建筑工程地基加固处理中换填法的要点分析

■王建伟 ■新密市住房和城乡建设管理局，河南 新密 452300

1 地基处理的概念及作用

换填法是挖去或挖去部分基础底面天然的或后天形成的软弱土层，分层回填有较高强度与较低压缩性且不会有腐蚀性的素土、砂土、灰土以及工业废料等材料，压实处理后能够发挥持力层的作用。常见的换填法主要包括砂卵石和灰土换填法。其作用主要表现在以下几方面:(1)对较高强度垫层材料进行换填后，可以使地基的承载力得到有效提升。(2)对较低压缩性材料进行换填之后，能够使建筑物的沉降量减少。(3)对较大透水性的材料实施换填后，可快速消散基础下面的孔隙水压力，避免基土有塑性破坏产生，使垫层下软弱土层的固结及强度的提升得以加速。其次，对砂石等材料进行换填时，由于颗粒粗大、孔隙大且不存在毛细水现象，可防止材料受冻而引发冻胀现象发生。(4)在湿陷性黄土地基中，运用素土或灰土材料对黄土实施置换，可将变形得以消除，同时，换填后的材料由于密实度增加，还可将其作为防水层进行使用，使下卧层天然的黄土层被水浸泡的可能性减少。(5)换填法除了与上述要求得到满足以外，还能与现代社会的较高环保要求得到满足，其运用通常不会对周边环境产生水质、大气、噪声以及地面泥浆等污染，只存在一定的震动感，且波及范围相对较小。

2 换填垫层施工的压实操作

2.1 机械碾压法

对地基土采用压路机、羊足碾、推土机以及其他压实机械进行压实。在施工时，应先清除拟建建筑物范围一定深度的软弱土，先碾压基坑底部，再在基坑内运用砂石、素土或灰土等垫层材料实施分层铺筑，并逐层进行压实。对机械碾压进行施工时，应对碾压的速度进行关注:将平碾压的速度控制在2km/h以下、羊足碾小于3km/h、振动碾小于2km/h，而振动压实则应小于0.5km/h。在分层回填碾压时应对壁面基坑灌水或雨水下渗进行预防，也需要对施工含水量实施控制，壁面由于不当的地基水处理导致破坏现象发生。

2.2 平板振冲法

平板振冲法是运用振动压实机对无粘性土或较小粘粒含量、较好透水性的松散杂填土地基进行压实的方法。振动压实施工时，先对基槽两边进行压实，后对中间操作。填土的成分及振动时间等因素对振动压实的效果产生直接影响，应对地基土受到振动时间的影响进行关注。

2.3 重锤夯实法

重锤夯实法是采用起重机将夯锤提升至某一高度，然后将夯锤进行自由下落，通过不断重复夯击，使地基得到有效加固。通常情况下，重锤夯实法在地下水位距地表0.8m以上稍湿的粘性土、湿陷性黄土、砂土、分层填土以及杂填土中得到适用。重锤夯实法运用的主要设备包括:夯锤、起重机械、吊钩以及钢丝绳等。当对钢丝绳悬吊夯锤进行直接运用时，通常情况下，吊车的起重能力应控制在超过锤重的3倍。对脱钩夯锤进行运用时，起重能力应控制在夯锤重量的1.5倍以上。夯锤应对圆台形进行使用，使锤重控制在2t以上，锤底面单位静压力应达到15～20KPa范围内，使夯锤落距保持在4m以上即可。

3 换填法的施工原则

(1)对于地基持力层中存在的不均匀的软硬位置，应与持力层的稳定性和建筑物安全产生的影响相结合，对处理方法实施确定。当有较小不均点范围、埋藏较深、四周土层稳定以及没有地基收缩影响时，可不对该不均点实施处理，否则应实施挖除，与周围土质和密实度均匀一致的原则相结合，通过分层回填、夯压密实，使上部建筑物由于地基持力层的不均匀变形而导致的破坏现象得到避免。

(2)与垫层底部的下卧层上存在的不均匀软硬现象对垫层稳定和建筑物安全说产生的影响相结合，对处理方法实施确定。对不均匀沉降要求较低的一般性建筑而言，当下卧层有较小不均点范围存在，且埋藏较深，处于地基压缩范围以外，并有稳定的四周土层存在时，可不对该不均点实施处理。否则，应实施挖除，并与周围土质和密实度均匀一致的原则相结合，实施分层回填，并通过密实夯压，避免下卧层的不均匀变形导致垫层上部建筑物出现危害。

(3)在相同建筑物下，应尽可能使垫层厚度处于相同状态。对于不同厚度的垫层而言，应将垫层厚度的突变得以防止。当对较深垫层部位进行施工时，应控制该部位的压实系数，使由于地基处理厚度不同而导致的差异变形得到防止或减少。

4 软土地基处理中换填法的施工工艺

4.1 砂石垫土层中换填法的应用

运用卵石、碎石、砂砾、角砾、中砂、粗砂以及石屑等有良好级配的材料，不会有植物残体、垃圾等杂质存在。控制砂石的最大粒径，使其控制在50mm以下。作为良好的换填材料，砂石发挥着重要的作用，应控制存在排水要求的砂垫层，使其含泥量处于3%以下。当换填材料属于粉细砂或石粉时，应对超过总量30%的卵石或碎石进行掺入，使材料的级配状况得以改善。作为采石场筛分时的细粒废弃物，石屑的性质与砂接近，在换填材料中进行使用时，有不错的效果存在，但应对含泥量和含粉量实施控制，促使垫层的质量得到有效保障。对于湿陷性黄土或膨胀土地基进行运用时，不得不对砂石等渗水性材料进行选用。对于振动荷载承受的地基而言，在地基处理时，不能使用砂垫层。

4.2 粉质粘土垫土层中换填法的应用

土料中存在5%以下的有机质含量，且不得有冻土或膨胀土存在。当有碎石存在时，粒径应控制在40mm以下。粉质粘土垫层在湿陷性黄土或膨胀土地基中进行运用时，土料中不得有砖、瓦或块石夹杂。粘土的夯击密实存在一定难度，因此不得将其作为换填材料进行使用。在回填施工中不得不对粘土进行使用时，应运用30%以上的砂石进行均匀拌和。当对粉质粘土实施大面积换填且运用到大型机械夯压施工时，土料中碎石粒径可达到50mm以上，最大不能超过100mm，否则会对垫层的夯压效果产生影响。

4.3 粉煤灰垫土层中换填法的应用

在道路、小型建筑、堆场以及构筑物等场地内实施垫层换填。选用的粉煤灰应与相关标准对腐蚀性和放射性的要求相符。粉煤灰垫层上应对0.3～0.5m的覆土实施覆盖。粉煤灰垫层中对掺加剂进行掺入时，应运用试验的方法使其性能与适用条件得到确定。根据粉煤灰燃烧后出现的玻璃体的粒径进行分析，应属于粉土的范围内。与粉土或粉砂的抗地震液化能力存在不同，由于粉煤灰有一定的胶凝作用存在，当压实系数超过0.9时，即可对7度地震液化实施抵抗。

5 结语

综上所述，在建筑工程施工中，作为整个建筑的基础，地基施工的质量具有决定性作用。因此，地基施工的质量对上部结构的质量产生一定影响。在地基施工中，应与土质的特点相结合，对不同的施工方法进行运用，其中最常用的施工方法则是换填法，可以对地基实施有效加固，使地基的施工质量得到保障，对整个建筑施工质量发挥着基础性作用。

［1］宋波，李会兴.浅谈浅层软弱地基处理中换填垫层法的应用［J］.内蒙古水利.2009(03).