高層建筑地基換填加固處理施工技術

張奮飛 湖南省工業設備安裝有限公司

1 前言

隨著我國經濟的發展，建筑業取得了顯著的發展，高層建筑也隨之得到很大程度的發展。在高層建筑中最為重要的就是地基，地基處理不當會對建筑物的安全產生很大的影響，通過多年的施工實踐，我國的基礎處理積累了豐富的經驗。它根據建筑物上部負荷計算基礎的承載力，得出基礎需要具備的承載力，采取改善基礎、加強基礎等一系列措施，確保基礎穩定，確保工程安全，提高基礎的承載力，處理后的地基可以使建筑物的沉降降至最低。

2 地基換填技術原理

高層建筑的地基加固處理方法有很多種，在工程實踐中，要根據工程的實際情況做出最優選擇，其中建筑物的維持層是較弱的地基，通常用換填法加固，地基換填法加固原理如下。首先，挖掘基礎底部的軟弱土層。發掘的深度可以根據基礎的負荷計算，一般不能太淺，否則沒有強化效果。挖完底土后，用其他材料磨碎填滿。換填材料通常可壓縮性較低、強度高，不容易被侵蝕等。通過實踐可以知道，這種基礎加固方式具有很多優點，因此被廣泛應用于現代工程基礎加固。另外，這些基礎加固方法主要適用于較小工程的基礎加固，具有造價低、工期短、容易就地取材等特點[1]。

圖1 換填法原理示意圖

3 換填法的適用范圍

換填法主要用于處理淺層地基層的軟土或部分承載力不均勻的基礎，在實際施工過程中，施工人員要用強度高的土石材料代替基礎上承載力差的軟土，根據設計要求或規范規定梯度代替，全面提高基礎結構的穩定性和可靠性。施工時通過換填施工，形成結構墊層，因此也被稱為墊層法。一般來說，換填的墊層厚度應控制在30cm以下，如果墊層厚度太厚，工程建設費用將進一步增加，整體工程費用不合算。換填施工過程中，應根據工程的實際情況選擇適當機器。夯實工時，墊層的邊緣位置需要進一步注意，以確保墊層的壓縮程度符合設計和規格要求。實際施工中，墊層的厚度超過規定值會影響施工質量，因此要好好調整墊層的厚度，如果墊層的厚度沒辦法調整，可以使用分層施工方法施工，分層最好是15cm～20cm。

4 換填法的建設原則

對于基礎層存在的不均勻的位置，應結基礎層的穩定性及建筑物安全的影響來決定處理方法。如果沒有小的不均勻點范圍、深埋、周圍土層穩定及基礎收縮影響，不要處理這些不均勻范圍。如果要挖除，應結合周圍土質和密度均勻一致的原則，通過層層回填、夯實，防止上部建筑物因基礎持力層不均勻變形而造成的破壞現象。在同一個建筑物中，要盡可能保持墊層厚度相同。對于厚度不同的，要防止墊層厚度的突變。將工作時間應用于更深的墊層部分時，應控制該部分的夯實系數，以防止或減少由于基礎處理厚度不同而引起的差異變形[2]。

5 換填法常用的墊層材料

為基礎加固技術處理施工應用替代填充方法時，常用的墊層材料如下。

5.1 碎石墊層材料

如果選擇砂石墊層，應優先選擇碎石、砂礫或石碎屑，必須選擇良好的砂石，并充分清洗。沙石中的植物根、土、有機物、垃圾等雜質都要清除干凈，要嚴格控制沙石中的泥漿量，要確保泥漿在3%以內。如果使用細沙或石粉，應混合總重量超過30%的石子。如果工程基礎是黃土基礎，選擇材料時必須避免砂石等滲透材料，同時使用土方合成材料，否則會影響砂石墊層施工質量。

5.2 粘土材料

如果在施工過程中選擇了粉質粘土，就要控制好粉質粘土材料的成分含量，其中有機質含量要控制在5%以內，不能參入膨脹土。如果在土質中添加石子，就要控制石子的直徑在0.5cm 以內。另外，對于黃土或膨脹土地基使用的粘土，要做好粘土的內部審查，避免石頭和磚混雜在里面，影響砂石墊層的施工質量。

