換填墊層法地基處理材料的選用及設(shè)計(jì)

換填墊層法地基處理材料的選用及設(shè)計(jì)河南科技大學(xué)規(guī)劃與建筑工程學(xué)院高笑娟1、換填墊層法適用條件

當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形滿足不了設(shè)計(jì)要求，而軟弱土層的厚度又不是很大時(shí)，基礎(chǔ)底面下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖除，然后分層換填強(qiáng)度較大的砂（碎石、素土、灰土、爐渣、粉煤灰）或其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料，并壓實(shí)至要求的密實(shí)度為止，這種地基處理方法稱為換填墊層法，簡稱為換填法。

換填法多用于公路構(gòu)筑物的地基處理，在建筑工程中也有一定范圍的應(yīng)用。換填法的加固原理是根據(jù)土中附加應(yīng)力分布規(guī)律，讓墊層承受上部較大的應(yīng)力，軟弱層承擔(dān)較小的應(yīng)力，以滿足設(shè)計(jì)對地基的要求。2、墊層的作用

（1）提高持力層的承載力通過擴(kuò)散作用使傳到墊層下軟弱土層的應(yīng)力減小。（2）減小沉陷量一般地基淺層部分的沉降量在總沉降量中所占的比例是比較大的。以條形基礎(chǔ)為例，在相當(dāng)于基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)的沉降量約占總沉降量的50％，如以密實(shí)砂或其他建筑材料代替上部軟弱土層，就可以減小這部分的沉降量。砂墊層或其他墊層對應(yīng)力的擴(kuò)散作用，使作用在下臥土層的壓力較小，這樣也會相應(yīng)減小下臥土層的沉降量。

（3）加速軟弱土層的排水固結(jié)（4）防止凍脹

因?yàn)榇诸w粒的墊層材料孔隙大，不易產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象，因此可以防止寒冷地區(qū)土中的冰所造成的凍脹。這時(shí)，砂墊層的底面應(yīng)滿足當(dāng)?shù)貎鼋Y(jié)深度的要求。

（5）消除膨脹土的脹縮作用在各類工程中，墊層所起的主要作用有時(shí)也是不同的，對膨脹土地基而言主要是消除膨脹土的膿縮作用。3、墊層材料的選用（1）砂石砂石墊層材料宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂或石屑，應(yīng)級配良好，不含植物殘?bào)w、垃圾等雜質(zhì)。當(dāng)使用粉細(xì)砂時(shí)，應(yīng)摻入不少于總重30％的碎石或卵石。砂石的最大粒徑不宜大于50mm，并通過試驗(yàn)確定虛鋪厚度、振搗遍數(shù)、振搗器功率等技術(shù)參數(shù)。對濕陷性黃土地基，不得選用砂石等透水材料。（2）粉質(zhì)粘土土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過5％，亦不得含有凍土或膨脹土，不得夾有磚材料。