湿陷性黄土地基排水盲沟的构筑

湿陷性黄土地基排水盲沟的构筑

近30年来，我国经济快速发展，基本建设规模不断扩大。随着农业用地保护政策的加强，我国建筑工地的使用强度越来越紧张。因此，不适合用作建筑材料的恶劣地质区域被用作建筑材料。同时,大量的人工建造地基,如挖山填沟、搬山填海地基,也成为解决建筑用地的重要途径。人们在大量建造人工地基的时候,也形成了数量不小的人工不良地基。1不良的基础1基地土及地基土均不填平南方某厂整体搬迁的新厂址地基,位于某市技术开发区内,建筑场地由技术开发区提供,场地由开发区负责回填。场址原为农田和村庄。原场区分布有民居、农田、水塘和灌木等。在回填时,只将房屋拆除,而宅基未予清理,水塘也未予排水,农田和灌木等均未清淤和清除耕植土,大片的灌木林被埋在回填土下。回填材料为高处挖方的红粘土。在人工建造地基的同时,极难处理,地基土构成复杂的人工不良地基。红粘土中裹挟了大量的水体,地基高度饱和,而地基土掩埋的灌木丛等更是难以清除的隐患。在这样的地基上建造对沉降极为敏感的厂房,地基处理的难度很大。2回填区地基承载力加某水泥厂址位于Ⅲ级自重湿陷性黄土地基上,湿陷性土层厚度达15m左右,该水泥厂在建设过程中,在未对原场地地基处理的情况下,对场地进行了回填,回填厚度在2~10m,使场地处理难度加大。3工后沉降的地层南方某电厂输煤系统构筑物位于填方场地内,填方地基主要填料为大颗粒风化砂岩,填方区厚度最深达9m,块石直径大部分为1m之内,个别直径达2m。由于填方材料为易风化砂岩,填方地基内为大孔隙架空结构,在地面下渗水的冲刷和侵蚀下,极易风化将导致很大的工后沉降。我国南方某工厂工程,新厂址位于开山填谷地基的人工填土上,填方材料为极易风化的泥岩与砂岩,整个场地占地面积数平方公里,土方回填量达数千万立方米。虽然采用了分层碾压,但由于工程规模浩大,工期短,施工质量难以控制,根本达不到所要求的密实度。4回填场地下水位西南某厂东区地基,位于一山沟中,山沟坡面上有一出露的地下径流,在场地回填前,施工单位曾提出专题报告,建议对该径流构筑排水盲沟,将水流引出回填场地之外,但业主未予采纳,场地回填后不久,回填场地内地下水位升高,在强夯时,夯坑中有大量水涌出,无法施工。最终将场地重新开挖,构筑了排水盲沟后,才重新施工。2不良人工基础的形成原因1地质原因分析上述人工不良地基,在选址规划阶段,未经过勘察设计单位的勘察和规划,由开发区或建设单位自行确定,自行组织回填场平后,才经设计单位进行勘察设计,对于已经形成的人为不良地质现象无法改变。2负责场地开发和现场建设的员工没有具备专业技术知识部分主持场地开发、回填场平的管理人员,不具备最基本的土木工程基础知识,因此在场地建造中未能按有关规范操作。3误两种时误生在工期紧、规模大的情况下,出现人为的失误在所难免。像大规模的开山填谷、分层碾压工程,对粒径的控制、颗粒级配的组成,在大规模施工的情况下,施工质量很难控制。4填土材料的铺设要求传统的分层碾压压实的方法,有如下局限性:①性能不稳定的填料不宜铺在上层。《公路路基施工技术规范》JTJ033-95(以下简称规范1)对填料有规定,凡不因潮湿或冻融而变更其体积的优良土应填在上层,强度较小的土应填在下层。②对填料的级配、粒径控制很严格,爆破成本随之增高。规范1规定,填石路堤石料最大粒径不宜超过层厚的2/3;天然土石混合材料中所含石料强度大于20MPa时,石块的最大粒径不得超过压实层厚的2/3,超过的应清除;当所含石料为软质岩(强度小于15MPa)时,石料最大粒径不得超过压实层厚,超过的应打碎。