建筑工程施工中的換填法地基加固技術

王繼平

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046011）

0 引言

在建筑工程項目領域中使用地基加固處理技術以后，快速的提升了地基的處理效果，并使得建筑工程項目整體的穩定性得到了顯著的提高。在軟弱地基處理的過程中，使用的處理方法比較簡單，對地基加固施工技術的研究比較淺顯，使得先進的施工技術很難發揮出應有的作用。進入新時代以后，地基施工技術的發展速度越來越快，使用地基換填加固施工技術后，通過對施工工序的合理選擇，實現了對工程項目施工技術要點和施工步驟的不斷明確，顯著的提升了軟土地基的處理能力，為建筑施工企業的快速發展提供了保障。

1 建筑地基加固概述

1.1 地基處理的重要意義

房屋建筑工程項目在處理地基時，要以相關的施工標準為依據，假如地基處理的技術不能滿足設計的標準，就會使得房屋建筑工程項目出現坍塌、裂縫、下沉和傾斜等風險問題，給房屋使用者的人身和財產安全造成了嚴重的負面影響。在處理地基時，要重點考核動力特征、沉降量和抗剪強度等指標信息，使得地基的強度能夠滿足房屋建筑工程項目驗收的各項標準。

（1）抗剪強度。房屋建筑地基的抗剪強度存在著一定的差別，假如房屋建筑工程項目的建筑荷載比較大，在出現荷載偏移的問題以后，地基抗剪能力就會隨之變弱，使得建筑物出現傾斜的情況，給建筑物整體的穩定性造成了不良的影響。在處理房屋建筑工程的地基時，要對抗剪強度進行不斷地提升。

（2）沉降量控制。房屋建筑具有一定的荷載重量存在，特別是對于高層建筑來說，地基沉降量會出現隨之增加的情況，假如沉降量不均勻，房屋建筑出現傾斜的情況以后，就會破壞建筑物的整體性能。在處理地基時，要選擇使用科學的處理方法，對沉降量進行嚴格的控制，使其滿足相關標準的要求。

（3）地基動力特點。地基動力特點主要表現為抗震效果，將地震給建筑物造成的副作用控制到最低，使得建筑物的安全性得到不斷地提升[1]。

1.2 地基換填加固處理技術

在房屋建筑領域中，高層建筑的施工技術要求比較高，在加固處理地基時，需要對建筑物地基的承載能力給予重點的關注。在處理高層建筑地基時，要合理的選擇施工技術，對地層結構和地基土質做到詳細的分析，并做好建筑物地層水文條件的勘查工作，搜集大量的參數信息，使用現代化的技術手段進行分析，使得影響地基穩定性的因素得到明確，選擇使用最科學的換填法來處理地基。①將原有承載力比較差的軟土地基全部剔除干凈，使用臺階法完成挖掘施工任務，并采取有效的措施壓實地基。②在填充剔除軟土位置的地基時，選擇使用的填充材料一定要滿足承載的要求。換填施工時，使用臺階式分層填充的方式完成相關的施工任務。③換填施工時，要壓實新填充的混凝土材料，回填物質的性能要達到房屋建筑工程項目的各項要求。

2 工程概況

房屋建筑工程項目的基礎類型為條形，基礎埋深能夠達到2m 以上，建筑層數為6 層，以磚混結構為主。分析地質勘查材料發現，現場地質以卵石層、中砂層、粉土、黏土、素填土和耕土等為主。天然地基的承載能力比較差，不具備持力層的作用。

3 地基處理中換填法所需施工材料

（1）砂石。砂石的級配良好、質地比較堅硬，含泥量保持在5%以內，不會有植物質殘體和垃圾存在。使用粉細砂換填地基時，將最大粒徑的卵石和碎石摻加在其中，摻加的比例設置為30%。

（2）素土。素土的主要類型包括膨脹土和無凍土，有機質含量要保持在5%以內。素土中包含的碎石粒徑要保持在50mm 以內。如果施工現場的地基以濕陷性黃土地基為主，不僅要對碎石的粒徑進行合理的控制，還要控制好素土中不能有滲水材料存在。

