换填垫层法
《建筑地基处理技术规范》(GB50007—2002)中规定:换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。
换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层地基处理。
一 换填法的概念
当软弱地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求,而软弱层的厚度又不很大时,将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去,然后分层换填强度较大的砂(碎石、素土、灰土、粉煤灰)或其它性能稳定、无侵蚀性等材料,并压(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法,它还包括低洼地域筑高(平整场地)或堆填筑高(道路路基)。
二 分类
按回填材料不同,垫层可分为:砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层和粉煤灰垫层等。
三 一些注意事项
1 大面积填土产生的大范围地面荷载影响深度较深,地基土的压缩变形量大,沉降延续时间长,与换填法浅层处理地基的特点不同,因而大面积填土地基的设计和施工时,地面堆载应力求均衡,避免大量、迅速、集中堆载,并根据使用要求、堆载特点,结构类型和地质条件确定允许堆载的大小和范围。堆载不宜压在基础上,应在基础施工前不少于三个月完成大面积填土。
2 通常基坑开挖后,利用分层回填压实,虽也可处理较深的软弱土层,但经常由于地下水位高而采取降水措施。
3 坑壁放坡,占地面积大或需要基坑支护。
4 施工土方量大,弃土多等因素,从而使处理费用增高、工期拖长,因此换填法的处理深度通常宜控制在3m以内,但也不宜小于0.5m,因为垫层太薄,则换土垫层的作用并不显著。
换填法在国外亦有的将它归属于“压实”的地基处理范畴,“压实”可认为是由土排除空气而使空隙减小,因此它不同于“固结”,“固结”是由于排除孔隙水而使孔隙体积减少。换填后将土层压实,就增加了土的抗剪强度,减少了渗透性和压缩性,减弱了液化趋势,并增加了抗冲侧能力。
土的压实机理
当粘性土的土样含水量较小时,其粒间引力较大,在一定的外部压实功能作用下, 如还不能有效地克服引力而使土粒相对移动,这时压实效果就比较差。当增大土样含水量时,结合水膜逐渐增厚,减小了引力,土粒在相同压实功能条件下易于移动而挤密,所以压实效果较好。但当土样含水量增大到一定程度后,孔隙中就出现了自由水,结合水膜的扩大作用不大,因而引力的减少就不显著,此时自由水填充在孔隙中,从而产生了阻止土粒移动的作用,使压实效果又趋于下降。因此在设计叫要选择一个“最优含水量”,这就是土粒的压实机理。