當(dāng)含有碎石時(shí)，粒徑不宜大于50mm。（3）灰土灰土的體積配合比宜為2:8或3:7。土料宜用粉質(zhì)粘土，不宜使用塊狀粘土和砂質(zhì)粉土，不得含有松軟雜質(zhì)，并應(yīng)過篩，其顆粒直徑不得大于15mm。石灰宜用新鮮的消石灰，其顆粒粒徑不得大于5mm。（4）粉遺煤灰可用饑于道仿路、解堆場保和小復(fù)型建煮筑物刷、構(gòu)雞筑物妻等的昌換填貢墊層誤。粉獎煤灰賺墊層而上宜杯覆土0.秀3—0.抗5m。作會為建建筑物掏墊層態(tài)的粉導(dǎo)煤灰品應(yīng)符第合有迫關(guān)放犁射性艷安全剩標(biāo)準(zhǔn)本的要第求。（5）礦絹渣墊層濁使用狡的礦寨渣是胡指高縫爐重?cái)氐V渣框，可線分為溉分級豪礦渣符、混墨合礦浴渣及吃原狀婆礦渣婆。礦匙渣墊鳴層主愉要用痕于堆督場、礙道路非和地悉坪，健也可脈用于描小型旗建筑挪物、懇構(gòu)筑屠物地璃基。驢易受正酸、肆堿影以響的裝基礎(chǔ)嶄或地點(diǎn)下管牽網(wǎng)不探得采言用礦米渣墊腿層。黎大量價(jià)填筑泊礦渣穿時(shí)，司應(yīng)考白慮對腎地下緒水和哨土壤嶄的環(huán)偶境影讀響。4、墊奴層設(shè)釋計(jì)（1）墊狂層厚聲度的課確定墊層懲厚度z應(yīng)根奴據(jù)需天置換滔軟弱鴨土的帆深度暈或下計(jì)臥土忍層的棒承載衰力確保定，買并結(jié)橡合式對于益矩形鞭基礎(chǔ)進(jìn)行候墊層么厚度佩設(shè)計(jì)童計(jì)算貿(mào)時(shí)，陸一般屑是先薯根據(jù)泄初步搶擬定做的厚唯度，臣再用喬公式狹進(jìn)行滲復(fù)核秩。墊打?qū)雍裾潭纫缓贪悴环乓舜蟪嘤?m，如封果厚淺度太漫大，境則施育工困呢難；塘也不算宜小晴于o．5m，厚罰度太握小則道墊層渠的作奴用不秋明顯鑰。（2）墊具層寬郵度確喬定墊層魯頂面販每邊兵超出膠基礎(chǔ)冤底邊旱不宜討小于30窮0m上m或從遼墊層縫底面盲兩側(cè)遲向上鋼按當(dāng)煮地開母挖基候坑經(jīng)者驗(yàn)的糧要求昨放坡扣確定血墊層勸頂面蘋寬度聯(lián)，整抖片墊功層的載寬度洞可根述據(jù)施擁工的符要求錫適當(dāng)書加寬腹。3、墊廣層承蘇載力麻的確第定經(jīng)換胖填處立理后恢的地錄基，矛由于金理論豬計(jì)算息方法賭尚不宏夠完印善，助墊層她的承龍裁力煌宜通擾過現(xiàn)超場載府荷試候驗(yàn)確泊定。欠當(dāng)無膨試驗(yàn)鳴資料世時(shí)，婦可按貝下表位選用普，并狠應(yīng)驗(yàn)桂算下功臥層誓的承抓載力驚。例題莊：某擋五層挪磚石寇混合咐結(jié)構(gòu)膝的住打宅建然筑，題墻下演為條忠形基虜?shù)A，蹄寬B＝1.廟2m，埋宋深d=1輸m，上圓部建舒筑物梯作用遲于基倡礎(chǔ)上廁的荷決載F=1火50瀉kN庸/m。地給基土殊表層鳥為粉喊質(zhì)粘醋土，蘭厚h1=1恭m，重肉度γ1＝17魄.8騙k哥N/轟m3；第泥二層帖為淤消泥質(zhì)孟粘土塘，厚15打m，重弦度算＝17艇.5藝k陜N/涼m3，含翠水率w＝55％；發(fā)第三賽層為事密實(shí)廈砂礫撥石。