软弱土地基

软弱土地基（共4篇）

软弱土地基 篇1

1 软弱土地基的分类和特征

1.1 软黏土地基

软黏土主要形成于第四纪后期, 如海相、泻湖相、三角洲相、溺谷相和湖沼相的黏性土沉积物或河床冲积物。是软弱黏性土的简称, 当天然含水率大于液限, 天然孔隙比e大于1.0而小于1.5时, 称为淤泥质土, 天然孔隙比大于1.5时称为淤泥。这类土的特征是:含水量大, 呈流塑状态;孔隙比大;压缩性高;渗透性差;具有结构性, 施工时扰动结构, 则强度降低。

1.2 杂填土

地基杂填土主要由建筑垃圾、生活垃圾、工业废料及等杂物组成。它的成因没有规律, 成分复杂, 分布极不均匀, 厚度变化大, 有机质含量较多, 性质也不相同, 且无规律性。它的主要特性是土质结构比较松散, 均匀性差, 变形大, 承载力低, 压缩性高, 对含有机物高的生活垃圾和对基础有侵蚀性工业废料等杂填土地基, 不经处理, 不宜做持力层。

1.3 冲填土地基

冲填土由水冲刷的泥沙沉积形成的填土。沿海地带和江河两岸比较常见。冲填土的特性与其颗粒组成有关, 含粘粒多的冲填土往往是强度低、压缩性高的欠固结土。以粉土或粉细砂为主的冲填土容易产生液化。

2 常见的软土地基的处理方法

2.1 换填法 (换土垫层法) :换填法适用于浅层处理, 适用于淤泥、淤泥质土、含大量有机质的腐殖土、湿陷性黄土、杂填土及暗塘、暗沟等的处理。处理深度可达2～3米。换填法主要作用是提高地基的承载力, 改善土的压缩性, 减小地基变形。其方法是将基底下一定范围内的软弱土挖去, 换填砂、碎石和素土等散体料, 并分层夯实成低压缩性的地基持力层。

2.2 预压法:预压法适用于处理淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和黏性土地基。预压法由加压系统和排水系统两部分组成。在建筑物施工之前, 对建筑地基进行预压, 使土体中的水通过砂井或塑料排水带排出, 产生固结, 同时土的孔隙比减小, 抗剪强度相应提高, 从而提高了地基的承载力和稳定性。堆载预压法处理深度一般达10m左右, 真空预压法处理深度可达15m左右。

2.3 深层搅拌桩法:深层搅拌桩法主要适用于正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。利用水泥或其他经济型固化剂, 通过特制搅拌机械, 直接在地基深部将软土和水泥浆强制拌合, 使软土硬结成具有足够强度、具有整体性、水稳定性好和的水泥稳定土, 从而提高地基的抗剪强度和降低地基的压缩性。处理深度可达8～12m。这些加固体和天然地基形成复合地基, 共同承担建筑物的荷载。施工过程:定位—沉入到底部—喷浆搅拌 (上升) —重复搅拌 (下沉) —重复搅拌 (上升) —完毕。

2.4 强夯法即用几十吨重锤从高处落下, 反复多次夯击地面, 对地基进行强力夯实。实践证明, 经夯击后的地基承载力可提高2～5倍, 压缩性可降低200～500%, 影响深度在10m以上。

2.5 化学灌浆法是将合适的无机或有机化学材料配制成溶液, 用灌浆泵等设备将其灌入地层或缝隙内, 使其扩散并渗透、胶凝或固化, 进而形成人工持力层以提高地层强度、降低地层渗透性、减小地层变形量。化学灌浆法还可以应用于混凝土建筑物裂缝修补、混凝土缺陷补强及防水堵漏技术。即化学灌浆是化学和物理两大学科与工程的有机结合, 是常规地基处理方法的有效补充, 应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础加固补强、防渗止水与常规施工方法不相悖, 可以多个作业面同时展开, 达到多线作业以有效缩短和保证工期, 进而节约建筑成本。

