砂垫层和塑料排水板在围埝地基处理中的应用

第一篇：砂垫层和塑料排水板在围埝地基处理中的应用

浅谈砂垫层和塑料排水板 在围埝地基处理中的应用

摘要：地基处理是任何一项建筑工程的重要工序，地基处理的质量直接影响建筑工程的安全与质量。围埝工程由于其隐蔽性与水下特殊地基环境，处理难度更大，选择合适的处理方法是关键。通过对各种地基处理方法的比较，砂垫层与塑料排水板组合法由于其良好的排水能力和较低的成本，适应水下地基的特点，成功解决这一难题。

关键字：围埝；地基处理；砂垫层；排水板

引言：当前，建造港口码头是世界各国沿江沿海城市加速港口码头建设，尤其深水港口是目前各沿海城市加速发展的目标，以加速经济发展和融入经济全球化及扩大对外贸易窗口的积极措施和实际行动。

修建深水港口码头最必须的条件是水深达到要求，由于海陆交接处多为浅滩，难以满足修建深水港口的条件，所以一般都选择在海中围海造陆作为码头地基，例如上海洋山深水港。海中造陆的工序之一是修建围埝，海底由于淤泥沉积，不可能直接作为围埝的地基，围埝的稳定与否关乎着整个工程的进度与安全，所以对围埝的地基处理显得尤为重要。

砂垫层与排水板组合排水法

地基处理一般采用排水固结预压法，水下软弱地基由于其含水量高，压缩性大和流变性强，又由于其隐蔽性等特点，处理的难度很大。砂垫层与塑料排水板组合排水法，其原理是利用塑料排水板和中粗砂良好的排水性能形成纵向和横向形成一体的整体排水通道，从而加速排水固结作用。

砂垫层作为常用的地基处理材料，具有以下作用：

(1)提高地基承载力, 一般来说地基中的剪切破坏是从地基底面开始的, 并随着应力的增加逐渐向纵深发展。因此, 若以强度较大的砂代替可能产生剪切破坏的软弱土, 就可避免地基的破坏。

(2)减少沉降量, 一般情况下, 基础下浅层地基的沉降量在总沉降量中所占比例是比较大的。若以密实的砂替代浅层软弱土那么就可以减少大部分沉降量。

(3)加速软弱土层的排水固结, 路堤直接与软弱土层接触时, 在荷载作用下

软弱土层中的水易侵入路堤因而使基底下的软弱土不易固结, 甚至导致地基土强度降低而产生破坏。砂垫层提供了路堤下的排水面, 不但可使基础下的空隙水压力迅速消散避免地基土的塑性破坏, 还可以加速砂垫层下软弱土的固结及强【1】 度的提高。所以对砂垫层要确定它的合理厚度和宽度, 使其能防止加荷过程产生的局部剪切破坏。另一方面要能形成一个排水层, 促进软土的固结。砂垫层多采用中、粗砂，厚度必须满足在荷载作用下垫层本身不产生冲剪破坏, 同时通过垫层传递至下卧软弱土层的应力也不会时下卧层产生局部剪切破坏。一般砂垫层厚度为 1-2 米, 过薄的垫层效果不明显, 过厚则施工较困难。垫层的宽度一方面要满足应力扩散的要求,另一方面要防止垫层向两边挤动。

塑料排水板法属于地基处理中的排水固结预压法，它是通过在饱和软土中插设排水板，使其与预先铺设好的砂垫层共同组成排水系统，然后在砂垫层上加载预压。软土中的孔隙水在水力梯度下，通过塑料排水板想砂垫层中排出，超孔隙【2】水逐渐消散。地基排水固结，强度逐渐增长，从而提高了地基的承载力和稳定性，同时减少或消除了围埝修建后的沉降和不均匀沉降。

塑料排水板是采用砂井地基固结理论和设计方法，目前一般套用砂井固结理论进行计算。塑料排水板的布置型式、间距、断面尺寸及插设深度根据地基排水要求确定。

砂井的排水效果取决于其横截面周长，与横截面的面积无关(忽略砂井的井阻和涂抹效应)。塑料排水板的当量直径由砂井横截面周长相等的原则求得。目前我国生产的塑料排水板断面尺寸一般以 1 0 0mm× 4mm最为常见，其当 量直径为：

dw＝（2b＋s）（2100＋4）＝＝66（mm）

ππ塑料排水板的平面布置长采用等边三角形或者正方形排列。排水竖井的有效排水直径de与间距l的关系为：

当按等边三角形排列时，取de=1.05l； 当按正方形排列时，取de=1.13l.排水竖井的间距可根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结

