软土地基换填垫层法处治技术措施

软土地基换填垫层法处治技术措施

        1.前言

　　施工全过程质量监控是工程建设的关键。软基处治及施工的质量监控决定软土地基施工的成败。文中介绍了软基处理施工中如何对地基进行相应的技术处理措施，并说明了软基处理后怎样对施工质量进行监控。

　　 2.换填垫层法

　　当软土地基的承载力和变形不能满足设计要求，而软土层的厚度又不是很大时，将路基底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、二灰土等）或其他强度较高、性能稳定、无侵蚀性的材料，并用人工或机械方法压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填垫层法。换填垫层法按回填材料的不同，命名为不同的垫层，如砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、二灰土垫层等。虽然垫层材料不同，其应力分布稍有差异，但从试验结果分析来看，其极限承载力还是比较接近的。通过沉降观测资料，发现不同材料垫层的特点基本相似，故可以近似按砂垫层的计算方法进行计算。但对湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等某些特殊土采用换填垫层法处理时，因其主要目的是为了消除或部分消除地基土的湿陷性、胀缩性和冻胀性，所以在设计时所需考虑解决问题的关键也应有所不同。换填垫层法的处理深度通常宜控制在3m以内，也不宜小于0.5m，因为垫层太薄，则换土垫层的作用也不显著。

　　 2.1垫层材料的选择

　　（1）砂和砂石垫层材料：用砂和砂石料作为垫层材料时，应选用颗粒级配良好、质地坚硬的中、粗砂为佳，可掺入一定数量的碎（卵）石，但要分布均匀，颗粒的不均匀系数最好不小于10。砂垫层的用料虽然不是很严格，但含泥量一般不超过5%，也不得含有植物残体、垃圾等有机杂质。如用作排水固结地基的砂、石材料，含泥量不应大于3%，并且不应夹有过大的石块或碎石(<50mm)，因为碎石过大会导致垫层本身的不均匀沉降。

　　（2）素土垫层材料：素土可采用施工过程中挖出的黏性土，土料中有机质含量不得超过5%，也不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。素土垫层材料不应采用地表耕植土、淤泥及淤泥质土、杂填土等。

　　（3）灰土垫层材料：灰土垫层是将路基底面下一定范围内的软弱土层挖去，用按一定体积配合比的灰土在最佳含水率条件下，分层回填夯实或压实。该法适用于处理厚为1-4m的软弱土层。在施工现场用作灰土的熟石灰应过筛，其粒径不得大于5mm。熟石灰中不得夹有未熟化的生石灰，也不得含有过多的水分。石灰的性质取决于其活性物质（氧化钙、氧化镁）的含量，石灰中氧化钙、氧化镁含量越高，其活性越大，胶结力越强。一般常用的熟石灰粉末质量应符合III级以上的标准，如拌制强度较高的灰土，应选用I、II级石灰。当活性氧化物含量不高时，应增加石灰的用量。石灰储藏时间不宜超过三个月，长期存放将会使其活性降低。灰土中的土料不仅作为填料，而且参与化学反应，尤其是土中的黏粒具有一定的活性和胶结性，含量越多，则灰土的强度也越高。工程施工时，常采用施工中挖出的不含有机质的黏性土或塑性指数大于4的粉土拌制灰土，不得使用表面耕植土、冻土、膨胀土以及有机质含量超过8%的土料。土料应过筛，其粒径不得大于15mm。

　　 2.2石灰用量对灰土强度的影响

　　灰土中石灰用量在一定范围内，其强度随用灰量的增加而提高；但石灰用量超过一定限值后，灰土强度就增加很小，并有逐渐降低的趋势。如体积配合比为1：9的灰土，强度很低，只能改善土的压实性能；而体积配合比为2:8和3:7的灰土，一般为最佳含灰率，但与石灰的等级有直接关系，通常应以氧化物含量8%左右为最佳。采用石灰、粉煤灰按适当比例加水拌和、分层夯实的垫层，称为二灰垫层。它和灰土垫层相似，但强度比灰土垫层高。其最佳含水率比灰土大，干密度比灰土小。压实系数为0. 94～0.97，干密度为940～970kg/m3，施工最佳含水率为50%左右，石灰掺入量以15%～20%为宜。

　　 2.3碎石和矿渣垫层材料

　　碎石垫层用的碎石粒径，一般为5～40mm的自然级配碎石，含泥量应不大于5%。矿渣垫层应根据工程的具体条件选用矿渣垫层材料。大面积填铺时，多采用不经筛分的不分级高炉混合矿渣，最大粒径应不大于200mm或不大于碾压分层虚铺层厚的2/3；小面积垫层采用20～60mm分级矿渣，采用的矿渣应符合下列技术条件：①质地坚硬，稳定性合格，无侵蚀性；②松散密度不小于1.1 t/rr13，压碎指标不大于13%，含硫量不大于1.5%，铁矿含量不大于1%；③泥土与有机杂质含量不大于5%。在碎石和钢渣垫层的底部，为防止基坑表层软弱土发生局部破坏而产生过量沉降，一般应设置一层15～30mm厚的砂垫层，砂料应采用中、粗砂，然后再铺筑碎石或钢渣垫层。

　　 3.垫层施工技术处理措施

　　当地基表层具有一定厚度的硬壳层，其承载力较好，能承受一般运输机械时，一般采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊平。当硬壳层承载力不足时，一般采用顺序推进摊铺法。当软土地基表面很软，如新沉积或新吹填不久的超软地基，首先要改善地基表面的持力条件，使其能承受施工人员和轻型运输工具。