第一篇：砂石垫层在软弱地基的基础处理

砂石垫层在软弱地基的基础处理

一、砂石垫层的主要作用：

1、提高基础底面以下地基浅层的承载力。地基中的剪切破坏是从基础底面下边角处开始，随基底压力的增大而逐渐向纵深发展，因此当基底面以下浅层范围内可能被剪切破坏的软弱土为强度较大的垫层材料置换后，可以提高其地基承载能力；

2、减少沉降量。一般情况，基础下浅层的沉降量中所占得比例较大。由于土体侧向变形引起的沉降，理论上也是浅层部分占的比例较大。以垫层材料代替软弱土层，可大大减少这部分的沉降量；

3、加速地基的排水固结。用砂石作为垫层材料，由于其透水层大，在地基受压后便是良好的排水面，可使基础下面的空隙水压力迅速消散，避免地基土的塑性破坏，且可加速垫层下软弱土层的固结及其强度的提高。

4、砂石垫层的适用范围：

适用于3m以内的软弱、透水性强的粘性土层处理；不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透性系数小的粘性土地基；垫层厚度一般为0.5～2.5m之间为宜。若超过3m，费工费料，施工难度也较大，经济费用高；若小于0.5m，则不起作用。

二、材料及构造要求：

1）砂

我们在施工中一般采用颗粒级配良好的、质地坚硬的中砂或粗砂。为了保证基底土质良好渗透性，不宜使用含有淤泥杂质的土方砂。兼做排水垫层时含泥量不超3%。

2）碎石充砂

我们在工程施工中通常采用10～40的普通碎石，施工时，为防止含尘或石粉过多，可事先冲洗干净后，再与中粗砂混合搅拌均匀使用，砂∶石一般为3∶7。

3）构造要求 ：

砂石垫层是以置换有可能被剪切破坏的软弱地基土质，从而提高地基承载能力，所以它的构造要有一定的厚度；同时还应有足够的宽度，以防止向垫层两侧挤出。

a、垫层厚度的确定：

《砂石垫层受力示意图》其厚度Z应根据垫层底部软弱土层的承载力确定。即作用在垫层底面处土的自重压力（标准值）与附加压力（设计值）之和不能超过经修正后超挖深度处的地基承载能力特征值。

即：PZ＋PCZ≤fZ

式中：PZ为附加压力设计值（kPa）;PCZ为垫层底面处土自重压力值（kPa）

在住宅楼施工中，我们经常采用机械化大开挖筏板基础。为此，根据《施工手册》提供的矩形基础简化公式，从而确定砂石垫层厚度z。

b、垫层宽度的确定：

《砂石垫层受力示意图》可知，基础垫层的宽度b｀=b＋2tgθ,而根据所在土质情况，施工时作业面最好超出基底300～500mm。机械开挖深度大于2m时还考虑b｀宽度上来的放坡系数。

c、施工事例

如住宅楼的地基设计。承载力为138kPa，而地质堪察承载力为100 kPa；经现场鉴定土自重压为14kPa，试问砂石垫层的设计宽度及厚度应为多少？（基础尺寸为32m×10m，压力扩散角为30°）引用:

解：设回填砂石垫层与超挖出土质压力比重抵消。

因地基承载力fZ=100kPa，土自重压力PC=14kPa，这样基底承受压力标准值可近乎取138kPa。

从而求得Z=2.7m（设计砂石垫层厚度）

由求得的Z=2.71m，可根据公式b｀=b＋2ztg30°，l｀=l＋2ztg30°

得 b｀=10＋2×2.7×tg30°=13.12 m

得 l｀=32＋2×2.7×tg30°=35.12 m

三、施工要求：

1）铺设垫层前应验槽，将基底表面的浮土、淤泥、杂物清除干净，两侧应设一定坡度，防止振捣时塌方；

2）垫层底面标高不同时，土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应夯压密实。分层铺设时，接头应做成斜坡或是阶梯搭接，每层错开0.5～1.0m，并注意充分捣实；