度加以确定。设计时，是按井径比n来设计排水竖井的间距，即

n＝式中 dw——竖井直径

ddew

de——排水竖井的有效排水直径。对于等边三角形或正方形排列时，可分

别按上面公式选用进行计算。

对于普通砂井的n值，可选取n=6~8；对于袋装砂井或者塑料排水板的n值，可选取n=15~22。[3] 工程实例

天津南港工业区B04路路基围埝工程属于天津南港工业区围海造陆的一部分，该工程地基水下泥面高程-3.2~-3.8m，淤泥厚度较厚，针对工程特点，首先在地基两侧抛设袋装砂，用以固定地基软土及挤淤，防止产生侧向滑移。然后采用铺设1m厚的中粗砂垫层，在砂垫层两边抛设袋装砂的方式限制砂垫层的横向滑动。

为保证工程质量，施工过程中需注意流失及漂移控制、平整度控制以及砂垫层厚度控制，分层均匀抛设，勤测水深，以避免明显超高；厚度上主要是结合工前、工后测量数据、及时评价厚度和平整度情况。工程基础为淤泥质土，中粗砂抛填后对淤泥进行挤压，容易形成“泥包”，鉴于此类情况，中粗砂抛设时在垂直堤轴线方向上分条进行，以对淤泥形成同方向挤压，避免形成鼓包，为便于平整度的控制，抛设时找平过程分层抛设。抛理平整后重新测量水深，掌握抛填的厚度和平整度情况。

在铺设砂垫层的基础上插设竖向塑料排水板，本工程通过现场地质勘查、试验和理论计算，确定排水板的布置方式为间距1m的正方形排列。海上插设排水板采用套管打设法，排水板施工选用抗风浪、稳定性强的专业插板船（图1）。施工过程中必须严格控制排水板的插设标高，顶部标高须超过砂垫层300mm以上，且不得出现浅向偏差。塑料排水板的插设过程中都有一定的回带现象，但是必须满足工程质量要求，对于回带超出要求的必须在旁边补打。

塑料排水板的插设深度应根据地基上建筑物对地基的稳定性、变形要求和工期长短进行综合确定。

做好以上处理措施后，在砂垫层上铺设一层高强土工格栅，以增强地基的抗拉能力，然后在土工格栅上铺设大型充填袋装砂，充填袋装砂既作为堆载预压的荷载，也是围埝的主体结构，加荷过程中注意根据加载要求在设计规定标高静载一定时间，以满足沉降要求。

顶滑轮架门架振动锤桩 管门架灯塔GPS卫星定位系统天线双筒卷扬机操作室锚轨道

图1 插板船立面示意图

对于砂垫层排水法和塑料排水板排水法的预压工程的质量检验，除掌握好加载标准外，一般须做边桩侧向位移观测、地面沉降观测和孔隙水压力检测等内容。必要时须进行现场载荷试验。具体的质量检验要求，须根据工程特点并参照相关技术规范标准执行。

总结

软土地基的处理关键是如何将地基中的水排出，增加土的密实度，因此，采用砂垫层与塑料排水板组合一个系统，竖向上通过塑料排水板将地基水因压力差上排，当水到达砂垫层时，通过砂垫层的良好透水性将水横向排出地基。另外，由于水下土的软弱性，在充填袋砂铺设前在地基上铺设土工格栅，增加土体的抗拉抗滑能力。参考文献：

[1] 王天红，张红灵 《砂垫层在软土地基处理中的应用》[J].科技信息，2007，14（301）

[2~3] 韩选江，《大型围海造地吹填土地基处理技术原理及应用》[M].北京：中国建筑工业出版社，2009

第二篇：塑料排水板处理软土地基施工技术总结

塑料排水板处理软土地基施工技术总结

竖向塑料排水板处理软地基，是用塑料排水板将地基中的水排除，以增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降，达到提高强度的目的。

这种方法的优点是：排水板是工厂生产的，质量容易控制，成本较低；在施工过程中没有排水孔断面不均匀和受堵塞的情况；断面小，对地基扰动小；打设机械轻，可用于较软的基地。

