李杰　孫陽(yáng)

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的逐漸加快，現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展進(jìn)程也得到了較大幅度的提升，使得我國(guó)建設(shè)也進(jìn)一步擴(kuò)大，出現(xiàn)更為嚴(yán)格的施工難度，對(duì)地基的要求有更為嚴(yán)格的要求。通常境況下，無(wú)法將建筑物對(duì)地基的要求得到滿(mǎn)足的天然地基則稱(chēng)之為軟弱地基和不良地基。本文則采用換填墊層法對(duì)不良地基的處理進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：公路工程；地基處理；換填墊層法

一、有關(guān)換填法的簡(jiǎn)介

換填法是進(jìn)行軟弱地基處理的方法之一，又名換土墊層法。本方法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土及暗溝、暗塘等的淺層處理。換填材料可用中（粗）砂，級(jí)配良好的砂石、灰土、素土、石屑或煤渣等鞥。換填法的作用，是提高持力層的承載力，改善土的壓縮性，減少地基變形，當(dāng)軟弱土較薄時(shí)，可全部挖出；當(dāng)軟弱土較厚時(shí)，可部分挖出。填土可采用砂、碎石、素土等?，F(xiàn)行的設(shè)計(jì)思路是將換填墊層作為基礎(chǔ)的持力層，利用基層附加力在換填層中向下擴(kuò)散時(shí)應(yīng)力不斷減少的特點(diǎn)，選擇合適的墊層厚度，以達(dá)到軟弱下臥層頂面所受的壓應(yīng)力不大于其容許應(yīng)力的目的。

二、換填法的使用范圍

換填法適應(yīng)與處理淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性土、膨脹土、凍脹土、素填土、雜填土及暗溝、古井、古墓等地基處理。處理的方法就是將基礎(chǔ)下的軟弱土、濕陷性土、膨脹土、凍脹土等的一部分或全部挖出，然后換填密度大、強(qiáng)度高、水穩(wěn)性好的較粗粒徑的材料。換填法多用砂墊層的處理方法，多用于中小型建筑工程，以及溝塘的局部處理。一般飽和的、非飽和的軟弱土的地基處理，不能用于大面積堆載、密集基礎(chǔ)的軟土地基的處理。

三、換填墊層法應(yīng)用于軟土基的原理分析

（一）換填墊層法的加固機(jī)理。

針對(duì)一般的土地基，換填墊層主要作用為提高持力層的承載力，減少沉降量以及加速軟弱土層的排水團(tuán)結(jié)。通過(guò)挖出原由軟弱土，換填材料密實(shí)且透水性好的材料作相應(yīng)厚度墊層，對(duì)天然土層有應(yīng)力擴(kuò)散與水分排除作用，可以相應(yīng)降低其所受應(yīng)力，加快軟土的固結(jié)速度，進(jìn)而提高地基承載力，減少地基變形量。

針對(duì)特殊地區(qū)的土地基（如凍土、濕陷性黃土、石芽等），換填墊層主要作用為消除原由土地基的脹縮作用、防止凍脹以及均勻基地反力與沉降。通過(guò)官田不凍脹材料或局部補(bǔ)填相應(yīng)材料，消除原由土地基地的不良性能，改善土地基以符合建筑設(shè)計(jì)要求，可以有效利用相應(yīng)土地資源。注意；特殊地區(qū)行換填墊層法墊層深度應(yīng)滿(mǎn)足當(dāng)?shù)貎鼋Y(jié)與縮漲深度的要求。

（二）換填墊層的材料選擇。

換填墊層材料選用應(yīng)堅(jiān)持因地制宜原則，所選土類(lèi)須具備無(wú)侵蝕性與低壓縮性特點(diǎn)，常見(jiàn)材料有天然廢渣和土工合成材料，天然廢渣包括適用于道路，堆場(chǎng)、小型建筑物的粉煤灰與礦渣，適用于所有基礎(chǔ)建筑項(xiàng)目的砂石，粉質(zhì)粘土與灰土。其中，選用的礦渣應(yīng)是基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目的砂石，粉質(zhì)粘土與灰土。其中，選用的礦渣應(yīng)是質(zhì)地堅(jiān)硬，穩(wěn)定性合格且無(wú)侵蝕性的中粗砂，且有粘土與有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)小于5﹪，含硫量為0～1.5﹪，鐵礦含量低于小于5﹪，松散密度超過(guò)1.1t/rr13等特點(diǎn)；粉質(zhì)粘土的有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)小于5﹪，碎石粒徑0～5﹪mm、土料粒徑控制在0～15mm，熟石灰粉末質(zhì)量應(yīng)符合Ⅲ級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)。

