一种适用于山区高填方的联合加固地基的制作方法

本实用新型涉及建筑技术领域，具体涉及一种适用于山区高填方的联合加固地基。

背景技术：

丘陵山区地貌填土地基的特殊性就在于核心填料是石料，而不是土粒，由于填土具有不均匀性、湿陷性、自重压密性及低强度、高压缩性等多种特性，导致填土地基处理难度大，技术要求高。在工程界引起高度重视，具体表现在以下几个方面：

(1)填料不均匀：山区填土多为随意抛填，以软或极软的中风化泥岩和较硬或较软的中风化砂岩、泥岩为主，混有少量的强风化岩屑和坡残积粉质粘土，有时还混有生活垃圾，当母岩为易软化的软质岩时，块石具有吸水崩解和湿陷的性质，导致填土地基常产生过大的不均匀变形，严重时引起地基塌陷；

(2)粒径不均匀：山区填料的颗粒组成以大粒径的块石为主，局部孤石，块石直径多为0.5～1.0m，个别的可达1.0～2.0m。填土的颗粒级配不良，不易自重压密，填土为疏松的单粒结构，粘聚力几乎为零，空隙大，存在架空现象，在外力作用下容易产生错位和沉陷，导致填土地基很大的工后变形；

(3)强渗透性：山区新近填土的渗透性强，地表水容易较快的渗入填土体内，产生浸水湿陷和渗透变形，其特点是变形量大、变形速率高和变形不均匀，常导致填土地基发生严重的不均匀沉降；

(4)填土厚度大且不均匀：山区地貌为剥蚀丘陵斜坡、冲沟地貌，地形高差大，填土多为向顺斜坡坡面或沟谷地带抛填。因地形高差导致填土厚度差异大。无序抛填也导致填筑时间跨度大，同一场地，新老填土区域界线难以准确划分，其自重固结效果不一致。

具有空隙和架空现象的山区填土主要由硬质岩块组成，常处于欠固结状态，完成自重固结压密的时间长，若不经过人工处理，即便历经数十载，也不能完成自重固结压密，架空现象依然存在。采用浅基础以填土地基为持力层，当建筑物基底压力过大时，地基可能出现连续贯通的塑性区而失稳或出现过大的不均匀沉降造成上部结构变形、开裂，因此不能将未处理或处理未达到要求的人工填土直接作为基础持力层。在山区填土地基上修建多层建筑采用桩基础，桩身过长导致成桩难度大，松散填土对桩侧产生的负摩阻力导致桩身截面尺寸增加，桩基础与浅基础相比费用昂贵，施工难度大。因此，在山区填土地基上进行工程建设，寻找到一种既经济便捷，又安全可行的地基处理方法势在必行。

目前，我们对山区填土地基的处理，通常采用的方法有换填垫层法、强夯法(强夯置换法)、压实法以及注浆法等。换填垫层法、压实法对填土的处理厚度有限，常用于处理荷载较小的建构筑物地基。强夯法在人工填土地基处理中应用广泛，可选用不同夯击能处理不同厚度的填土，但强夯法是以点位的形式在整个场地逐渐展开的，夯点与夯点的相互影响和夯点与未夯点的影响使得地基的均匀性差，压实系数难以满足规范要求，还需对强夯地基作进一步处理，方能作为基础持力层。相比强夯地基，加筋土地基不仅能够有效的提高地基承载力，还具有良好的均匀性和抗差异变形的能力。经大量工程实践可知，单一的地基处理方法对深厚人工填土地基的承载力提高和沉降控制效果有限，因此强夯法和加筋法两种地基处理方法的联合应用逐渐被提出，并应用到工程中。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种适用于山区高填方的联合加固地基。该地基结构简单，施工方便，适用于山区高填方的地基处理方法，施工成本较低，速度快；可以大大提高地基承载力，较好地控制了地基变形和不均匀沉降等问题。

为实现上述目的，本实用新型中所述的地基，包括强夯地基和加筋土地基两部分，其中加筋土地基包含过渡层、土工格栅、带间土和砼封闭层；强夯地基的上表面铺设有过渡层，过渡层的上表面依次叠设有数层土工格栅，每相邻的两层土工格栅之间和位于最上层土工格栅与基础底面之间铺设带间土，其中最上层的带间土的上表面铺设有砼封闭层，建筑物基础放置于砼封闭层上。