沪宁高速公路丹阳段部分路段位于软土地基上，采用竖向塑料排水板与砂垫层组合进行地基处理。原设计工程量为261688m，后因变更设计减少为92591m。从1993年3月开始施工，到9月完工，实际施打59207.8m(因部分地段地质情况与设计不符)。主要工序为排水板施打，砂垫层铺设和土工布铺设。现根据施工情况对施工工艺总结如下： 主要材料

1.1 塑料排水板

采用SPDⅡ型塑料排水板。每一批塑料排水板应经指定的检验部门的检验，且附有出厂合格证及试验、检验报告。在使用时应经常检查塑料排水板的外套薄膜是否完好无损。 1.2 土工布

采用型号CEF2006的有纺土工布。 1.3 砂垫层

砂应用中粗砂，含泥量≧3%，渗透系数6×10-3～6×10-2cm/s，也可用砂砾、石屑(不含石粉)替代。 机械设备

打设塑料排水板的设备有两种形式：

一种为履带式打桩机，一种为门架式插板机(带导轨)。要求用能打入设计深度的静力式或振动式设备，不可用锤击式或水冲式。套管插入杆为扁平状或圆形，内径大于排水板的尺寸，长度大于排水板设计长度，在打设中保护排水板不被损坏。 施工质量标准

3.1 塑料排水板

(1)打入深度 不小于设计值

(2)拔管跟带长度

≤50cm

(3)板距误差

≤5cm

(4)垂直度

≤1.5% 3.2 砂垫层

(1)压实度

≥90%

(2)厚 度

2cm

(3)宽 度

不小于设计值 施工工艺流程 施工工艺

5.1 测量放样

(1)根据设计资料提供的起讫桩号打出控制桩，再每隔10～20m放出路线中心桩。

(2)按照打设的宽度放出边桩及护桩。 5.2 地面清理及整平

(1)将施工范围内的树木、杂物清理干净，并挖除树根。

(2)将施工场地大致整平，若设计有整平标高时，应按设计标高整平，做成＞1%的双向横坡，并进行压实(压实度＞85%)。 5.3 砂垫层铺设

砂垫层总厚度30cm(压实)分两层铺筑各15cm，第一层铺设15cm，然后施打排水板，最后再铺设其余的15cm，并压实到要求的密实度(＞90%)。

由于地表较软弱，运输车辆宜用轻型车辆，且尽量减少对地基的扰动。最好将砂堆于处理地段以外，然后用小型运输工具运入施工地段。

摊铺做到均匀、平整，形成双向横坡。同时注意避免泥土、杂物混入砂层。

压实应用静压式压路机进行，不得振碾。 5.4 桩位放样

(1)首先根据设计给定的处理长度、宽度及板距计算出布设的排数和列数。由于布设的原则按正三角形(梅花形)故：

排数=处理长度÷设计板距×sin60°+1

列数=处理宽度÷设计板距+1

(2)根据计算结果画出布桩图，标明排列的编号。每排桩的轴线应垂直于路线中心线，曲线上应为法线方向。同时应绘制一张较大的布桩图交施工人员打设时使用，每施打一根在图上相应位置标出，以免遗漏。

由于有些处理段落位于斜交结构物两侧，应注意两个三角形地带的布桩，不要超布或遗漏。

(3)根据布桩图在铺设好的第一层砂垫层上放出具体的桩位，做出鲜明的标志。一般可用15cm长的8钢筋插在桩位上，桩顶部最好用红油漆抹红(打设时用来卡住排水板端部，插入后将排水板锚固于孔底防止拔管时带上排水板)。

放桩位时一般一次不宜过多，可先在半幅内布设。以免施工时丢失。施工中应经常注意检查和保护，丢失的及时补上。 5.5 塑料排水板施工(本工艺主要针对门架式插板机)5.5.1 施工准备

在进行施工放样等工序的同时，应做好施工准备。主要是门架的拼装，机件的安设调试，可在待处理地段端部的场地上进行。然后试打2～5根检验机器的性能、地质情况及工艺。 5.5.2 施打排水板

