校內實習
專案（設計）規劃書
題目長春大學理工樓換土墊層法地基處理設計研究
姓名班級 2012級土木工程2班
學號成績
指導教師
土木工程系
二0一五年十月
長春大學理工樓換土墊層法課題研究現狀及發展趨勢
l.地基處理技術在國內外的發展概況
古代地基處理技術：地基處理在我國有著悠久的歷史，人民群眾在長期的生產實踐中積累了豐富的經驗。據史料記載，早在3 000年前我國就採用過竹子、木頭、麥秸來加固地基；而早在2000多年前就開始採用向軟土中夯人碎石等材料來擠密軟土。
此外，利用夯實的灰土和三合土等作為建(構)築物墊層，在我國古建築中就更為廣泛。現代地基處理技術：建國以來我國地基處理技術的發展歷程大體經歷了兩大階段。
第一階段：20世紀50一60年代的起步應用階段。這一時期大鼉地基處理技術從前蘇聯引進，如砂樁擠密、砂石墊層、重錘夯實、化學灌漿、石灰樁、灰土樁及井點降水等地基處理技術先後被引用或開發使用。
為我國地基處理技術的發展積累了很多經驗和教訓。第二階段：20世紀70年代至今為應用、發展、創新階段，是我國地基處理技術發展的最主要階段。
大批國外先進地基處理技術被引進國內，從而大大促進了我國地基處理技術的應用和研究。2023年中國土木工程學會土力學基礎工程學會，在浙江大學成立了地基處理學術委員會舊]，1986—2023年先後召開了7屆學術討論會，組織編著了《地基處理手冊》(2023年第一版、2023年第二版)，出版了「地基處理」期刊，原建設部也組織編寫了《建築地基處理技術規範》(jgj 79—91)、《建築地基處理技術規範》(jgj 79—2002)h]。中國地基處理學術委員會成立的20多年，也是我國地基處理技術迅猛發展的20多年。
到目前為止，不僅國外已有的地基處理方法被我國專家全部掌握，而且還在工程實踐中發展了適合我國國情的許多新的地基處理技術，如真空預壓法、低強度樁復合地基技術、孔內夯擴技術等，地基綜合處理能力達到世界先進水平。
國外研究現狀與動態：地基處理是古老而又年輕的領域，在數千年前，國外就已經開始應用灰土墊層基礎和短樁處理等地基處理技術。當今大量進行的地基處理技術是伴隨現代文明而產生。
在國外，改革開放以來，為了適應工程技術的要求，國外的地基礎技術得到了高速的發展。在工程實踐應用了大量的地基處理技術，有的是從國外引進的，有的是我國工程技術人員自行研究的。
地基處理就是按照上部結構對地基的要求，對地基進行必要的加固或改良，提高地基土地的承載力，保證地基穩定，減少房屋的沉降或不均勻沉降，消失陷性黃土的失陷性，提高抗液化能力等，常用的人工地基處理方法有換土墊層法，重錘表層夯實，強夯法，振衝法，注漿法，深層攪拌，化學加固等方法。地基處理的物件是軟地基和不良地基。地基處理的目的是：
提高地基的強度以保證地基的穩定性；降低地基的壓縮性，減少地基的沉降和不均勻沉降；加強地基固結過程，提早完成沉降；防止**時液化和震陷等。
2.研究的主要目的及內容
（1）內容：
1）確定墊層的厚度和墊層寬度，挖去地基表層軟土，換填強度較大的砂構成墊層。
2）對於墊層既要有足夠的厚度來置換可能被剪下破壞的軟弱土層，而且要求足夠的寬度防止墊層向兩側擠出。
3）對於排水砂墊層來說，除要求有一定的厚度和密度滿足上述要求外，還要形成乙個排水面，促進軟弱土層的固結，提高起強度，以滿足上訴結構的要求。
（2）目的：
1）提高地基承載力：由於挖去軟弱土，換填抗剪強度較高的砂和其他填築材料，必須提高地基承載力