3）人工级配的砂砾石，应先将砂、石拌合均匀后，再铺夯压实。我们一般施工过程中采用搅拌机搅拌均匀后铺夯；

4）垫层铺设时，严禁扰动垫层下卧层以及侧壁的软弱土层，防止被践踏、受冻或受浸泡，降低其强度。如果垫层下有厚度较小的淤泥或淤泥土层，在碾压荷载下抛石能挤入该层底面时，可采取挤淤处理。先在软弱土面上推填块石、片石等，然后将其压入以置换和挤出软弱土，再做垫层；

5）垫层应分层铺设，分层压实。振夯夯压要做到交叉重叠1/3，防止漏振、漏压。夯实、夯压遍数，夯压时间应通过试验确定。用细砂做垫层材料时，不宜使用振捣或水撼法，以免产生液化现象；

6）当地下水位较高或在饱和的软弱地基上铺设垫层时，应加强基坑内以及外侧四周的降排水工作，防止砂垫层泡水引起的砂流失，保持基坑边坡稳定；或采取降低地下水位的措施，使地下水位降到基坑底500mm以下； 7）当采用水撼法或插振捣法施工时，以振捣棒半径的1.75倍为间距插入振捣，依次振实，以不再冒气泡为止； 8）垫层铺设完毕，应即时进行下步工序施工。

四、质量控制：

1）施工前应检查砂、石等原材料质量以及砂、石拌合均匀程度。

2）施工工程中必须检查分层厚度，分段施工时搭接部分的压实情况、加水量、压实遍数、压实系数。3）施工结束后，应检查砂及砂石地基的承载力。

五、结束语：

我们进行换填材料选择、换填垫层设计及施工方法时，应根据建筑物体型、结构特点、荷载性质和地质条件等综合分析，严格按国家有关专门规定执行。

第二篇：用换土垫层处理软弱土地基

用换土垫层处理软弱土地基

2011-4-20 14:1

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0 引言

软弱土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土，由软弱土组成的地基称为软弱土地基。软弱土地基一般含水量较高，孔隙大，有明显的结构性、流变形。处理软弱土地基一般有几种方法：碾压及夯实法、换土垫层法、排水固结法、振密挤密法、置

换及拌入法、加筋锚固法等等。

换土垫层法是将基础下一定深度内的土层挖去，然后回填以强度较高的砂、碎石或灰土等并夯至密实。适用于荷载不大的建筑物地基处理。砂和砂石地基（垫层）采用砂或砂砾石（碎石）混合物，经分层夯实，作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低地基的压实力，减少变形量，同时垫层可起排水作用，地基土中孔隙水可通过垫层快速地排出，能加速下部土层的沉降和固结。砂垫层的施工要点

1.1 砂垫层采用中粗砂，经过化验含泥量必须在5%以内，操作前要验槽，将基底表面浮土、淤泥、杂物清除干净，两侧应设一定坡度，防止振捣时塌方。

1.2 应按级配合砂料，人工级配的砂、碎石应先将砂、碎石拌合均匀后再铺开压实，铺设的级配砂石在碾压前应根据其干湿程度和气候情况，适当洒水使其达到最佳含水量，以利

碾压密实。

1.3 砂垫层要分层铺设、分层夯实，控制每层砂垫层的铺设厚度。每铺好一层垫层经密实度检验合格后方可进行上一层施工。每层砂石在碾压前，应按每100㎡设一纯砂检查点，机械碾压后，在纯砂点取样，测定砂的干密度，经检查合格后方可进行上层砂石垫层施工。

