换填垫层法(2)

重锤夯实法是用起重机将夯锤提升到某一高度，然后自由落锤，不断重复夯击以加固地基。重锤夯实法一般适用于地下水位距地表0.8 m以上稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土。重锤夯实法的主要设备为起重机械、夯锤、钢丝绳和吊钩等。 当直接用钢丝绳悬吊夯锤时，吊车的起重能力一般应大于锤重的3倍；采用脱钩夯锤时， 起重能力应大于夯锤重量的1.5倍。

夯锤宜采用圆台形，如图2．4所示。锤重宜大于2 t，锤底面单位静压力宜为15～20kPa，夯锤落距宜大于4 m。垫层施工中，增大夯击功或夯击遍数可提高夯击效果，但当土被夯实到某一密度时，再增加夯击功或夯击遍数，土的密度将不再增大，有时反而会降低。因此，应进行现场试验，确定符合夯击密实度要求的最少夯击遍数、最后下沉量(最后两击的平均下沉量)、总下沉量及有效夯实深度等。黏性土、粉土及湿陷性黄土最后下沉量不超过10～20mm砂土不超过5～10 mm时应停止夯击。施工时夯击遍数应比试夯时确定的最少夯击遍数增加1或2遍。实践经验表明，夯实的有效影响深度约为锤底直径的1倍左右。

图2．4夯锤

图2．5振动压实机示意图

1一操纵机构；2一弹簧减振器；3一电动机；4一振动器；

5一振动机槽轮；6一减振架；7一振动夯板

重锤夯实法施工要点如下：

①重锤夯实施工前应在现场试夯，试夯面积不小于10 m×l0 m，试夯层数不少于2层。 ②夯击前应检查坑(槽)中土的含水量。如含水量偏高，可采用翻松、晾晒、均匀掺入吸水材料(干土、生石灰)等措施；如含水量偏低，可预先洒水湿润并待渗透均匀后再夯击。

③在条基或大面积基坑内夯击时，第一遍宜一夯挨一夯进行，第二遍应在第一遍的间隙点夯击，如此反复，最后两遍应一夯套半夯；在独立柱基基坑内，宜采用先外后里或先周围后中间的顺序进行夯打；当基坑底面标高不同时，应先深后浅逐层夯实。

④注意边坡稳定及夯击对邻近建筑物的影响，必要时应采取有效措施。 3)平板振动法

平板振动法是使用振动压实机来处理无黏性土或黏粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基的一种方法。

如图2.5所示，振动压实机的工作原理是由电动机带动两个偏心块以相同速度反向转动，由此产生较大的垂直振动力。这种振动机的频率为1 160～1 180 r／min，振幅为3．5 mm，激振力可达50～100kN。该振动压实机可通过操纵使之前后移动或转弯。

振动压实的效果与填土成分、振动时间等因素有关，一般振动时间越长，效果越好，但振动时间超过某一值后，振动引起的下沉基本稳定，再继续振动就不能起到进一步压实的作用。为此，需要施工前进行试振，得出稳定下沉量和时间的关系。对主要由炉渣、碎砖、瓦块组成的建筑垃圾，振动时间在1 min以上；对含炉灰等细粒填土，振动时间为3～5 min，有效振实深度为1.2～1.5 m。施工时若地下水位太高，将影响振实效果。

振实范围应从基础边缘放出0.6 m左右，先振基槽两边，后振中间，其振动标准是以振动机原地振实不再继续下沉为合格，并辅以轻便触探试验检验其均匀性及影响深度。振实后的地基承载力宜通过现场载荷试验确定。一般经振实的杂填土地基承载力可达100～120kPa。

◆2．4．2砂石垫层施工 砂石垫层的施工要点为：

①砂石垫层施工宜采用振动碾和振动压实机等机具，其压实效果、分层铺填厚度、压实遍数、最优含水量等，应根据具体施工方法及施工机具等通过现场试验确定。当无试验资料时，砂石垫层的每层铺填厚度及压实遍数可参考表2.5选取。

②对于砂石料则可根据施工方法不同按经验控制适宜的施工含水量，即当用平板式振动器时可取15％～20％，当用平碾或蛙式夯时可取8％～12％，当用插入式振动器时，宜为饱和的碎石、卵石。因此，对于碎石及卵石应充分浇水湿透后夯压。

③垫层底部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应先予清理，再用砂石或好土逐层回填夯实，经检查合格后，再铺填垫层。

