建筑工程建設中的換填法地基加固技術

王林偉

（山西三建集團有限公司，山西長治 046000）

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，建筑工程建設在國民經濟中的地位日益重要，基礎設施建設和城市化進程不斷加快。建筑工程的質量和安全性直接關系到人民群眾的生活質量和生命安全。因此，地基加固技術在建筑工程建設中具有舉足輕重的地位。為了解決這些問題，換填法地基加固技術應運而生，并在建筑工程建設中得到了廣泛應用。

1 換填法地基加固技術概述

1.1 換填材料的選擇

在進行換填法地基加固技術的過程中，選擇合適的換填材料是決定加固效果的關鍵。這些材料需要滿足一定的強度、穩定性和透水性等要求，以確保地基能夠承載建筑物的重量，并防止地基因水分積聚而產生液化現象。具體而言，常用的換填材料包括砂石、碎石土和混凝土等。砂石具有較好的透水性和穩定性，適用于各種類型的地基加固工程；碎石土則具有較高的強度和穩定性，適合用于承載能力要求較高的建筑物地基；而混凝土則具有較高的強度，但透水性較差，可能需要配合其他材料使用。在選擇換填材料時，還需要考慮到材料的價格和施工難度，以確保工程的經濟性和可行性。總的來說，合適的換填材料能夠有效提高地基的承載能力和穩定性，從而確保建筑物的安全和穩定[1]。

1.2 換填方法

（1）直接換填法。此方法適用于較淺的地基，施工過程簡單，直接將軟弱土層挖除，然后填充強度較大的材料，最后再進行壓實。這種方法能夠有效提高地基的承載力，但需要注意的是，對于較深的地基，這種方法可能會引起較大的沉降。

（2）樁基換填法。此方法適用于較深的地基，通過在地基中打入一定數量的樁基，形成樁基承臺，然后將樁基之間的軟弱土層挖除，填充強度較大的材料，最后再進行壓實。這種方法既能有效提高地基的承載力，又能減小沉降。

（3）壓注換填法。此方法適用于各種類型的地基，通過在地基中壓注一定比例的強度較大的材料，使地基的承載能力得到提高。這種方法施工方便，但對地基土體的擾動較小，可能需要多次壓注才能達到理想的效果。

1.3 換填法的優點和適用范圍

1.3.1 優點

（1）提高地基承載能力。換填法能有效提高地基的承載能力，通過更換軟弱土層，使地基能夠承受更大的荷載。

（2）施工簡便。換填法的施工過程相對簡單，無須復雜的設備和技術，適合各種類型的地基加固工程。

（3）經濟性好。相比于其他地基加固方法，換填法的成本較低，具有較好的經濟效益。

（4）提高地基穩定性。通過換填法，可以提高地基的穩定性，防止地基因荷載作用而發生過大的沉降或者液化現象[2]。

1.3.2 適用范圍

（1）適用于較淺的地基。對于深度較淺的地基，可以直接采用換填法進行加固，施工簡便，效果明顯。

（2）適用于各種類型的地基。無論是砂土、粘土還是巖石地基，都可以采用換填法進行加固。

（3）適用于需要提高承載能力的地基。對于需要承受較大荷載的建筑物，可以通過換填法提高地基的承載能力。

（4）適用于地基土層較均勻的情況。如果地基土層較為均勻，那么換填法的效果會更為明顯。

2 換填法地基加固技術的施工流程

2.1 前期準備

（1）勘察與設計。在施工前，首先需要對地基進行詳細的勘察，了解地基土層的性質，如承載力、均勻性、液化特性等。根據勘察結果，設計單位會制定合理的換填法加固方案，包括換填材料的類型、厚度等。設計方案是施工的依據，必須充分考慮地基土層的實際情況和建筑物的荷載要求。

（2）施工方案與組織。根據設計方案，編制詳細的施工方案，包括施工流程、施工方法、施工設備、人員組織等。同時，要確保施工方案符合安全和環保要求，盡量減少施工對周圍環境的影響。

（3）材料準備。根據設計方案，準備所需的換填材料，如砂石、碎石土、混凝土等。要確保材料的質量和性能滿足設計要求，同時注意材料的存儲和運輸，避免材料損失和污染。

（4）設備準備。根據施工方案，準備所需的施工設備，如挖掘機、壓路機、測量儀器等。要對設備進行嚴格的檢查和維護，確保設備性能良好，避免因設備故障導致施工延誤[3]。