蜂地下給水距缸地表搬面為1m。因黑地基炎土比斬較軟牽弱，豆不能環(huán)承受壇上部鐮建筑布荷載壤，試壞設(shè)計(jì)扎砂墊往層的勵厚度暫和寬激度。（回犁歸修獅正系盼數(shù)Ψf＝0.所9，承來載力雨基本或值為60蘭kP其a）（承輪載力依修正扁系數(shù)ηb＝0，ηd＝1.袋1）（應(yīng)漠力擴(kuò)叨散角θ=3嘆0°，z/B>0播.5）（基約礎(chǔ)及堡其上摧填土冤平均福重度γG=2佩0k睡N/背m3。）答：（1）假療定砂塵墊層將的厚歇度z＝1.駐6m，并蜻要求劍分層笛碾壓垮夯實(shí)嘗，干晝密度體達(dá)到稈大于1.縫6g裝/c逃m3；則陡應(yīng)力串?dāng)U散拆角θ=3瓣0°。（2）砂延墊層孫厚度賠驗(yàn)算基礎(chǔ)惰底面浙平均南壓力良設(shè)計(jì)沒值砂墊績層底魯面的絹附加錘應(yīng)力緒（條平形基沉礎(chǔ)）砂墊濤層底拾面的熊自重興應(yīng)力地基霸承載墓力標(biāo)戲準(zhǔn)值地基偶承載治力設(shè)犬計(jì)值地基帝穩(wěn)定章性故滿篇足穩(wěn)舌定性耕要求它，且方較經(jīng)鼠濟(jì)，剛砂墊糟層厚奪度確若定。（3）確典定砂眠墊層勺的底股寬砂墊盈層底鋼寬可不兩邊星各加駁寬20優(yōu)cm。（4）繪忠制砂寸墊層筋剖面伸圖4、墊誕層材正料的換選用（1）砂搞石砂石掉墊層龍材料仗宜選遺用碎聽石、屆卵石運(yùn)、角字礫、課圓礫違、礫嶄砂、產(chǎn)粗砂寬、中近砂或覆石屑(粒徑幼小于2m駕m的部蹤蝶分不逆應(yīng)超燈過總捏重的45％)，應(yīng)油級配長良好疼，不謝含植拔物殘奶體、診垃圾宮等雜柔質(zhì)。誼當(dāng)使認(rèn)用粉幻玉細(xì)砂寺時(shí)，碼應(yīng)摻?jīng)r入不販少于視總重30％的章碎石挨或卵謙石。皺砂石駐的最什大粒硬徑不稼宜大浙于50棚m器m，并叼通過地試驗(yàn)遼確定罪虛鋪登厚度錦、振傲搗遍叨數(shù)、講振搗來器功品率等土技術(shù)醫(yī)參數(shù)竟。對權(quán)濕陷蝴性黃岡土地噴基，輸不得幻玉選用勵砂石皮等透黑水材剩料。（2）粉敏質(zhì)粘許土土料獅中有肅機(jī)質(zhì)突含量博不得痛超過5％，化亦不曾得含倉有凍博土或質(zhì)膨脹幫土，雜不得汁夾有圾磚材項(xiàng)料。員當(dāng)含混有碎腐石時(shí)掛，粒辛徑不賭宜大腎于50京m罷m。（3）灰計(jì)土灰土溝的體黎積配蕩合比刮宜為2:漏8或3:饑7。土寄料宜鈔用粉同質(zhì)粘廟土，太不宜憤使用暫塊狀括鉆土刑和砂敢質(zhì)粉壇土，躁不得靠含有碼松軟抓雜質(zhì)怎，并血應(yīng)過桂篩，辮其顆怪粒直堡徑不沖得大卵于15常mm。石懼灰宜膝用新徒鮮的孩消石眼灰，義其顆逐粒粒歲徑不撓得大訓(xùn)于5m默m。（4）粉妹煤灰可用愛于道載路、睡堆場揪和小誓型建曬筑物瞎、構(gòu)陡筑物揀等的屈換填墊墊層努。粉抵煤灰硬墊層纏上宜維覆土0.還3—0.服5m。粉殲煤灰匹墊層汗中采泡用摻窄合劑議時(shí)，底應(yīng)通含過試拔驗(yàn)確笑定其漲性能熄及適隙用條怕件。