(1)铺设枕木、轨道，将机器移入场内。

(2)将排水板装入卷筒，并通过门架上的滑轮将排水板引入插杆中。

(3)将排水板从插入杆端头引出、折回，夹上短钢筋(桩位放样时插在桩位上)，用订板机订好(固定方法见图2)。

(4)拉紧排水板，将插入杆对准桩位。

(5)开启振动将插入杆压入地基。

(6)到达设计深度(预先在插入杆用红漆划上标志)后将插入杆拔出。则排水板被短钢筋锚固于孔底。

(7)在砂垫层以上30cm处将排水板剪断埋入砂中。

(8)移至下一个桩位。 5.5.3 施工注意事项

(1)轨道顺路方向铺设，铺设轨道时应使同一断面保持水平，以保证施打时垂直度＜1.5%。

(2)施打从护坡道向路中心推进，每排可打设5～9根，打完一排再向前移动门架，直至处理长度方向讫点。然后横移门架，返回施打下一幅。

(3)上拔插入杆时带出的淤泥，不得弃于砂垫层上，以免堵塞排水通道。

(4)排水板一般不允许接长。如果要接长时应剥开滤膜使芯板接平(搭接长度≦20cm)然后包好滤膜，再用订板机订牢。接长的根数不宜超过打设根数的5%，一般最多只允许接长一次。接长的板宜调整到护坡道位置打设。

(5)结构物两侧的沉降过渡段必须严格按照长度、间距、过渡的起讫范围进行打设。桥台前锥坡2/3H(填筑高度)范围内也同样处理。

(6)施工时应加强检查，保证板距、垂直度、板长、跟带长度等符合规范要求，否则应予重打，重打的桩位与原桩位置不大于板距的15%。

(7)对于施工段地表的硬壳(一般约在0.5～1.0m)当插入杆起后所留杆孔，不能用粘土块或其他材料堵塞，必须用砂灌满，以防堵塞排水通道使处理失败。

(8)施工时逐桩做好施工记录。 5.6 灌砂及填坑

(1)打设形成的孔洞应用砂回填，不得用土块堵塞。

(2)将施工中形成的坑凹填平，填坑时应将排水板扶正。

(3)将排水板端头向路线外侧压倒平贴于砂垫层上并用砂覆盖。由于此项工作稍滞后排水板施工，又需待全部排水板施打完后才铺设上层砂垫层，因此可先做成小砂堆。 5.7 铺设土工布

在砂垫层铺设碾压完毕经验收合格后，再铺设土工布。土工布横向铺设，可不必绷紧，但也不要折皱、扭曲。土工布沿路线方向的铺设方法视铺筑第一层填料的推进方向而定。如填料由西向东铺筑，则土工布就由东向西搭接，即后一层土工布压在前一层土工布之上，相邻土工布间的搭接长度不应小于30cm。

