浅论用换土垫层处理软弱土地基

杨姿

摘 要：随着我国经济的迅速发展，建筑行业逐渐兴盛。近几年，很多重要的工程和工业厂房在软弱土地基上修建，促进了软弱土地基施工技术的发展。地基的处理越来越多样化，方法也是多种多样。本文主要分析换土垫层和软弱土地基的特点，从而讨论一些方法和技术方案。

关键词：软弱土地基；砂垫层；施工

换土垫层法是将地基下一定深度内的土层挖掉，再回填一些砂石、灰土等密度系数高的材料。它的适用范围一般是在荷载不大的建筑物上面。砂和砂石作为地基的填充物，能够有效提高地基的支撑力度，减少地基的压力和变形的可能，而且这样的地基排水方便，能够快速渗透排水，加速土壤层的下降。

1软弱土地基的分类和特点

软弱土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土以及其他高压缩性土，由软弱土组成的地基被称为软弱土地基。软弱土地基一般可以分为质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。处理软弱土地基一般有几种方法，分别是碾压及夯实法、换土垫层法、置换及拌入法、加筋锚固法等。

1.1分类

淤泥、淤泥质土是在净水或缓慢流水环境中沉积、经过生物化学作用形成、天然含水量高、承载物体的能力低、软塑到流塑状态的饱和粘性土。淤泥和淤泥质土的区别在于天然孔隙的区别，淤泥的天然孔隙比e大于1.5，淤泥质土的天然孔隙比e小于1.5而大于1.0，淤泥和淤泥质土总称为软土，并广泛分布在我国东南沿海一带，例如上海、杭州、福州、厦门、广州等地区及内陆、湖泊、平原和地区。其工程特性主要是具有触变性、高压缩性、低透水性、不均匀性以及流变性等。

冲填土是由水力冲填泥沙沉积形成的填土。一般可以在沿海地带和江河两岸见到。冲填土的特点是含水量较大，压缩性较高，强度低，具有软土性质。

杂填土是含有大量建筑垃圾、工业废料及生活垃圾等杂物的填土。一般出现在一些历史悠久的城市和工矿区。杂填土的来源没有规律，成分也比较复杂，分布也不均勻，变化大，其中的有机质含量多，性质也不同。

其他高压性土有湿陷性泥土、膨胀土、盐渍土、红粘土、季节性冻土等，这些都是处理较困难的不良地基现象，如果在这些典型的地基上进行施工，受到机械震动和地震的情况下，会产生液化现象，流砂会出现，而且由于建筑物的重量大，会下沉，地下水也会下降，砂石也会随之下沉。

对于建在软弱地基上的建筑物，首先明确的是在工程勘测时就要对工程所处地点的水文、地质进行细致勘测，检查这里是否是软弱地基。如果是的话，那就要接着检查软弱土层的组成、范围、厚度、位置等。对于不同的土质层要有不同的处理方法，根据它们自身的特点进行工程设计和施工方案的设计。

1.2特点

（1）含水量较高，孔隙比较大

软弱土地基的成分软土的含水量一般都在百分之三十五、百分之八十，孔隙比是1：2。

（2）压缩性较高

软土的压缩系数一般是在0.5MPa以上，甚至有的能达到4.5MPa，而且它的压缩性受到液限影响，随着增大而增大。

（3）承载力很低

软土的承载力一般小于20kPa。其变化范围约在5，25kPa。

（4）渗透性较差

软土的渗透系数低，是在i×10-5至i×10-7mm/s（i=1，2…，9）间，所以软土层要固结需要的时间很长。

（5）流变性

软土在不变的剪应力的作用下，将连续产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减。在固结沉降完成之后，软土还可能继续产生可观的次固结沉降。

软土具有强度低、压缩性高、渗透性差等一系列特性，因此，建筑单位要重视地基的稳定和变形问题。如果不采取任何行动，这样的地基承载不了很大的建筑物，甚至由于一些不可抗因素，例如自然因素，就会坍塌，也可能发生一些危害人类生命财产安全的事故。

2软弱地基的处理方法

如果建筑单位遇到软弱土层，要在这上面修建建筑物地基时，一般要按照以下的要求进行设计。

对于淤泥和淤泥质土来说，要利用它的覆盖层好的特点，把它作为承载力层；对于冲填土、建筑余泥和工业废料来说，而且它们的均匀性和密度较好时，也可以当做承载力层；对于杂填土来说，如果不经过处理，就不能作为承载力层。人工地基是由于地基承载力、变形达不到要求，而要对地基进行处理。局部软弱土层及暗沟、暗塘的处理，可采用基础加深、基础梁跨越，换土垫层或桩基等方法。当地基承载力和变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压（夯）实、换土垫层、堆载预压、砂井真空预压、砂桩、碎石桩、灰土桩，水泥旋喷或深层搅拌形成的水泥土桩以及桩基等方法。处在地下水位以上，由建筑余泥或工业废料组成的杂填土地基，可采用机械压（夯）实方法进行处理。对于不同的软弱地基的处理要因地制宜，要仔细考虑该区域软弱地基的特点，也要考虑当地环境的影响，保证建筑物的安全性能，处理后的地基的承载力要满足设计的要求，保证工程的质量。

3换土垫层的特点

垫层处理就是将地基基础下的软弱、湿陷性冻土、膨胀土、冻胀土等的一部分双全部挖去，然后换填密度大、强度大、水稳性好的沙硕土、碎石土、灰土、素土、矿渣以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并分层夯实至要求的密实度。换土垫层与原土相比，它具有承载力高、刚度大、变形小的特点，所以换土垫层法是一种改善土质的过程。

（1）换土垫层法用在各类浅层软弱地基及不均匀地基的情况下。当在建筑物范围内上层软弱土较薄时，就要采用全部置换处理。对于处理范围内存在的松填土、暗沟、暗塘、废坑、废井、墓穴或拆除旧基础后的坑穴时，换土垫层法处理地基遵循的基本原则是保持建筑物地基整体变形均匀。

（2）在地基建设中，采用换土垫层法全部置换厚度不大的软弱土层，能取得良好的效果。相反，对于一些深厚的软弱土层，就不能采用局部换土垫层法处理地基。工程特点不同，就要分别考虑换填材料的强度、稳定性、密度、渗透性、耐久性、对环境的影响、价格等因素。如果换土量大时，主要考虑的是当地材料的性质和能否适用，还要考虑能否用机械设备施工等条件，要综合的考虑，采取适当的方法进行建设工作。