建筑工程地基加固處理中換填法的要點(diǎn)分析

■王建偉 ■新密市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)管理局，河南 新密 452300

1 地基處理的概念及作用

換填法是挖去或挖去部分基礎(chǔ)底面天然的或后天形成的軟弱土層，分層回填有較高強(qiáng)度與較低壓縮性且不會(huì)有腐蝕性的素土、砂土、灰土以及工業(yè)廢料等材料，壓實(shí)處理后能夠發(fā)揮持力層的作用。常見的換填法主要包括砂卵石和灰土換填法。其作用主要表現(xiàn)在以下幾方面:(1)對(duì)較高強(qiáng)度墊層材料進(jìn)行換填后，可以使地基的承載力得到有效提升。(2)對(duì)較低壓縮性材料進(jìn)行換填之后，能夠使建筑物的沉降量減少。(3)對(duì)較大透水性的材料實(shí)施換填后，可快速消散基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力，避免基土有塑性破壞產(chǎn)生，使墊層下軟弱土層的固結(jié)及強(qiáng)度的提升得以加速。其次，對(duì)砂石等材料進(jìn)行換填時(shí)，由于顆粒粗大、孔隙大且不存在毛細(xì)水現(xiàn)象，可防止材料受凍而引發(fā)凍脹現(xiàn)象發(fā)生。(4)在濕陷性黃土地基中，運(yùn)用素土或灰土材料對(duì)黃土實(shí)施置換，可將變形得以消除，同時(shí)，換填后的材料由于密實(shí)度增加，還可將其作為防水層進(jìn)行使用，使下臥層天然的黃土層被水浸泡的可能性減少。(5)換填法除了與上述要求得到滿足以外，還能與現(xiàn)代社會(huì)的較高環(huán)保要求得到滿足，其運(yùn)用通常不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生水質(zhì)、大氣、噪聲以及地面泥漿等污染，只存在一定的震動(dòng)感，且波及范圍相對(duì)較小。

2 換填墊層施工的壓實(shí)操作

2.1 機(jī)械碾壓法

對(duì)地基土采用壓路機(jī)、羊足碾、推土機(jī)以及其他壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)。在施工時(shí)，應(yīng)先清除擬建建筑物范圍一定深度的軟弱土，先碾壓基坑底部，再在基坑內(nèi)運(yùn)用砂石、素土或灰土等墊層材料實(shí)施分層鋪筑，并逐層進(jìn)行壓實(shí)。對(duì)機(jī)械碾壓進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)對(duì)碾壓的速度進(jìn)行關(guān)注:將平碾壓的速度控制在2km/h以下、羊足碾小于3km/h、振動(dòng)碾小于2km/h，而振動(dòng)壓實(shí)則應(yīng)小于0.5km/h。在分層回填碾壓時(shí)應(yīng)對(duì)壁面基坑灌水或雨水下滲進(jìn)行預(yù)防，也需要對(duì)施工含水量實(shí)施控制，壁面由于不當(dāng)?shù)牡鼗幚韺?dǎo)致破壞現(xiàn)象發(fā)生。

2.2 平板振沖法

平板振沖法是運(yùn)用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)對(duì)無粘性土或較小粘粒含量、較好透水性的松散雜填土地基進(jìn)行壓實(shí)的方法。振動(dòng)壓實(shí)施工時(shí)，先對(duì)基槽兩邊進(jìn)行壓實(shí)，后對(duì)中間操作。填土的成分及振動(dòng)時(shí)間等因素對(duì)振動(dòng)壓實(shí)的效果產(chǎn)生直接影響，應(yīng)對(duì)地基土受到振動(dòng)時(shí)間的影響進(jìn)行關(guān)注。

2.3 重錘夯實(shí)法

重錘夯實(shí)法是采用起重機(jī)將夯錘提升至某一高度，然后將夯錘進(jìn)行自由下落，通過不斷重復(fù)夯擊，使地基得到有效加固。通常情況下，重錘夯實(shí)法在地下水位距地表0.8m以上稍濕的粘性土、濕陷性黃土、砂土、分層填土以及雜填土中得到適用。重錘夯實(shí)法運(yùn)用的主要設(shè)備包括:夯錘、起重機(jī)械、吊鉤以及鋼絲繩等。當(dāng)對(duì)鋼絲繩懸吊夯錘進(jìn)行直接運(yùn)用時(shí)，通常情況下，吊車的起重能力應(yīng)控制在超過錘重的3倍。對(duì)脫鉤夯錘進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，起重能力應(yīng)控制在夯錘重量的1.5倍以上。夯錘應(yīng)對(duì)圓臺(tái)形進(jìn)行使用，使錘重控制在2t以上，錘底面單位靜壓力應(yīng)達(dá)到15～20KPa范圍內(nèi)，使夯錘落距保持在4m以上即可。

3 換填法的施工原則

(1)對(duì)于地基持力層中存在的不均勻的軟硬位置，應(yīng)與持力層的穩(wěn)定性和建筑物安全產(chǎn)生的影響相結(jié)合，對(duì)處理方法實(shí)施確定。當(dāng)有較小不均點(diǎn)范圍、埋藏較深、四周土層穩(wěn)定以及沒有地基收縮影響時(shí)，可不對(duì)該不均點(diǎn)實(shí)施處理，否則應(yīng)實(shí)施挖除，與周圍土質(zhì)和密實(shí)度均勻一致的原則相結(jié)合，通過分層回填、夯壓密實(shí)，使上部建筑物由于地基持力層的不均勻變形而導(dǎo)致的破壞現(xiàn)象得到避免。

