建筑工程建设中的换填法地基加固技术

王林伟

（山西三建集团有限公司，山西长治 046000）

0 引言

随着社会经济的快速发展，建筑工程建设在国民经济中的地位日益重要，基础设施建设和城市化进程不断加快。建筑工程的质量和安全性直接关系到人民群众的生活质量和生命安全。因此，地基加固技术在建筑工程建设中具有举足轻重的地位。为了解决这些问题，换填法地基加固技术应运而生，并在建筑工程建设中得到了广泛应用。

1 换填法地基加固技术概述

1.1 换填材料的选择

在进行换填法地基加固技术的过程中，选择合适的换填材料是决定加固效果的关键。这些材料需要满足一定的强度、稳定性和透水性等要求，以确保地基能够承载建筑物的重量，并防止地基因水分积聚而产生液化现象。具体而言，常用的换填材料包括砂石、碎石土和混凝土等。砂石具有较好的透水性和稳定性，适用于各种类型的地基加固工程；碎石土则具有较高的强度和稳定性，适合用于承载能力要求较高的建筑物地基；而混凝土则具有较高的强度，但透水性较差，可能需要配合其他材料使用。在选择换填材料时，还需要考虑到材料的价格和施工难度，以确保工程的经济性和可行性。总的来说，合适的换填材料能够有效提高地基的承载能力和稳定性，从而确保建筑物的安全和稳定[1]。

1.2 换填方法

（1）直接换填法。此方法适用于较浅的地基，施工过程简单，直接将软弱土层挖除，然后填充强度较大的材料，最后再进行压实。这种方法能够有效提高地基的承载力，但需要注意的是，对于较深的地基，这种方法可能会引起较大的沉降。

（2）桩基换填法。此方法适用于较深的地基，通过在地基中打入一定数量的桩基，形成桩基承台，然后将桩基之间的软弱土层挖除，填充强度较大的材料，最后再进行压实。这种方法既能有效提高地基的承载力，又能减小沉降。

（3）压注换填法。此方法适用于各种类型的地基，通过在地基中压注一定比例的强度较大的材料，使地基的承载能力得到提高。这种方法施工方便，但对地基土体的扰动较小，可能需要多次压注才能达到理想的效果。

1.3 换填法的优点和适用范围

1.3.1 优点

（1）提高地基承载能力。换填法能有效提高地基的承载能力，通过更换软弱土层，使地基能够承受更大的荷载。

（2）施工简便。换填法的施工过程相对简单，无须复杂的设备和技术，适合各种类型的地基加固工程。

（3）经济性好。相比于其他地基加固方法，换填法的成本较低，具有较好的经济效益。

（4）提高地基稳定性。通过换填法，可以提高地基的稳定性，防止地基因荷载作用而发生过大的沉降或者液化现象[2]。

1.3.2 适用范围

（1）适用于较浅的地基。对于深度较浅的地基，可以直接采用换填法进行加固，施工简便，效果明显。

（2）适用于各种类型的地基。无论是砂土、粘土还是岩石地基，都可以采用换填法进行加固。

（3）适用于需要提高承载能力的地基。对于需要承受较大荷载的建筑物，可以通过换填法提高地基的承载能力。

（4）适用于地基土层较均匀的情况。如果地基土层较为均匀，那么换填法的效果会更为明显。

2 换填法地基加固技术的施工流程

2.1 前期准备

（1）勘察与设计。在施工前，首先需要对地基进行详细的勘察，了解地基土层的性质，如承载力、均匀性、液化特性等。根据勘察结果，设计单位会制定合理的换填法加固方案，包括换填材料的类型、厚度等。设计方案是施工的依据，必须充分考虑地基土层的实际情况和建筑物的荷载要求。

（2）施工方案与组织。根据设计方案，编制详细的施工方案，包括施工流程、施工方法、施工设备、人员组织等。同时，要确保施工方案符合安全和环保要求，尽量减少施工对周围环境的影响。

（3）材料准备。根据设计方案，准备所需的换填材料，如砂石、碎石土、混凝土等。要确保材料的质量和性能满足设计要求，同时注意材料的存储和运输，避免材料损失和污染。

（4）设备准备。根据施工方案，准备所需的施工设备，如挖掘机、压路机、测量仪器等。要对设备进行严格的检查和维护，确保设备性能良好，避免因设备故障导致施工延误[3]。

