換層法地基處理在工程中的應用

韋仕賢

廣西泰能工程咨詢有限公司 廣西南寧 530023

摘要：通過實際案例，對比三種不同的解決工程當中地基承載能力不足的方法，從技術、經濟、施工便利性角度進行對比。

關鍵詞：地基處理；地基承載力；應用

Keywords：Layer method for；Bearing capacity；Applications

1、前言

軟弱地基是送電線路設計中常遇到的不良地基，由于軟土具有強度較低、壓縮性較高和透水性小等特性，因此在軟土地基上架設鐵塔，必須提高軟土地基的強度，保證地基的穩定，降低軟弱土的壓縮性，減少基礎的沉降和不均勻沉降。目前對軟弱地基土的處理有很多種方法，本文結合多年的工程實踐，對采用換層法的方法經行探討。

2、工程實例

在高壓架空送電線路工程中，軟弱地基是經常遇到的。下面就我們廣西某220kV線路的直線塔樁位地基土換層法做個介紹。

1、工程地質概況

2、對應塔型及基礎作用力

該塔位塔型是南方電網典型設計2D2W2模塊中的Z3-42型塔，鐵塔基礎作用力為：上拔力T= 656 Px= -76 Py= -76

下壓力N= 891 Px= -101 Py= -97

設計的板式基礎埋深h=3.5m 基礎底板尺寸lxb=2.8mx2.8m

基礎底面平均壓應力p=170.68kPa

3 計算簡圖

3.1 計算簡圖

計算依據：建筑地基基礎設計規范 GB 50007-2011

2.1、換填法地基處理計算

2.1.1、理論分析

當建筑物基礎下的持力層比較軟弱，不能滿足上部荷載對地基的要求時，常采用換土回填法來處理。換填法就是施工時先將基礎以下一定深度、寬度范圍內的軟土層挖去，換填上承載力較大的土壤或者其它材料，然后回填強度較大的砂、石或灰土等，并夯至密實，以滿足承載力要求。一般所采用的換填材料有碎石、卵石、砂夾層、土夾層、中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫、石硝、灰土、粉煤灰、礦渣等。但不能單純理解為，將基礎放在強度較高的地基上就滿足地基承載力的要求。正確的原理是通過置換的高強度換填層，將基礎的下壓所產生的應力重新擴展，擴大了原軟弱地基的承載面積，從而使原來的軟弱地基上的壓應力減小，以此滿足原地基的承載力要求。

材料要求，宜采用顆粒級配良好、質地堅硬的中砂、粗砂、礫砂、碎石、石屑或其他工業廢粒料。缺少中、粗砂和礫砂的地區，也可采用細砂，但宜同時摻入一定數量的碎石或卵石，其摻量應按設計規定（含石量不應大于50%）。所用砂石料，不得含有草根、垃圾等有機雜物。兼起排水固結作用時，含泥量不宜超過3%。碎石或卵石最大顆粒不宜大于50mm。

2.1.2、計算方法

根據《電力工程地基處理技術規程》6.1.4進行計算

即： 墊層底面處土的自重壓力與墊層底面處的附加壓力之和小于墊層底面處土層的經深度修正后地基承載力特征值

我們選取碎石作為換填材料，墊層厚度假設2m進行計算。

則根據《電力工程地基處理技術規程》表6.1.4，擴散角按30°。

墊層的底寬

墊層底面處的附加壓力為：

，

，

墊層底面處土的自重壓力為：

墊層底面處土層的經深度修正后地基承載力特征值為：

，，

滿足！

因此，2m的換填厚度就能滿足。墊層底寬為5.1m。

b=基礎底邊的寬度。

L=基礎底板的長度。

Pc=基礎底面處土的自重壓力值（kp）；

z=基礎底面至軟弱下臥層頂面的距離（m）；

=地基壓力擴散線與垂直線的夾角（°）。

⑵施工要點

①施工前應驗槽，先將浮土清除。基槽（坑）的邊坡必須穩定，以防止塌土。槽底和兩側如有孔洞、溝和墓穴等，應在施工前加以處理。

②砂礫墊層應采用質地堅硬，抗風化和抗浸水軟化的砂石料。最大粒徑不宜超過50mm。

③砂地基和砂石地基的底面宜鋪設在同一標高上，如深度不同時，施工應按先深后淺的程序進行。圖面應挖成臺階或斜坡搭接，搭接處應注意搗實。

⑤為防止基坑底面的表層軟土發生局部破壞，應在基坑底部先鋪一層150mm～400mm厚度的砂墊層，以防止淤泥或淤泥質土層的局部破壞。在底部1層～2層的鋪設與密實施工過程中，應控制運輸路線，采取有效的加固工藝，必要時應對基底臨時疏干和降低含水量，防止對地基土的擾動。

⑥換填應按分層鋪墊，分層夯（壓）實，人工夯實時每層的鋪設厚度為150mm～200mm。搗實砂層應注意不要擾動基坑底部，以免影響和降低地基強度。每鋪好一層墊層，經密實度檢驗合格后方可進行上一層施工。

4、結語

換土墊層法適用于淺層軟弱或不良地層的處理，經過詳細檢驗 通過換層滿足了地基承載力要求。既縮短了工期，又降低了工程投資，值得采用。當軟弱層較厚，無法全部置換時，下臥土層應滿足強度與變形要求。