5.3 灰土墊層材料

如果使用灰土墊層材料，灰土的體積比例應調整為2∶8或3∶7，要優先選用粉質黏土，堅決不能使用塊狀的黏土，在制備土料時，應把所有土料用篩子處理，以免土層含有太大的顆粒。如果是灰土就要使用新鮮的石灰，石灰粒的直徑控制在0.5cm以內。

5.4 石灰粉煤灰墊層材料

石灰粉煤灰材料主要用于道路工程、中小型建筑及結構工程中的基礎換填工程，為了進一步提高石灰粉煤灰墊層的穩定性，應根據工程需要在石灰粉煤灰材料中適當添加不同材料的添加劑，經過現場試驗調配，通過材料性能檢查后才能正式投入使用。對石灰粉煤灰墊層上的一些管道和其它金屬構件，應采取綜合防腐措施，防止其在土層內被其它的東西腐蝕。

5.5 礦渣墊層材料

礦渣墊層主要被用在道路及地坪，工程的基礎處理。一般來說，礦渣墊層松散的中度應控制在11kN/m3，保證有機質和泥漿在5%以內。正式施工前，設計師應科學分析礦渣墊層的具體混合比，并通過反復試驗和論證，確保礦渣墊層的質量滿足工程施工要求。在實際工程中，應盡量避免大量使用礦渣，破壞地下生態系統的穩定，避免地下水、土壤環境被破壞。

6 換填法地基加固施工技術

6.1 施工準備

正式施工前，施工人員應先根據勘探單位提供的該工程所在地區的地質調查報告，充分了解項目所在地土層的受力性質和不良地質現象。另外，還要對裝載性低的軟土分布范圍和總厚度進行現場綜合勘探。此外，還需要分析項目所在地區的地下水分布情況。充分掌握工程地質情況后，施工人員應根據勘探結果，確定更換墊層的施工材料，在確定墊層材料的過程中，應綜合考慮材料的整體結構強度、穩定性、滲透性、密度等特點，并得到設計、監督人員批準，保證換填工程質量。實際施工中，如果基礎受到很大的振動載荷，則在選擇墊層材料時，應避免選擇砂墊層。因為砂墊層在振動載荷下會松動，影響墊層結構的穩定性。如果工程基礎是可折疊的黃土基礎，則在選擇材料時必須選擇砂石等滲透材料。否則會影響砂石墊層施工質量。

6.2 基坑開挖

在進行基坑開挖工程之前，施工人員應根據工程的施工設計方案布置定位線，確保開挖時的位置與設計的位置一致。在地下水比較大的部分地區，施工前要做好適當的排水工作，一般要將地下水的水位降至墊底以下0.5m，以免地下水影響墊層施工質量。另外，基坑開挖時會對基坑土的穩定性產生一定影響，因此建筑工人在基坑開挖時采取合理的邊坡加固措施，以免影響邊坡結構的穩定性[3]。

6.3 填料準備

填料的配制時，必須嚴格按照設計師事先確定的填料成分進行調配，所有材料的比例和使用量必須與設計一致，以免出現誤差。填料正式投入工程施工前，檢查部門要先檢查填料的性能，確保填料的混合比、含水率、泥漿含量等參數符合工程設計要求，才能正式投入。如果是雨季或冬季施工，就要提前采取充分的防水和防凍措施，最大限度地確保工程質量。

6.4 墊層施工

墊土前要先檢查基底，如果發現坑中有垃圾或者出現問題，及時的處理，保證基地的完好和干凈，在灰土施工前后要進行充分的攪拌，還要將泥漿的含水量控制在16%左右，確保工程的順利展開，含水量過高和過低，都會影響到施工的質量。含水量可以按照施工的經驗來判斷，如果手握灰土團時，能夠用兩指輕輕捏碎，就說明含水量達到最優。

圖2 墊層分布圖

7 結束語

近年來，隨著我國經濟的發展和社會的進步，我國建筑業的發展也非常迅速，在建設工程過程中，地基是整個項目的基礎，如果地基受到影響，會降低整個工程結構的穩定性，影響整個項目的工程質量。換填法是比較常用的基礎加固處理技術，具有工藝簡單、成本低、效果好等一系列優點，合理的使用換填施工技術可以有效解決基礎不穩定的問題，提升工程建設的質量。