摘要：在工程施工的过程中，地质情况较为复杂，有时会遇到一些软弱地基，这时就需要采取地基处理措施，来满足地基承载力和对沉降量的控制要求。文章阐述了水泥土换填垫层法这项地基处理技术的适用范围、主要目的及其应用，并在此基础上，结合工程实例介绍了水泥土换填垫层法的施工工艺流程及其施工质量控制要点，论证了水泥土换填法的地基处理效果。
关键词：软弱地基；水泥土；换填垫层法；技术应用
1.前言
地基处理技术是工程施工过程中的核心环节。通过实践可以发现，水泥土换填垫层法这种地基处理技术能够有效解决软弱地基问题。经过处理，不但可以使地基不均匀沉降问题得以改善，而且提高了地基的承载力和稳定性。实施起来简单有效，因此在工程施工中被推广使用。此次研究丰富了地基处理方面的知识，对地基处理中换填法技术在施工中的应用具有现实指导意义。
2.水泥土换填垫层法简介
2.1 定义：水泥土也称水泥稳定土，它是指在最优含水率情况下，将水泥和土按一定比例拌和均匀，经机械压实，养护后形成的结硬性混合物；它具有较高的强度和耐久性，混合物中土依靠水泥所起的固结作用而稳定。水泥土换填垫层法是指挖除基础底面下要求范围内的软弱土层或者不均匀土层，回填其性能稳定、无侵蚀、强度较高的水泥土材料，并经夯实或碾压密实所形成一定厚度的水泥土层。
2.2 适用范围：适用于浅层软弱土层或不均匀土层的处理，换填垫层的厚度应根据置换软弱土层的深度及其上部建筑物所需求的地基承载力来确定，换填厚度一般为0.5m～3.0m。
2.3 主要目的：由于软土地基变形量较大，易产生不均匀沉降，从而导致上部结构使用功能受限。通过置换全部或部分软土，全面或适当减少地基沉降变形，降低差异变形对上部结构的影响，以确保上部结构的使用功能不受影响。
3. 水泥土换填垫层法在施工中的应用
3.1工程概况
本工程为新建铁路银川至西安甘宁段甜水堡牵引变电所，采用全现浇框架混凝土结构，建筑面积329.43平方。层数一层，层高4.5m，室内外高差450mm。设计使用年限50年，建筑结构的安全等级为二级，抗震设防类别为乙类，框架的抗震等级为二级，地基基础的设计等级为丙级，建筑耐火等级为二级，屋面防水等级为一级。
3.2 该场地工程地质条件
根据《甜水堡车站房建岩土工程勘察报告（详勘）》可知，本工程详勘期间在勘探深度范围内未见地下水。各土层情况从上往下依次如下：
（1）黏质黄土：层厚3.0m，浅黄色，主要成分以粉粒为主，土质不均匀，手搓有黏性，可见针状孔隙及虫孔，含有白色钙质菌丝及少量结核，岩芯呈散状，松散，硬塑，其中地表以下0.4m范围内含植物根系，fak=100KPa。
（2）砂质黄土：层厚4.2m,黄褐色，主要成分以粉粒为主, 含有少量黏粒，土质不均匀，局部可见针状孔隙，岩芯呈散状，硬塑，fak=150KPa。
（3）砂岩：层厚9.4m,棕红色，主要矿物成分以石英，长石为主,粉砂质结构，层状构造，泥质胶结，成岩性差，岩质软，锤击易碎，岩芯呈柱状，一般节长10～50cm，最大节长100cm,强风化，fak=350KPa。
（4）泥岩：层厚1.5m, 棕红色，主要成分以黏土矿物为主，泥质结构，层状构造，岩质软，成岩性差，锤击有凹痕，失水易干裂，岩芯呈短柱状，一般节长10～50cm，最大节长20cm, 锤击易碎，强风化，fak=300KPa。
（5）砂岩：层厚1.5m,棕红色，主要矿物成分以石英，长石为主,粉砂质结构，层状构造，泥质胶结，成岩性差，岩质软，锤击易碎，岩芯呈短柱及柱状，一般节长10～40cm，最大节长60cm, 强风化，fak=350KPa。
（6）砾岩：层厚1.5m,青灰色夹棕红色，砾石成分以灰岩，砂岩为主，砾状结构，块状构造，钙质胶结，胶结程度差，一般粒径5～30mm，最大粒径50mm，岩芯呈短柱状，一般节长5～15cm，最大节长20cm，锤击易碎，强风化，fak=400KPa。
3.3 地基处理方式及设计要求
本工程地基处理采用10%水泥土垫层整片换填，换填深度为基础素混凝土垫层以下3.0m，每边宽出基础边缘不小于2.0m；分层压实，每层铺填厚度200～300mm，压实系数不小于0.97；处理后的地基承载力特征值不小于180KPa；水泥土垫层以下的素土须夯实，压实系数不小于0.95。
3.4 施工工艺流程
（1）验槽→检验土料和水泥的质量→水泥土拌合→槽底清理→分层铺填水泥土→分层碾压密实→找平验收
（2）验槽：基坑在铺水泥土前必须先行钎探验槽，并经监理单位、勘察单位、设计单位进行隐蔽工程的检查验收。
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（3）检验土料和水泥的质量：土料要求不得有草皮，有机质含量不应大于5%，大块粒径要打碎、过筛，使其粒径不超过15mm。水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，检查其产品质量合格证书和见证取样送检报告是否合格，经检查合格后方可投入使用。
