论文部分内容阅读
目前我国土地资源紧缺,大中型城市的城市规划区划范围新建住宅小区，主要以规划建设高层住宅为主。但在我国中型城市,特别是小城市的城市规划区划范围内的住宅小区,多层砖混结构住宅仍占有较大比例。在江苏水网地区新建住宅小区基地内存在大量的暗河、暗塘，在进行浅基础地基处理施工时，主要的技术措施方案，通常是采用砂石地基处理。在进行砂石地基处理过程中，有效控制同一幢单体建筑地基既有天然土地基，又有经处理的砂石地基的沉降差，避免建筑物上部结构产生结构裂缝，是值得引起专业技术人员高度重视，加以控制的技术问题。
以下将河塘砂石地基处理的几个问题进行分析：
一、砂石地基的作用：
（1）提高浅基础下地基承载力。一般来说，浅基础的地基承载力与基础下土层的抗剪强度有关，以抗剪强度高的砂石代替软弱土，可提高地基承载力。
（2）砂石地基沉降量较小，一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占比例是比较大的，以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量的50%左右，以密实砂石代替较软弱土层，就可以减少沉降量，由于砂石垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。
（3）加速较软弱土层的排水固结。建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载作用下，软弱土地基中水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂石地基材料透水性大，软弱土层受压后，砂石可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力讯速消散，加速砂石地基下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。
二、砂石地基在施工前需考虑的几个问题
1.要考虑砂石地基承载力是否满足要求，同时还必须验算下卧层地基承载力也要满足要求。
在施工图中基础底面的长度、宽度已确定，而砂石地基厚度（砂石回填厚度）要根据地质勘察报告提供的土层分布情况。各层土的承载力标准值，再结合施工中遇到的具体情况来确定。
2.要考虑砂石地基的厚度与沉降量的关系。
《建筑地基处理技术规范》认为砂石地基压缩模量ES1与软弱下卧层压缩模量ES2相差很大。这里砂石地基为上层土，下卧软弱层为下層土，下卧软弱土层一般为淤泥、淤泥质土、粘性土等，其压缩模量ES随不同土质而不同，如淤泥质土ES=3.0MPA，则ES1/ES2比值接近5，如下卧层为承载力较高的土层，如粉土ES=10~11MPa，则ES1/ES2比值接近2，由此可见，砂石地基的下卧层为软弱地基，可根据地基浅层部分沉降量所占比例比较大及砂石地基对应力的扩散作用，来减少软弱下卧层的沉降量，以达到控制建筑物的地基变形在允许值范围的目的。但当砂石地基的下卧层为承载力较高的土层时，则地基的最终沉降量有所不同。分析对比同一建筑物基础下砂石地基下卧层为粉土与地基均为粉土或为地基承载力较高、压缩模量较大的第i层土的最终沉降量：根据《建筑地基基础设计规范》
根据实际工程经验及有关文献，一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中的所占比例是比较大的，如条形基础。在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量的50%左右。
结论：当同一建筑物基础底面下砂石地基的下卧层为承载力较高的土层（如粉土或粉砂土）,而相临基础底面下也为地基承载力较高的土层（如粉土或粉砂土）时，应尽量减少砂石地基的厚度，以达到建筑物的地基变形在允许值范围。
实例：某六层住宅楼有三个单元。（见图2）基础为钢筋砼带基，有河塘从中间穿过，将住宅楼分成二块，一块为2个单元，一块为1个单元，施工时清除河塘中淤泥软弱土后到粉土层，全部用1：1砂石回填（厚2.2m）这样除该处基础底面为砂石地基外，其它基础底面均为粉土地基，且两种地基下卧层均为承载力较高，压缩模量较大的粉砂土地，由于两种地基的沉降差，使住宅楼竣工后约6个月，整体刚度较小的南侧纵墙窗下墙的窗角处由下到上均产生竖向裂缝。
三、工程实例：