《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002(以下简称规范2)对填土地基压实填土的填料,应符合下列规定:级配良好的砂土或碎石土;性能稳定的工业废料;以砾石、卵石或块石作填料时,分层夯实时其最大粒径不宜大于400mm,分层压实时其最大粒径不宜大于200mm。③分层碾压回填的厚度很薄。规范1规定,分层松铺厚度:高速公路及一级公路不宜大于0.5m;其他公路不宜大于1.0m。规范2规定,一般情况下,垫层的分层铺填厚度可取200~300mm。④填筑材料的铺填需精细化施工和管理。规范1规定,当石块级配较差、粒径较大、填层较厚、石块间的空隙较大时,可于每层表面的空隙里扫入石渣、石屑、中粗砂,再以压力水将砂冲入下部,反复数次,使空隙填满。规范2规定,人工铺填粒径25cm以上石料时,应先铺填大块石料,大面向下,小面向上,摆平放稳,再用小石块找平,石屑塞缝,最后压实;人工铺填块径25cm以下石料时,可直接分层摊铺,分层碾压。⑤填土的压实完全靠振密和挤压密实,即使是强度较低的泥岩、砂岩也很难将其压碎。所以,分层填筑碾压的填土材料必须有良好的级配,避免土层中形成架空结构。从以上可知,当前建筑填筑规模宏大,采用传统的分层碾压方法,很难达到设计的密实度要求。3地基处理的必要性1)极大地增加了地基处理的难度①不排水、不清淤、不清基的回填地基,不但形成了高饱和度的软土地基,同时极大地增加了地基的不均匀性,而且在填土与原土基之间,形成了极不易消除的软弱结构面,更增加了地基的不稳定性。②粒径级配控制不严的分层压实回填地基,因压实度不良,可能造成很大的工后沉降。2)人为不良地基的处理费用,远远高出正常地基处理的费用。3)延长了地基处理建设工期由于地基处理难度加大,地基处理施工工艺复杂,有时造成大量返工。4)降低了使用标准。4工程实例4.1江南工厂的整体搬迁工程1填材料的填充料①场地回填排水,清淤,清基,耕植土和林木后,分层回填;②地基处理在分层回填的过程中,分层碾压,分层回填,分层强夯,直接强夯,分层厚度4~6m,能级3000~5000kN·m;③工作内容铺夯填材料,强夯,夯填材料运输;④综合单价42.00元/m2;⑤施工效率强夯,单机施工效率10000m2/月。2层压强认识到层析成网①不排水,不清淤,不清基,不清耕植土和林木,一次性抛填;②处理深度在6m以下时,单层强夯置换,处理深度在6m以上时,下层强夯置换,上层直接强夯或强夯置换,能级3000~5000kN·m;③工作内容铺夯填材料,强夯置换,夯填材料运输;④综合单价125.00元/m2;⑤强夯置换,单机施工效率4000m2/月。4.2湿式黄土基工程1基处理原土基①处理程序先进行原土基处理,再进行场地回填和地基处理;②地基处理原土基根据湿陷性土层厚度,采用挤密灰土桩或不同能级强夯,分别达到甲、乙、丙类建筑要求的消除湿陷性标准,再回填土至设计标高,采用强夯处理;③综合效果使用标准符合相关规范要求。2桩基础材料在一次抛填中的应用不排水,不清淤,不清基,不清耕植土和林木,一次性抛填;采用6000~8000kN·m强夯,只要求处理深度达到8m,作为丙、丁类建筑场地,重型建筑采用桩基础;降低使用标准。4.3江南某工厂的砂岩桩工程1细胶沉整处理①场地回填分层回填,分层厚度1.5m;回填方法为堆填;粒径控制:最大粒径≤800mm,颗粒级配应良好;②地基处理较优方案应为强夯,分一层或两层处理,分层厚度2、4、5m,强夯能级3000~6000kN·m;③综合单价25~65元/m2;④工期可按正常工期完工。2分层强高效夯实