軟弱地基換填處理及加固施工技術探討

王建興

【摘要】本文主要結合工程實例就軟弱地基采用換填法進行加固處理的施工設計、施工技術要點作了進一步的應用探討。

【關鍵詞】軟弱地基;換填法;加固;施工

地基處理直接影響到建筑物的安全與正常使用，軟弱地基基礎一旦發生質量事故，其修補工作要比上部結構困難得多，國內外軟弱地基基礎方面的質量事故發生不少，對工程人員而言必須應引以為鑒，因此，必須進一步加強軟弱地基的處理研究，本文將結合工程案例就軟弱地基采用換填法處理及加固的施工技術作一些探討。

• 軟弱地基換填處理技術綜述

軟弱地基主要包括淤泥、淤泥質土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構成的地基。軟弱地基具有強度較低、壓縮性較高和透水性很小等特性，如相對密度Dr<0.33的松砂土，天然含水量大于液限，即IL>1.0，孔隙比e>1.0，壓縮系數α1-2=0.7～1.5MPa-1。這些土作為地基土往往承載力低，壓縮性大，不能滿足建筑上部結構的要求，易引起建筑物沉降或不均勻沉降，造成上部結構沉陷、開裂破壞或傾斜。因此必須通過對地基土進行必要的加固或改良，以提高其承載力和減小其壓縮量，使之符合上部結構對它的要求。軟弱地基加固處理旨在提高軟弱地基的強度、保證地基的穩定性;降低軟弱地基的壓縮性、減少基礎的沉降;防止地震時地基土的振動液化。

目前針對軟弱地基的不同構成可采用“挖、填、換、壓、夯”等不同的處理方法。換填法是當軟土層較厚時，將基礎下面一定范圍內的軟土挖去，代之以人工填筑的墊層作持力層從而提高軟弱地基強度的一種方法，可采用砂石、三合土、礦渣、素土等多種材料換土。以下就換采用換土墊層法加固處理軟弱地基的施工技術問題作進一步探討。

• 換土墊層法施工設計

將基礎底面設計標高以下一定深度范圍內的軟土挖除，另行換填經分層夯實的砂礫料即形成砂礫墊層。砂礫墊層夯實后具有較高的強度，作為基礎的持力層，其承載力可以滿足建筑物的要求;另一方面，墊層的設置能使基底壓應力通過墊層擴散到下面較大面積的軟土層上，同時，軟土層置于砂礫墊層之下，實際上已變成了下臥層，其承載力隨埋深的增加而有所提高，于是就可保證軟土層所承受的壓力不超過它本身的承載力。砂礫墊層的壓縮性小，有利于基礎的總沉降值減小，另外砂礫墊層也是良好的排水層，還能加速軟土層的固結。

對于重要的建筑物，還應驗算墊層及墊層下軟土層的壓縮量，壓縮量的計算一般采用分層總和法或附加應力法。

砂墊層應盡可能就地取材，一般以級配良好、質地較硬的中砂、粗砂或礫砂為好，含泥量不得大于3%，在砂墊層中也可摻入一定數量的碎石或卵石，含石量≤50%，其最大粒徑不宜大于50mm，且應與砂拌和均勻。墊層應分層夯實，每層厚度約20～30cm左右，壓實過程中應酌量灑水，以利達到最大的密實狀態。壓實方法有平振法、夯實法、碾壓法、水撼法及插振法。

三、軟弱地基換填處理及加固應用實例

3.1工程概況

某經濟適用房一號樓工程，建筑面積2160㎡，六層磚混結構，條形基礎，局部為獨立柱基，基礎埋深-2.4米。地質剖面自上而下由耕土、雜填土、素填土、粉質粘土、粉土、中砂及卵石層構成。承載力不宜以天然地基作基礎持力層，擬采用換填地基處理方式，確定以砂石各占50%的級配砂夾卵石碾壓夯實后作為持力層。換填后地基承載力特征值fak≥200KPa。

