市政道路路基施工-软土路基处理-换填垫层法施工

市政道路路基施工-软土路基处理-换填垫层法施工

市政道路路基施工中，软土路基处理是一个重要的环节。换填垫层法作为一种常见的处理方法，通过将基础底面的软弱土层挖去，用强度较高、水稳定性好、具有抗侵蚀性的材料分层填筑并压实，可以有效提高地基承载力，减少沉降量。本文将详细介绍换填垫层法的施工原理、加固机理、适用范围以及具体的施工方法。

换填垫层法的施工原理

换填垫层法（换填法）是将基础底面的软弱土层挖去，用强度较高、水稳定性好、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣等材料分层填筑，并分层压实。其主要作用是提高持力层承载力，减小沉降量。

换填垫层法主要包括以下几种类型：

• 砂垫层
• 砂石垫层
• 碎石垫层
• 素土垫层
• 灰土垫层
• 二灰垫层
• 矿渣垫层
• 粉煤灰垫层
• 土工合成材料加碎石垫层等

加固机理

换填垫层法的加固机理主要包括以下几个方面：

1. 提高地基承载力
   浅基础的地基承载力与持力层的抗剪强度有关。如果以抗剪强度较高的砂或其它填筑材料代替软弱的土，可提高地基的承载力，避免地基破坏。

2. 减少沉降量
   一般地基浅层部分沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量50%左右。如以密实砂或其它填筑材料代替上部软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。由于砂垫层或其它垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。

3. 加速软弱土层的排水固结
   砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。

4. 防止冻胀
   因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。这时，砂垫层的底面应满足当地冻结深度的要求。

5. 消除膨胀土的胀缩作用
   在膨胀土地基上可选用砂、碎石、块石、煤渣、二灰或灰土等材料作为垫层以消除胀缩作用，但垫层厚度应依据变形计算确定，一般不少于0.3m，且垫层宽度应大于基础宽度，而基础的两侧宜用与垫层相同的材料回填。

施工方法

开挖换填法

适用于加固深1-4m厚的软弱土、沉陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。石灰与土按2：8或3：7配合比。适用于软土层厚度小于3米；大于3米通常只挖一部分。

灰土垫层法灰土土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，粒径不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，粒径不得大于5mm。

适用于处理有一定透水性的粘性土地基，但不适用于湿陷性黄土地基和不透水性的粘性土地基，以免聚水而引起地基沉降。

砂垫层填土软土层

在软土地基上铺设厚度为0.5～1.2m的砂层，以保证所需的排水能力

已完成的斜坡砂垫层

格栅,砂垫层

抛石挤淤法

适用于厚为3-4m的软土层和常年积水且不易抽干的湖、塘、河流等积水洼地，以及表层无硬壳、层厚较薄、片石能沉达下卧硬层的情况。

施工简单，不用挖淤、施工迅速。特别是当路基穿越或部分穿越河塘洼地时，常用此法来处理其下的软土地基。

抛石顺序自路堤中部开始，然后逐次向两旁展开，使淤泥向两侧挤出。

抛入的片石露出水面后，用较小石块填塞垫平,并用重锤夯实或用压路机等机械碾