为避免已铺好的土工布长期曝晒，土工布铺设好应尽快填筑第一层填料，间隔时间不宜过长。如必须延长时间时，土工布上应铺30cm土保护。

 禁止施工车辆在土工布上行驶。 5.8 沉降观测板埋设及观测

根据设计要求应在软土处理地段埋设沉降观测标志。在路中心底部设沉降板，随着填土高度的增加接长观测杆。

沉降板应埋入砂垫层内，离路基底部5～10cm，观测杆伸出土工布外，上套25cm的聚乙烯塑料管。沉降观测标志应认真保护，做出明显的标志，防止施工中碰撞。

应认真做好沉降观测，埋设完应测量一次，以后每填一层土，再观测一次，并及时做好记录。

在预压期应继续进行观测。第一个月每周一次，第二、三月每半月一次，第四个月开始，每月一次。

第三篇：塑料排水板处理软土地基施工技术总结

塑料排水板处理软土地基施工技术总结

范稳成

【交通部第二公路工程局 西安710061】

摘要：本文介绍了E标段塑料排水板处理软土地基的材料要求、机械设备、质量标准、施工工艺及布桩方法，可作为工程技术人员的参考资料。

关键词：塑料排水板 处理 软土 地基 技术 总结 竖向塑料排水板处理软地基，是用塑料排水板将地基中的水排除，以

增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降，达到提高强度的目 的。

这种方法的优点是：排水板是工厂生产的，质量容易控制，成本较

低；在施工过程中没有排水孔断面不均匀和受堵塞的情况；断面小，对地

基扰动小；打设机械轻，可用于较软的基地。

沪宁高速公路丹阳段部分路段位于软土地基上，采用竖向塑料排水板

与砂垫层组合进行地基处理。原设计工程量为261688m，后因变更设计减少

为92591m。从1993年3月开始施工，到9月完工，实际施打59207.8m(因部分

地段地质情况与设计不符)。主要工序为排水板施打，砂垫层铺设和土工布

铺设。现根据施工情况对施工工艺总结如下： 主要材料

1.1 塑料排水板

采用SPDⅡ型塑料排水板。每一批塑料排水板应经指定的检验部门的检

验，且附有出厂合格证及试验、检验报告。在使用时应经常检查塑料排水

板的外套薄膜是否完好无损。1.2 土工布

采用型号CEF2006的有纺土工布。1.3 砂垫层

砂应用中粗砂，含泥量≧3%，渗透系数6×10-3～6×10-2cm/s，也可用砂

砾、石屑(不含石粉)替代。机械设备

打设塑料排水板的设备有两种形式：

一种为履带式打桩机，一种为门架式插板机(带导轨)。要求用能打入

设计深度的静力式或振动式设备，不可用锤击式或水冲式。套管插入杆为

扁平状或圆形，内径大于排水板的尺寸，长度大于排水板设计长度，在打

设中保护排水板不被损坏。3 施工质量标准

3.1 塑料排水板

(1)打入深度 不小于设计值

(2)拔管跟带长度

≤50cm

(3)板距误差

≤5cm

(4)垂直度

≤1.5% 3.2 砂垫层

(1)压实度

≥90%

(2)厚 度

2cm

(3)宽 度

不小于设计值 施工工艺流程

图1 施工工艺

5.1 测量放样

(1)根据设计资料提供的起讫桩号打出控制桩，再每隔10～20m放出路 线中心桩。

(2)按照打设的宽度放出边桩及护桩。5.2 地面清理及整平

(1)将施工范围内的树木、杂物清理干净，并挖除树根。

(2)将施工场地大致整平，若设计有整平标高时，应按设计标高整平，做成＞1%的双向横坡，并进行压实(压实度＞85%)。5.3 砂垫层铺设

砂垫层总厚度30cm(压实)分两层铺筑各15cm，第一层铺设15cm，然后

施打排水板，最后再铺设其余的15cm，并压实到要求的密实度(＞90%)。

由于地表较软弱，运输车辆宜用轻型车辆，且尽量减少对地基的扰

动。最好将砂堆于处理地段以外，然后用小型运输工具运入施工地段。

摊铺做到均匀、平整，形成双向横坡。同时注意避免泥土、杂物混入 砂层。

压实应用静压式压路机进行，不得振碾。5.4 桩位放样

(1)首先根据设计给定的处理长度、宽度及板距计算出布设的排数和列

数。由于布设的原则按正三角形(梅花形)故：

排数=处理长度÷设计板距×sin60°+1

列数=处理宽度÷设计板距+1

(2)根据计算结果画出布桩图，标明排列的编号。每排桩的轴线应垂直

于路线中心线，曲线上应为法线方向。同时应绘制一张较大的布桩图交施

工人员打设时使用，每施打一根在图上相应位置标出，以免遗漏。

由于有些处理段落位于斜交结构物两侧，应注意两个三角形地带的布

桩，不要超布或遗漏。

(3)根据布桩图在铺设好的第一层砂垫层上放出具体的桩位，做出鲜明 的标志。一般可用15cm长的8钢筋插在桩位上，桩顶部最好用红油漆抹红

(打设时用来卡住排水板端部，插入后将排水板锚固于孔底防止拔管时带上 排水板)。

放桩位时一般一次不宜过多，可先在半幅内布设。以免施工时丢失。施工中应经常注意检查和保护，丢失的及时补上。5.5 塑料排水板施工(本工艺主要针对门架式插板机)5.5.1 施工准备