3 地基处理方案的选定

地基处理的效果能否达到预期的目的, 首先有赖于地基处理方案的选择是否得当、各种加固参数的设计是否合理地基处理的方法很多, 一般可按下述方法进行:

3.1 地基处理方案前期工作

3.1.1 搜集详细的岩土工程勘察、水文地质和建筑物上部结构及基础设计资料等。

3.1.2 根据工程的需要和天然地基存在的问题, 确定地基处理的目的和范围以及处理后要求达到的各项技术经济指标等。

3.1.3 结合工程实地情况, 借鉴当地地基处理经验和必要的施工条件, 有特殊要求的工程, 还应了解其他地区相似场地上同类工程的地基处理经验和使用效果等。

3.1.4 调查地下工程、有关管线的走向、埋置深度、类型和邻近建筑的隐蔽工程状况等。

3.1.5 调查建筑场地的环境情况。

3.2 根据建筑物的结构类型、承受荷载、建筑类型和使用要求, 结合地层结构、地形地貌、地质条件、水文特征、环境气候情况和对邻近建筑的影响等因素进行整合分析, 初步拟定可行性地基处理方案。

3.3 对初步选定的几种方案进行筛选, 分别从地质、水文、原材的工程量、选用的施工机械设备、工期长短和季节性要求、施工场地等多方综合的技术经济方案的分析比较, 选择最佳、合理、经济的地基处理方案。

3.4 已选定的地基处理方法, 宜按建筑物等级, 抗震设防烈度, 地基基础设计等级以及场地复杂程度, 在具有代表性的场地上进行实验性施工, 并进行全面的测试, 以检验设计参数、施工工艺, 并适时改良施工方案的合理性和处理效果。必要时更换备选地基处理方案。

4 结束语

在进行软土地基的处理前, 应认真查看工程地质勘察资料和土工试验数据表, 查清土层分布情况和土的物理、力学性质, 正确地进行地基处理方法的选择。还要考虑土层特点、地基与基础的结构、建筑物使用功能、施工工艺及经济效果等各方面综合比较, 合理地选择施工工艺。

摘要：软弱土一般指土质疏松、压缩性高、抗剪强度低的软土和未经处理的填土。持力层主要由软弱土组成的地基称作软弱地基。软弱地基是一种不良地基, 因此在软土地基上修建建筑物, 必须重视地基的变形和稳定问题。地基处理是为了提高地基的承载力, 使其达到规范要求, 提高地基土的抗剪强度, 提高软弱土的压缩模量, 最终使地基的沉降量和不均匀沉降量在允许范围内。

关键词：软弱土,软弱土地基,承载力,地基处理

参考文献

[1]于力.建筑地基处理与基础工程施工技术与质量控制[M].机械工业出版社, 2011.6.

[2]黄绍铭, 高大钊.软土地基与地下工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.

[3]徐梓炘.土力学与地基基础[M].中国电力出版社, 2011.1.

软弱土地基处理方法之我见 篇2

1 软弱土地基的特征

软弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填上、杂填土及其它高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土, 其工程特性如下:

1.1 含水量较高, 孔隙比较大据统计, 软土的含水量一般为35%~80%, 孔隙比为1~2。

1.2 压缩性较高软土的压缩系数在0.5~1.5MPa-1之间, 有些高达4.5MPa-1, 且其压缩性往往随着液限的增大而增加。

1.3 抗剪强度很低软土的天然不排水抗剪强度一般小于20k Pa。其变化范围约在5~25k Pa。

1.4 渗透性较差软土的渗透系数一般在i×10-5至i×10-7mm/s (i=1, 2…

, 9) 之间。因此软土层在自重或荷载作用下达到完全固结所需的时间很长。

1.5 具有显著的结构性特别是滨海相的软土, 一旦受到扰动

(振动、搅拌或搓揉等) , 其絮状结构受到破坏, 土的强度显著降低, 甚至呈流动状态。软土受到扰动后强度降低的特性可用灵敏度表示。我国东南沿海软土的灵敏度约为4~10, 属高灵敏土。