本实用新型中，所述加筋土地基与强夯地基共同构成建筑物地基，建筑物地基包含持力层和下卧层。强夯完成面以上的多层土工格栅与带间土形成的加筋土地基为基础持力层；强夯完成面以下的强夯地基为基础下卧层。过渡层为强夯地基与加筋土地基之间的过渡衔接层，设置过渡层有利于压实夯点之间的松散土体，方便强夯地基的检测和最底层土工格栅的铺设。

进一步地，所述的加筋土地基与强夯地基共同构成建筑物地基，建筑物基础为十字交梁基础或筏板基础。

进一步地，所述的砼封闭层的上表面与基础底面线齐平设置。

进一步地，所述的过渡层的厚度一般为100mm。

进一步地，所述的土工格栅的层数最佳为三层。

进一步地，所述的带间土的厚度一般为500mm。

进一步地，所述的砼封闭层的厚度一般为100mm。

进一步地，所述的土工格栅为钢塑复合材料双向拉筋带。

采用上述结构后，本实用新型有益效果为：

1、本实用新型中加筋土地基相对于未经处理的人工填土地基承载力有显著提高作用，承载力可以提高为原地基土的2-3倍；未加筋土地基的破坏具有突发性，从变形到破坏无延性变形阶段，具有脆性破坏特征。加筋土地基由于土工格栅抗拉作用，具有延性破坏特性，即从变形到破坏有一定渐变过程，随着加筋层数的增加，加筋土地基的极限承载力随之增加。

2、本实用新型中土工格栅层数存在最佳层数，当土工格栅层数为3层时，地基土承载力有较大的增加，当层数继续增加时，地基承载力增加幅度较少，且不经济。

3、本实用新型中当土工格栅长度过短，未能伸出地基扩展角影响范围时，不能有效的限制土的侧向位移，承载力较低；当土工格栅长度过大，承载力反而有所下降且造成浪费。当端部折回时可以增大土工格栅锚固力，锚固端长度可以适当降低，通过数值分析和试验研究，较好的效果为采用锚固段长6m，其中折回3m，即土工格栅铺设范围为沿建筑物基础外边线向外偏移3m。

4、本实用新型中相邻两层土工格栅的间距取500mm即带间土厚度为500mm时，承载力较大，这主要是因为随着土工格栅的竖向间距减小，带间土对土工格栅的作用力增大，致使土工格栅率先破坏，导致地基承载力降低；当土工格栅间距过大时，土工格栅对带间土的侧向约束力减弱，导致地基承载力降低。

5、本实用新型最上层土工格栅至基础底面的距离宜取0.5m，不宜过大或过小。

6、本土工格栅布置范围一般取基底以下1.5m。土工格栅设置深度过大，底部土工格栅应变较小，筋材的作用没有得到发挥，承载力增加缓慢，导致工程浪费。

7、本实用新型中强夯地基与加筋土地基之间设置过渡层有利于压实夯点之间的松散土体，方便强夯地基的检测和最底层土工格栅的铺设。

8、本实用新型中强夯地基置于加筋土地基之下，属于基础下卧层，相对于未经处理的人工填土，强夯能有效的消除填土的湿陷性，加快填土的固结沉降，减小建筑物的工后沉降变形。