（5）安全與環保措施。在施工前，要對施工現場進行安全評估，制定相應的安全措施，如設立圍擋、警示標志等。同時，要制定環保措施，控制施工現場的噪音、粉塵等污染物排放，保護周圍環境。

（6）施工人員培訓。對施工人員進行技術培訓，確保他們熟悉施工流程和方法，掌握施工安全知識和操作技能。

（7）現場布置。根據施工方案，對施工現場進行布置，設置施工區域、材料堆放區、設備停放區等，確保施工現場的有序和安全。

2.2 施工步驟

（1）測量放線。根據設計圖紙，對施工現場進行測量放線，確定換填區域的邊界和尺寸。這一步是施工的基礎，要確保測量的準確性，為后續施工提供依據。

（2）基坑開挖。按照測量放線的結果，使用挖掘機等設備開挖基坑。基坑的大小和深度應根據設計要求進行控制，確保挖至設計要求的土層。

（3）土方挖掘與運輸。在基坑開挖過程中，要及時將挖掘出的土方進行運輸，避免對施工現場造成影響。土方可以就近集中堆放，也可以進行運輸至指定地點。

（4）基坑清理。基坑挖至設計要求的深度后，要對基坑進行清理，去除坑底殘留的松散土和雜物。同時，要對基坑壁進行修整，確保其垂直度和平整度。

（5）檢驗土層。在換填前進行土層檢驗，確認土層的實際情況，包括土層的性質、厚度、均勻性等。如有異常，要及時采取措施進行處理。

（6）填充換填材料。將準備好的換填材料填充至基坑內，按照設計要求的厚度和順序進行填充。填充過程中要保證換填材料的質量和密實度，以確保加固效果。

（7）壓實換填材料。在填充換填材料后，使用壓路機等設備對換填材料進行壓實。壓實過程中，要控制壓實的速度和力度，確保換填材料的密實度滿足設計要求。同時，要注意觀察換填材料的沉降情況，如有異常要及時處理[4]。

（8）分層施工。對于較厚的換填層，可以采用分層施工的方法，即填充一層換填材料后進行壓實，再填充下一層，直至達到設計要求的厚度。分層施工有利于提高換填材料的密實度和承載能力。

（9）施工質量檢測。在施工過程中，要對換填材料的質量和密實度進行實時檢測，確保施工質量滿足設計要求。如有不合格的地方，要及時進行處理。

（10）基坑回填。在換填材料施工完成后，進行基坑回填。回填過程中，要使用合適的回填材料，并按照設計要求的順序和方法進行回填。回填完成后，要對地面進行平整處理，恢復原狀。

（11）施工驗收。施工完成后，對加固后的地基進行檢測和驗收，評估加固效果。驗收結果顯示，加固效果滿足設計要求，可以進行后續的建筑施工。

通過以上施工步驟，換填法地基加固技術可以有效地提高地基的承載能力和穩定性，確保建筑物的安全穩定。在施工過程中，要嚴格按照設計要求和施工方案進行操作，確保施工質量。

2.3 質量控制與安全保障

施工單位需制定嚴格的質量管理體系和安全操作規程，確保施工過程的規范進行。在質量控制方面，施工單位需對換填材料進行嚴格把關，確保其質量滿足設計要求。同時，采用先進的檢測設備，實時監測施工過程中的材料質量和密實度，及時發現并處理問題。在施工過程中，加強現場監督，確保施工質量符合設計要求。此外，在安全保障方面，施工前對施工人員進行安全培訓，提高他們的安全意識和操作技能。施工現場要設立圍擋、警示標志等，確保施工安全。同時，制定應急預案，對可能出現的安全事故進行預防和應對。總之，換填法地基加固技術的施工流程中，質量控制與安全保障是關鍵環節。只有嚴格把控質量，確保施工安全，才能保證加固效果滿足設計要求，為建筑物提供安全穩定的基礎。

