程中必须检查分层厚度，分段施工时搭接部分的压实情况、加水量、压实遍数、压实系数。

(3)施工结束后，应检查砂及砂石地基的承载力。

(4)砂及砂石地基的质量验收标准见表4-6所示。

表4-6 砂及砂石地基质量检验标准

续表

三、粉煤灰地基

粉煤灰是火力发电厂的工业废料，有良好的物理力学性能，用它作为处理软弱土层的换填材料，已在许多地区得到应用。它具有承载能力和变形模量较大，可利用废料，施工方便、快速，质量易于控制，技术可行，经济效果显著等优点。可用于做各种软弱土层换填地基的处理，以及作为大面积地坪的垫层等。

(一)粉煤灰垫层的特性

根据化学分析，粉煤灰中含有大量SiO2、A12O3、Fe2O3，详见表4-7，有类似火山灰的特性，有一定活性，在压实功能作用下能产生一定的自硬强度。

表4-7 粉煤灰的化学成分(%)

注: 1. 编号1为国内百多个电厂粉煤灰化学成分的平均值;

2. 编号2为上海地区粉煤灰化学成分平均值;

3. 编号3为宝钢电厂粉煤灰化学成分。

粉煤灰垫层具有遇水后强度降低的特性，其经验数值是: 对压实系数λc=0.90～0.95的浸水垫层，其容许承载力可采用120～200kPa，可满足软弱下卧层的强度与地基变形要求; 当λc＞0.90时，可抗地震液化。

(二)粉煤灰质量要求

用一般电厂III级以上粉煤灰，含SiO2、A12O3、Fe2O3总量尽量选用高的，颗粒粒径宜0.001～2.0mm，烧失量宜低于12%，含SO3宜小于0.4%，以免对地下金属管道等产生一定的腐蚀性。粉煤灰中严禁混入植物、生活垃圾及其他有机杂质。粉煤灰进场，其含水量应控制在±2%范围内。

(三)施工工艺方法要点

(1)铺设前，应清除地基土垃圾，排除表面积水，平整场地，并用8t压路机预压两遍，使密实。

(2)垫层应分层铺设与碾压，铺设厚度用机械夯为200～300mm，夯完后厚度为150～200mm; 用压路机为300～400mm，压实后为250mm左右。对小面积墓坑、槽垫层，可用人工分层摊铺，用平板振动器或蛙式打夯机进行振(夯)实，每次振(夯)板应重叠1/2～1/3板，往复压实，由两侧或四侧向中间进行，夯实不少于3遍。大面积垫层应采用推土机摊铺，先用推土机预压两遍，然后用8t压路机碾压，施工时压轮重叠1/2～1/3轮宽，往复碾压，一般碾压4～6遍。

(3)粉煤灰铺设含水量应控制在最优含水量范围内，如含水量过大时，需摊铺晾干后再碾压。粉煤灰铺设后，应于当天压完，如压实时含水量过小，呈现松散状态，则应洒水湿润再压实，洒水的水质不得含有油质，p H值应为6～9。

(4)夯实或碾压时，如出现“橡皮土”现象，则应暂停止压实，可采取将垫层开槽、翻松、晾晒或换灰等办法处理。

(5)每层铺完经检测合格后，应及时铺筑上层，以防干燥、松散、起尘、污染环境，并应严禁车辆在其上行驶; 全部粉煤灰垫层铺设完经验收合格后，应及时进行浇筑混凝土垫层，以防日晒、雨淋破坏。

(6)冬期施工，最低气温不得低于0℃，以免粉煤灰含水冻胀。

(四)质量控制

(1)施工前，应检查粉煤灰材料，并对基槽清底状况、地质条件予以检验。

(2)施工过程中，应检查铺筑厚度、碾压遍数、施工含水量控制、搭接区碾压程度、压实系数等。

(3)施工结束后，应对地基的压实系数进行检查，并做载荷试验。载荷试验(平板载荷试验或十字板剪切试验)数量，每单位工程不少于3点，3000m2以上工程，每300m2至少一点。

(4)粉煤灰地基质量检验标准见表4-8。

表4-8 粉煤灰地基质量检验标准