墊層法在軟土地基處理中的應用

馮德強

（新疆公路工程咨詢公司，新疆 烏魯木齊830000）

1 工程概況

S316 線新源至旱田公路改建工程第一合同段項目位于新疆維吾爾自治區西北部伊犁哈薩克自治州新源縣境內，公路自然區劃為西北干旱區—伊犁河谷副區（Ⅵ4b）。西臨伊寧市，東臨那拉提草原風景區。本工程所處地區地勢東部高、西部低，海拔為755～980m。依據本合同段項目區內地貌形態及成因可分為如下三種類型。

（1）山前洪積傾斜平原

上覆蓋次生黃土，大部分段落地形較為平坦，起伏不大。局部路段穿越黃土梁，地形略有起伏。

（2）沖積平原

土質平原，地形較平坦，有些地段略呈波狀起伏，可見到小丘。

（3）侵蝕堆積河谷平原區

區內的河流主要有鞏乃斯河、卡普河，一級階地發育，零星有二級階地發育。階地基本對稱，發育在河谷兩岸，階地堆積物為二元結構，階地表面有次生的黃土狀土和粉質土覆蓋。

全線共41.5km，設計橋梁2座，其中卡甫河大橋中心樁號位于S316 線K45+785，橋梁起點K45+613，終點K45+957，全長344m。該橋位于直線段內，縱面位于0.11%直坡段內，橋長及橋下過水能力不受設計水位影響，上部構造采用（4—30m）+（4—30m）+（3—30m）預應力混凝土箱梁，橋梁交角度90°。全橋共三聯，采用先簡支后連續的施工方法；下部結構采用柱式墩、U 形臺，擴大基礎。另外1～10m 小橋1 座，上部采用預應力空心板，下部采用U 形橋臺，擴大基礎。 K44+700～K72+000段28km為路基加寬改建，K30+500～K44+700段為路面罩面段，計算行車速度為80km/h，設計荷載為汽車—20級。

2 軟土地基處理施工方案

根據地質情況，存在軟土或過濕土地基。設計中采用墊層法進行軟土地基的處理。該段地基處理施工方案為該段清表后設置卵石墊層，反復碾壓，至卵石墊層完全嵌入土層后再進行一次沖擊碾壓，在其上設置50cm 砂礫墊層。卵石直徑不小于15cm。施工時先按規范（要求編制特殊路段路基處理施工方案，報監理工程師審批，并采用批準后的施工方案：新舊路搭接進行土工格柵鋪設，并上報試驗路總結，批復后由試驗路總結得到的技術參數可作為大規模施工的依據，采取機械開挖，回填砂礫，人工鋪設土工格柵，接頭處理方法符合規范要求。

3 墊層設計

3.1 設計要求

根據地基承載力的要求進行墊層設計。墊層法是將基礎下直接承受荷載的軟弱土層進行換除，換之以具體足夠承載力的墊層。墊層的使用可以使荷載在墊層中進行應力擴散，這樣可以使下臥軟弱土層頂面處所受到的應力滿足土層承載力的要求?；蛘呤褂玫膲|層是低壓縮性的墊層時，可以降低墊層的沉降量。當工程中的軟土厚度較小時，應全部置換軟土層。

3.2 墊層的厚度

對于需要進行置換的軟弱土層，應根據墊層的承載力確定基礎的寬度和基底壓力，再根據需置換軟弱土的深度和墊層下臥層承載力確定墊層的厚度。墊層的厚度應適中，太厚會給施工造成難度，太薄則地基處理達不到要求，因此墊層的厚度通常為3m以內較為適合。

3.3 附加壓力

對于墊層底面處附加壓力的計算采用的理論基礎為雙層地基理論，方法為擴散角法。壓力擴散角法在使用時要綜合考慮墊層的材料和土層的性質。

3.4 墊層的寬度

墊層在確定寬度時應考慮基礎底面應力擴散的要求，通常可以根據公式進行計算或者按照當地經驗取值。墊層頂面寬度可以從墊層底面兩側向上，按基坑開挖期間保持邊坡穩定的當地經驗放坡確定。