2）減少地基下天然土層的壓力：由於砂墊層的應力擴散作用，減少了墊層下軟弱土層的附加應力，所以也減少了軟弱土層的沉降量。
3）防止東張：應為粗顆粒墊層材料孔隙大，可切斷毛細管，所以可以防止寒冷地區土中冬季結冰所造成的凍脹。這是砂墊層的底面應滿足當地凍結深度的要求。
4）墊層可作為基底下水平排水層加速淺層地基的固結。換土墊層可有效提高地基承載力，均化應力分布，調整不均勻沉降，減少部分沉降值。
3.處理的方法及手段
3.1設計的方法步驟
1.墊層設計：各種不同材料的墊層，雖然其應力分布有所差異，但從試驗結果分析，其極限承載力還是比較接近；通過沉降觀測資料，發現不同材料墊層上的建築物沉降的特點基本相似，所以各種材料的墊層都可以近似的砂墊層的方法計算。
砂墊層的設計不但要符合建築物對地基強度、穩定性及變形方面的要求，而且要符合技術經濟的合理性。
2. 技術準備：
（1）砂墊層的基土（層）已按設計要求施工並驗收合格；
（2）砂石應選用天然級配材料；顆粒級配應良好；鋪設時不應有粗細顆粒分離現象。虛鋪厚度、壓實遍數等引數應通過壓實實驗確定
（3）砂墊層厚度的確定：
1）假設砂墊層的厚度為1.5m，病要求分層碾壓，幹密度符合要求
2）砂墊層厚度的驗算墊層底面處的附加壓力值可分別按下式計算：
條形基礎：
b——矩形基礎或條形基礎底面的寬度（m）
——矩形基礎底面的長度（m）
——相應於荷載效應標準組合時，基礎底面處的平均壓力值（kpa）
——基礎底面處土的自重壓力值（kpa）
z——基礎底面下墊層的厚度（m）
3）根據砂墊層底面下臥層的地基承載力特徵值再經深度修正後得到地基承載力特徵值。
4）將砂墊層底面的總應力與特徵值比較
（4）砂墊層寬度的確定：寬度一方面要滿足應力擴散的要求，另一方面要防止墊層向兩側擠出。常用經驗的擴散角法來確定。墊層底面的寬度應滿足基礎底面應力擴散的要求，按下式：
b』——墊層底面寬度（m）
——壓力擴散角，可按上表採用；當時，仍按表中取值。
底寬確定後，然後根據開挖基礎所要求的坡度延伸至地面，既得砂墊層的設計剖面。
3. 材料要求: （1）宜採用質地堅硬的中砂、粗砂、礫砂、（2）級配砂材料中不得含有有機雜物，碎石或卵石最大粒徑不得大於墊層或厚度的2/3，並不宜大於50mm； （3）在缺少中砂、粗砂的地區，可以用細砂代替，但宜同時摻人一定數量的碎石或卵石，其摻量應符合設計要求。
4. 主要機具裝置：（1）根據砂石和施工條件，應合理選用適當的攤鋪、平整、碾壓、夯實機具裝置和輔助用具，以能達到設計要求為基本原則，兼顧進度、經濟要求。
（2）常用機具裝置有：蛙式打夯機、柴油式打夯機，手推車、篩子、木耙、鐵鍬、小線、鋼尺、膠皮管等；工程量較大時，大型機械有：自卸汽車、推土機、壓路機及翻斗車等。
5.墊層的變形：軟黏土分布地區，採用換土墊層進行區域性處理後往往由於軟臥層的變形，建築物地基仍將產生過大的沉降量及差異沉降量粗粒換填材料的墊層，在施工期間墊層自身的壓縮變形已基本完成，且沉降量較小。
砂墊層確定後，對於比較重要的建築物還要求驗算基礎的沉降，要求最終沉降量小於設計設計建築物的允許沉降值。
6.換土墊層壓實標準：
中砂墊層碾壓、振密或夯實法施工0.97＞λc＞0.94
7.墊層的施工方法：
1）砂墊層施工中的關鍵是將砂加密到設計的迷實度。加密的方法常採用的有振動法、水撼法和碾壓法。這些方法要求在基坑內分層鋪砂，然後逐層振密或壓實，分層鋪填厚度、每層壓實便數等宜通過的實驗確定。
一般情況下，墊層的分鋪厚度可取200至300㎜。分層厚度可以用樣樁控制。施工時，應將下層的密實度經檢驗合格後方可進行上層施工。
