換填厚度對提高地基承載力的定量分析

摘 要：地基是建筑工程項目的根基所在，是維持建筑物穩(wěn)定性的關鍵，而換填厚度又對地基的承載力具有重要的影響。因此，文章對換填厚度對提高地基承載力的定量分析進行了研究，以期能夠為相關人士提供參考與借鑒。

關鍵詞：換填厚度；地基承載力；定量分析

對軟弱地基土進行加固處理常用換填法，這種方法又稱換填墊層法，就是先挖除基底下處理范圍內的較弱土再分層換強度大、壓縮性小、性能穩(wěn)定的材料，并壓實至要求的密實度，作為地基的持力層。其作用是提高地基承載力，減小地基沉降量，加速土的排水固結，防止凍脹，消除土的脹縮和濕陷性。這種方法適用范圍廣，常用于淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填土及暗溝、古井等淺層處理，是一種既安全又經濟的處理軟弱地基的方法。

由于應用普遍，常常會有人問，換填法提高地基承載力不容置疑，問題是換填多厚，地基承載力能提高多少？它們之間有一種怎樣的互動關系？能不能有一個較明確的回答。這是一個很實際的問題，作者經過生產實踐、試驗、運用經驗與理論分析相結合的方法進行了如下思考和研究。

首先我們先提出一個經驗量值范圍。換填墊層厚度按實際經驗，通常不應大于3m，否則工程量大，不經濟，難施工。如墊層太薄小于0.5m，則不顯著，效果差。一般換填墊層厚度應掌握在1～2m范圍為宜。

軟弱地基土的承載力特征值一般為fk=80～90kpa，在1～2m換填厚度前提下，處理后的地基承載力，根據不同的換填材料，也可提出一個經驗值范圍，天然砂礫石料地基承載力可達fk=200～300kpa；中砂、礫砂 fk=150～200kpa。但由于上述換填厚度與提高的地基承載力經驗值范圍都較大，運用起來不好操作和掌握，作者運用下述兩種方法對換填厚度相對應提高的地基承載力值進行了細分和定量分析：

第二，還可運用簡便的應力在地基中的擴散原理進行框算。我們設定一個作用力，作用在換填墊層上，通過力向地基中傳遞、擴散，逐漸減小，當作用力傳到地基產生的地基附加應力隨深度逐漸減小到與軟弱土承載力特征值接近時，即σz≤fk，此深度就看做是換填土層厚度。地基附加力計算公式，可采用集中荷載公式進行計算，即σz=α（α—應力系數(shù)，取用0.4775）。例如，某軟弱土地基土承載力特征值fk=90kpa，設作用于換填墊層的荷載f=120kpa，通過σz=α計算，當Z=0.8m時，滿足σz≤fk=90kpa（fk應用時不作修正），此時，換填厚度Z=0.8m所對應的地基提高承載力即為f=120kpa，以此類推，計算結果列于表中。

以上計算結果說明：第一，上述計算由荷載作用在地基中產生的附加應力符合應力擴散規(guī)律；第二，換填厚度增大，地基承載力逐漸提高。換填厚度小于0.7m由荷載產生的地基附加應力減小不是很大，說明這個換填厚度對提高地基承載力效果不是很好。當換填厚度達到1.0m以后，地基承載力得到迅速提高，說明換填厚度不要小于0.7m，換填厚度在1.0～1.5m之間既經濟且效果最好。表中換填厚度（Z）與換填后地基承載力（f）互動關系值，經過工程檢驗基本是吻合，可供應用參考。

另外，值得強調的是，保證換填墊層質量，是提高地基承載力的關鍵，換填材料最好用強度大，穩(wěn)定性好的天然砂礫石料（卵礫石至少占全重的30～50%），回填時，分層夯實，分層厚度0.25～0.30m，灑水，夯打8遍以上，要求壓實系數(shù)λc≥0.94，干密度達ρd=2.0g/cm3。以確保換填厚度。

參考文獻

[1] 張培.換填與加筋相結合處理加寬路基下軟土地基的研究[D].武漢理工大學，2006.

[2] 岳偉領.煤矸石混合料地基換填性能試驗研究與工程應用[D].河北工程大學，2013.

[3] 馬強.高填方涵洞選址選型及地基承載力探討[D].華中科技大學，2008.

作者簡介：呂梁（1979.11- ），男，山東人，本科，工程師，研究方向：地質勘查方面。