（5）安全与环保措施。在施工前，要对施工现场进行安全评估，制定相应的安全措施，如设立围挡、警示标志等。同时，要制定环保措施，控制施工现场的噪音、粉尘等污染物排放，保护周围环境。

（6）施工人员培训。对施工人员进行技术培训，确保他们熟悉施工流程和方法，掌握施工安全知识和操作技能。

（7）现场布置。根据施工方案，对施工现场进行布置，设置施工区域、材料堆放区、设备停放区等，确保施工现场的有序和安全。

2.2 施工步骤

（1）测量放线。根据设计图纸，对施工现场进行测量放线，确定换填区域的边界和尺寸。这一步是施工的基础，要确保测量的准确性，为后续施工提供依据。

（2）基坑开挖。按照测量放线的结果，使用挖掘机等设备开挖基坑。基坑的大小和深度应根据设计要求进行控制，确保挖至设计要求的土层。

（3）土方挖掘与运输。在基坑开挖过程中，要及时将挖掘出的土方进行运输，避免对施工现场造成影响。土方可以就近集中堆放，也可以进行运输至指定地点。

（4）基坑清理。基坑挖至设计要求的深度后，要对基坑进行清理，去除坑底残留的松散土和杂物。同时，要对基坑壁进行修整，确保其垂直度和平整度。

（5）检验土层。在换填前进行土层检验，确认土层的实际情况，包括土层的性质、厚度、均匀性等。如有异常，要及时采取措施进行处理。

（6）填充换填材料。将准备好的换填材料填充至基坑内，按照设计要求的厚度和顺序进行填充。填充过程中要保证换填材料的质量和密实度，以确保加固效果。

（7）压实换填材料。在填充换填材料后，使用压路机等设备对换填材料进行压实。压实过程中，要控制压实的速度和力度，确保换填材料的密实度满足设计要求。同时，要注意观察换填材料的沉降情况，如有异常要及时处理[4]。

（8）分层施工。对于较厚的换填层，可以采用分层施工的方法，即填充一层换填材料后进行压实，再填充下一层，直至达到设计要求的厚度。分层施工有利于提高换填材料的密实度和承载能力。

（9）施工质量检测。在施工过程中，要对换填材料的质量和密实度进行实时检测，确保施工质量满足设计要求。如有不合格的地方，要及时进行处理。

（10）基坑回填。在换填材料施工完成后，进行基坑回填。回填过程中，要使用合适的回填材料，并按照设计要求的顺序和方法进行回填。回填完成后，要对地面进行平整处理，恢复原状。

（11）施工验收。施工完成后，对加固后的地基进行检测和验收，评估加固效果。验收结果显示，加固效果满足设计要求，可以进行后续的建筑施工。

通过以上施工步骤，换填法地基加固技术可以有效地提高地基的承载能力和稳定性，确保建筑物的安全稳定。在施工过程中，要严格按照设计要求和施工方案进行操作，确保施工质量。

2.3 质量控制与安全保障

施工单位需制定严格的质量管理体系和安全操作规程，确保施工过程的规范进行。在质量控制方面，施工单位需对换填材料进行严格把关，确保其质量满足设计要求。同时，采用先进的检测设备，实时监测施工过程中的材料质量和密实度，及时发现并处理问题。在施工过程中，加强现场监督，确保施工质量符合设计要求。此外，在安全保障方面，施工前对施工人员进行安全培训，提高他们的安全意识和操作技能。施工现场要设立围挡、警示标志等，确保施工安全。同时，制定应急预案，对可能出现的安全事故进行预防和应对。总之，换填法地基加固技术的施工流程中，质量控制与安全保障是关键环节。只有严格把控质量，确保施工安全，才能保证加固效果满足设计要求，为建筑物提供安全稳定的基础。