3.2施工工藝

（1）工藝流程：檢驗砂卵石質量→分層鋪筑砂卵石→灑水→分層碾壓夯實→找平驗收

（2）施工要點

采用砂卵石回填，砂石比例為：砂為50%，卵石為50%，砂為中粗砂。級配砂石材料，不得含有草根、樹葉、塑料袋等有機雜物及垃圾。

設置控制鋪筑厚度的標志，如水平標準木樁或標高樁，或在固定的建筑物墻上、槽坑的邊坡上彈上水平標高線或釘上水平標高木橛。在地下水位高于基坑（槽）底面的工程中施工時，應采取排水或降低地下水平的措施，使基坑（槽）保持無水狀態。鋪設墊層前應驗槽，將基底表面浮土、淤泥、雜物清除干凈，兩側應設一定坡度，防止振搗時塌方。墊層底面標高不同時，土面應挖成階梯或斜坡搭接，并按先深后淺的順序施工，搭接處應夯壓密實。分層鋪設時，接頭應作斜坡或階梯形搭接，每層錯開0.5m-1.0m，并注意充分搗實。人工級配的砂卵石，應先將砂、卵石拌合均勻后，再鋪夯壓實。墊層鋪設時，嚴禁擾動墊層下臥層及側壁的軟弱土層，防止被踐踏或受浸泡，降低其強度。墊層應分層鋪設，分層夯或壓實，基坑內預先安好5m×5m網絡標樁，控制每層砂墊層的鋪設厚度。當地下水位較高或在飽和的軟弱地基上鋪設墊層時，應加強基坑內及外側四周的排水工作，防止砂卵石墊層泡水引起砂的流失，保持基坑邊坡穩定;或采取降低地下水位措施，使地下水位降低到基坑底500mm以下。鋪筑級配砂石在振實碾壓前，應根據其干濕程度和氣候條件，適當地灑水以保持砂石的最佳含水量，一般為8%～12%。

本工程地基換土施工采用機械分層碾壓夯實。要求換填200mm厚度夯實一次，夯實后系數達到0.97以上，換填寬度為基礎外邊500mm，換填深度為設計要求深度。機械在進行施工作業時，不得擾動基坑邊土體，以避免使軟土混入砂卵石墊層而降低砂卵石墊層的強度。最后一層壓實完成后，表面應拉線找平，并且要符合設計規定的標高。

3.3成品保護

回填砂卵石時，應注意保護好現場軸線樁、標準高程樁，防止碰撞位移，并應經常復測。地基范圍內不應留有空洞。完工后如無技術措施，不得在影響其穩定的區域內進行挖掘工程。施工中必須保證邊坡穩定，防止邊坡坍塌。夜間施工時，應合理安排施工順序，配備足夠的照明設施;防止級配砂石不準或鋪筑超厚。級配砂石成活后，應連續進行上部施工;否則應適當經常灑水潤濕。

3.4應注意的質量問題

（1）大面積下沉：主要是未按質量要求施工，分層鋪筑過厚、碾壓遍數不夠、灑水不足等。要嚴格執行操作工藝的要求。

（2）局部下沉：邊緣和轉角處沒振實，留接槎沒按規定搭接和振實。對邊角處的振動不得遺漏。

（3）級配不良：應配專人及時處理砂窩、石堆等問題，做到砂石級配良好。

（4）在地下水位以下的砂石地基，其最下層的鋪筑厚度可適當增加50mm。

（5）密實度不符合要求：堅持分層檢查砂石地基的質量。每層的純砂檢查點的干砂質量密度。必須符合規定，否則不能進行上一層的砂石施工。

（6）砂石墊層厚度不宜小于100mm;凍結的天然砂石不得使用。

3.5施工檢驗

經換填加固處理后，地基承載力特征值達到設計要求。

結論與總結：

軟弱地基是建筑工程建設中經常遇到的地質條件，由于軟弱地基無法滿足建筑工程對地基的要求，因此必須進行地基加固處理達到工程建筑要求后方可開展后續施工。換填加固地基處理方法是軟弱地基加固處理中常用的方法，經換填處理后的地基承載力高、剛度大、變形小。換填法廣泛適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結的吹填土等地基處理以及暗塘、暗溝等淺層處理和低洼區域的填筑。

【參考文獻】

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