1.6 具有明显的流变性软土在不变的剪应力的作用下, 将连续产生缓慢的剪切变形, 并可能导致抗剪强度的衰减。

在固结沉降完成之后, 软土还可能继续产生可观的次固结沉降。

软土具有强度低、压缩性较高和渗透性较差等特性, 必须重视地基的变形和稳定问题, 如果不作任何处理, 一般不能承受较大的建筑物荷载。冲填土 (吹填土) 是在整治和疏通江河时, 用挖泥船或泥浆泵把江河或港湾底部的泥砂用水力冲填 (吹填) 形成的沉积土。冲填土的物质成分比较复杂, 如以粉土、粘土为主, 则属于欠固结的软弱土, 而主要由中砂粒以上的组颗粒组成的, 则不属于软弱土。杂填土一般是覆盖在城市地表的人工杂物, 包括瓦片砖块等建筑垃圾、工业废料和生活垃圾等。其主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差。

2 几种地基处理方法的确定

2.1 碾压法与夯实法碾压与夯实是修路、筑堤、加固地基表层最常用的简易处理方法。

通过处理, 可使填土或地基表层疏松土孔隙体积减小, 密实度提高, 从而降低土的压缩性, 提高其抗剪强度和承载力。目前我国常用的有机械碾压、振动压实和重锤夯实, 以及70年代发展起来的强夯法等。

2.1.1 机械碾压法机械碾压法是利用压路机、羊足碾、平碾、振动碾等碾压机械特地基土压实。

2.1.2 振动压实法振动压实法是通过在地基表面施加扳动把

浅层松散土振实的方法, 可用于处理砂土和由炉灰、炉渣、碎砖等组成的杂填土地基。

2.1.3 重锤夯实法重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提到一定高度 (2.

5~4.5m) , 然后使锤自由落下并重复夯击以加固地基。锤重一般不小于15k N, 经夯击以后, 地基表层土体的相对密实度或干密度将增加, 从而提高表层地基的承载力。对于湿陷性黄土, 重锤夯实可减少表层土的湿陷性;对于杂填土, 则可减少其不均匀性。

2.1.4 强夯法强夯法, 又称动力固结法, 其用起重机械将80~

300k N的夯锤起吊到6~30m高度后, 自由落下, 产生强大的冲击能量, 对地基进行强力夯实, 从而提高地基承载力, 降低其压缩性, 是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。

2.2 换土垫层法

2.2.1 换土垫层法的原理换土垫层法是将基础下一定深度内

的软弱土层挖去, 回填强度较高的砂、碎石或灰土等, 并夯至密实的一种地基处理方法。常用的垫层有:砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。

2.2.2 垫层的设计要点垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求, 而且应符合经济合理的原则。

其设计内容主要是确定断面的合理厚度和宽度。对于垫层, 既要求有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱土层, 又要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出。

2.2.3 施工要点 (1) 垫层施工必须保证达到设计要求的密实度。

密实方法常用的有振动法、水撼法、根压法等。这些方法都要求控制一定的含水量, 分层铺砂厚约200~300mm, 逐层振密或压实, 并应将下层的密实度检验合格后, 方可进行上层施工。 (2) 垫层的砂料必须具有良好的压实性。砂料的不均匀系数不能小于5, 以中粗砂为好, 容许在砂中掺入一定数量的碎石, 但要分布均匀。 (3) 开挖基坑铺设垫层时, 必须避免对软弱土层的扰动和破坏境底土的结构。基坑开挖后应及时回填, 不应暴露过久或浸水, 并防止践踏坑底。当采用碎石垫层时, 应在坑底先铺一层砂垫底, 以免碎石挤入土中。

