浅析水泥土垫层对地基处理的应用

浅析水泥土垫层对地基处理的应用摘要：换填垫层法是挖除地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填性能稳定、无侵蚀性且适宜的材料，夯压密实，形成垫层的地基处理方法。经多方分析论证，按照宜就地取材的原则，采取在粉土、粉砂中掺合一定比例的水泥形成水泥土作为回填土，施工迅速，不需过多机械，工种单纯，成本低。关键词：工程地质；地基处理；水泥土中图分类号：E271文献标识码：A1概述水泥土也称水泥稳定土，它是水泥、土和水按一定比例拌和均匀，经机械压实，养生后形成的结硬性棍合物。它具有较高的强度和耐久性。混合物中的土依靠水泥所起的稳定作用而固结。混合物中的水，除满足水泥水化作用外，还需满足机械碾压的工艺要求。水泥土可用作道路、堆场、建筑的基层。下面根据工作实践，谈下林海花园二期棚户区改造工程中该法的应用情况。2项目应用情况（1）项目基本情况林海花园二期棚户区改造工程小区占地面积658亩，场地地貌单一，略有起伏，水位埋深为自然地面下15.4～18.3m，且变化幅度不大，对建筑物基础无影响。根据勘探揭露地层由上而下分布为：①层为粉土，局部相变为粉砂，夹有多层粉质粘土薄层，厚度为2.3～7.3m，分布普遍，承载力特征值fak≥120kPa，土层透水性较好。③层为粉砂，夹有粉土薄层，埋深为9～19.0m，厚度较大，分布普遍，承载力特征值fak≥170kPa，土层透水性较好。 ⑤层为粉细砂，勘探未揭穿该层，分布稳定，厚度较大，承载力特征值fak≥220kPa，土层透水性较好。（2）地基需回填处理情况建筑场地为矩形，南北向长625m，东西宽650m。小区场地原为中原油田皇甫农、渔业基地，其原有人工挖掘的鱼塘、水池、观景桥等建筑物分布其上，场地建造拆除的旧有建筑物后的建筑垃圾及生活垃圾堆积其中。建筑场地标高比黄河路低0.4m，北侧原为四个大鱼塘，占地约90亩，深4.5～6.7m，水塘沟沿顶面比周围地面高1米，约占小区总面积的1/3。场区鱼塘底低于建筑设计基础标高2.8～5.0m，需做回填处理；原树林、苗圃的树根较深，挖除树根和拆除、清理原有建筑基础至原状土后，坑底标高均低于设计基础标高0.8～2.8m，需做换填垫层地基处理。林海花园二期工程占地面积共43.9万平米，需要进行回填和换填垫层处理的面积为14.6万平米。（3）地基处理方法对于这种软弱土层作为地基时，一般按以下要求进行设计：软弱土层为淤泥和淤泥质土时，应充分利用其上覆较好土层作为持力层；若软弱土层为冲填土、建筑余泥和性能稳定的工业废料，并且均匀性和密实性较好时，均可利用作为持力层。对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。 当地基承载力和变形不能满足设计要求时，则应将地基进行人工处理。这种经过人工处理的地基称为人工地基。局部软弱土层及暗沟、暗塘的处理，可采用基础加深、基础梁跨越，换土垫层或桩基等方法。当地基承载力和变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压（夯）实、换土垫层、砂井真空预压、碎石桩以及桩基等方法。处在地下水位以上，由建筑余泥或工业废料组成的杂填土地基，可采用机械压（夯）实方法进行处理。处理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，预压荷载宜略大于设计荷载，预压时间应根据建筑物要求以及地基固结情况决定，同时应注意堆载大小和速率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。用碎石桩、灰土桩、水泥旋喷或深层搅拌桩处理软弱地基时，桩的设计参数宜通过试验确定。施工时，表层土如有隆起或松动，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，则桩尖宜打入压缩性低的土层中。若仅需处理软弱地基的浅层，可采用换土垫层的方法。总之，软弱地基处理应因地制宜，处理后地基承载力应满足设计要求。 换填垫层法是挖除地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填性能稳定、无侵蚀性且适宜的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。即将基础下一定范围内的土层挖除，然后回填以稳定性较好的材料，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层。换填法适于浅层地基处理，其作用主要为：提高地基承载力；减小基础沉降量；粗骨料垫层材料可加速软弱土层的排水固结，提高其强度，避免地基土塑性破坏；防止冻胀；消除膨胀土的胀缩作用。（4）本项目地基处理施工步骤①清除场地内杂草、表土、树根、垃圾和杂填土，拆除原有建筑物，将难以拆除的旧建基础采用爆破手段清除。②要求垫层的宽度应满足应力扩散的要求，故基坑坑底按基础垫层向外放坡，周边预留回填处理宽度：宽度与基础垫层底距坑底深度比不小于1：1。③用回填材料进行分层回填夯实，每层的虚铺厚度掌握在300～350mm，采用压路机碾压5～7遍，碾压后要求回填土的压实系数λ不小于0.97。④水泥土换填林海花园及附近地表土质均为粉土、粉砂，且地面建筑垃圾较多；鱼塘、苗圃占地较多，有约17.16万立方米的坑、塘须换填处理。借鉴国内施工先例，经多方分析论证，按照地基换填处理宜就地取材原则，采取在粉土、粉砂中掺合一定比例的水泥形成水泥土作为回填土。⑤水泥土现场试验由于采用了20T压路机碾压，使得水泥土垫层的碾压密实程度部分超过室内轻型击实仪试验得出的击实最大干密度。 根据环刀试验结果：各种比例的水泥土的压实系数均能满足设计要求，考虑到节约施工费用的需要，因此确定采用水泥土掺合比例为1：9，每层水泥土垫层应控制的干密度为ρd≥1.68g/cm3。⑥水泥土施工根据试验情况，施工机械采用20T的压路机进行碾压，每层虚铺厚度为300～350mm，碾压5～7遍，碾压密实厚度为250～280mm，边角采用电动打夯机进行夯实，虚铺厚度为220mm，夯打6～7遍，碾压、夯打直至ρd≥1.68g/cm3、λ≥0.97。水泥土分层质量检验采用环刀取样进行检测，检测结果反映，水泥土垫层分层碾压密实度均大于等于1.68g/cm3，压实系数均不小于0.97。3结语