浅谈换填垫层法在软基处理中的实际运用

The Practical Application of Replacement Cushion Method in Soft Foundation Treatment

Chen Hui

（济钢国际工程技术有限公司，济南 250101）

（Ji'nan Steel International Engineering Technology Co.，Ltd.，Ji'nan 250101，China）

摘要： 详细阐述了有关换土垫层法处理软弱地基的基本性能、计算设计方法，并介绍了该方法处理软弱地基的应用实例，对以后的设计有一定的参考意义。

Abstract: The basic performance as well as computation and design methods of replacement cushion method in soft foundation treatment are described in detail, and the related application example is introduced, which has certain reference significance to later design.

关键词： 软基处理 换填垫层法 实际应用

Key words: soft foundation treatment；replacement cushion method；practical application

中图分类号：TU4 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）15-0125-01

0引言

当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的软弱（性质差）的土层挖去，然后回填以强度较大性质好的土层或砂石，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层。换填法适于浅层地基处理，处理深度可达2～3米。目前我国常采用垫层有灰土垫层、砂垫层、碎石垫层等。选取垫层材料时要考虑诸如是否容易压实、化学成分相对稳定与否以及造价是否优惠等因素。实践表明，人工换土地基不仅适用于众多的民用建筑，而且在交通和能源等方面也有着重要的作用。

1垫层材料的选择

垫层材料应该根据工程现场软土种类、地质水文、气象的特点，以“就地取材”为原则，充分利用废料进行选择。宜选用碎石、卵石、砂或石屑（粒径小于2mm的部分不应超过总重的45％），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。此外，为了确保地基变形的均衡，对其沉降进行调整，我们要做好垫层处理部位同别的部位互相协调的工作。一方面应想到处理部分强度太大；另一方面也应预防由于不充足的强度而造成沉降过大。并且要考虑其在完整的建筑物中所处的位置，假如在沉降缝处，就会使处理强度相对更高一点。

2垫层的设计

2.1 垫层厚度的确定按照垫层作用的原理，在建筑物荷载作用之下，垫层厚度要达到垫层不会发生剪切破坏损坏的现象，并且在经过垫层传到垫层的应力也不能够让下层土层发生部分的损坏现象，所以要满足Pz+Pcz≤faz对下层土层验算的要求。其中faz是碎石垫层底面处经深度修正后地基承载力特征值（kPa），是碎石垫层底面处的附加压力值（kPa），Pcz是碎石垫层底面处土的自重压力值（kPa）。按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79～2002）进行简化计算。通常能够按照垫层的承载设计值（其应该合理明确，假如它的值确定的太高，那么换填厚度会很深，这样既不利于施工，在经济上也不合理）明确基础宽度，然后依据下卧层土层的承载力的设计值计算出垫层的厚度。然而，对于地层上部承载力低同时也不是很厚，可下部承载力相对较高的来说，垫层的承载力设计值能够取高值。垫层的厚度最好不要在3m以上，过厚不便施工，过薄垫层会起不到明显的作用。

2.2 垫层宽度的确定碎石垫层的宽度，常用扩散角法，以满足基础底面应力扩散和不破坏垫层侧面土质为原则进行设计计算。按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79―2002）规定：b’≥b+2ztgθ。

垫层顶面每边超出基础底边宽度不小于30cm或从垫层底面两侧向上按当地开挖基坑经验的要求放坡。

2.3 承载力的确定依据实验进行确定承载力。对于重要工程，有相对大的厚度的砂垫层可使用载荷试验。针对于一般工程，能够使用静力触探、标准贯入试验以及取土试验确定。

2.4 沉降计算对于垫层的沉降，我们可以分成两种：①软弱下卧层的沉降；②垫层的沉降。在通常情况下，在整个的沉降量中，占据绝大数量的是软弱下卧层。因为下卧层的模量要比垫层材料模量小很多。我们采用变形计算方法――依据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007―2002）――对建筑物的沉降进行计算，进而确保家住物的使用安全性以及增强垫层稳固的效果。

3工程实例

3.1 工程概况沧州中铁装备制造材料有限公司220万吨焦化工程，建筑物基础下卧层地基承载力较低（fak=90kPa），且地下水位高，涌水量大，不能满足上部荷载对地基的要求。根据工程现场实际情况，需要地基处理。其中设备基础、板式基础宜采用碎石换填。材料可就地取材，并且施工方便，不需特殊的机械设备，既能缩短工期，又能降低造价。

建筑场地地基土可分为五层：①②层粉土夹粉质粘土层，层厚2.5m～3.5m，地基承载力特征值fak=90kPa；④⑤层粉土层，地基承载力特征值fak＝220kPa，土质密实宜作为持力层。

3.2 碎石垫层厚度及宽度的确定按照上述的计算原理，确定换填的范围，要求处理后地基承载力特征值满足设计要求。

3.3 施工现场具体应急措施

3.3.1 依据施工现场，大开挖后地基的基底使用碎石垫层分层夯实处理，详细地施工技术要求有以下几点：①扰动土清理干净，基底整平；②碎石垫层的总厚度要大于2．0m；③在地基底部的碎石垫层要铺放均衡；④各层的碎石垫层要有250mm虚厚度，用蛙式打夯机进行三次夯实，然后使用平板振动器将其振平，在和四周土接触的部位再加夯一遍；⑤要对各层的碎石垫层进行干密度试验，并且应大于2．0T/m3；⑥当垫层达到-1．50m时，要使用履带式拖拉机进行三次压实；⑦基坑周围要达到设计标准。

3.3.2 处理碎石垫层的方法。最底层填实厚度300mm的0．5碎石瓜子片，其上2．10m范围内，按照实验得出配合比，用细砂混2～4碎石填实。

3.3.3 在施工过程中，要设置排水点，持续地排水，保持地下水位在基底（-3．50m）处以下。在进行垫层时，要由基坑中部网四周填压，基础垫层处理的时候，应符合上述排水规定。

4结语

通过本工程实践，我们认识到垫层的主要作用是：①提高浅基础下地基的承载力；②减少沉降量；③加速软弱土层的排水固结作用。

参考文献：

[1]《建筑地基基础设计规范》GB 50007―2002.

[2]《建筑地基处理技术规范》JGJ 79―2002.