2.3 排水固结预压法排水固结须压法是利用地基排水固结的

特性, 通过施加顶压荷载, 并增设各种排水条件 (砂井和排水垫层等排水体) , 以加速饱和软粘土固结发展的一种软土地基处理方法。根据固结理论, 粘性土固结所需时间与徘水距离的平方成正比。因此, 为了加速土层的固结, 最有效的方法是增加土层的排水途径, 缩短排水距离。

2.4 桩基法当淤土层较厚, 难以大面积进行深处理, 可采用打桩办法进行加固处理。

而桩基础技术多种多样, 早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩, 目前很少使用, 一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全, 设备陈旧, 技术落后, 存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题;二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基, 由于存在工期长, 工后变形大等问题, 已不再用作对变形有要求的建筑地基处理;三是民用建筑已禁用木桩基础。

钢筋混凝土预制桩 (钢筋混凝土桩和预应力管桩) 目前由于具有较强承载力, 投资省, 质量有保证, 施工速度快等特点, 得到普遍运用。

淤土层较厚地基处理还可以采用灌注桩, 打灌注桩至硬土层, 作承载台, 灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩, 但两种方法灌注桩还存在一些技术难题, 一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题;二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题, 桩身混凝土灌注质量, 桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。

2.5 灌浆法是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。

灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。

2.6 加筋法加筋土是将抗拉能力很强土工合成材料埋置于土

层中, 利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力, 使土与加筋材料形成整体, 减少整体变形和增强整体稳定。

3 结语

软弱土地基 篇3

强夯是由法国工程师梅那(L.Menard)于1969年首创的地基加固新技术。它是将8-30t的钢或钢筋混凝土重锤,起吊到高6-30m的空中,让其自由落下冲击地面。冲击作用使地基内出现强大的应力波,地基土的孔隙被压缩,孔隙水压力急剧上升。砂土局部液化;粉质粘土在夯点周围产生辐射状的铅直裂缝,使孔隙水得以顺利逸出。土体经过动力固结后,地基的压缩性降低,承载力提高。动力固结法在我国简称为“强夯法”[1]。

我国1979年初率先在我国塘沽对强夯法加固粘土地基进行了试验研究。20世纪90年代初到2002年,在兴建三门峡火力发电厂的项目中使用了8000k N·m强夯能级,影响深度达到12m。从2002年年底至今,为了研究处理高填发地基,在试验中使用了l0000k N·m强夯能级。

强夯加固法在国内多应用于细颗粒、饱和土及多孔隙、粗颗粒、非饱和土工况,其加固机理为动力固结和动力夯实,在破坏土体天然结构的基础上,通过强夯以达到新的稳定状态[2]。

本文针对某公路工程软弱地基加固工程为依托,通过现场试验比对不同能级下强夯后地基的加固效果,确定了最佳夯击能与夯击深度。研究成果为同类工程提供了参考,加深了高含水率的粉质粘土、细砂和粉土组成的特殊地基的工程性质的认识。

2 加固机理

强夯时会在地基中形成不同性质的三个区:土体表层松动区;在松动区以下的某深度范围内,在振动波作用下土体产生沉降和压密,形成加固区;加固区以下,振动波逐渐减弱,土体没有产生塑性变形,对土体没有加固作用,为弹性区。

非饱和土强夯加固机理是基于动力压密理论。土体是由固相、液相和气相组成,非饱和土的固相是由砂粒、粉粒和粘粒等球形颗粒组成。在夯击能的作用下,土颗粒被压紧,气体被挤出,孔隙体积减小,土颗粒进行重新排列,由于这种体积变化和塑性变化,土体在冲击力作用下由天然的紊乱状态进入稳定状态。因此,强夯时非饱和地基土的变形主要是由土颗粒的相对位移造成的。非饱和土的夯实过程,也就是土中的气体被挤出的过程。

