换填垫层法在中小型水利工程浅层地基处理中应用

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1、换填垫层法在中小型水利工程浅层地基处理中应用　　摘要：软弱地基的浅层处理方法有很多，对于中小型水利工程，换填垫层法是一种经济、简便、快捷的处理方法。本文介绍了换填垫层法的分类、使用范围及设计、施工过程中需要注意的几个问题。关键词：换填垫层法；地基处理；中小型水利工程中图分类号：TU984文献标识码：A文章编号：1概述进入新世纪以来，伴随着经济的快速发展和国家惠农政策的不断落实，我国农村的中小型水利工程如雨后春笋，迅速地发展起来，这一类工程多建设在农村的软土地基上，而软土的地基承载力普遍偏较低，不能满足建（构）筑物的基础设计要求。因此，可通过对软土做

2、适当的浅层处理，使地基达到设计要求。作为多建设在农村的中小型水利工程，换填垫层法是一种便于施工，经济实用，快捷有效的处理方法。2适用范围和作用换填垫层法适用于浅层分布有淤泥、淤泥质土、湿限性黄土、松砂、素填土、杂填土等局部高压缩性土层及河沟、暗塘等工程场地的浅层地基处理。7换填垫层法处理地基的主要作用有以下四点：一是提高地基承载力。地基的承载力和地基下土层的抗剪强度有关，通过用高抗剪强度的材料来替换比较软弱的土的办法，可以提高地基的承载力，达到设计需要的强度，避免地基破坏。二是减少地基沉降量。一般浅层地基部分的沉降量在总沉降量中所占的比例较大，通过

3、用被碾压密实的压缩性低的材料替换压缩性高的土的办法，可以减少浅层地基一大部分的沉降量；另外，由于换填垫层的应力扩散作用，使得垫层下下卧层上的应力变小，这样也减小了下卧层的沉降量，为建（构）筑物的稳定提供有利条件。三是垫层可作为排水面，用砂石等透水性大的材料换填的垫层，可作为良好的排水面，使在下部软弱土层受压后产生的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和强度提高，避免地基土塑性破坏。四是可防止在寒冷地区结冰冻胀，消除膨胀土地区膨胀土的胀缩所用等。2设计2.1常用的换填材料砂石：应采用级配良好，不含草根、腐植土及有机质等杂质，质地坚硬、抗风化、

4、抗浸水软化的中、粗砂，砾石、卵石、碎石。对细砂应掺入不少于总重30％的碎石和卵石。卵石、碎石的粒径不宜大于50mm，对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。7灰土：宜采用过筛的原开挖土和过筛新鲜消石灰以体积比3：7或2：8拌合。土料宜用不含有机杂质的粘性土或塑性不大于4的粉土。素土：土料中有机质含量不大于5％，不得还有冻土、膨胀土，含碎石时，粒径小于等于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块。2.2垫层厚度的确定垫层厚度z一般不超过3m，应根据需置换软弱土层的深度或下卧土层的承载力确定并符合下式要求：式中：－垫层底

5、面处的附加压力值（kPa）；－垫层底面处土的自重压力值（kPa）；－垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。对条形基础对矩形基础式中：－矩形基础或条形基础底面的宽度（m）；－矩形基础底面的长度（m）；－基础底面处的平均压力值（kPa）；－基础底面处土的自重压力值（kPa）；－基础底面下垫层的厚度（m）；－垫层的压力扩散角（°），可按表1选取。表1压力扩散角（°）表7注：1.当＜0.25，除灰土取＝28°外，其余材料均取＝0°，必要时，宜由试验定；2.当0.25＜＜0.5时，值可内插求得。2.3垫层厚度的确定垫层底面的宽度应满足基础底面应

6、力扩散的要求，可按下式确定：式中：－垫层底面宽度（m）；－压力扩散角，可按表1采用；当＜0.25时，仍按表中＝0.25取值。整片垫层的宽度可根据施工的要求适当加宽。垫层顶面宜超出基础底面四边不小于300mm，也可从垫层底面两侧向上，按当地基坑开挖经验放坡。2.4垫层的承载力确定垫层的承载力宜通过现场试验确定，对于一般的中小型工程，当无现场试验条件时，可参照当地经验取值，也可通过施工控制的干容重或压实系数指标，按表2选用，并应验算下卧层的承载力。表2几种垫层的承载力参考表2.5垫层的变形验算7垫层地基的变形包括两部分。一是附加应力下垫层本身的压缩变形

7、，一是卧层地基的压缩变形。应按分层总合法计算，总的变形值应小于允许变形值。对超出原地面标高的垫层或密度高于天然图层密度的垫层，宜早换填并考虑附加荷载对邻近建（构）筑物的影响。2.6垫层施工的技术垫层底面宜设置统一的标高，如深度不同时，底面应开挖成阶梯或斜坡状，按先深后浅顺序依次施工，搭接处碾压、夯实密实。垫层施工应根据换填材料的不同选择适宜的施工机具，砂石类材料宜选用振动碾、振动压实机，素土宜选用羊足碾、平碾。垫层施工时应分层摊铺，逐层压实，分层摊铺厚度和每层压实次数宜通过试验确定。一般分层摊铺厚度可取200～300mm。垫层施工时严禁扰动下卧层的

8、淤泥或淤泥质土层。碎石或卵石垫层底部宜设150mm～300mm厚的砂垫层或铺设土工织物作为保护层。垫层施工应注意基坑排水，