1.4 砂垫层和砂石垫层的底面应在同一标高，不同标高时应先深后浅。最后一层碾压结束后，对上表面不平整及标高误差较大之处，用人工进行适当平整、修补，然后用平板振动

器在上表面交叉振动不少于两遍。

1.5 砂石施工时应控制含水量，遇有地下水阍基槽浸泡要采取措施先铺一层碎石或毛石。在地下水位高于基坑底面施工时，要对这层土层一次性开挖，以避免水中作业。

当地下水位较高或在饱和的软弱地基上铺设垫层时，应加强基坑内及外侧四周的排水工作，防止砂垫层泡水引起砂的流失，保持基坑边坡稳定；或采取降低地下水位措施，使地下

水位降低到基坑底500mm以下。

1.6 大面积砂垫层施工分流水段作业，交叉处应做成台阶式斜坡。

1.7 冬季施工时要除掉砂石中的冰块，并应采取措施防止砂石内水分冻结。质量控制

2.1 施工前应检查砂、石等原材料质量、配比，砂、石拌合均匀程度。

2.2 施工过程中必须检查分层厚度，分段施工时搭接部分的压实情况、加水量、压实遍

数、压实系数。

2.3 施工时要分层找平，碾压密实。

2.4 施工结束后，应检查砂及砂石地基的承载力。应注意的几点事项

3.1 砂垫层的施工方法应视地基土质和地下水位及施工条件来确定，水位低，采用碾压

法，水位高，采用水撼法施工。

3.2 砂石垫层下土层不应被扰动，作业应连续进行，尽快完成。冻结的砂石不应使用。

3.3 应控制砂石级配、虚铺厚度、夯压遍数，洒水等工艺操作指标。

3.4 当地下水或地表水将槽底浸泡，难以清净淤泥土，撼砂时砂泥混在一起，从而使砂中含泥量加大降低砂垫层承载能力，必须在槽底铺一层粒径不大于10cm的、粒径是均匀的毛石或碎石，避免基底产生不均匀压缩。

3.5 大面积水撼砂，分层交叉处应以大于2m为宜。

3.6 规范规定应在无积水状态下撼砂，但如果在水撼砂施工时能有效控制泥砂混杂，基

槽可以在积水状态下施工。结语

砂垫层法适于处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基，包括淤泥、淤泥质土；不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的粘性土地基。

砂垫层不适于冬季施工以及在湿陷性黄土地基、不透水的粘性地基上施工，但也是人工加固地基建造浅埋基础的很重要的一种方法，具有施工工艺简单，工期短、工程成本低，就地取材方便，减少基础沉降，提高地基强度和稳定性，减少基础埋深的优点，值得推广运用。

第三篇：软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

摘要： 软弱地基的处理，在水利工程建设中会经常碰到。在投资少，又能达到设计规范要求的前提下，如何处理好软弱地基，是我们每一工程技术人员需要探讨和研究的问题。这里介绍了软弱地基处理的几种方法及换土垫层法的实际设计应用情况。

关键词： 软弱地基 处理方法 设计应用

1、前言

在进行水工建筑物的基础设计时，时常会碰到软弱地基问题。下面就根据自己的一些工作实践经验，浅谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法在惠州市某泵站机房基础设计中的应用情况。

2、软弱地基的处理方法

直接利用软弱土层作为建筑物地基时，一般应按以下要求进行设计： 软弱土层为淤泥和淤泥质土时，应充分利用其上覆较好土层作为持力层； 若软弱土层为冲填土、建筑余泥和性能稳定的工业废料，并且均匀性和密实性较好时，均可利用作为持力层。

对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，则应将地基进行人工处理。这种经过人工处理的地基称为人工地基。

局部软弱土层及暗沟、暗塘的处理，可采用基础加深、基础梁跨越，换土垫层或桩基等方法。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压（夯）实、换土垫层、堆载预压、砂井真空预压、砂桩、碎石桩、灰土桩，水泥旋喷或深层搅拌形成的水泥土桩以及桩基等方法。处在地下水位以上，由建筑余泥或工业废料组成的杂填土地基，可采用机械压（夯）实方法进行处理。其中重锤夯实的有效夯实深度可达1.2m左右；若采用强夯，则有效夯实深度应经试验确定；当需要大面积回填夯实时，可采用机械分层回填碾压方法；处理含少量粘性土的建筑余泥、工业废料和炉灰填土地基时，可采用振动压实的方法。当震实机自重2t，振动作用力100kN时，有效夯实深度可达1.2~1.5m。

处理较厚淤泥和淤泥质土地基时，可用堆载预压、砂井堆载预压或砂井真空预压。采用堆载预压时，预压荷载宜略大于设计荷载，预压时间应根据建筑物要求以及地基固结情况决定，同时应注意堆载大小和速率对周围建筑物的影响。采用砂井堆载预压或砂井真空预压时，应在砂井顶部作排水砂垫层。

用砂桩、碎石桩、灰土桩、水泥旋喷或深层搅拌桩处理软弱地基时，桩的设计参 数宜通过试验确定。施工时，表层土如有隆起或松动，应予以挖除或压实。对地基承载力、变形或稳定性要求较高的建筑物，若用桩基，则桩尖宜打入压缩性低的土层中。