(2)與墊層底部的下臥層上存在的不均勻軟硬現(xiàn)象對(duì)墊層穩(wěn)定和建筑物安全說產(chǎn)生的影響相結(jié)合，對(duì)處理方法實(shí)施確定。對(duì)不均勻沉降要求較低的一般性建筑而言，當(dāng)下臥層有較小不均點(diǎn)范圍存在，且埋藏較深，處于地基壓縮范圍以外，并有穩(wěn)定的四周土層存在時(shí)，可不對(duì)該不均點(diǎn)實(shí)施處理。否則，應(yīng)實(shí)施挖除，并與周圍土質(zhì)和密實(shí)度均勻一致的原則相結(jié)合，實(shí)施分層回填，并通過密實(shí)夯壓，避免下臥層的不均勻變形導(dǎo)致墊層上部建筑物出現(xiàn)危害。

(3)在相同建筑物下，應(yīng)盡可能使墊層厚度處于相同狀態(tài)。對(duì)于不同厚度的墊層而言，應(yīng)將墊層厚度的突變得以防止。當(dāng)對(duì)較深墊層部位進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)控制該部位的壓實(shí)系數(shù)，使由于地基處理厚度不同而導(dǎo)致的差異變形得到防止或減少。

4 軟土地基處理中換填法的施工工藝

4.1 砂石墊土層中換填法的應(yīng)用

運(yùn)用卵石、碎石、砂礫、角礫、中砂、粗砂以及石屑等有良好級(jí)配的材料，不會(huì)有植物殘?bào)w、垃圾等雜質(zhì)存在?？刂粕笆淖畲罅?，使其控制在50mm以下。作為良好的換填材料，砂石發(fā)揮著重要的作用，應(yīng)控制存在排水要求的砂墊層，使其含泥量處于3%以下。當(dāng)換填材料屬于粉細(xì)砂或石粉時(shí)，應(yīng)對(duì)超過總量30%的卵石或碎石進(jìn)行摻入，使材料的級(jí)配狀況得以改善。作為采石場(chǎng)篩分時(shí)的細(xì)粒廢棄物，石屑的性質(zhì)與砂接近，在換填材料中進(jìn)行使用時(shí)，有不錯(cuò)的效果存在，但應(yīng)對(duì)含泥量和含粉量實(shí)施控制，促使墊層的質(zhì)量得到有效保障。對(duì)于濕陷性黃土或膨脹土地基進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，不得不對(duì)砂石等滲水性材料進(jìn)行選用。對(duì)于振動(dòng)荷載承受的地基而言，在地基處理時(shí)，不能使用砂墊層。

4.2 粉質(zhì)粘土墊土層中換填法的應(yīng)用

土料中存在5%以下的有機(jī)質(zhì)含量，且不得有凍土或膨脹土存在。當(dāng)有碎石存在時(shí)，粒徑應(yīng)控制在40mm以下。粉質(zhì)粘土墊層在濕陷性黃土或膨脹土地基中進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，土料中不得有磚、瓦或塊石夾雜。粘土的夯擊密實(shí)存在一定難度，因此不得將其作為換填材料進(jìn)行使用。在回填施工中不得不對(duì)粘土進(jìn)行使用時(shí)，應(yīng)運(yùn)用30%以上的砂石進(jìn)行均勻拌和。當(dāng)對(duì)粉質(zhì)粘土實(shí)施大面積換填且運(yùn)用到大型機(jī)械夯壓施工時(shí)，土料中碎石粒徑可達(dá)到50mm以上，最大不能超過100mm，否則會(huì)對(duì)墊層的夯壓效果產(chǎn)生影響。

4.3 粉煤灰墊土層中換填法的應(yīng)用

在道路、小型建筑、堆場(chǎng)以及構(gòu)筑物等場(chǎng)地內(nèi)實(shí)施墊層換填。選用的粉煤灰應(yīng)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)腐蝕性和放射性的要求相符。粉煤灰墊層上應(yīng)對(duì)0.3～0.5m的覆土實(shí)施覆蓋。粉煤灰墊層中對(duì)摻加劑進(jìn)行摻入時(shí)，應(yīng)運(yùn)用試驗(yàn)的方法使其性能與適用條件得到確定。根據(jù)粉煤灰燃燒后出現(xiàn)的玻璃體的粒徑進(jìn)行分析，應(yīng)屬于粉土的范圍內(nèi)。與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膠凝作用存在，當(dāng)壓實(shí)系數(shù)超過0.9時(shí)，即可對(duì)7度地震液化實(shí)施抵抗。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在建筑工程施工中，作為整個(gè)建筑的基礎(chǔ)，地基施工的質(zhì)量具有決定性作用。因此，地基施工的質(zhì)量對(duì)上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。在地基施工中，應(yīng)與土質(zhì)的特點(diǎn)相結(jié)合，對(duì)不同的施工方法進(jìn)行運(yùn)用，其中最常用的施工方法則是換填法，可以對(duì)地基實(shí)施有效加固，使地基的施工質(zhì)量得到保障，對(duì)整個(gè)建筑施工質(zhì)量發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用。

［1］宋波，李會(huì)興.淺談淺層軟弱地基處理中換填墊層法的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古水利.2009(03).