某六层住宅楼（见图4），基础为钢筋砼带基，底层层高为2.2m，二层以上层高为3m。图4区域1与区域2地质条件不同，前者地质土层分布为：1.4m厚耕植土地，1.5m厚粉土夹粉砂石土，fk=140KPa，ES=10.87MPa，3.2m厚粉砂土地，fk=160KPa，ES=11.87MPa，后者地质土层分布为1.0m厚粉砂土，fk=140KPa，ES=10.87MPa，2.9m厚粉砂土，fk=160KPa，ES=11.87MPa。该住宅楼所处位置的场地情况及周边环境：场地情况区域1为农田，距该住宅楼（E）轴4m为河塘。河塘由东向西渐偏向南进入该住宅楼西单元，即住宅楼西北角处于河塘中。当时测得河塘的水面标高为3.000m（绝对标高）。周边环璄，距住宅楼（E）轴向北4m为既将开工的城市道路红线。该工程按常规施工方法应先清除区域2河塘内淤泥至粉土层，用1：1砂石分层回填夯实至设计基底标高。但考虑到区域1粉土夹粉砂土地基与区域2砂石地基下卧层为粉土夹粉砂土地，两种地基沉降差较大的因素，地基与基础的施工技术方案做了较详细的考虑。
1.从砂石地基的稳定性及沉降量考虑
如果住宅楼西北角在淤泥清除后均用1：1砂石回填至基底设计标高（3.600m绝对标高），预计回填深度过到2.0m以上，基础外边以外放坡宽度达3.5m以上，这样坡角距将开工的城市道路红线仅有0.5m，砂石地基坡脚极有可能在道路施工清除道路内淤泥时破坏，从而造成砂石地基失稳，不能保证上部结构安全。因此决定住宅楼的西北角基底（砂石地基顶面）标高尽可能降低，减小砂石地基放坡宽度。同时考虑到区域1与区域2的两种地基的沉降差问题，也必须尽可能减少砂石回填厚度，使建筑物的地基变形（承重结构的基础局部倾斜），控制在允许值范围。实际施工时，区域2砂石回填厚度为1.0m，区域2砂石地基顶面标高分别为：2.300m、2.800m（绝对标高）。由于区域1、2地下水较丰富，且地下水位较浅，因此在施工中以控制好区域2淤泥清除后粉土地基不产生流砂，不形成较厚（不大于20cm）的较弱下卧层为宜。
2.从施工的可行性考虑
由于距住宅楼（E）轴向北4m为河塘，且河塘蓄水量较大，降水、排水有很大困难，现场测得河塘水面标高为3.000m（绝对标高），决定把区域1基底标高定为3.3m（绝对标高），即高出河塘水面30cm，以免地下水进入基槽，对地基土产生扰动，方便施工，为确保地基施工质量创造条件。
3.从工程造价考虑
如区域1基底标高不降低，即为3.600m（绝对标高），区域2需用1：1砂石回填至3.100m（绝对标高）。估算砂石回填量为300m3，砂石回填综合单价为189.30元/m3，砂石回填造价为5.68万元，因此决定将区域1基底标高降至3.300m（绝对标高），这样多挖土方约200m3，挖土费用，填土费用合计增加约4570元，而砂石回填厚度减少0.3m,砂石回填费用减少1.97万元，综合对比节省工程造价1.51万元。经结算，该小区II组团工程需进行河塘处理的单位工程9幢楼，采取类似河塘处理技术方案，与以往常规河塘处理技术方案比较，减少工程造价约25万元（详见对比表），经济效益较为可观。
注：按照《97定额》砂石回填综合单价为189.30元/m3，增加土方量考虑机械挖土地。单价折算为22.87元/m3。■
以下将河塘砂石地基处理的几个问题进行分析：
一、砂石地基的作用：
（1）提高浅基础下地基承载力。一般来说，浅基础的地基承载力与基础下土层的抗剪强度有关，以抗剪强度高的砂石代替软弱土，可提高地基承载力。
（2）砂石地基沉降量较小，一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占比例是比较大的，以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量的50%左右，以密实砂石代替较软弱土层，就可以减少沉降量，由于砂石垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。
（3）加速较软弱土层的排水固结。建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载作用下，软弱土地基中水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂石地基材料透水性大，软弱土层受压后，砂石可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力讯速消散，加速砂石地基下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。
二、砂石地基在施工前需考虑的几个问题
1.要考虑砂石地基承载力是否满足要求，同时还必须验算下卧层地基承载力也要满足要求。
在施工图中基础底面的长度、宽度已确定，而砂石地基厚度（砂石回填厚度）要根据地质勘察报告提供的土层分布情况。各层土的承载力标准值，再结合施工中遇到的具体情况来确定。
2.要考虑砂石地基的厚度与沉降量的关系。