若仅需处理软弱地基的浅层，可采用换土垫层的方法。

总之，软弱地基的处理应该因地制宜，处理后的地基承载力应满足设计要求。

2、换土垫层的设计应用

换土垫层就是将基础下面一定厚度的软弱土层挖除，然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、粘性土以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料。垫层应分层夯实，每层夯实后的密度应达到设计标准。

换土垫层设计包括决定垫层所应具有的最小宽度和厚度。

在垫层的宽度方面，根据建筑经验，垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm，垫层的底宽一般取基础同宽（如图1）。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定，同时厚度不小于500mm。

在该灌站机房的基础进行设计时，由钻探资料显示，该地基为很厚的软粘土层，其承载力标准值fk=80kN/m2，重度γ=17 kN/m3，IL=1.00，e=1.00。已知机房独立基础承受上部结构荷载设计值F=155 kN，设计室内外高差为0.3m，室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知，该地基承载力和变形不能满足设计要求。

由于该灌站交通不便，重型机械无法进入（如打桩机等），为了减少工程投资，又能达到设计要求的目的，经几个方案比较，决定采用直接用人工就可施工的换土垫层法作为该灌站基础设计。在垫层材料方面，采用中砂作为垫层，其承载力设计值按f=180 kN/m2计算（施工时砂垫层密度控制在中密程度），重度取γ=19.5 kN/m3。

按公式l = b=[F/(f-γh)]1/2确定基底长度和宽度（独立柱正方形基础）。式中：l、b——基础底面长和宽；

F——上部结构的荷载设计值；

f——换土垫层承载力；

γ——基础及回填土平均重度，一般取γ=20 kN/m3；

h——基础自重计算高度。

l =b=[F/(f-γh)]1/2=[155/（180-20×0.95）]1/2=0.98m，取l =b=1.0m 下面进行砂垫层厚度的计算：

在进行砂垫层厚度计算时，一般应满足pcz+pz≤fz 式中：pcz——作用在垫层底面处土的自重应力（kN/m2）;pz______垫层底面处的附加应力设计值（kN/m2）;

fz________垫层底面处软弱土层承载力设计值（kN/m2）;

采用该式确定垫层厚度时，需要用试算法,即预先估计一个厚度，然后按上式校核，如不满足要求时，必须增加垫层厚度，直至满足要求为止。

为了减少计算工作量，设计该机房基础换土垫层的厚度时，采用了查曲线图的计算方法：曲线图见《建筑地基基础》 1990.10；231。

首先，按下式计算出k1值

k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ其次，按下式计算出k2值

k2= k1+15b(ηdγ

-γ)/ p0

（d-0.5）-γ

d]×10/p0

软软

软垫式中：p0——基础底面附加应力（kN/m2）;

fk——垫层底面处软弱土层的承载力标准值（kN/m2）;ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数；

d——基础埋置深度（m）；

γ软、γ垫——分别为软弱土层和垫层的重度（kN/m3）。

然后根据k1、k2和基础底面长边与短边的比值n=l/b，由曲线图查得m值。最后算出垫层厚度z=mb。本基础：fk=80kN/m2、d=0.8m、γηd=1.1。

另外，p0=（F+G）/b-γd=（155+1×0.95×20）/1-17×0.8=160.4 kN/m2，代入上两式得：

=17 kN/m3、γ

=19.5 kN/m3、按表查得ηb=0、软垫k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ

软

（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

=[80+1.1×17×(0.8-0.5)-17×0.8] ×10/160.4

.=4.49

k2= k1+15b(ηdγ-γ)/ p0 软垫 =4.49+15×1×(1.1×17-19.5)/160.4 =4.42

根据k1=4.49、k2=4.42和n=1查曲线图得m=0.82。则砂垫层厚度：z=bm=1.0×0.82=0.82 m，取 z=0.85 m，如图2所示。

3、结语

该灌站工程建成且连续安全运行已有五年多，经观测，机房基础沉降<2mm（基本无沉降），机房上部结构无任何异常情况，运行良好。因此采用“换土垫层法”处理软弱地基，满足规范要求，满足运行要求，是经济和安全的。

第四篇：软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

1、前言

在进行水工建筑物的基础设计时，时常会碰到软弱地基问题。下面就根据自己的一些工作实践经验，浅谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法应用情况。