渾作為壩建筑蟻物墊加層的乘粉煤劣灰應(yīng)熱符合稻有關(guān)獻(xiàn)放射怠性安錢全標(biāo)爛準(zhǔn)的友要求塔。粉和煤灰熊墊層夠中的亭金屬士構(gòu)件泛、管伸網(wǎng)宜防采用火適當(dāng)君防腐慶措施脾。大揉量填協(xié)筑粉訂煤灰知時(shí)應(yīng)偵考慮黎對地絨下水泊和土緣瑞壤的鴉環(huán)境掀影響穗。（5）礦負(fù)渣墊層倍使用嘴的礦稈誼是炕指高慮爐重逮礦渣職，可伯分為辭分級恥礦渣乘、混詠合礦懶渣及畫原狀鑼礦渣沒。礦紹渣墊豆層主載要用杯于堆嘆場、疏道路旅和地電坪，馳也可載用于堡小型仰建筑菠物、浴構(gòu)筑宗物地吃基。浮易受怎酸、濟(jì)堿影宇響的們基礎(chǔ)紙或地閘下管明網(wǎng)不查得采簡用礦良渣墊握層。絡(luò)大量播填筑寄礦渣轟時(shí)，個(gè)應(yīng)考密慮對逼地下糕水和流土壤掩的環(huán)礙境影擱響。（6）其種他工估業(yè)廢屈碴在有日可靠肌試驗(yàn)價(jià)結(jié)果橫或成嬌功工夢程經(jīng)戚驗(yàn)時(shí)錦，對擴(kuò)質(zhì)地獄堅(jiān)硬飽、性俘能穩(wěn)虹定、華無腐浴蝕性排和放粉射性攜危害裂的工欲業(yè)廢紀(jì)碴等妻均可僚用于浸填筑渾換填渾墊層園。被仰選用赴工業(yè)蠟廢渣統(tǒng)的粒截徑、俗級配趙和施幟工工慨藝等陳應(yīng)通裙過試享驗(yàn)確并定。（7）土掀工合線成材招料由分遍層鋪艱設(shè)的蜻土工鉆合成驗(yàn)材料票與地餡基土拐構(gòu)成棕加筋揚(yáng)墊層折。墊莫層填偵料宜生用碎照石、難角礫滿、礫熊砂、齡粗砂銳、中預(yù)砂或登粉質(zhì)曉粘土罪等材鉛料。釀當(dāng)工放程要安求墊喇層具催有排少水功棋能時(shí)硬，墊托層材洞料應(yīng)陸具有茄良好垃的透屈水性搬。在橡軟土出地基恨上使層用加跡筋墊料層時(shí)蘆，應(yīng)斑保證捷建筑違穩(wěn)定磚并滿救足允熊許變觀形的貍要求警。（8）聚冤苯乙叢烯板療塊墊訓(xùn)層EP擺SEP酒S是發(fā)省泡聚煤苯乙丘烯俗弓名泡玻沫塑卷料。貌這種虜材料呀具有高超輕遠(yuǎn)的特貌點(diǎn)（桌密度掏約0.割2～0.時(shí)3k擺N/賠m3），昨僅為絮普通馬路堤圍填料窮質(zhì)量云的1/睬50～1/亮10鹽0；具休有耐均壓縮務(wù)性（結(jié)壓縮龍強(qiáng)度鑒可達(dá)30～14攀0k腐N/資m2）；似具有旋耐水蠶性及井化學(xué)繡穩(wěn)定扒性。EP撓S塊體宵具有莊自立抗性，拆對擋馳土結(jié)叉構(gòu)承耍受側(cè)暢向壓知力很拔小。艙用EP攏S塊鋪鳴筑路追堤，強(qiáng)施工貧簡單緒、快乒速、嶄方便政，無限需大主型施帽工機(jī)催械，梨工期腥很短培。EP財(cái)S材料傾是公媽路路鎖基理娘想的搖超輕蠻質(zhì)填臟筑料題。特巨別是地在軟勺土地苦基上得修筑獸高速航公路殲，可拿起到樸穩(wěn)定搞路基耕，大濕幅度再減少偶沉降翻，消艘除橋背頭跳朵車及奏降低鏟對構(gòu)導(dǎo)造物漠的水定平推我力等訓(xùn)作用蠢。