（4）水泥土拌和：水泥土的配合比应为重量比，本工程设计要求水泥的重量占10%，拌合时要严格控制配合比。土料和水泥经过拌和设备进行拌合，拌合时要均匀一致，并按最优含水量进行加水和调整，拌合好的水泥土颜色要一致。
（5）槽底清理：基坑底应清理干净，特别是表面的虚土，风吹入的树叶、木屑纸片、塑料袋等垃圾杂物。基坑底部素土须夯实，压实系数不小于0.95。
（6）分层铺填水泥土：水泥土的摊铺采用反铲挖掘机进行，边角部位人工配合进行。每层虚铺厚度为200～300mm。每层铺填后应用木耙找平，用基坑边壁上的木撅或地坪上的标准木桩进行检查。
（7）分层碾压密实：采用22t的双轮压路机碾压，边角部分采用小型蛙式打夯机配合，碾压时注意随着整平的步伐进行，尽量避免不超过水泥土的凝结时间。
（8）压实度检测：每层水泥土压实完成后，在监理工程师的监督下，通知第三方检测单位到现场进行做环刀试验。压实合格后才允许进行上一层水泥土的填筑。
（9）地基承载力检测：最上一层水泥土压实完成后，在监理工程师的监督下，通知第三方检测单位到现场进行做轻型动力触探试验。
（10）找平与验收：最上一层水泥土压实完成后，应拉线或用靠尺检查标高和平整度，超高处用铁锹铲平；低洼处应及时补打水泥土。
3.5 水泥土换填施工质量的控制要点
（1）为了防止下雨时地表雨水直接汇入基坑、冲刷边坡，基坑周围开挖排水沟和集水坑，且按开挖平面合理布置，配备足够水泵。
（2）材料的进场检测：本工程采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，要检查产品质量合格证，且按同一生产厂家，同一品种，同一等级，同一批号且连续进场的水泥，每500T做一次见证取样检测，试验室出具的检测报告合格后方可投入使用。同一取土场每5000立方做一次见证取样检测，土料如有变化时必须再一次见证取样检测。土料要求有机质含量不应大于5%，大块粒径要打碎、过筛，使其粒径不超过15mm。
（3）水泥土的拌合：拌和时要保证做到水泥土拌合料均匀、色泽一致；拌和过程中，及时检查拌合料的含水量，含水量宜略大于最佳含水量。气温高时还应注意水泥土表面补水。
（4）严格的控制拌合时水泥土的配合比，使其符合设计要求。
（5）分层铺填的厚度：由专人负责指挥自卸汽车的倒料和反铲挖掘机的铺填，严格按照200～300mm的虚铺厚度进行铺填，并保证铺填厚度均匀。
（6）分层铺填压实：水泥土拌合物铺填后，采用低频高幅双轮振动压路机（22T）压实,在换填范围内纵横交错进行碾压，由一侧向另一侧进行先进后退式碾压。碾压时，需重叠1/2轮宽。压路机的碾压速度头两遍采用1.5～1.7Km/h,以后采用2.0～2.5Km/h。先静压2遍，再弱振1遍，强振2遍，弱振1遍，最后再静压2遍的操作程序收光平整表面。纵向搭接长度不小于2m，上下两层填筑接头错开3.0m以上。对局部表面不平整处要及时补平、补压。碾压完成后，按规定的压实标准进行试验检查。每层的压实系数均不小于0.97，方可允许上一层水泥土的铺填。
（7）施工工序的控制：保证机械设备完好，各级施工人员分工明确，生产安排合理有序，严格按照工艺流程施工；严格控制填料的质量，所用填料必须用与取样试验的土质一样；以压实系数为试验检测工作的核心，当压实系数不能达到设计要求时，应仔细检查填料质量、含水量、虚铺厚度等，查明原因并采取相应措施，必须保证每层的压实系数满足设计要求；试验检测工作要及时到位，保证数据真实可靠。注意拌合、整平及碾压时间控制在水泥初凝时间内。
3.6 水泥土换填后的质量效果
水泥土垫层分层换填施工中，每层均做环刀试验，试验报告的结果为压实系数均不小于0.97。水泥土垫层换填施工完成后，开始做轻型动力触探试验，试验报告的结果为其地基承载力达到240KPa,远大于设计要求的地基承载力180KPa。预期效果非常好。
经监理单位、勘察单位、设计单位及施工单位一致同意，可以进行下一道工序的施工。
4. 结束语
综上所述，水泥土换填垫层法这种技术对于处理软弱地基的效果显著，其可以为工程的施工质量提供保障。但必须在施工过程中严格控制其技术操作，严格把控每一道工序的施工质量，才能够使工程的施工结果符合要求。希望此次的研究内容和结论可以为其他单位在遇到类似工程时起到借鉴或指导作用。
参考文献：
[1]软土地基的变形速率及稳定性控制[J].高彦斌,张松波,郭永发.中国公路学报.2017(02).
[2]软土地基处理技术在公路施工中的应用[J].葛峰.交通世界.2016(11).
[3]地基处理研究进展[J].刘汉龙,赵明华.土木工程学报.2016(01).
[4]软土地基施工技术在公路桥梁施工中应用[J].王咏梅,王志谦.黑龙江交通科技.2015(01).
论文作者:赵天晨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/14
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