强夯法加固饱和土,是基于动力固结的理论。Menard[3]对动力固结机理从力学上进行了解释。该模型主要考虑了以下几个方面:(1)有摩擦的活塞,由于孔隙水中含有空气,其体积的变化具有滞后性;(2)液体中含有气体的,其体积可以压缩;(3)不定比弹簧,即土体中的弱结合水可自由排出:(4)固结时,液体会排出,其通过的孔径是变化的,即辐射状的排水网络将在夯后土体中形成。

强夯时强大的夯击能会破坏了土体结构,使土体中产生液化和裂隙,这些裂隙连通形成排水通道,孔隙水从排水通道中排出。随着孔隙水的排出,超孔隙水压力也会逐渐消散,土体开始固结,由于软土的触变性,强度会逐步提高。经过多次反复夯击,土体重复地进行上述变化,土体粘聚力、内摩擦角和密度都会增加,从而土体强度会得到提高。

注:1—无摩擦活塞;2—不可压缩;3—定比弹簧;4—不变孔径;5—有摩擦活塞;6—不定比弹簧;7—含有少量气泡的不可压缩液体;8—可变孔径

“波动理论”[4,5]将强夯视为振动激励,且激励类型为地震波。强夯所产生的动能转变为波能在土体中传播,土体作为波的实体载体为波的传播提供阻尼,波幅通过阻尼的作用逐渐消散,而波幅消散部分被土体吸收,激发土体中弱结合水向自由水的转变及消散,从而使得土体固结,提高其强度。但各种土体参数的不同,加之振动的随机性导致波幅及传播路径产生差异,因此不同的土体结构在强夯作用下达到不同的压密效果。

3 某公路加固实例分析

3.1 地质概况

强夯试验加固路段位于干旱地区河流下游三角洲,公路等级为二级路标准,地形平坦,地势开阔,地层主要以第四系粉质粘土、细砂和粉土等细土组成,稍湿,稍密,主要力学指标见表1。

3.2 室内试验

通过对不同深度内的室内压缩曲线,可以得到该土样的前期屈服应力皆在30-40k Pa之间,小于自重应力,属于欠固结土。另外计算的压缩模量Es1-2在3.6-3.8MPa,压缩指数Cs在0.11-0.18之间,属中-低压缩性土。

3.3 原位测试

根据Terzaghi承载力预测公式,可从标贯击数N预估承载力的标准值fk:fk=12N粘性土/粉土;fk=15N砂土。根据中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,地面下20m深度内,液化判别标准贯入锤击书临界值Ncr[6]计算公式如下:

3.4 单点夯试验

本次强夯试夯试验选定试验区面积为25m×1000m。根据施工单位施工条件,采用如下试验标准:

试验机械:履带式夯机;

夯锤直径:2.2m;

夯锤重量:16t;

最大落距为:17m。

强夯试验根据单点夯试验情况提出群夯试验参数。在夯击过程中,进行孔压、水位、测斜的监测以及地面变形观测;在单点夯结束后,在夯坑附近进行静力触探测试,单击夯击能分别为1000k N·m、2000k N·m、3000k N·m和4000k N·m。当两次夯击后的平均夯沉量小于5cm时可视为单点夯结束。若夯沉量未达到要求,而夯锤击穿地面,可在填入碎石后继续试验。强夯历时约60min,施工过程中监测数据表明夯点超孔隙水压力在第7击达到最大,消散时间为100h。

在强夯过程中进行了水平位移测试,由测得的数据得知土体的最大水平位移为102.7mm,出现在地表层2m左右;在4m左右深度处,土体的水平位移呈明显减小的趋势,而到6m以下的土层受到的影响较小;土体水平位移随着夯击击数的增加逐渐增加,当夯击次数超过6击时(第6击夯沉量小于5cm),水平位移出现下降趋势。

通过观测地面的隆起或沉降,得知夯坑周边大部分隆起量在200mm以内。夯坑中心点处前6击累计夯沉量与击数呈直线关系,后1击单击夯沉量基本稳定在每击5cm以内,累计夯沉量为211.7cm。

