换填地基施工工程实例
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摘要：本文介绍了某住宅楼地基处理，针对基底下基土，采用石屑换填地基的处理方案，取得了良好的效果。
关键词：基础换填级配石屑 换填工艺
中图分类号：TU44文献标识码： A
1、工程概况
本工程为唐山某住宅小区3#楼工程：地下一层，地上6层，筏板基础，短肢剪力墙结构；基础底标高设计-2.77米；
1.1场区工程地质条件
该工程坐落于唐山市大成山北麓，地质属山麓冲积平原，设计标高基底持力层为杂填土层，不能满足设计要求持力层坐落在第二层粉土层上；根据《地勘报告》与实际相结合的原则，进行换填：即基底继续下挖至持力粉土层，换填掉杂填土层，采用级配石屑换填至设计标高。
1.3水文地质条件
根据勘察报告在钻孔25m范围之内未见地下水。
1.4设计要求
本工程设计基础底标高-2.77m，实际开挖标高为-4.23m，换填深度1.46m（局部加深700mm左右），换填底面的宽度及应力扩散角为450；设计要求换填土层承载力满足《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002、J220-2002）的规定，压实系数达到0.96以上，换填地基承载力要求达到fak=140kpa。
2、施工准备
2.1、材料要求：
级配石屑采用质地坚硬的碎石石屑；不含草根、树叶等有机物及垃圾，有机质含量≤5%；含泥量不能超过≤5%（水洗法）；
级配石屑等原材料的质量、检验项目和检验方法，符合设计要求和国家现行质量标准。
2.2、正式回填前，工长配合现场试验员填写击实试验委托单，试验员对拟回填级配石屑先取样送试验室作击实试验，确定最优含水量和最大干密度。
然后，现场根据试验室出具的击实报告中的相关指标进行过程中的换填质量控制。
2.3、铺填要求：
碎石的最大粒径不得超过每层铺填厚度的2/3且不宜大于50mm；含水率控制在±2%(与最优含水量比较)；分层厚度±50mm（水准仪检测）；
2.4、主要施工机具有：振动式压路机1台、1台反铲挖土机、30把铁铲（尖、平两种）、10辆手推车、5台蛙式打夯机、小白线、20号铅丝、钢卷尺和坡度尺等。
2.5、对堆放级配石屑的料场要用塑料布等防水材料进行覆盖。
3、操作工艺
3.1、基坑清理检验砂石土质分层铺砂石、耙平夯打密实检验密实度修整找平验收；
3.2、土方开挖粉土持力层,预留300mm厚原土，在换填前人工挖除，以防止扰动地基；同时换填土底面每边超出基础底边不小于500+0.6*Hmm（H为基础需要换填的实际深度）。
换填前，组织有关单位（质检站、监理等）共同验槽（包括轴线尺寸、地质情况），并办理隐蔽检查手续。
3.3、换填土铺垫前，将基土底面先清理一遍,并已经进行地基钎探和第一次验槽，确认该部位已经到达设计要求的持力层，未及时进行处理处,用塑料布进行防水覆盖。
换填土铺设人工分层铺摊，分层对级配石屑进行洒水，分层机械夯实。
分层厚度用预先安好的5m×5m网格桩控制标高桩。每层铺摊后，用振动式压路机夯实,取样合格及时进行下层铺摊。
为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度，碾压速度控制在2.0km/h以内。压实遍数(一般6~8遍)通过现场试验确定。
3.4、因本工程需换填的基础分段施工且换填深度不同，在开挖时将该部位挖成踏步或斜坡状，接槎处水平距离错开0.5～1.0m，夯实；施工顺序先深后浅。
3.5、级配石屑在夯实碾压前，适当洒水以保持砂石的最佳含水量，一般为8%。
3.6、夯实：本工程属于大面积换填，因此采用30型压路机碾压，每层铺填厚度不大于500；边缘和转角用人工或打夯机补夯密实，施工时要一夯压半夯，夯夯相接，全面夯实，不少于3遍。
3.7、施工时分层找平，夯压密实，采用灌砂法进行检验（现场监理见证，专业实验室取样），在做试验前将表面未压实的土层清除掉，并铲去一部分压实土层（其深度视需要而定），使坑底达到规定的取土深度；下层密实度(设计要求≥0.96)合格后，方可施工上层。
3.8、夯填完成后，表面拉线找平，超过标高的地方依线铲平，低于标高的地方补填夯实。
3.9、每层铺填夯实后，经检查合格施工下道工序前用跳板间隔2000mm按长方向铺设2000mm宽的路面作为行走路线，换填工作完成后，立即进行下道工序，在没能及时进行下步施工前，必须及时进行覆盖，临边易受雨浇处要增加一层，搭接长度(≥150ｍｍ)，避免突然出现下雨等突变天气，若换填部位遭到淋雨，要重新开挖，二次换填。
3.10、换填土完成后，根据设计要求请具备国家专业检测资格并通过国家专业计量和检测认证的试验单位对换填区域进行静载荷试验，施加载荷应不低于设计载荷（130Kpa）的2倍；经检测，基层承载满足设计要求。
3.11、换填工作连续，施工中密切注意天气变化，及时掌握天气预报，做好记录；减少雨中施工；当天气突变或进入雨中施工时，采用挂或覆盖彩条布封闭整个施工作业面。