3 換填法地基加固技術的具體應用

3.1 適用場景

（1）既有建筑地基加固。對于已建成的建筑物，如發現地基承載力不足或不均勻沉降等問題，可以采用換填法進行加固，提高地基的承載能力和穩定性。

（2）新建建筑地基處理。在新建建筑工程中，如地基土層較差，可以直接采用換填法處理地基，以保證建筑物的安全穩定。

（3）軟土地基加固。對于軟土地基，如沼澤地、海灘等，采用換填法可以有效提高地基的承載能力和穩定性，保證建筑物的安全。

（4）地基不均勻沉降處理。當地基出現不均勻沉降現象時，可以采用換填法進行處理，以減小沉降差異，提高地基的整體穩定性。

（5）提高地基抗震性能。在地震活躍區，采用換填法加固地基可以提高建筑物的抗震性能，減少地震對建筑物的影響。

（6）基礎改造工程。在基礎改造工程中，如樁基、承臺等，可以采用換填法進行加固，提高基礎的整體穩定性和承載能力。

3.2 實際案例分析

以某地區一座三層住宅樓為例，由于地基土層較軟，導致建筑物出現不均勻沉降現象。為了確保建筑物的安全穩定，采用換填法地基加固技術進行處理。

（1）前期勘察與設計。需要對地基進行勘察，了解地基土層的情況，為加固設計提供依據。設計單位根據勘察報告，制定合理的換填法加固方案，確定換填材料的類型和厚度[5]。

（2）施工準備。根據設計方案，準備所需的換填材料（砂石、碎石土等）和施工設備（挖掘機、壓路機等）。同時，對施工現場進行平整和清理，確保施工順利進行。

（3）施工過程。①挖除軟弱土層。按照設計要求，使用挖掘機挖除地基內的軟弱土層，挖至設計要求的深度。②填充換填材料。將準備好的換填材料填充至挖除的土層中，并按照設計要求進行分層填充和壓實。③施工質量控制。在填充過程中，進行實時監測，確保換填材料的厚度和質量滿足設計要求。同時，對壓實過程進行控制，確保換填材料充分壓實，提高地基的承載能力。

（4）施工完畢后的檢測與驗收。施工完成后，對加固后的地基進行檢測，評估加固效果。檢測結果顯示，加固后的地基承載能力和穩定性均滿足設計要求，消除了不均勻沉降現象，確保了建筑物的安全穩定。

3.3 常見問題及解決方案

（1）地基承載力不足。解決方案：為了提高地基的承載力，可以采用強度更高的換填材料，如采用碎石土或混凝土代替砂石。同時，可以增加換填材料的厚度，以提高地基的承載能力。此外，可以對地基進行深層處理，如采用樁基或壓力灌漿等方法，以增強地基的承載能力。

（2）地基不均勻沉降。解決方案：為了減小地基的不均勻沉降，可以采用以下方法：①在設計階段，合理選擇換填材料和厚度，以減小地基的沉降差異。②在施工過程中，嚴格控制換填材料的質量和壓實程度，確保地基的均勻性和密實性。③在地基加固過程中，對已有建筑物進行支撐和加固，以防止建筑物在加固過程中產生新的不均勻沉降。

（3）地基液化現象。解決方案：為了防止地基液化現象，可以采用以下措施：①選擇透水性較好的換填材料，以降低地基土的液化潛力。②在施工過程中，確保換填材料的壓實程度，提高地基的密實性，從而減小地基液化的可能性。③在地基加固完成后，對地基進行檢測和監測，及時發現和處理地基液化現象。

（4）施工質量控制難度大。解決方案：為了提高施工質量，可以采取以下措施。①對施工人員進行技術培訓，提高施工水平和質量意識。②在施工過程中，加強現場監督和管理，確保施工質量符合設計要求。③采用先進的施工設備和技術，提高施工效率和質量。

（5）加固效果難以評估。解決方案：為了確保加固效果滿足設計要求，可以采取以下措施。①在加固完成后，對地基進行詳細的檢測和評估，以評估加固效果。②對建筑物進行長期監測，觀察加固后的地基在使用過程中的性能變化，以驗證加固效果。③結合實際工程經驗，不斷優化加固設計和施工方法，提高加固效果。

通過以上分析，可以看出，在換填法地基加固技術的應用過程中，可能會遇到地基承載力不足、地基不均勻沉降、地基液化現象、施工質量控制難度大和加固效果難以評估等問題。針對這些問題，我們可以采取相應的解決方案，以確保加固效果滿足設計要求，保證建筑物的安全穩定。

4 結語

總之，換填法地基加固技術在建筑工程建設中具有廣泛的應用前景，有助于提高地基承載力、保障建筑物的安全穩定。應積極推廣和應用該技術，加強技術研究和創新，提高施工質量，確保建筑工程建設的安全、高效、可持續發展。