2、软弱地基的处理方法

直接利用软弱土层作为建筑物地基时，一般应按以下要求进行设计： 软弱土层为淤泥和淤泥质土时，应充分利用其上覆较好土层作为持力层； 若软弱土层为冲填土、建筑余泥和性能稳定的工业废料，并且均匀性和密实性较好时，均可利用作为持力层。

对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，则应将地基进行人工处理。这种经过人工处理的地基称为人工地基。

局部软弱土层及暗沟、暗塘的处理，可采用基础加深、基础梁跨越，换土垫层或桩基等方法。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压（夯）实、换土垫层、堆载预压、砂井真空预压、砂桩、碎石桩、灰土桩，水泥旋喷或深层搅拌形成的水泥土桩以及桩基等方法。

处在地下水位以上，由建筑余泥或工业废料组成的杂填土地基，可采用机械压（夯）实方法进行处理。其中重锤夯实的有效夯实深度可达1.2m左右；若采用强夯，则有效夯实深度应经试验确定；当需要大面积回填夯实时，可采用机械分层回填碾压方法；处理含少量粘性土的建筑余泥、工业废料和炉灰填土地基时，可采用振动压实的方法。当震实机自重2t，振动作用力100kN时，有效夯实深度可达1.2~1.5m。处理较厚淤泥和淤泥质土地基时，可用堆载预压、砂井堆载预压或砂井真空预压。采用堆载预压时，预压荷载宜略大于设计荷载，预压时间应根据建筑物要求以及地基固结情况决定，同时应注意堆载大小和速率对周围建筑物的影响。采用砂井堆载预压或砂井真空预压时，应在砂井顶部作排水砂垫层。

用砂桩、碎石桩、灰土桩、水泥旋喷或深层搅拌桩处理软弱地基时，桩的设计参

数宜通过试验确定。施工时，表层土如有隆起或松动，应予以挖除或压实。对地基承载力、变形或稳定性要求较高的建筑物，若用桩基，则桩尖宜打入压缩性低的土层中。

若仅需处理软弱地基的浅层，可采用换土垫层的方法。

总之，软弱地基的处理应该因地制宜，处理后的地基承载力应满足设计要求。

2、换土垫层的设计应用

换土垫层就是将基础下面一定厚度的软弱土层挖除，然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、粘性土以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料。垫层应分层夯实，每层夯实后的密度应达到设计标准。

换土垫层设计包括决定垫层所应具有的最小宽度和厚度。

在垫层的宽度方面，根据建筑经验，垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm，垫层的底宽一般取基础同宽（如图1）。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定，同时厚度不小于500mm。

在该灌站机房的基础进行设计时，由钻探资料显示，该地基为很厚的软粘土层，其承载力标准值fk=80kN/m，重度γ=17 kN/m3，IL=1.00，e=1.00。已知机房独立基础

2承受上部结构荷载设计值F=155 kN，设计室内外高差为0.3m，室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知，该地基承载力和变形不能满足设计要求。

由于该灌站交通不便，重型机械无法进入（如打桩机等），为了减少工程投资，又能达到设计要求的目的，经几个方案比较，决定采用直接用人工就可施工的换土垫层法作为该灌站基础设计。在垫层材料方面，采用中砂作为垫层，其承载力设计值按f=180 kN/m2计算（施工时砂垫层密度控制在中密程度），重度取γ=19.5 kN/m3。

按公式l =b=[F/(f-γh)]确定基底长度和宽度（独立柱正方形基础）。式中：l、b——基础底面长和宽； F——上部结构的荷载设计值； f——换土垫层承载力；

1/2 γ——基础及回填土平均重度，一般取γ=20 kN/m3；

h——基础自重计算高度。

l =b=[F/(f-γh)]1/2=[155/（180-20×0.95）]1/2=0.98m，取l =b=1.0m 下面进行砂垫层厚度的计算：

在进行砂垫层厚度计算时，一般应满足pcz+pz≤fz 式中：pcz——作用在垫层底面处土的自重应力（kN/m）;pz______垫层底面处的附加应力设计值（kN/m2）;fz________垫层底面处软弱土层承载力设计值（kN/m2）;