（3）灰土。新鮮的消石灰是灰土的主要構成成分，粒徑保持在5mm 以內。

（4）粉煤灰。干排的低鈣灰是粉煤灰的主要成分，做好粉煤灰含水量的控制工作，在轉運施工時，含水量要保持在25%以內[2]。

（5）干渣。在地基換填施工時，干渣的常見類型有混合干渣、分級干渣和原狀干渣等，要結合地基的具體施工情況來合理選擇干渣類型。

4 地基加固中換填法的設計理念

淺層軟土和不均勻地基的穩定性比較差，需要使用換填的方法進行處理，對承載性能比較差的軟土進行確定后，換填施工時，要選擇使用優質土石料，在碾壓振動和打夯加密處理以后，使得地基的穩定性得到保證。換填法也叫做墊層法，換填使用的墊層厚度要保持在3cm 以內，如果墊層比較厚，需要對工程量進行適當的增加，導致換填施工成本投入不斷增加。換填法施工原理如圖1 所示。

圖1 換填法施工原理

在換填法施工時，對基礎底面設計標高以下的軟土進行高效的清理，換填施工以分層施工為主，將砂礫料夯實，使得砂礫墊層的受力變得更加穩定，結構性能良好。墊層將基底壓力傳遞到下方，大范圍的軟土層會受到外力的影響，采取積極的措施對受力條件進行優化升級，使得局部集中受力的情況得到有效的避免。砂礫層下方是軟土層時，將其當做下臥層處理，對埋深進行增加，不斷地提升承載力，與軟土的允許承載力極限值相比較，實際受力壓力比較小，受力比較穩定。砂礫施工墊層的壓縮不夠明顯，使基礎沉降得到了最大程度的減小。

（1）墊層厚度。結合置換軟弱土的深度和下臥圖層的承載力來對墊層的厚度進行確定，具體的關系如式（1）所示。

式中：Pz——墊層底面的附加壓力設計值；Pcz——墊層底面土的自重壓力標準值；fz——地基承載力設計值。

在對Pz的值進行確定時，使用的條形基礎和矩形基礎公式如式（2）、式（3）所示。

式中：b——基礎底寬；P——基礎底面壓力設計值；Pc——基礎底面土的自重壓力標準值；z——墊層厚度；θ——墊層的壓力擴散角；I——矩形基礎底面的長度。換填材料的具體情況如表1 所示。

表1 換填材料選值

墊層的最佳厚度值為3m 左右，要結合地基換填加固要求和工程項目的具體克旗來合理的取值。

以基礎底面應力擴散要求為依據，對墊層底面的寬度（b＇）進行合理的控制，具體的計算方法如式（4）所示。

墊層頂部邊緣位置比較薄弱，每邊比基礎底邊超出的長度要達到3m 左右，在夯實以后，其密實性會發生根本性的提升。

（2）墊層承載力。在施工現場完成荷載試驗工作，以試驗結果為依據，對墊層承載力控制值進行合理的選擇[3]。

（3）計算變形。軟弱下臥層處于墊層下部，要及時開展地基變形計算工作。對于重要的建筑物來說，不僅要對地基變形進行準確的計算，還要對下方軟土和墊層的壓縮量進行驗算，經常使用的計算方法有分層總和法、附加應力法等。在選擇墊層施工材料時，要遵循就近施工原則，選擇使用砂礫、粗砂和中砂等質地堅硬、級配良好的材料，其含泥量要保持在3%以內。在墊層分層施工的過程中，每層厚度要保持在30cm 左右，逐層壓實，壓實施工時，要及時的灑水濕潤，使得墊層填筑材料的密實度得到不斷地提升。