3.5 墊層的變形

對于軟黏土地區進行換填墊層處理時，軟弱下臥土層在荷載的作用下往往會產生較大的變形，并且可能出現較大的沉降差異。而對于粗粒材料的墊層，在施工中，墊層本身已經完成絕大部分的壓縮變形，因而在粗粒材料的墊層中進行基礎沉降的計算，可以忽略墊層本身的沉降值。而對于細材料墊層，則在計算基礎沉降時，應將墊層本身的沉降加入考慮。

3.6 墊層的壓實標準

墊層承載力的確定可以根據當地的經驗進行取值，或者采用原位測試的試驗方法進行確定。對于墊層模量的取值，應根據當地經驗進行確定。

4 墊層施工技術

4.1 施工原則

（1）當地基持力層中存在軟硬不均勻點時，對于其處理方法要綜合考慮持力層的穩定性和建筑物的安全性。當軟硬不均勻點的范圍較小、埋深較深、四周土層較為穩定時，地基土的壓縮基本不會對建筑物產生影響，因此對于軟硬不均勻點可以不予考慮。否則，應對軟硬不均勻點進行處理，通常進行挖除，并進行分層回填，回填土的選用要遵守與周圍土的土質和密實度一致的原則，土層在回填之后進行夯實，減少換填土層在荷載作用下的不均勻變形。

（2）當墊層底下的軟弱下臥層中存在軟硬不均勻點，情況與（1）中所述一致時，不對軟硬不均勻點進行處理，或者在對不均勻沉降要求不高的工程中，也可不對軟硬不均勻點進行處理，其處理的原則和方法與（1）中一致。

（3）墊層下的軟弱下臥層在施工中如果遭受到擾動，將會使其本身所具有的一定的結構強度遭到破壞，使其強度大大降低，同時產生較大的變形，強度的降低和變形的加大都會對建筑物的安全使用造成影響。在施工開挖基礎時，通常采取的措施是預留約200mm 的保護層，接著進行墊層的換填施工，在完成之后對保護層挖除一段并立即用換填材料進行鋪填，直至將所有的保護層

全部挖除換填完成，這種施工方式可以保護軟弱下臥層不受施工的擾動破壞。

4.2 砂石墊層施工要點

（1）在砂石墊層的施工過程中，應避免對軟弱下臥土層進行擾動。砂石墊層在鋪設時應保證全部平面在同一個高程上，施工中應按先深后淺的原則進行。當分層進行墊層的鋪設時，在每完成一層墊層的鋪設之后應進行夯實，保證墊層的密實度，在密實度符合要求之后才可進行上一層的墊層鋪設施工。

（2）當砂石墊層的材料采用人工進行配置時，在施工前應將砂石進行拌和，拌和均勻之后才可進行鋪設和夯實。碎石墊層通常采用的材料為自然級配的碎石，其粒徑大小一般為5～40mm，泥土的含量不得超過5%。當采用的墊層材料為卵石或者碎石時，在夯實之前應進行澆水濕透。

（3）在墊層施工完成之后應對墊層的各項指標進行檢查，如表1所示。

表1 墊層檢查項目

4.3 質量檢驗

（1）在墊層施工完成之后，應進行質量檢驗。對于砂石墊層，質量檢驗時采用重型動力觸探的方法。在墊層中可以設置純砂檢驗點，并且采用環刀取樣法進行檢驗，或者還可以采用灌水、灌砂法進行墊層質量的檢驗。

（2）在進行墊層的檢驗時，應先進行現場試驗，所進行試驗的區域應該是壓實系數達到設計要求的墊層，采用動探或者貫入試驗進行墊層的檢驗，將試驗所得到的貫入深度或者擊數作為壓實系數的控制標準。

5 結語

在軟土地基上修建基礎通常無法達到要求的地基承載力，因此此時應對軟土地基進行處理。本文結合工程實例，采取墊層法處理軟基，總結了換填墊層法設計及其具體的施工要點和施工實踐等，工程實施效果表明墊層法在軟土地基處理中應用的可行性，為同類工程提供參考借鑒。

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