2采用该式确定垫层厚度时，需要用试算法,即预先估计一个厚度，然后按上式校核，如不满足要求时，必须增加垫层厚度，直至满足要求为止。

为了减少计算工作量，设计该机房基础换土垫层的厚度时，采用了查曲线图的计算方法：曲线图见《建筑地基基础》 1990.10；231。

首先，按下式计算出k1值

k1=[fk+ηbγ其次，按下式计算出k2值

软

（b-3）+ηdγ

软

（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

k2= k1+15b(ηdγ

2软

-γ

垫)/ p0

式中：p0——基础底面附加应力（kN/m）;fk——垫层底面处软弱土层的承载力标准值（kN/m）;ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数； d——基础埋置深度（m）； γ软

2、γ垫——分别为软弱土层和垫层的重度（kN/m3）。

然后根据k1、k2和基础底面长边与短边的比值n=l/b，由曲线图查得m值。最后算出垫层厚度z=mb。本基础：fk=80kN/m2、d=0.8m、γ

软

=17 kN/m3、γ垫=19.5 kN/m3、按表查得ηb=0、ηd=1.1。

另外，p0=（F+G）/b-γd=（155+1×0.95×20）/1-17×0.8=160.4 kN/m，代入上

2两式得：

k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ软（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

=[80+1.1×17×(0.8-0.5)-17×0.8] ×10/160.4.=4.49 k2= k1+15b(ηdγ软-γ

垫)/ p0

=4.49+15×1×(1.1×17-19.5)/160.4 =4.42 根据k1=4.49、k2=4.42和n=1查曲线图得m=0.82。则砂垫层厚度：z=bm=1.0×0.82=0.82 m，取

z=0.85 m，如图2所示。

3、结语

该灌站工程建成且连续安全运行已有五年多，经观测，机房基础沉降<2mm（基本无沉降），机房上部结构无任何异常情况，运行良好。因此采用“换土垫层法”处理软弱地基，满足规范要求，满足运行要求，是经济和安全的。

第五篇：软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

发表日期：2005-07-20 浏览人数：

论

1909 作者：本人 来源：水利工程网

评0条

1、前言

在进行水工建筑物的基础设计时，时常会碰到软弱地基问题。下面就根据自己的一些工作实践经验，浅谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法在惠州市某泵站机房基础设计中的应用情况。

2、软弱地基的处理方法

直接利用软弱土层作为建筑物地基时，一般应按以下要求进行设计： 软弱土层为淤泥和淤泥质土时，应充分利用其上覆较好土层作为持力层； 若软弱土层为冲填土、建筑余泥和性能稳定的工业废料，并且均匀性和密实性较好时，均可利用作为持力层。

对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，则应将地基进行人工处理。这种经过人工处理的地基称为人工地基。

局部软弱土层及暗沟、暗塘的处理，可采用基础加深、基础梁跨越，换土垫层或桩基等方法。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压（夯）实、换土垫层、堆载预压、砂井真空预压、砂桩、碎石桩、灰土桩，水泥旋喷或深层搅拌形成的水泥土桩以及桩基等方法。处在地下水位以上，由建筑余泥或工业废料组成的杂填土地基，可采用机械压（夯）实方法进行处理。其中重锤夯实的有效夯实深度可达1.2m左右；若采用强夯，则有效夯实深度应经试验确定；当需要大面积回填夯实时，可采用机械分层回填碾压方法；处理含少量粘性土的建筑余泥、工业废料和炉灰填土地基时，可采用振动压实的方法。当震实机自重2t，振动作用力100kN时，有效夯实深度可达1.2~1.5m。

处理较厚淤泥和淤泥质土地基时，可用堆载预压、砂井堆载预压或砂井真空预压。采用堆载预压时，预压荷载宜略大于设计荷载，预压时间应根据建筑物要求以及地基固结情况决定，同时应注意堆载大小和速率对周围建筑物的影响。采用砂井堆载预压或砂井真空预压时，应在砂井顶部作排水砂垫层。