5 換填施工工藝

5.1 施工工藝流程

施工工藝流程如下：施工準備→分層填筑→灑水→壓實→找平→質量檢驗。

5.2 施工要點

回填施工材料以卵石和砂為主，其占比為1:1，級配砂石要確保干凈，不能有任何的雜質存在；砂以中粗砂的施工效果最佳，地質也比較堅硬。

在鋪設墊層時，要及時做好防護工作，防止給墊層下臥層或者是側壁的軟弱土層造成任何的不良影響。墊層施工要以分層施工為主，要逐層完成夯實和鋪設施工任務，對每層的鋪設厚度進行嚴格的管控，將網格標樁設置在基坑內，為后續的鋪設施工厚度做好鋪墊。墊層鋪設施工現場，如果地下水位比較高或者是有飽和軟弱地基存在，要及時開展基坑外側四周和基坑內部排水工作，防止在水的侵蝕下，砂出現大量的流失。在對地下水水位進行降低時，其最佳的位置為基坑底部500mm 以內的位置處。振動碾壓施工的效果受級配砂石含水量的直接影響，在碾壓施工以前，對含水量進行認真的檢測，以檢測結果為依據做好調整工作，最佳含水量要保持在11%左右。在地基換填施工的過程中，碾壓和填筑施工要以分層施工為主，換填厚度達到2m時，就要夯實施工一次。換填施工的寬度為基礎外邊5m 左右，使得邊緣部位在夯實以后，其穩定性得到不斷地提升，夯實系數要保持在0.98 左右。機械施工法的工作效率比較高，會給基坑四周的土體穩定性造成不同程度的影響，所以，在機械設備操作時，要聽從施工現場人員的指揮，嚴格按照相關的標準執行操作。壓實施工達到最后一層時，使用拉線的方式找平地面，并對標高給予嚴格的管控[4]。

5.3 現場防護

在回填砂卵石時，要采取積極的措施防護軸線樁和標準高程樁，將位移、失穩等問題控制到最低，在施工時，要定期組織開展復測工作，對存在的偏差進行及時的糾正。在地基換填施工時，要體現出全面性的特點，不能有任何遺漏的問題存在。在邊坡施工的整個過程中，要對其穩定性給予足夠的重視，受施工工期比較緊和夜間施工的影響，要對施工現場做好安全管理工作，施工現場的照明設備要準備充足，從而使所有的施工任務能夠得以高效的完成。

5.4 地基換填常見問題與預防措施

（1）大面積下沉。出現大面積下沉問題的主要原因為分層填筑施工的厚度比較大，局部碾壓施工不到位，或在碾壓施工時，灑水工作沒有落實到實處。要以相關的要求為依據，對分層填筑施工厚度和碾壓遍數等參數做到全面的掌控。

（2）局部下沉。邊緣位置和轉角振搗不到位，留接茬的施工位置會因振搗施工不到位或者是搭接不合理等原因的影響而出現松散的情況。

（3）級配不良。安排專人對施工材料質量進行嚴格監管，如果有石堆、砂窩等情況出現以后，要立即采取措施予以處理。

（4）密實度不合格。在施工時，遵循的主要原則為分層施工，并做好逐層檢查工作，在確保本層施工質量達標的情況下，將后續施工任務安排好。

（5）如果砂石地基的具體位置為地下水位以下，最底層厚度要比其他層厚度厚5cm。

（6）砂石墊層的厚度要保持在1m 以上[5]。

5.5 質量檢驗

逐層開展施工質量檢查工作，使用的主要方法為環刀法和灌入法。對施工技術參數和挖掘施工強度做到全面的掌握，確保其滿足施工建設的各項要求。在換填施工以前，對施工范圍進行準確的劃分，將施工現場的所有雜質全部清理干凈，做好場地平整作業。在場地四周將排水溝設置好，使得積水問題得到及時的排除干凈。以設計圖紙信息為依據，做好測量放樣工作，并及時的復核。起重機就位以后，對挖錘的姿態進行及時的調整，與準挖點保持對齊，實現精準挖掘施工。

6 地基換填加固處理質量控制

6.1 注漿法

在處理等待加固的地基時，要對注漿施工任務給予重點的關注，在漿液固結以后，地基的穩定性就會快速的提升。漿液在特定的壓力作用下，向結構裂縫位流動，在裂縫得到填充的同時，也會使分散的結構連接成為一個整體。處理地基施工時出現的裂縫結構時，要使用注漿法對雨水滲透和結構裂縫問題進行高效的解決。做好漿液質量檢查工作，對注漿速度、注漿量等關鍵性參數信息做到不斷地升級，使用科學的方式完成指定位置注漿施工任務。

6.2 積水處理

在基坑挖掘施工的過程中，經常會遇到的問題有土壤抗滲透性能差和水位偏高等問題，如果沒有及時的采取有效的措施予以解決，就會使得基坑的穩定性受到嚴重的影響。將擋板安裝到地基表面上，將拌制好的漿液從地基與擋板的縫隙位置灌入，并采取有效的措施予以壓實處理，從而使施工效果得到不斷地增強。

7 結語

房屋建筑工程項目在建設施工時，如果遇到軟土地基等地基承載能力比較差的情況后，需要采取積極的措施來對地基進行加固處理。在處理地基時，使用頻率最高的方法就是換填法，將特定深度的軟弱土清理干凈，使用優質的材料換填，從而使地基的變形問題和承載力問題得到高效的解決，顯著提升工程項目的地基施工質量。