在单点夯试验结束后2d进行静力触探测试,主要测定锥尖阻力qc和侧摩阻力fs。静力触探测试表明,低能量强夯加固范围集中在2—6m,且随土层深度变化,其加固程度呈非线性变化趋势。在2-4m范围内加固作用较明显,锥尖阻力和侧摩阻力均提高很多,继续提高夯击能,虽然加固深度提高,但地表范围深度范围内土体强度降低。

在某一夯击作用下,对于粉细砂而言,地基中出现的孔隙水压力于自重压力相等时,夯击能最佳,称为最佳夯击能,对粉质粘土而言取决于其有效加固深度和加固效果。根据夯击能与收锤击数、夯沉量的关系确定最佳夯击能为2000k N·m,最佳加固深度为4m。

4 结语

1)介绍了非饱和土和饱和土的强夯加固理论。

2)通过室内压缩试验与原位标贯试验,确定了场地软土的屈服应力、压缩模量等参数,为加固方案提供了依据。

3)现场夯击结束后,对夯后超静孔隙水压力的消散、不同深度的水平位移、地表变形进行观测,对比了强夯加固前后静力触探的结果,得到最佳加固深度4m,最佳夯击能2000k N·m。

参考文献

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[2]罗玮强夯作用下填土地基的动力特性研究[D],中南大学,2012.5

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[5]S.F.Brown,P.S.Pell.Subgrade stress and deformation under dynamic load[J].Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division,1967,93(1):17-46.

软弱土地基 篇4

本文结合实际工程，针对拟建场地的地质特性，经过技术经济分析研究，提出了适合于本工程软弱土地基处理的方法，从而使本工程地基处理的造价、工期等达到最优。

1 工程概况

拟建合盛硅业石河子2×330 MW热电厂工程，位于石河子开发区化工园区，紧邻合盛硅业硅厂。拟建工程包括主厂房、空冷塔、烟囱等重要建(构)筑物和配变电设施、附属建(构)筑物等。结构形式主要为钢筋混凝土结构。

2 拟建场地土地质条件

根据场地地层结构基本条件的分析，可以发现本厂区地质条件最主要的特点是:在建(构)筑物的主要压缩层深度范围内，普遍分布有(2)-1粉砂，(2)-2细砂，(3)圆砾，(3)-1粉砂，(3)-2细砂及(4)粉土几大层。(4)粉土的力学性质较差(Es=7 MPa,Fak=140 k Pa)，应视为软弱夹层，(3)圆砾层中夹粉砂、细砂透镜体;透镜体分布较广，且力学性质差异较大(Eo=7 MPa～15 MPa,Fak=120 k Pa～180 k Pa)，其中饱和砂土普遍存在中等液化。地下水位较高，其中各层中的饱和砂土层普遍存在液化特性，液化等级判别为轻微～中等。因拟建工程场地属7度高烈度地震地区，动峰值加速度为0.188g，反应谱特征周期值为0.55 s，场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为Ⅲ类，存在液化土层，液化属中等～严重液化，且地下水位高，综上所述，针对本工程地质条件，本工程地基不满足330 MW等级电厂的设计要求，需进行地基处理。而地基处理方案主要是解决软弱下卧层、地基不均匀性以及饱和砂土的液化共三个方面的问题。

3 地基处理的方法

常用的地基处理方式有:换填垫层法、强夯法、注浆法、振冲法、挤密桩法、搅拌桩法、灌注桩等方法。针对拟建场地的地质特性，根据本工程具体的情况，经过研究提出以下两种地基处理方案:灌注桩、换填法，下面就这两种方案进行技术比选，两种方案的工作原理、制作工艺等见表1。

3.1 拟选桩基技术性分析

根据初勘提供的桩侧力及端阻力初步估计计算，可得出以下几点结论:以(4)号土为桩基持力层，桩长30 m，进入持力层粉土1.0 m时800钻孔灌注桩的单桩竖向抗压极限承载力标准值Quk在3 441 k N以上。800钻孔灌注桩能满足主厂房对单桩竖向承载力的要求(主厂房单桩标准组合下最大轴力Nmax=13 000 k N，按每个承台下9桩计算，每个桩的轴力为最终桩基中心点的沉降量为37.77 mm，沉降量满足规范的要求，主厂房各构件钻孔灌注桩分析见表2。