在进行施工放样等工序的同时，应做好施工准备。主要是门架的拼

装，机件的安设调试，可在待处理地段端部的场地上进行。然后试打2～5 根检验机器的性能、地质情况及工艺。5.5.2 施打排水板

(1)铺设枕木、轨道，将机器移入场内。

(2)将排水板装入卷筒，并通过门架上的滑轮将排水板引入插杆中。

(3)将排水板从插入杆端头引出、折回，夹上短钢筋(桩位放样时插在

桩位上)，用订板机订好(固定方法见图2)。

(4)拉紧排水板，将插入杆对准桩位。

(5)开启振动将插入杆压入地基。

(6)到达设计深度(预先在插入杆用红漆划上标志)后将插入杆拔出。则

排水板被短钢筋锚固于孔底。

(7)在砂垫层以上30cm处将排水板剪断埋入砂中。

(8)移至下一个桩位。5.5.3 施工注意事项

(1)轨道顺路方向铺设，铺设轨道时应使同一断面保持水平，以保证施 打时垂直度＜1.5%。

图2

(2)施打从护坡道向路中心推进，每排可打设5～9根，打完一排再向前

移动门架，直至处理长度方向讫点。然后横移门架，返回施打下一幅。

(3)上拔插入杆时带出的淤泥，不得弃于砂垫层上，以免堵塞排水通 道。

(4)排水板一般不允许接长。如果要接长时应剥开滤膜使芯板接平(搭

接长度≦20cm)然后包好滤膜，再用订板机订牢。接长的根数不宜超过打设

根数的5%，一般最多只允许接长一次。接长的板宜调整到护坡道位置打 设。

(5)结构物两侧的沉降过渡段必须严格按照长度、间距、过渡的起讫范

围进行打设。桥台前锥坡2/3H(填筑高度)范围内也同样处理。

(6)施工时应加强检查，保证板距、垂直度、板长、跟带长度等符合规

范要求，否则应予重打，重打的桩位与原桩位置不大于板距的15%。

(7)对于施工段地表的硬壳(一般约在0.5～1.0m)当插入杆起后所留杆

孔，不能用粘土块或其他材料堵塞，必须用砂灌满，以防堵塞排水通道使 处理失败。

(8)施工时逐桩做好施工记录。5.6 灌砂及填坑

(1)打设形成的孔洞应用砂回填，不得用土块堵塞。

(2)将施工中形成的坑凹填平，填坑时应将排水板扶正。

(3)将排水板端头向路线外侧压倒平贴于砂垫层上并用砂覆盖。由于此

项工作稍滞后排水板施工，又需待全部排水板施打完后才铺设上层砂垫

层，因此可先做成小砂堆。5.7 铺设土工布

在砂垫层铺设碾压完毕经验收合格后，再铺设土工布。土工布横向铺

设，可不必绷紧，但也不要折皱、扭曲。土工布沿路线方向的铺设方法视

铺筑第一层填料的推进方向而定。如填料由西向东铺筑，则土工布就由东

向西搭接，即后一层土工布压在前一层土工布之上，相邻土工布间的搭接

长度不应小于30cm。

为避免已铺好的土工布长期曝晒，土工布铺设好应尽快填筑第一层填

料，间隔时间不宜过长。如必须延长时间时，土工布上应铺30cm土保护。

禁止施工车辆在土工布上行驶。5.8 沉降观测板埋设及观测

根据设计要求应在软土处理地段埋设沉降观测标志。在路中心底部设

沉降板，随着填土高度的增加接长观测杆。

沉降板应埋入砂垫层内，离路基底部5～10cm，观测杆伸出土工布外，上套25cm的聚乙烯塑料管。沉降观测标志应认真保护，做出明显的标

志，防止施工中碰撞。

应认真做好沉降观测，埋设完应测量一次，以后每填一层土，再观测

一次，并及时做好记录。

在预压期应继续进行观测。第一个月每周一次，第二、三月每半月一

次，第四个月开始，每月一次。

第四篇：软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

发表日期：2005-07-20 浏览人数：

论

1909 作者：本人 来源：水利工程网

评0条

1、前言

在进行水工建筑物的基础设计时，时常会碰到软弱地基问题。下面就根据自己的一些工作实践经验，浅谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法在惠州市某泵站机房基础设计中的应用情况。

2、软弱地基的处理方法

直接利用软弱土层作为建筑物地基时，一般应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、堆载预压、砂井真空预压、砂桩、碎石桩、灰土桩，水泥旋喷或深层搅拌形成的水泥土桩以及桩基等方法。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。其中重锤夯实的有效夯实深度可达1.2m左右；若采用强夯，则有效夯实深度应经试验确定；当需要大面积回填夯实时，可采用机械分层回填碾压方法；处理含少量粘性土的建筑余泥、工业废料和炉灰填土地基时，可采用振动压实的方法。当震实机自重2t，振动作用力100kN时，有效夯实深度可达1.2~1.5m。

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。

用砂桩、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，软弱地基的处理应该因地制宜，处理后的地基承载力应满足设计要求。

2、换土垫层的设计应用

换土垫层就是将基础下面一定厚度的软弱土层挖除，然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、粘性土以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料。垫层应分层夯实，每层夯实后的密度应达到设计标准。

换土垫层设计包括决定垫层所应具有的最小宽度和厚度。

在垫层的宽度方面，根据建筑经验，垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm，垫层的底宽一般取基础同宽（如图1）。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定，同时厚度不小于500mm。