4、质量保证措施
4.1、基底处理、换填的土料符合设计要求或施工规范的规定。
4.2、虚铺厚度符合规定，分层留接槎位置正确，方法合理，接槎夯压密实，平整。
4.3、分层检查砂石地基的质量：质量检查点，大基坑每50-100m2应不小于一个检验点，对基槽每10m-20m应不少于一个点。
4.4、进行载荷试验的检验数量每单位不应少于3点，1000平米以上的工程，每100平米至少应有1点。
4.5、先选择一个单元按上述设计要求进行现场施工试验后，通过载荷试验确定换填压实效果，从而调整后续施工或修改设计方案。
5、成品保护措施
5.1、施工时，对定位标准桩、轴线引桩、标准水准点等在填运砂石时不得碰撞，并定期复测和检查这些标准桩点是否准确。
5.2、严禁汽车直接到砂石入槽。
5.3、已经换填完的部位，不允许施工车辆或机械在上面行走，即使是施工人员进行操作也要用跳板搭设5-6M的操作面，减少对换填基层的扰动。
6、消防、安全措施
6.1、坑槽施工按要求对边坡土方进行安全支护，以免在换填中振动松弛；并派专人随时检查边坡的稳定状态，发现异常，随时报告并采取加固、疏散等措施。
6.2、土方换填时，边坡设置防护栏杆、挡脚板，满挂密目式安全网，以防止换填时碎石落入深基坑伤人。
6.3、由于本工程土方开挖中地基情况比较复杂，随时可能遇到《详勘》中提到的粉土层，所以现场技术人员随时对基底土层进行检查，随时掌握其标高、范围等情况， 发现问题及时向总工汇报，及时通知设计和勘查单位来现场确认，及时处理。
6.4、坑边2m以内不得堆放任何重物及材料。坑边3m以内不得行走5t以上的重车。
6.5、施工期间必须做好现场防火工作。备足灭火器，认真贯彻执行河北省和唐山市安全监督站等有关部门的规定，做好施工现场的消防工作。
6.6、现场各种可燃材料（例如塑料布）或机械用材料（例如油）等必须按消防规定的要求进场，具备合格检测报告。
6.7、各种可燃材料要远离火源，并设防火标识。用火完后要检查是否有遗落的火种。
7、施工注意事项
7.1本工程因在地基换填雨期施工，对原材料级配石屑的要求高，含泥量、石粉含量以及级配等级必须符合设计要求和验收标准，否则不得进场施工。
7.2、控制好级配石屑的含水率，分层捕摊，分层洒水，分层夯实，分层覆盖。
7.3、施工中必须按照设计要求的密实度要求进行现场的试验取样工作，保证每一层的取样均具有代表性，且满足设计要求。
8、检测试验及结果
8.1检测方法
本场地换填地基面积约1000，根据评定方法，选定3个点进行检测；检测采用钢梁堆载法：用8根5.0×0.2×0.2m的钢梁组成荷载台架，重物为2.4×1.0×1.0的混凝土块组成，整体反力系统重量控制在300KN，采用手动液压千斤顶加载钢梁上堆载提供反力；承压板采用20mm厚的钢板，面积为0.2；同时承压板中线下铺设20mm厚的中粗沙找平层；荷载值通过鉴定压力表，由千斤顶的标定曲线换算给出；沉降通过承压板两边对称架设的机械式百分表测量，所有百分表均用磁性表座固定于由槽钢制成的基准梁上，基准梁在独立的基准桩上安装，基准桩中心与承压板中心的距离大于2m。
8.2检测结果
当所有试验点的加载达到300Kpa时，P-S曲线平缓无明显的陡降段，终止加载；极限承载力的特征点不明显。根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002），按照沉降变形确定总沉降量分别为0.89mm、0.95mm、0.97mm；综合S-Lgt曲线分析根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），该点实测地基承载力极限值为≥300Kpa。
其检测结构见下表：
编号 最大荷载 极限承载力 特征值对应承载力
Kpa 沉降（mm） ≥Kpa 沉降（mm） Kpa 沉降（mm）
1 300 0.89 300 0.89 140 0.37
2 300 0.95 300 0.95 140 0.48
3 300 0.97 300 0.97 140 0.45
结论 按照本次换填施工工点评价，1~3#点监测点地基承载力极限值≥300Kpa，综合评价本次检测承载力特征值为140Kpa。
从表中可以看出，复核地基实测承载力都达到了设计要求。
9、结论
（1）本次换填静载试验检测点共3点，综合确定换填后的地基承载力特征值为140Kpa，满足设计要求。
（2）通过对此次本工程6+1住宅楼地基的处理情况来看，一般级配石屑换填地基在经过上述数据的分层、碾压；土壤密实度、承载力均能满足设计要求；为下次在唐山再遇到类似工程，获得了较好的施工参数，为保证最佳设计，提供了参考。
作者简介：杨艳红，女，1995年毕业自焦作工学院（现河南理工大学），本科学历、高级工程师，高级项目管理师；从事建筑施工现场管理20年，历任项目总工、执行经理等职；具有丰富的建筑工程施工项目管理能力。