9、本实用新型中加固地基适用于筏板基础或十字交梁基础，能充分调动上部建筑物与地基之间的共同作用，协调不均匀变形。

10、本实用新型施工成本较低，速度快；可以大幅提高地基承载力，较好地控制地基变形和不均匀沉降。

综上所述，本实用新型具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构层面图。

图2是具体实施方式步骤1中点夯布点示意图。

图3是具体实施方式步骤1中第一遍满夯布点示意图。

图4是具体实施方式步骤1中第二遍满夯布点示意图。

图5是具体实施方式步骤1中高差处土工格栅处理大样示意图。

附图标记说明：

强夯地基1、过渡层2、土工格栅3、带间土4、砼封闭层5、基础底面线6、第一遍点夯布点7、第二遍点夯布点8、第三遍点夯布点9、加筋土地基11、建筑物基础12。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参看如图1所示，一种适用于山区高填方的联合加固地基包括强夯地基10、加筋土地基11两部分，加筋土地基11包含过渡层2、土工格栅3、带间土4和砼封闭层5；强夯地基的上表面铺设有过渡层2，过渡层2的上表面依次叠设有三层土工格栅3，每相邻的两层土工格栅3之间和位于最上层的土工格栅3的上表面均铺设带间土4，其中最上层的土工格栅3的上表面铺设有砼封闭层5。

本实施例中，所述强夯地基1构成基础下卧层，三层土工格栅3与带间土4形成加筋土地基11构成基础持力层；过渡层2为强夯地基与加筋土地基之间的过渡衔接层，拟建物基础形式为筏板基础或十字交梁基础，拟建物基础放置于所述的砼封闭层的上表面。

本实施例中，所述的砼封闭层5的上表面与基础底面线6齐平设置。

本实施例中，所述的过渡层2的厚度为100mm，过渡层2有利于压实夯点之间的松散土体，方便强夯地基的检测和最底层土工格栅的铺设，选择100mm合理。

本实施例中，所述的土工格栅3的层数为三层，选择3层土工格栅是因为地基土承载力有较大的增加，当层数继续增加时，地基承载力增加幅度较少，且不经济。而且当土工格栅3长度过短，未能伸出地基扩展角影响范围时，不能有效的限制土的侧向位移，承载力较低；当土工格栅3长度过大，承载力反而有所下降且造成浪费。当端部折回时可以增大土工格栅3锚固力，锚固端长度可以适当降低，通过数值分析和试验研究，采用锚固段长6m，其中折回3m，即土工格栅铺设范围为沿建筑物基础外边线向外偏移3m。

本实施例中，所述的带间土4厚度为500mm，当带间土4厚度为500mm时，承载力较大，这主要是因为随着土工格栅的竖向间距减小，带间土对土工格栅的作用力增大，致使土工格栅率先破坏，导致地基承载力降低；当土工格栅间距过大时，土工格栅对带间土的侧向约束力减弱，导致地基承载力降低。

本实施例中，所述的砼封闭层5的厚度为100mm。

本实施例中，所述的土工格栅3为钢塑复合材料双向拉筋带。

本实施例中适用于山区高填方的强夯与加筋土联合加固地基的处理方式的具体操作步骤如下：

1、采用三遍点夯(两遍正方形、一遍梅花形布点)进行强夯施工：

采用强夯加固法处理地基，强夯地基的分层填筑厚度应根据强夯的有效加固深度确定，对于高填方地基，应对填土分层回填、分层强夯。当填料成分复杂、粒径不均匀时应分亚层填筑。每填筑一层后采用三遍点夯(两遍正方形、一遍梅花形布点)、两遍满夯进行强夯施工。通过强夯试验确定夯击能，通过现场试验检测夯击效果。强夯处理完毕后，局部达不到强夯完成面标高(不超过0.5m)部分，采用分层碾压至强夯完成面标高。

强夯施工：第一遍点夯夯击能为6000kn·m，夯点布置为8m×8m的正方型；第二遍点夯在原形成的正方型夯点中间插入8m×8m正方型的夯点，夯击能为6000kn·m；第三遍点夯在原形成的8m×8m的梅花形点中插入一遍梅花形夯点，夯击能4000kn·m，点夯夯点布置如图2。第一遍满夯采用夯击能2000kn·m的夯锤相切夯击；第二遍满夯采用夯击能1500kn·m的夯锤d/3搭接夯击，满夯夯点布置如图3-图4；分层强夯次数越多即地基土有效加固范围越深。但次数过多会导致较大的挖填工作量，延长施工工期，增加施工成本。考虑到既能控制填土沉降量，又能兼顾经济性，通过现场检测及数值分析研究得出，高填方区强夯地基有效加固深度取15-20m时，处理效果好。施工过程中如因夯坑周围有明显的隆起，击数达不到收锤标准，应采用强夯置换处理。对存在高差的区域进行强夯应保证有一定范围的搭接，且搭接长度不小于3m，临时放坡坡率为1：1。强夯处理范围应尽量满足宽出拟建物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3的要求，且不小于3m。强夯施工所产生的震动对邻近建构筑物产生影响时，应作振动监测，采用适当降低夯击能、开挖隔振沟等措施。

