塔基換填墊層做法實例分析

吳丹

摘要：塔基遇到不良軟弱地基土時，最常采用的基礎形式為機械鉆孔樁，有些情況下，受場地限制，大型機械無法進場，本文針對這種情況，提出換填墊層結合筏板基礎的做法，簡述了換填法的原理和適用范圍，解決上述問題，以具體實例進行案例分析，驗證了換填法施工的可行性，值得推廣。

關鍵詞：換填墊層；淤泥質土；地基承載力

1：引言

塔基施工時經常遇到湖積、沖積形成的淤泥、淤泥質土、流砂等不良軟弱地基土，這種情況下塔基常規采用機械鉆孔樁基礎的形式，但某些情況下，受場地限制，導致大型機械無法進場，機械鉆孔樁無法施工。根據塔基處工程條件，鐵塔荷載特點，若采用拋石擠淤等換填墊層以及聯合式筏板基礎，往往事半功倍，換填墊層是一種經濟、高效、快捷的地基處理方法，墊層材料可采用碎石、塊石等，可就地取材，本文以xx基站的基礎設計為例，探討換填墊層的可行性。

2：換填法的原理及適用范圍

換填法就是將基礎底面以下不太深的一定范圍內的軟弱土層挖去，然后以質地堅硬、強度較高、性能穩定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、粉煤灰、礦渣等材料以及土工合成材料分層充填，并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動，使之達到要求的密實度，成為良好的人工地基。當地基軟弱土層較薄，而且上部荷載不大時，也可直接以人工或機械方法進行壓、夯、振動等密實處理，同樣可取得換填加固地基的效果。

經過換填法處理的人工地基或墊層，可以把上部荷載擴散傳至下面的下臥層，以滿足上部建筑所需的地基承載力和減少沉降量的要求。當墊層下面有較軟土層時，也可以加速軟弱土層的排水固結和強度的提高。

換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結的吹填土等地基處理以及暗塘、暗浜、暗溝等淺層處理和低洼區域的填筑。換填法還適用于一些特殊土的處理：用于膨脹土地基可消除地基上的漲縮作用，用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性，用于山區地基可用于處理巖面傾斜、破碎、高低差，軟硬不均以及巖溶與土洞等，用于季節性凍土地基可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。

當采用換填法進行地基處理時，應根據建筑體型、結構特點、荷載性質和量級、場地工程地質資料及環境條件并結合施工積極設備與當地材料來源進行綜合分析，合理進行換填設計，選擇換填材料和相應的施工方法。

3：實例

4：案例分析

本基站采用45米三管塔，塔腳反力標準值為：彎矩2386.5kNm，剪力：73.5kN，壓力：120.0kN，暫定筏板基礎尺寸為7mx7m，埋深為2.2m。根據《建筑地基基礎設計規范》公式5.2.2，計算地基承載力：

=81KPa

根據《建筑地基基礎設計規范》公式5.2.1，地基承載力應滿足以下要求

fa=72kpa，通過計算，地基承載力不滿足要求。

由此判斷若地基土不做處理，該站地基承載力應不小于68KPa，根據地勘，基礎持力層為第二層淤泥層，該層的地基承載力僅為60KPa，不滿足要求，無法直接采用筏板基礎，需對地基進行相應處理，提高地基承載力。本基站采用的地基處理方法為換填墊層法，具體作法如下：1：開挖至-3.0m標高后采用小塊毛石密鋪壓底擠淤，毛石頂鋪1：2級配碎石墊層，碎石在鋪設前需加水拌和均勻，平板振動器振實四～六遍，縱橫向交叉進行（單向為二～三遍），壓實系數λc=0.94，振實后的碎石墊層頂標高為-2.5；墊層施工須邊挖邊做并分段分塊進行，分段分塊大小根據現場情況定。2：碎石墊層施工結束后，宜對復合地基進行檢驗，換填結束后地基承載力特征值不小于80kPa。

軟弱下臥層驗算：

塔基換填后，塊石以下的淤泥可視為軟弱下臥層。

根據《建筑地基基礎設計規范》公式5.2.7：當地基受力層范圍內有軟弱下臥層時，應符合下列規定：

Pz+Pcz

通過計算，軟弱下臥層的地基承載力滿足規范要求。

該站經施工現場測量，經以上方法處理后的地基承載力，滿足了設計要求，該站已投入使用2年，目前運行狀況良好。

5：結語

塔基遇軟土地基，采用聯合式筏板基礎或拋石擠淤等換填墊層法處理，具有經濟、高效、快捷的特點，聯合式筏板基礎具有較大的基礎面積，筏板把上部塔體結構聯合成整體，可以充分利用塔體的剛度，調整基底的應力分布，減小不均勻沉降，對于地基內有局部軟弱土層的基礎，筏基具有良好的跨越作用，可避免發生局部破壞而對塔體整體結構造成破壞。，當塔基遇到淤泥等軟土地基時，又因場地限制，無法進行機械鉆孔樁施工，可采用此種筏基聯合換填墊層的基礎做法，施工時應注意以下幾點：1：砂石墊層宜采用顆粒級配良好，質地堅硬的中砂或粗砂，應分布均勻，振搗或夯實，砂石的含泥量應小于5%。2：毛石擠淤的材料選用，應采用質地堅硬、密實、未風化、級配良好的大塊毛石，應分層鋪設和壓實，小面積多采用振搗，單位面積上振動時間不少于60s，一般振4-6遍，每遍間隔不少于40min，作到交叉、錯開、重疊。

參考文獻：

[1]《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011

[2]《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2012

[3]《地基處理手冊（第三版）-龔曉南.》