2）鋪築前，應先進行驗槽。浮土清除，邊坡必須穩定，防止踏土。基坑兩側附近如有低於地基的孔洞，應在鋪築錢壓實。
3）開挖鋪設砂層時，必須避免擾動軟弱土層的表面否則基坑土的結構在施工前就找到破壞，起強度就會顯著降低，以至於在建築物荷載作用下，將會產生很大的附加沉降。因此基坑開挖時應及時回填，不應暴露過久或浸水，並防止踐踏基坑。為保證分層壓實質量，應控制機械碾壓速度。
4）砂石層底面鋪設在同一標高上，如果深度不同時，基坑地基土面應挖成踏步或斜坡搭接，各分層搭接位置應錯開0.5至1m的距離，搭接處應搗實，施工前應先深後後淺的順序進行。
5）水撼法施工時，在基槽兩側設定樣柱，控制鋪砂厚度，每層虛鋪25cm。鋪好後，灌水與砂面齊平，然後用鋼叉插入砂中振搖十幾次，如果砂已沉實，便將鋼叉拔出，在相距10cm處新插入搖撼，直至這一層全部結束，經檢查合格後鋪第二層（不合格需要再震撼）每鋪一次、灌水進行搖撼，直至設計標高為止。
6）當碾壓或夯擊振動對臨近既有或正在施工中的建築產生有害影響時，必須採取有效措施。
7.墊層質量檢驗：
1）墊層的質量檢查必須分層檢查，以慢足設計要求的最小幹密度和壓實係數為控制標準墊層的施工質量檢查必須分層進行，每夯實完一層，應檢驗該層的壓實係數。當壓實係數符合要求後，才能鋪填上層土。
2) 環刀取樣法檢驗： 在壓實後的換填材料中用容積不小於2*10的5次方的立方mm的環刀取樣，測定其乾密度，並以不小於該材料在中密度狀態時的幹密度（單位體積乾土的質量）為合格。中砂或碎石在中密度時的幹密度一般可按1.
55～1.6噸/立方考慮，對於砂石墊層的質量檢查，取樣時的容積應足夠大，且幹密度應提高。如在砂石墊層中設定純砂檢查點，則在相同的施工條件下，可按上述方法檢測。
3) 貫入測定法：採用貫入儀、鋼筋或鋼叉的貫入度的大小來檢測換土墊層法的施工質量時，應先進行幹密度和貫入度的對比實驗，如檢查測定的貫入度小於實驗所確定的貫入度，則為合格，進行鋼筋貫入度測定時，將直徑20mm，長度1.25m以上的平頭鋼筋，在換土層面以上700mm處自由落下，其貫入度應根據該砂石的幹密度實驗確定。
用貫入儀或鋼筋貫入檢驗墊層的質量時，檢驗點的間距應小於4m當取土樣檢驗墊層的質量時，對大基坑每50~100㎡應不少於乙個檢測點；對基槽每10~20m應不少於乙個檢驗點；每個單獨柱基應不少於1個檢驗點。進行鋼叉貫入度測定時，用水撼法施工所使用的鋼叉，在離地0.5m的高度自由落下，並按實驗所確定的貫入度作為控制標準。
4）墊層的質量要求：砂墊層要求最小幹密度≥1.6t/m3
4.研究實習工作條件
4.1工程地質條件
1.區域地質背景：
長春市位於松遼凹陷的東部邊緣，是中朝地台的一部分，古生代時期的沉積物較少，附近有奧陶紀灰岩，區域性有二疊紀地層出露，在中生代地台下降，在東部山區有侏羅紀的沉積層。長春基岩有厚層白堊紀泥質砂頁岩陸相沉積，第四紀中更新世有長白山岩漿活動，大屯有火山錐，附近有噴發形成的玄武岩蓋厚1m左右。長春東南部有en-ws向深大斷裂，在范家屯附近有wn-es向斷裂，2023年3月有5.
2級**記錄。長春市的地貌形態屬於波狀台地和一級階地。白堊紀泥岩和泥質砂岩構成基底，台地的覆蓋層為10～20m左右厚的粘性土層，底部為厚度不等的礫砂層。
東部為伊通河一級階地，上部為含少量有機質的粘性土，下部為中、粗砂、礫砂層。
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