地基換填法加固處理

地基即指建築物基礎以下的土體，地基的主要作用是承託建築物的基礎；地基雖不是建築物本身的一部分，但與建築物的關係非常密切。地基問題處理恰當與否，不僅影響建築物的造價，而且直接影響建築物的安危。

基礎直接建造在未經加固的天然土層上時，這種地基稱之為天然地基。若天然地基不能滿足地基強度和變形的要求，則必須事先要經過人工處理後再建造基礎，這種地基加固稱為地基處理。

地基加固處理的原理是：將土質由松變實，將水的含水量由高變低。即可達到地基加固的目的。常用的人工地基處理方法有換填法、重錘夯實法、機械碾壓法、擠密樁法、深層攪拌法、化學加固法等。

換填法施工工藝

當建築物的地基土比較軟弱、不能滿足上部荷載對地基強度和變形的要求時，常採用換填來處理。具體實踐中可分以下幾種情況。

(1)挖：就是挖去表面的軟土層，將基礎埋置在承載力較大的基岩或堅硬的土層上，此種方法主要用於軟土層不厚、上部結構荷載不大的情況。

(2)填：當軟土層很厚，而又需要大面積進行加固處理時，則可在原有的軟土層上直接回填一定厚度的好土或砂石、礦石等。

(3)換：就是將挖與填相結合，即換土墊層法，施工時先將基礎下一定範圍內的軟土挖去，而用人工填築的墊層作為持力層，按其回填的材料不同可分為砂墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層等。

換填法適用於淤泥、淤泥質土、膨脹土、凍漲土、素填土、雜填土及暗溝、暗塘、古井等的地基處理。

換土墊層的處理深度應根據建築物的要求，由基坑開挖的可能性等因素綜合決定，一般多用於上部荷載不大，基礎埋深較淺的多層民用建築的地基處理工程中，開挖深度不超過3m。

一、砂和砂石地基

砂和砂石地基(墊層)是採用級配良好、質地堅硬的中粗砂和碎石、卵石等，經分層夯實，作為基礎的持力層，以提高基礎下地基強度，降低地基的壓應力，減少沉降量，加速軟土層的排水固結作用。

1)材料要求

砂石墊層材料，宜採用級配良好、質地堅硬的中砂、粗砂、石屑和碎石、卵石等，含泥量不應超過5%，且不含植物殘體、垃圾等雜質。若用作排水固結地基，含泥量不應超過3%；在缺少中、粗砂的地區，若用細砂或石屑，因其不容易壓實，而強度也不高，因此在用作換填材料時，應摻入粒徑不超過50mm，不少於總重30%的碎石或卵石並拌和均勻。若回填在碾壓、夯、振地基上時，其最大粒徑不超過80mm。

2)施工技術要點

(1)鋪設墊層前應驗槽，將基底表面浮土、淤泥、雜物等清理乾淨，兩側應設一定坡度，防止振搗時塌方。基坑(槽)內如發現有孔洞、溝和墓穴等，應將其填實後再做墊層。

(2)墊層底面標高不同時，土面應挖成階梯或斜坡，並按先深後淺的順序施工，搭接處應夯壓密實。分層鋪實時，接頭應做成斜坡或階梯搭接，每層錯開0.5m～1.0m，並注意充分搗實。

(3)人工級配的砂石材料，施工前應充分拌勻，再鋪夯壓實。

(4)砂石墊層壓實機械首先應選用振動碾和振動壓實機，其壓實效果、分層填鋪厚度、壓實次數、最優含水量等應根據具體的施工方法及施工機械現場確定。如無試驗資料，砂石墊層的每層填鋪厚度及壓實邊數可參考表2.1。分層厚度可用樣樁控制。施工時，下層的密實度應經檢驗合格後，方可進行上層施工。一般情況下，墊層的厚度可取200mm～300mm。

(5)砂石墊層的材料可根據施工方法的不同控制最優含水量。最優含水量由工地試驗確定，也可參考表2.1選擇。對於礦渣應充分灑水，溼透後進行夯實。

(6)當採用水撼法施工或插振法施工時，應在基槽兩側設置樣樁，控制鋪砂厚度，每層為250mm。鋪砂後，灌水與砂面齊平，以振動棒插入振搗，依次振實，以不再冒氣泡為準，直至完成。墊層接頭應重複振搗，插入式振動棒振完所留孔洞應用砂填實。在振動首層墊層時，不得將振動棒插入原土層或基槽邊部，以避免使軟土混入砂墊層而降低砂墊層的強度。

(7)墊層鋪設完畢，應及時回填，並及時施工基礎。

砂石墊層的施工質量檢驗，應隨施工分層進行。檢驗方法主要有環刀法和貫入法。

(1)環刀取樣法

用容積不小於200cm3的環刀壓入墊層的每層2/3深處取樣，測定其幹密度，以不小於通過試驗所確定的該砂料在中密狀態時的幹密度數值為合格。如是砂石地基，可在地基中設置純砂檢驗點，在相同的試驗條件下，用環刀測其幹密度。

(2)貫入測定法

檢驗前先將墊層表面的砂颳去30mm左右，再用貫入儀、鋼筋或鋼叉等以貫入度大小。來定性地檢驗砂墊層的質量，以不大於通過相關試驗所確定的貫入度為合格。鋼筋貫入法所用的鋼筋的直徑φ20，長1.25m， 垂直舉離砂墊層表面700mm處自由下落，測其貫入深度。

二、灰土墊層

灰土墊層是將基礎底面以下一定範圍內的軟弱土挖去，用按一定體積配合比的灰土在最優含水量情況下分層回填夯實(或壓實)。

灰土墊層的材料為石灰和土，石灰和土的體積比一般為3︰7或2︰8。灰土墊層的強度隨用灰量的增大而提高，但當用灰量超過一定值時，其強度增加很小。

灰土地基施工工藝簡單，費用較低，是一種應用廣泛、經濟、實用的地基加固方法。適用於加固處理1m～3m厚的軟弱土層。

1)材料要求

砂石墊層材料，宜採用級配良好、質地堅硬的中砂、粗砂、石屑和碎石、卵石等，含泥量不應超過5%，且不含植物殘體、垃圾等雜質。若用作排水固結地基，含泥量不應超過3%；在缺少中、粗砂的地區，若用細砂或石屑，因其不容易壓實，而強度也不高，因此在用作換填材料時，應摻入粒徑不超過50mm，不少於總重30%的碎石或卵石並拌和均勻。

2)施工技術要點

(1)鋪設墊層前應驗槽，將基底表面浮土、淤泥、雜物等清理乾淨，兩側應設一定坡度，防止振搗時塌方。基坑(槽)內如發現有孔洞、溝和墓穴等，應將其填實後再做墊層。

(2)墊層底面標高不同時，土面應挖成階梯或斜坡，並按先深後淺的順序施工，搭接處應夯壓密實。分層鋪實時，接頭應做成斜坡或階梯搭接，每層錯開0.5m～1.0m，並注意充分搗實。

(3)人工級配的砂石材料，施工前應充分拌勻，再鋪夯壓實。