從國零外工鏡程實(shí)發(fā)例分錦析，EP瀉S材料50執(zhí)%以上牽用于脅道路版工程鵲，而民且主唯要用穗于路商堤填求筑。謀由于EP桑S具有日超輕察性、叔耐壓遮縮性手、自捆立性顆、耐貸水性澆和施旬工簡工單、需方便鎮(zhèn)等優(yōu)待點(diǎn)，貴應(yīng)用換范圍盲比較免廣泛陽，不速僅使準(zhǔn)用于卸各種憐道路勝，而私且在靜鐵路柔、停紹車場贈、公元園、慎住宅肯和各恐種建電筑物邪上使叉用，扭可以確用作商填土攤、結(jié)勝構(gòu)物缸背面拍填料蒸、防瞎護(hù)設(shè)壞施等追。目前清該技鏈術(shù)已囑推廣牙應(yīng)用叔在滬獅杭、檔杭寧欣、甬贊臺溫宏、杭皺金衢悠、杭每州繞體城線野等高計(jì)速公鍬路上糟，上固海已爛用于援同三糊國道醒上海保段的裳路基倆設(shè)計(jì)示。19叉95年，驕杭甬秘望童預(yù)跨線罩橋工騎程，怠與原藥擴(kuò)孔鍵建橋王方案比相比纏節(jié)省陸投資酷近80萬元疾。19吳96年，魂杭州郊過境岸一級墨汽車滋專用爆公路龍，與告原樁紋式路昌堤方油案相束比節(jié)評省投介資近10隸5萬元與。19毅96年，蓄玉環(huán)76省道圾澤坎脾線橋勻頭滑謎移EP呢S處理菌，與烤擴(kuò)孔善建橋威方案等相比條節(jié)省謹(jǐn)投資55萬元包。19貸99年，絞杭寧撤高速婦公路窩湖州微段，容與原非擴(kuò)孔助建橋弦方案撓相比芝節(jié)省寬投資12筍5萬元屯。20五01年，鎮(zhèn)杭金絕衢高強(qiáng)速公少路（堵杭州——金華——衢州換）蕭銜山段毒，與瘡相應(yīng)虜建橋勺方案倆相比床節(jié)省察投資11尿5萬元趕。（9）粉刺煤灰賄墊層粉煤汁灰墊堪層是礎(chǔ)對軟胖土地糟基采辣用的把換填慕加固越技術(shù)份之一技。粉化煤灰活排放虎堆積揉，不陰僅占濾用寶教貴的勸土地塘資源器，而蘇且對隸生態(tài)斧環(huán)境線構(gòu)成適不同畝程度拳的污辜染。農(nóng)建造罩貯灰窩場又尿要耗扒費(fèi)國區(qū)家大彈量的膚基本丈建設(shè)廈投資貓費(fèi)用蓄和農(nóng)暮業(yè)用捐地。拼因此妄，對引粉煤勁灰的腰處理帖和利帆用已氣成為蒙我國略一個(gè)思比較份突出睡的經(jīng)壟濟(jì)和技社會葉問題促，迫悄切需恥要在夸巖土挽工程這范圍乖內(nèi)開斷發(fā)利戰(zhàn)用粉拉煤灰刃資源稅，把數(shù)粉煤數(shù)灰作蘋為軟耀土換隊(duì)境材浸料使默用。媽經(jīng)上侄海寶汗鋼工腫程、燦上海皺冷軋舌薄板王工程匠、上街海關(guān)塞港港遷區(qū)工怖程、色上海蜘外高宏橋港布區(qū)工悶程等葵各項(xiàng)躁重點(diǎn)全建設(shè)筐工程規(guī)境筑慌粉煤匪灰墊奮層的板工程塵實(shí)例德證明彼，粉哈煤灰半是一扮種良委好的久地基啦處理環(huán)材料卵資源補(bǔ)，具鬼有良屈好的伯物理束、力需學(xué)性統(tǒng)能，創(chuàng)能滿圓足工病程設(shè)薄計(jì)技錢術(shù)要何求。1）自相重輕它。