墊層中選用土工成材料的目的是提高地基上的抗拉力抗剪度、加強(qiáng)持力層的支撐力度，防止天然墊層被拉斷或剪切破壞，以保證墊層的整體性。采用土工合成材料時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及地下水的性質(zhì)以及土工合成材料的工作環(huán)境選擇適宜的土工合成材料類(lèi)型、物力性質(zhì)和主要的力學(xué)性質(zhì)，確定其在墊層中的鋪層位置與間距、端部的固定方式，進(jìn)而選擇恰當(dāng)?shù)奶盍吓c施工方法。

（三）換填墊層的設(shè)計(jì)。

墊層的實(shí)際需要考慮墊層的厚度、寬度、地基承載力和沉降量四個(gè)參數(shù)，具體計(jì)算方法如下。墊層的厚度一般在500cm～3m之間，其具體厚度取決與需置換的軟地基與天然土層的承載力；墊層寬度一般需超過(guò)300cm，具體寬度下僅要滿(mǎn)足地面具體擴(kuò)散要求而且需考慮天然土層側(cè)面土的強(qiáng)度；通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探或取土分析法確定其承載力；針對(duì)基礎(chǔ)沉降量的計(jì)算，需考慮墊層自身的沉降以及軟弱下臥層的沉降兩方面且以計(jì)算后者為主

四、換填墊層法的施工方法

換填墊層法施工的關(guān)鍵是加強(qiáng)軟土地地基的密實(shí)度，以符合相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，常用的方法有機(jī)械碾壓法、重錘夯實(shí)法和平板振動(dòng)法三種，具體選擇標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）機(jī)械碾壓法。適用于粘土為主的置換材料，通過(guò)平碾或羊角碾將砂石、素土等填換材料分層鋪筑在坑底且予以逐層壓實(shí)，碾壓速度控制在2km/h，碾壓厚度為200mm-300mm；（2）重錘子夯實(shí)法。適用于狹窄場(chǎng)地、變角以及接觸帶軟土地基，采用起重機(jī)械將夯錘伸到一定高度后自由落錘，以重錘沖擊力夯實(shí)天然地基與墊層填土，夯實(shí)編數(shù)控制在7-11遍；（3）平板振動(dòng)法。適用于砂土、砂石土、碎石土以及雜填土等置換材料，通過(guò)振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械振實(shí)淺層松散土，填換材料含水率為15—20﹪最優(yōu)。

墊層換填結(jié)束后，需對(duì)換填土體以及沉降量進(jìn)行效驗(yàn)，常見(jiàn)土體檢驗(yàn)法中，環(huán)刀法與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢驗(yàn)粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰以及砂石為填充材料的墊層，重型動(dòng)力觸探多檢驗(yàn)砂石，礦渣為置換材料墊層。取樣點(diǎn)多選擇每層厚度的2/3深度處，檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)控制在10—20m的基槽處有超過(guò)一個(gè)點(diǎn)且保證每個(gè)獨(dú)立柱基均有一個(gè)點(diǎn)。沉降觀(guān)測(cè)應(yīng)貫穿整個(gè)施工過(guò)程中，以此包成整個(gè)施工過(guò)程均符合相關(guān)指標(biāo)要求，地基無(wú)潛在變形或下降風(fēng)險(xiǎn)。注意：檢驗(yàn)墊層的施工質(zhì)量應(yīng)個(gè)分層操作，且每層的壓實(shí)系數(shù)均需要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

五、結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代公路工程施工中，換填法地基處理技術(shù)作為一種極為有效的技術(shù)得到應(yīng)用。在整個(gè)工程中發(fā)揮著無(wú)法替代的作用。其中換填寫(xiě)法的用用中，最為重要的則是計(jì)算換填墊層的相關(guān)參數(shù)。通過(guò)換填法的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)地基的有效處理。

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