3.2 换填法选择及技术性分析

换土垫层系采用天然或人工材料，在基础地面下铺设一定面积和厚度的垫层，置换原来不能满足建筑物要求的土层，常用的垫层材料有素土、灰土、砂或砾砂、碎石(卵石)、粉煤灰等。由于距厂区9.7 km处有一依靠玛河河床的天然砂石料厂，因此考虑采用砂石作为垫层。在换土垫层中，垫层的设计主要是确定以下四个参数:垫层的厚度、垫层的宽度、承载力和沉降。

垫层的厚度z应根据需置换软弱土的深度或下卧层的承载力确定，并应符合下式:

垫层地面处的附加压力值pz可分别按下式计算:条形基础。矩形基础。

垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，并应进行下卧层的承载力计算。

通过对初勘剖面的仔细研究发现(见图1),(3)号圆砾分布较稳定，砂夹层较主厂房原有位置的夹层少很多，整个煤场区域液化点较少，在炉后分布有两个中等液化的探孔，但这两个点都在5 m以内，如果作深基础，则液化土层被开挖，最终可以消除液化。(3)号圆砾的地基承载力为260 k Pa，基本能满足主厂房对承载力的要求，(3)号圆砾下面为(4)号粉土，承载力为140 k Pa，压缩模量为12 MPa，粉土相对于圆砾来说就是软弱下卧层，因此验算软弱下卧层及沉降成为能否采用天然地基的关键因素。

计算地基沉降的方法主要有分层总和法和规范法，结合实际工程，主厂房及空冷区域的沉降及沉降差计算，最终选择规范法进行计算，计算过程通过Excel表格列公式进行，计算的参数和结果见表3，表4。

DL 5022-93火力发电厂土建结构设计技术规定规定:主厂房最大允许沉降量为200 mm，横向沉降差最大0.002L，即18 mm，现主厂房最大沉降量C47为92.679 mm<200 mm，满足。C45与C47间沉降差为200 mm，满足。C45与C47间沉降差为41.396 mm，距离为120 m，允许沉降差为240 mm,41.396 mm<240 mm，沉降差也满足。

《火力发电厂土建结构设计技术规定》(报批稿)规定直接空冷器支架采用天然地基时容许沉降量为200 mm，纵横向沉降差为0.001L，空冷区域的最大沉降量为89.525 mm<200 mm，满足。C33与C34间沉降差为7.782 mm，距离为60 m，允许沉降差为60 mm,7.782 mm<60 mm，沉降差也满足。

4 桩基与换填两种地基处理投资估算

桩基与换填两种地基处理投资估算见表5。

5 结语

在不考虑降水费用增加的情况下，采用天然地基比采用桩基可节约造价6 544.6-867.3=5 677.3万元，同时节省工期3个月(打桩时间)。通过对全厂主要建筑物的分析，并结合各建筑地段的地层构造，吸取已建电厂地基处理的经验，我们初步规划了各类建筑物的地基处理方案即换填垫层。采用换填方案，需清楚地了解(3)圆砾层的分布情况，掌握其三维分布情况，以便确定各个部位开挖深度和换填厚度，这对于勘测单位和设计单位也是一个较新的挑战。施工图阶段我们将结合垫层(砂砾石)现场载荷试验确定的参数和结果对各建筑物的基础形式、基础埋深及换填厚度进行进一步优化，对降低工程造价具有积极的意义。

参考文献

[1]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2000.

[2]李汉光.砂土液化地基处理方法的研究[D].南京:东南大学,2001.

[3]刘肇庆.强夯法在新近吹填土地基加固中的应用[J].化工设计,2000(2):71-72.