粉煤利灰相紅對密哨度比很粘性喘土小鈴得多拼，一抱般松口散重標(biāo)度為6—7k儀N/頌m3，經(jīng)漂輕型域擊實(shí)繭試驗(yàn)撇擊實(shí)店后干栗重度愁為9.們2—13營.5份kN閃/m3。因圖此粉主煤灰恐的相雨對密晶度和坐重度讓均比年粘性刮土為練小。握粉煤域灰自倘重輕磚給回熟填土錢工程惠帶來貴有利恐的一斥面，包可降奇低對迫下臥當(dāng)土層或的壓女力，雄減少夸沉降咬，如處利用的該特她點(diǎn)，邪道路貿(mào)路堤繩的填焦筑工劑程高太度現(xiàn)柳在可姓提高訂至8m，打藝破了繡土路橫堤4.竄5m的高羨度極腹限。2）擊奸實(shí)性震能好零。粉煤直灰的墻顆粒纖組成將特點(diǎn)離，使闊它具趣有可私振實(shí)字或碾天壓的憐條件驅(qū)，擊喜實(shí)試投驗(yàn)曲容線峰雁值段擠比天安然土仆具有孩相對久寬度團(tuán)的最音優(yōu)含陡水量幣區(qū)間察，粉數(shù)煤灰舌的最養(yǎng)優(yōu)含形水量的變動咱幅度銜是±4％，耍大于求土的±2％的漲變動陽幅度伯。因刻此，耽物煤柱灰在摩回演副施工剖過程爆中達(dá)餃到設(shè)百計(jì)密譜實(shí)皮捐要求捆的含脖水量買容易犬控制爽，施攝工質(zhì)假量容休易得巨到保洪證。3）抗咬剪強(qiáng)歸度抗剪暴試驗(yàn)班按直炊剪（蘭快剪沈）和退三軸掛剪（灶固結(jié)慶不排掠本剪記）分滋別進(jìn)亂行，匹粉煤欄灰的恥內(nèi)摩盤擦角Φ粘聚嗓力c均與勾粉煤綿灰的幸灰種鵝、剪得切方害法、陷壓實(shí)性系數(shù)規(guī)大小汽和齡誼期長誤短有牽關(guān)。4）滲團(tuán)透性由于僚粉煤與灰的購顆粒剪組成位近似毛砂質(zhì)現(xiàn)粉土戲，壓館實(shí)過郊程與嗎壓實(shí)困初期埋都具資有較稀大的賞滲透向系數(shù)碼，但卸隨著編齡期嘆的增倉加，后滲透答性能遠(yuǎn)逐漸結(jié)減弱翼，粉嗽煤灰謎還具濕有較滑強(qiáng)的滿齡期車效應(yīng)她。處題于松躁散狀熄態(tài)下有的細(xì)狀顆粒便并有融水存萄在時(shí)奮，會陰在常嚷溫下秘與氫苦氧化糠鈣產(chǎn)徐生化賓學(xué)反校應(yīng)，崖形成灰具有該膠凝鉗能力罩的化愧合物退，這洽種反堂應(yīng)即分稱為備火山墊反應(yīng)煎。這絡(luò)種反員應(yīng)的均產(chǎn)物版有效掏填充答了孔搖隙，止從而扒使強(qiáng)鐮度和跟抗?jié)B京性能常得到毅改善堡，這烈一特杠性還工能使尿墊層印在后吹期形耳成——塊具備有隔邁水性鎖能的吩板塊柱，其百剛度喉和強(qiáng)泊度均匆較好寸，這臥就大橫大地蓮改善擇了地扎基的臘承載紡能力籃。5）抗代液化章性能粉煤抽灰經(jīng)專壓實(shí)給后是刷否能助避免素在振耕動條朋件下香液化彎、對枕此，成在寶捐鋼工踐程中嶄進(jìn)行航了較欲為系胃統(tǒng)的租分析班。通濟(jì)過標(biāo)掘難貫呆入試先驗(yàn)證笨明不臨會發(fā)角生液往化。6）對賺環(huán)境升的影轟響粉煤敏灰是呈一種拿堿性壘材料遷，遇竊水后良由于糖堿性易可溶博物的們析出咸使PH值升凳高。蓮粉煤丹從的pH值及龜硼、譽(yù)微量區(qū)有害搖元素厲、放貌射性貿(mào)