④严禁扰动垫层下卧的淤泥和淤泥质土层，防止践踏、受冻、浸泡或暴晒过久。在卵石或碎石垫层的底部宜设置150～300 mm厚的砂层，以防止下卧淤泥和淤泥质土层表面的局

部破坏。如淤泥和淤泥质土层厚度过小，在碾压荷载下抛石能挤入该土层底面时，可先在软弱土层面上堆填块石、片石等，然后将其压入以置换或挤出软弱土。

⑤砂石垫层的底面宜铺设在同一标高上。如果深度不同，基底土层面应挖成阶梯或斜坡 搭接，并按先浅后深的顺序施工，搭接处应夯压密实。垫层竣工后，应及时施工基础，回填基坑。

⑥地下水高于基坑底面时，宜采取排降水措施，注意边坡稳定，以防止坍土混入砂石垫层中。

◆2．4．3土垫层施工 土垫层的施工要点为：

①素土及灰土料垫层的施工，其施工含水量应控制在wop±2％的范围内。wop可通过室内击实试验确定，或根据当地经验取用。

②土垫层施工时，不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝，上下两层的缝距不得小于0.5m，接缝处应夯压密实，灰土、二灰土应拌和均匀并应当日铺填压实，灰土压实后3天内不得受水浸泡，冬季应防冻。

③其他要求参见砂垫层的施工要点。 工程实例

某基础底面积和埋深如图2.6所示。b×l =4 m×5 m，埋深d=3 m，作用基础项面竖向荷载F=10 000kN，土层0～8m皆为细砂，6个细砂试样的内摩擦角平均值为21.7°，变

3

异系数为0.1，重度为17kN／m。试问：是否要进行地基处理?若采用换填垫层法进行地基

3

处理，填料为碎石，重度为19.5kN／m，换填垫层厚度为2 m，分层压实，使土的内摩擦

3

角达到36°时。下卧层承载力是否满足要求？若换填的碎石的最大干重度为1.60 t／m，分层压实的每层控制干密度不应小于多少？

图2．6基础及垫层情况

【解】 (1)是否要进行地基处理(地基承载力验算) ①垫层底面处的附加压力值：

F?G10 000 kN?4 m x 5 m x 3 m x 20 kN/m3??560kPa pk?A4 m x 5 m

②由砂土抗剪强度确定地基承载力特征值：

统计修正系数：

?m=21.7°，?? =0.1，n =6

1.7044.6781.7044.678???1?(?2)???1?(?2)?0.1?0.917n6n6则细砂土的内摩擦角标准值为：

?k??m??? =21.7°×0.917=20°

查《建筑地基基础设计规范》(GB 50007--2002)表5.2.5，得承载力系数： Mb?0.51，Md?3.06

则由砂土抗剪强度确定的地基承载力特征值为：

fa?Mb?b?Md?md?0.51?17kN/m3?4m?3.06?17kN/m3?3m?190.8kPa

由于pk=560kPa>fa =190.8kPa

故天然地基承载力不满足要求，需要进行地基处理。 (2)下卧层承载力验算 ①由碎石垫层?k =36°查《建筑地基基础设计规范》表5.2.5，得承载力系数：

Mb?4.2，Md?8.25，则有

fa?Mb?b?Md?md

?4.2?19.5kN/m3?4m?8.25?17kN/m3?3m?748.4kPa?560kPa

②下卧层承载力验算

查表压力扩散角?=30°，有：

pcz?19.5kN/m3?2m?17kN/m3?3m?90kPa

pz?bl(pk?pc)(b?2ztan?)?(l?2ztan?)4m?5m(560kPa?51kPa)?220.8kPa00(4m?2?2mtan30)?(5m?2?2mtan30)

?由于?b?2，?d?3，?m?(17?3?19.5?2)kN/m3?18kN/m3，则有：

5 faz?fak??b?(b?3)??d?m(d?0.5) 满

?190.8kPa?2?17?(4?3)kPa?3?18?(5?0.5)kPa?467.8kPa故下卧层承载力足要求。

pz?pcz?220.8kPa?90kPa?310.8kPa?faz?467.8kPa(3)分层压实的每层控制干密度确定 各层压实系数：

则每层控制干密度为：

?c??d?0.94~0.97?dmax?d??c?dmax?1.50~1.55t/m33

故每层控制干密度不应小于1.50 t／m。

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