在该灌站机房的基础进行设计时，由钻探资料显示，该地基为很厚的软粘土层，其承载力标准值fk=80kN/m，重度γ=17 kN/m，IL=1.00，e=1.00。已知机房独立基础

32承受上部结构荷载设计值F=155 kN，设计室内外高差为0.3m，室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知，该地基承载力和变形不能满足设计要求。

由于该灌站交通不便，重型机械无法进入（如打桩机等），为了减少工程投资，又能达到设计要求的目的，经几个方案比较，决定采用直接用人工就可施工的换土垫层法作为该灌站基础设计。在垫层材料方面，采用中砂作为垫层，其承载力设计值按f=180 kN/m2计算（施工时砂垫层密度控制在中密程度），重度取γ=19.5 kN/m3。

按公式l =b=[F/(f-γh)]确定基底长度和宽度（独立柱正方形基础）。式中：l、b——基础底面长和宽； F——上部结构的荷载设计值； f——换土垫层承载力；

1/2 γ——基础及回填土平均重度，一般取γ=20 kN/m；

h——基础自重计算高度。l =b=[F/(f-γh)]1/2=[155/（180-20×0.95）]1/2=0.98m，取l =b=1.0m 下面进行砂垫层厚度的计算：

在进行砂垫层厚度计算时，一般应满足pcz+pz≤fz 式中：pcz——作用在垫层底面处土的自重应力（kN/m）;pz fz______

2垫层底面处的附加应力设计值（kN/m）;

2________垫层底面处软弱土层承载力设计值（kN/m）;

2采用该式确定垫层厚度时，需要用试算法,即预先估计一个厚度，然后按上式校核，如不满足要求时，必须增加垫层厚度，直至满足要求为止。

为了减少计算工作量，设计该机房基础换土垫层的厚度时，采用了查曲线图的计算方法：曲线图见《建筑地基基础》 1990.10；231。

首先，按下式计算出k1值

k1=[fk+ηbγ其次，按下式计算出k2值

软

（b-3）+ηdγ

软

（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

k2= k1+15b(ηdγ

2软

-γ

垫)/ p0

式中：p0——基础底面附加应力（kN/m）;fk——垫层底面处软弱土层的承载力标准值（kN/m）;ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数； d——基础埋置深度（m）； γ软、γ垫——分别为软弱土层和垫层的重度（kN/m3）。

然后根据k1、k2和基础底面长边与短边的比值n=l/b，由曲线图查得m值。最后算出垫层厚度z=mb。本基础：fk=80kN/m2、d=0.8m、γ

软

=17 kN/m3、γ垫=19.5 kN/m3、按表查得ηb=0、ηd=1.1。

另外，p0=（F+G）/b-γd=（155+1×0.95×20）/1-17×0.8=160.4 kN/m，代入上

2两式得：

k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ软（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

=[80+1.1×17×(0.8-0.5)-17×0.8] ×10/160.4.=4.49 k2= k1+15b(ηdγ-γ软垫)/ p0

=4.49+15×1×(1.1×17-19.5)/160.4 =4.42 根据k1=4.49、k2=4.42和n=1查曲线图得m=0.82。则砂垫层厚度：z=bm=1.0×0.82=0.82 m，取

z=0.85 m，如图2所示。

3、结语

该灌站工程建成且连续安全运行已有五年多，经观测，机房基础沉降<2mm（基本无沉降），机房上部结构无任何异常情况，运行良好。因此采用“换土垫层法”处理软弱地基，满足规范要求，满足运行要求，是经济和安全的。

参考文献：

[1].郭继武.建筑地基基础（按新规范）.高等教育出版社，1990.10

第五篇：软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

摘要： 软弱地基的处理，在水利工程建设中会经常碰到。在投资少，又能达到设计规范要求的前提下，如何处理好软弱地基，是我们每一工程技术人员需要探讨和研究的问题。这里介绍了软弱地基处理的几种方法及换土垫层法的实际设计应用情况。

关键词： 软弱地基 处理方法 设计应用

1、前言

在进行水工建筑物的基础设计时，时常会碰到软弱地基问题。下面就根据自己的一些工作实践经验，浅谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法在惠州市某泵站机房基础设计中的应用情况。