《建筑地基处理技术规范》认为砂石地基压缩模量ES1与软弱下卧层压缩模量ES2相差很大。这里砂石地基为上层土，下卧软弱层为下層土，下卧软弱土层一般为淤泥、淤泥质土、粘性土等，其压缩模量ES随不同土质而不同，如淤泥质土ES=3.0MPA，则ES1/ES2比值接近5，如下卧层为承载力较高的土层，如粉土ES=10~11MPa，则ES1/ES2比值接近2，由此可见，砂石地基的下卧层为软弱地基，可根据地基浅层部分沉降量所占比例比较大及砂石地基对应力的扩散作用，来减少软弱下卧层的沉降量，以达到控制建筑物的地基变形在允许值范围的目的。但当砂石地基的下卧层为承载力较高的土层时，则地基的最终沉降量有所不同。分析对比同一建筑物基础下砂石地基下卧层为粉土与地基均为粉土或为地基承载力较高、压缩模量较大的第i层土的最终沉降量：根据《建筑地基基础设计规范》
根据实际工程经验及有关文献，一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中的所占比例是比较大的，如条形基础。在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量的50%左右。
结论：当同一建筑物基础底面下砂石地基的下卧层为承载力较高的土层（如粉土或粉砂土）,而相临基础底面下也为地基承载力较高的土层（如粉土或粉砂土）时，应尽量减少砂石地基的厚度，以达到建筑物的地基变形在允许值范围。
实例：某六层住宅楼有三个单元。（见图2）基础为钢筋砼带基，有河塘从中间穿过，将住宅楼分成二块，一块为2个单元，一块为1个单元，施工时清除河塘中淤泥软弱土后到粉土层，全部用1：1砂石回填（厚2.2m）这样除该处基础底面为砂石地基外，其它基础底面均为粉土地基，且两种地基下卧层均为承载力较高，压缩模量较大的粉砂土地，由于两种地基的沉降差，使住宅楼竣工后约6个月，整体刚度较小的南侧纵墙窗下墙的窗角处由下到上均产生竖向裂缝。
三、工程实例：
某六层住宅楼（见图4），基础为钢筋砼带基，底层层高为2.2m，二层以上层高为3m。图4区域1与区域2地质条件不同，前者地质土层分布为：1.4m厚耕植土地，1.5m厚粉土夹粉砂石土，fk=140KPa，ES=10.87MPa，3.2m厚粉砂土地，fk=160KPa，ES=11.87MPa，后者地质土层分布为1.0m厚粉砂土，fk=140KPa，ES=10.87MPa，2.9m厚粉砂土，fk=160KPa，ES=11.87MPa。该住宅楼所处位置的场地情况及周边环境：场地情况区域1为农田，距该住宅楼（E）轴4m为河塘。河塘由东向西渐偏向南进入该住宅楼西单元，即住宅楼西北角处于河塘中。当时测得河塘的水面标高为3.000m（绝对标高）。周边环璄，距住宅楼（E）轴向北4m为既将开工的城市道路红线。该工程按常规施工方法应先清除区域2河塘内淤泥至粉土层，用1：1砂石分层回填夯实至设计基底标高。但考虑到区域1粉土夹粉砂土地基与区域2砂石地基下卧层为粉土夹粉砂土地，两种地基沉降差较大的因素，地基与基础的施工技术方案做了较详细的考虑。
1.从砂石地基的稳定性及沉降量考虑
如果住宅楼西北角在淤泥清除后均用1：1砂石回填至基底设计标高（3.600m绝对标高），预计回填深度过到2.0m以上，基础外边以外放坡宽度达3.5m以上，这样坡角距将开工的城市道路红线仅有0.5m，砂石地基坡脚极有可能在道路施工清除道路内淤泥时破坏，从而造成砂石地基失稳，不能保证上部结构安全。因此决定住宅楼的西北角基底（砂石地基顶面）标高尽可能降低，减小砂石地基放坡宽度。同时考虑到区域1与区域2的两种地基的沉降差问题，也必须尽可能减少砂石回填厚度，使建筑物的地基变形（承重结构的基础局部倾斜），控制在允许值范围。实际施工时，区域2砂石回填厚度为1.0m，区域2砂石地基顶面标高分别为：2.300m、2.800m（绝对标高）。由于区域1、2地下水较丰富，且地下水位较浅，因此在施工中以控制好区域2淤泥清除后粉土地基不产生流砂，不形成较厚（不大于20cm）的较弱下卧层为宜。
2.从施工的可行性考虑
由于距住宅楼（E）轴向北4m为河塘，且河塘蓄水量较大，降水、排水有很大困难，现场测得河塘水面标高为3.000m（绝对标高），决定把区域1基底标高定为3.3m（绝对标高），即高出河塘水面30cm，以免地下水进入基槽，对地基土产生扰动，方便施工，为确保地基施工质量创造条件。
3.从工程造价考虑
如区域1基底标高不降低，即为3.600m（绝对标高），区域2需用1：1砂石回填至3.100m（绝对标高）。估算砂石回填量为300m3，砂石回填综合单价为189.30元/m3，砂石回填造价为5.68万元，因此决定将区域1基底标高降至3.300m（绝对标高），这样多挖土方约200m3，挖土费用，填土费用合计增加约4570元，而砂石回填厚度减少0.3m,砂石回填费用减少1.97万元，综合对比节省工程造价1.51万元。经结算，该小区II组团工程需进行河塘处理的单位工程9幢楼，采取类似河塘处理技术方案，与以往常规河塘处理技术方案比较，减少工程造价约25万元（详见对比表），经济效益较为可观。
注：按照《97定额》砂石回填综合单价为189.30元/m3，增加土方量考虑机械挖土地。单价折算为22.87元/m3。■