换填法地基处理技术

吴开法

江苏省矿业工程集团有限公司，江苏徐州 221000

换填法地基处理技术

吴开法

江苏省矿业工程集团有限公司，江苏徐州 221000

在工程当中，经常会遇到软弱土地基的承载力和弹性力达不到工程所规划的需求，所以就应该采取合适的地基处理方法。在选择地基处理方法时也要考虑其他的例如环保、资源保护、经济效益、地基要求深度等因素。一般人工地基处理主要有浅层处理和深层处理，本文将会从浅层地基的实情入手，详细地讨论换填垫层厚度、宽度的确定，并会给出垫层承载力和沉降的详细的计算方法、验证方法、相关数据等，最后再对换填垫层的施工进行简单的概述。

建筑工程；换填地基；处理技术

1 换填法的使用范围及换填垫层的作用

1.1 换填法的使用范围

对于一些湿陷性黄土、蓬松土、季节性冻土等一些比较特殊的土质材料时需要用换填法。

1.2 换填垫层的作用

一是使垫层下的软土更快地加固提高土地的抗软层度，从而保护地基的形状不被破坏；二是可以防止地基的冻胀；三是在必要的情况下能够除去地基的膨胀；四是可以很好的减小松软土的沉降。

2 换填法的垫层的设计

2.1 垫层厚度的确定

垫层的厚度c必须要根据相应的需置换的软弱土的深度或垫层底部下卧土层的承载力和弹性力确定，而且还符合下面的公式：

式子中：Pz为相应于荷载效应标准组合时垫层底面处的附加压力值（kPa）；

Pcz为垫层底面处土的自重压力值（kPa）；

faz为垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）；

垫层厚度最好不要小于0.5m，不大于3m。

垫层底面处的附加压力值Pz可按压力扩散角θ分别按下面的两个公式进行简单地计算：

对于条形基础：

Pz=b(Pk-Pc)/(b+2ztgθ)

对于矩形基础：

Pz=bl(Pk-Pc)/ (b+2ztgθ) (l+2ztgθ)

式子中：b为矩形基础或条形基础底面的宽度（m）；

l为矩形基础底面的长度；

Pk为相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值（kPa）；

Pc为基础底面处土的自重压力值（kPa）；

Z为基础底面下垫层的厚度（m）；

θ为垫层的压力扩散角宜通过实验确定，当无实验资料的时候，可以用下表作为参考：

粉质粘土、粉煤灰 灰土0.25 20° 6° 28°≥ 0.50 30° 23° 28°换填材料z/b中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石、矿渣

2.2 垫层宽度的确定

垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求可按下式确定：

式子中：b’ 为垫层底面宽度；

θ为压力扩散角，可按上表采用；当z/b＜0.25时，仍按表中z/b=0.25取值。

2.3 垫层承载力的确定和验算

垫层的应该通过现场实验来确定，当没有资料验证时，可通过下列表格来验算下卧层的承载力。

各种垫层的承载力

经深度修正后复合地基承载力的特征值fk为：

式中：γo为地基的标准高度上面的原生的土质层的平均重度，其中地下水水位的重度取它的浮重度为：

式中：c1为粉色粘性土的容重；

c2为粘性土的容重；

h1为粉色粘性土的高度值；

h2为粘性土的高度值。

根据该公式就可以相应地得出不同土质层的浮重度。

相应地土质层的深度d已知，相应地垫层地基的标准承载值我们可以通过上表详尽地得知。

当有轴心载荷作用的时候：

当Pkmin≤1.2 fn时，也就可以达到所需地基的需要。

3 换填法的垫层的施工

同一建筑物下换填垫层的设计厚度不同时，顶面标高也应该相同，厚度不同的换填垫层搭接处或分段施工的交接处，应做成踏步或斜坡，加强夯实，并根据情况增加质量检查点。同时为了保证分层压实质量应控制机械碾压速度，一般平碾为2km/h；羊足碾为3km/h；振动碾为2km/h；振动压实机为0.5km/h。

对于这些垫层的施工要根据不同的厚度和不同的施工设备做相应的检查。对于粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层的施工质量的检验可用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验；对于砂石则可用重型动力触探检验。同时通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检验垫层的施工质量。压实系数可用环刀法、灌砂法、灌水法或其他的方法检验。环刀压入法采用环刀容积（2—4）×100cm3，不应小于200cm3，以减少其偶然误差，环刀径高比1∶1。钢筋贯入法采用直径20mm、长度1.25m的平头光圆钢筋，自由贯入高度为700mm，并应使钢筋垂直下落。测贯入深度，检验点的间距应小于4m。

4 结论

换填法地基处理技术是当今建筑工程中的一种非常重要的技术，在整个工程中起着不可替代的作用，其中在换填法技术的应用上，对换填垫层的相关参数的计算由为重要。本文首先介绍了换填垫层的作用范围和作用，接着详细地给出了垫层厚度确定、宽度确定、垫层承载力的确定和验算、垫层的沉降计算的详细公式，并给出了详细的计算过程和相关数据，最后简单地阐述下换填垫层的施工及检查方法。

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U416.1

A

1674-6708（2011）57-0177-02