用砂桩、碎石桩、灰土桩、水泥旋喷或深层搅拌桩处理软弱地基时，桩的设计参

数宜通过试验确定。施工时，表层土如有隆起或松动，应予以挖除或压实。对地基承载力、变形或稳定性要求较高的建筑物，若用桩基，则桩尖宜打入压缩性低的土层中。

若仅需处理软弱地基的浅层，可采用换土垫层的方法。

总之，软弱地基的处理应该因地制宜，处理后的地基承载力应满足设计要求。

2、换土垫层的设计应用

换土垫层就是将基础下面一定厚度的软弱土层挖除，然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、粘性土以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料。垫层应分层夯实，每层夯实后的密度应达到设计标准。

换土垫层设计包括决定垫层所应具有的最小宽度和厚度。

在垫层的宽度方面，根据建筑经验，垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm，垫层的底宽一般取基础同宽（如图1）。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定，同时厚度不小于500mm。

在该灌站机房的基础进行设计时，由钻探资料显示，该地基为很厚的软粘土层，其承载力标准值fk=80kN/m，重度γ=17 kN/m，IL=1.00，e=1.00。已知机房独立基础

32承受上部结构荷载设计值F=155 kN，设计室内外高差为0.3m，室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知，该地基承载力和变形不能满足设计要求。

由于该灌站交通不便，重型机械无法进入（如打桩机等），为了减少工程投资，又能达到设计要求的目的，经几个方案比较，决定采用直接用人工就可施工的换土垫层法作为该灌站基础设计。在垫层材料方面，采用中砂作为垫层，其承载力设计值按f=180 kN/m2计算（施工时砂垫层密度控制在中密程度），重度取γ=19.5 kN/m3。

按公式l =b=[F/(f-γh)]确定基底长度和宽度（独立柱正方形基础）。式中：l、b——基础底面长和宽； F——上部结构的荷载设计值； f——换土垫层承载力；

1/2 γ——基础及回填土平均重度，一般取γ=20 kN/m；

h——基础自重计算高度。l =b=[F/(f-γh)]1/2=[155/（180-20×0.95）]1/2=0.98m，取l =b=1.0m 下面进行砂垫层厚度的计算：

在进行砂垫层厚度计算时，一般应满足pcz+pz≤fz 式中：pcz——作用在垫层底面处土的自重应力（kN/m）;pz fz______

2垫层底面处的附加应力设计值（kN/m）;

2________垫层底面处软弱土层承载力设计值（kN/m）;

2采用该式确定垫层厚度时，需要用试算法,即预先估计一个厚度，然后按上式校核，如不满足要求时，必须增加垫层厚度，直至满足要求为止。

为了减少计算工作量，设计该机房基础换土垫层的厚度时，采用了查曲线图的计算方法：曲线图见《建筑地基基础》 1990.10；231。

首先，按下式计算出k1值

k1=[fk+ηbγ其次，按下式计算出k2值

软

（b-3）+ηdγ

软

（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

k2= k1+15b(ηdγ

2软

-γ

垫)/ p0

式中：p0——基础底面附加应力（kN/m）;fk——垫层底面处软弱土层的承载力标准值（kN/m）;ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数； d——基础埋置深度（m）； γ软、γ垫——分别为软弱土层和垫层的重度（kN/m3）。

然后根据k1、k2和基础底面长边与短边的比值n=l/b，由曲线图查得m值。最后算出垫层厚度z=mb。本基础：fk=80kN/m2、d=0.8m、γ

软

=17 kN/m3、γ垫=19.5 kN/m3、按表查得ηb=0、ηd=1.1。

另外，p0=（F+G）/b-γd=（155+1×0.95×20）/1-17×0.8=160.4 kN/m，代入上

2两式得：

k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ软（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

=[80+1.1×17×(0.8-0.5)-17×0.8] ×10/160.4.=4.49 k2= k1+15b(ηdγ-γ软垫)/ p0

=4.49+15×1×(1.1×17-19.5)/160.4 =4.42 根据k1=4.49、k2=4.42和n=1查曲线图得m=0.82。则砂垫层厚度：z=bm=1.0×0.82=0.82 m，取

z=0.85 m，如图2所示。

3、结语

该灌站工程建成且连续安全运行已有五年多，经观测，机房基础沉降<2mm（基本无沉降），机房上部结构无任何异常情况，运行良好。因此采用“换土垫层法”处理软弱地基，满足规范要求，满足运行要求，是经济和安全的。

参考文献：

[1].郭继武.建筑地基基础（按新规范）.高等教育出版社，1990.10