3 换填法地基加固技术的具体应用

3.1 适用场景

（1）既有建筑地基加固。对于已建成的建筑物，如发现地基承载力不足或不均匀沉降等问题，可以采用换填法进行加固，提高地基的承载能力和稳定性。

（2）新建建筑地基处理。在新建建筑工程中，如地基土层较差，可以直接采用换填法处理地基，以保证建筑物的安全稳定。

（3）软土地基加固。对于软土地基，如沼泽地、海滩等，采用换填法可以有效提高地基的承载能力和稳定性，保证建筑物的安全。

（4）地基不均匀沉降处理。当地基出现不均匀沉降现象时，可以采用换填法进行处理，以减小沉降差异，提高地基的整体稳定性。

（5）提高地基抗震性能。在地震活跃区，采用换填法加固地基可以提高建筑物的抗震性能，减少地震对建筑物的影响。

（6）基础改造工程。在基础改造工程中，如桩基、承台等，可以采用换填法进行加固，提高基础的整体稳定性和承载能力。

3.2 实际案例分析

以某地区一座三层住宅楼为例，由于地基土层较软，导致建筑物出现不均匀沉降现象。为了确保建筑物的安全稳定，采用换填法地基加固技术进行处理。

（1）前期勘察与设计。需要对地基进行勘察，了解地基土层的情况，为加固设计提供依据。设计单位根据勘察报告，制定合理的换填法加固方案，确定换填材料的类型和厚度[5]。

（2）施工准备。根据设计方案，准备所需的换填材料（砂石、碎石土等）和施工设备（挖掘机、压路机等）。同时，对施工现场进行平整和清理，确保施工顺利进行。

（3）施工过程。①挖除软弱土层。按照设计要求，使用挖掘机挖除地基内的软弱土层，挖至设计要求的深度。②填充换填材料。将准备好的换填材料填充至挖除的土层中，并按照设计要求进行分层填充和压实。③施工质量控制。在填充过程中，进行实时监测，确保换填材料的厚度和质量满足设计要求。同时，对压实过程进行控制，确保换填材料充分压实，提高地基的承载能力。

（4）施工完毕后的检测与验收。施工完成后，对加固后的地基进行检测，评估加固效果。检测结果显示，加固后的地基承载能力和稳定性均满足设计要求，消除了不均匀沉降现象，确保了建筑物的安全稳定。

3.3 常见问题及解决方案

（1）地基承载力不足。解决方案：为了提高地基的承载力，可以采用强度更高的换填材料，如采用碎石土或混凝土代替砂石。同时，可以增加换填材料的厚度，以提高地基的承载能力。此外，可以对地基进行深层处理，如采用桩基或压力灌浆等方法，以增强地基的承载能力。

（2）地基不均匀沉降。解决方案：为了减小地基的不均匀沉降，可以采用以下方法：①在设计阶段，合理选择换填材料和厚度，以减小地基的沉降差异。②在施工过程中，严格控制换填材料的质量和压实程度，确保地基的均匀性和密实性。③在地基加固过程中，对已有建筑物进行支撑和加固，以防止建筑物在加固过程中产生新的不均匀沉降。

（3）地基液化现象。解决方案：为了防止地基液化现象，可以采用以下措施：①选择透水性较好的换填材料，以降低地基土的液化潜力。②在施工过程中，确保换填材料的压实程度，提高地基的密实性，从而减小地基液化的可能性。③在地基加固完成后，对地基进行检测和监测，及时发现和处理地基液化现象。

（4）施工质量控制难度大。解决方案：为了提高施工质量，可以采取以下措施。①对施工人员进行技术培训，提高施工水平和质量意识。②在施工过程中，加强现场监督和管理，确保施工质量符合设计要求。③采用先进的施工设备和技术，提高施工效率和质量。

（5）加固效果难以评估。解决方案：为了确保加固效果满足设计要求，可以采取以下措施。①在加固完成后，对地基进行详细的检测和评估，以评估加固效果。②对建筑物进行长期监测，观察加固后的地基在使用过程中的性能变化，以验证加固效果。③结合实际工程经验，不断优化加固设计和施工方法，提高加固效果。

通过以上分析，可以看出，在换填法地基加固技术的应用过程中，可能会遇到地基承载力不足、地基不均匀沉降、地基液化现象、施工质量控制难度大和加固效果难以评估等问题。针对这些问题，我们可以采取相应的解决方案，以确保加固效果满足设计要求，保证建筑物的安全稳定。

4 结语

总之，换填法地基加固技术在建筑工程建设中具有广泛的应用前景，有助于提高地基承载力、保障建筑物的安全稳定。应积极推广和应用该技术，加强技术研究和创新，提高施工质量，确保建筑工程建设的安全、高效、可持续发展。