2、软弱地基的处理方法

直接利用软弱土层作为建筑物地基时，一般应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、堆载预压、砂井真空预压、砂桩、碎石桩、灰土桩，水泥旋喷或深层搅拌形成的水泥土桩以及桩基等方法。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。其中重锤夯实的有效夯实深度可达1.2m左右；若采用强夯，则有效夯实深度应经试验确定；当需要大面积回填夯实时，可采用机械分层回填碾压方法；处理含少量粘性土的建筑余泥、工业废料和炉灰填土地基时，可采用振动压实的方法。当震实机自重2t，振动作用力100kN时，有效夯实深度可达1.2~1.5m。

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。

用砂桩、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，软弱地基的处理应该因地制宜，处理后的地基承载力应满足设计要求。

2、换土垫层的设计应用

换土垫层就是将基础下面一定厚度的软弱土层挖除，然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、粘性土以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料。垫层应分层夯实，每层夯实后的密度应达到设计标准。

换土垫层设计包括决定垫层所应具有的最小宽度和厚度。

在垫层的宽度方面，根据建筑经验，垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm，垫层的底宽一般取基础同宽（如图1）。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定，同时厚度不小于500mm。

在该灌站机房的基础进行设计时，由钻探资料显示，该地基为很厚的软粘土层，其承载力标准值fk=80kN/m2，重度γ=17 kN/m3，IL=1.00，e=1.00。已知机房独立基础承受上部结构荷载设计值F=155 kN，设计室内外高差为0.3m，室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知，该地基承载力和变形不能满足设计要求。

由于该灌站交通不便，重型机械无法进入（如打桩机等），为了减少工程投资，又能达到设计要求的目的，经几个方案比较，决定采用直接用人工就可施工的换土垫层法作为该灌站基础设计。在垫层材料方面，采用中砂作为垫层，其承载力设计值按f=180 kN/m2计算（施工时砂垫层密度控制在中密程度），重度取γ=19.5 kN/m3。

按公式l = b=[F/(f-γh)]1/2确定基底长度和宽度（独立柱正方形基础）。式中：l、b——基础底面长和宽；

F——上部结构的荷载设计值；

f——换土垫层承载力；

γ——基础及回填土平均重度，一般取γ=20 kN/m3；

h——基础自重计算高度。

l =b=[F/(f-γh)]1/2=[155/（180-20×0.95）]1/2=0.98m，取l =b=1.0m 下面进行砂垫层厚度的计算：

在进行砂垫层厚度计算时，一般应满足pcz+pz≤fz 式中：pcz——作用在垫层底面处土的自重应力（kN/m2）;pz______垫层底面处的附加应力设计值（kN/m2）;

fz________垫层底面处软弱土层承载力设计值（kN/m2）;

采用该式确定垫层厚度时，需要用试算法,即预先估计一个厚度，然后按上式校核，如不满足要求时，必须增加垫层厚度，直至满足要求为止。

为了减少计算工作量，设计该机房基础换土垫层的厚度时，采用了查曲线图的计算方法：曲线图见《建筑地基基础》 1990.10；231。

首先，按下式计算出k1值

k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ其次，按下式计算出k2值

k2= k1+15b(ηdγ

-γ)/ p0

（d-0.5）-γ

d]×10/p0

软软

软垫式中：p0——基础底面附加应力（kN/m2）;

fk——垫层底面处软弱土层的承载力标准值（kN/m2）;ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数；

d——基础埋置深度（m）；

γ软、γ垫——分别为软弱土层和垫层的重度（kN/m3）。

然后根据k1、k2和基础底面长边与短边的比值n=l/b，由曲线图查得m值。最后算出垫层厚度z=mb。本基础：fk=80kN/m2、d=0.8m、γηd=1.1。

另外，p0=（F+G）/b-γd=（155+1×0.95×20）/1-17×0.8=160.4 kN/m2，代入上两式得：

=17 kN/m3、γ

=19.5 kN/m3、按表查得ηb=0、软垫k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ

软

（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

=[80+1.1×17×(0.8-0.5)-17×0.8] ×10/160.4

.=4.49

k2= k1+15b(ηdγ-γ)/ p0 软垫 =4.49+15×1×(1.1×17-19.5)/160.4 =4.42

根据k1=4.49、k2=4.42和n=1查曲线图得m=0.82。则砂垫层厚度：z=bm=1.0×0.82=0.82 m，取 z=0.85 m，如图2所示。

3、结语

该灌站工程建成且连续安全运行已有五年多，经观测，机房基础沉降<2mm（基本无沉降），机房上部结构无任何异常情况，运行良好。因此采用“换土垫层法”处理软弱地基，满足规范要求，满足运行要求，是经济和安全的。