2、加筋土地基施工：于强夯完成面上铺100mm厚的过渡层，再分3层铺设土工格栅与带间土构成加筋土地基(包括3层土工格栅3和3层带间土4)，每层带间土4的厚度为500mm，并分层碾压，分层碾压厚度取250mm，加筋土地基位于地基主要受力层范围内压实系数应达到0.97以上；在100mm厚的砼封闭层5施工前，采用振动碾压的办法将垫层以下填土压实，加筋土地基基坑边坡临时放坡坡率为1：1，台阶高差处土工格栅处理搭接作法见图5，搭接长度应满足不小于2.0m。土工格栅之间的带间土填料要求级配均匀，易压实，稳定性好，可选用碎石土、卵石土等；土工格栅应选用抗拉强度高、受力后伸长率不大于4％～5％、耐久性好、能与填料产生足够的摩擦力、抗腐蚀性能好的钢塑复合材料双向拉筋带。铺填时，粗骨料不应集中，且不得铺在分段接头处，腐殖土、冻结土、白垩土、建筑垃圾土及硅藻土等禁止使用，含泥量不应超过5％；土工格栅3的铺设宽度应符合设计要求；下铺地基土层顶面应平整，防止土工格栅被刺穿、顶破，铺设时应把土工格栅张拉平直、绷紧，严禁有折皱；端头应固定或回折锚固；切忌曝晒或长时间裸露；连接宜用搭接法，搭接长度不宜小于1m，并应保证主要受力方向的连结强度不低于所采用材料的抗拉强度；土工格栅3等长布置，铺设范围为沿建筑物基础外边线向外偏移3m；将筋材定位后，按先两侧后中央的顺序分层回填，分层碾压时应控制填料含水量，最优含水量采用试验确定；并应控制施工速率；土工格栅3在垫层两端筋材采用细孔土工格栅包裹；土工格栅3两端回折长度不小于3m；填料应严格分层压实，其压实顺序应先从土工格栅中部开始，逐步碾压至土工格栅尾部，碾压方向应垂直主要受力方向，压实系数达到要求后，方可进行下一步工序的施工。

本具体实施采用强夯与加筋土联合加固地基，而非采用强夯法或加筋土单一方法加固地基的原因主要有以下两个方面：1)加筋土地基在填料的密实程度和场地均匀性两个方面都优于强夯地基。因为加筋土地基采用分层碾压，在整个场地范围内施工方法是完全一致的，不存在差异性，碾压时由于震动小，受碾压区域对其他区域影响小。因此只要在碾压时有效控制含水量、压实厚度和压实功，就可以达到良好的压实效果。强夯是以点位的形式在整个场地逐渐展开的，不是整个场地都能够被夯击，存在一些区域依靠震动来压实的，因此被直接夯击的部位其压实度高与其它区域；强夯冲击力强，震动能量大，对未被夯击的位置影响较大，可以震松先前被震密部位，使得后强夯的压实度高于先强夯点位，而且这种影响因与夯击点距离不同而异，使地基的均匀性变差。2)加筋土地基的厚度小于基础应力影响范围，因此需要在加筋土地基下部设置强夯地基，两者与基础一起共同作用，协调地基不均匀沉降和建筑物的变形。强夯地基有足够的加固深度，进一步地减小下卧层填土的湿陷变形量。

本具体实施例建筑物层数为6～7层，结构形式为框架结构，基础形式为筏板基础。采用上述结构后，本具体实施方式有益效果为：本具体实施方式所述的一种适用于山区高填方的地基处理方法，可以处理深厚的人工填土，特别是山区场地大粒径的填土，施工成本较低，速度快；可以大幅提高地基承载力，较好地控制地基变形和不均匀沉降，本实用新型具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。