摘 要：換土墊層法是地基處理中常用的一種方法，墊層厚度、寬度的設(shè)計是換土墊層法中的主要問題，本文給出了墊層設(shè)計、計算問題。
關(guān)鍵詞：換土墊層；墊層；設(shè)計
當不良地基的承載力和變形滿足不了建筑物的要求，而軟弱土層的厚度又不很大時，可以將基礎(chǔ)底面以下一定范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖去，然后分層換填強度較大的砂（碎石、素土、灰土、高爐千渣、粉煤灰）或其他性能穩(wěn)定、元侵蝕性的材料，并壓（夯、振）實至要求的密實度為止，這種地基處理方法稱為換填墊層法。
機械碾壓、重錘夯實、平板振動是壓（夯，振）實墊層的常用方法，這些施工方法不但可處理分層回填土，而且還可加固地基表層土。按回填材料的不同，墊層可分為砂墊層、砂石墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層、二灰墊層、干渣墊層和粉煤灰墊層等。
雖然不同材料的墊層。其應(yīng)力分布稍有差異，但其極限承載力卻是比較接近的。因此，可將各種材料的墊層設(shè)計都近似的按砂墊層的計算方法進行計算。但當濕陷性黃土、膨脹土、季節(jié)性凍土等特殊土采用換土墊層處理時。因其主要目的是為了消除地基土的濕陷性、膨脹性和凍脹性所以在設(shè)計時需考慮的關(guān)鍵問題有所不同。
1.墊層的作用
在工程實踐中，對墊層碾壓質(zhì)量的檢驗，以獲得墊層的最大干密度 為標準。最大干密度可用室內(nèi)擊實試驗確定。在標準的擊實方法條件下，對不同含水量的土樣，可得到不同的干密度 ，從而可以繪制干密度 和制備含水量 的關(guān)系曲線。在曲線上 的峰值，即為最大干密度 ，與之相應(yīng)的制備含水量為最優(yōu)含水量 。墊層的作用主要有包括以下幾個方面：
（1）提高地基承載力；
淺基礎(chǔ)的地基承載力與持力層的抗剪強度有關(guān)。如果以抗剪強度較高的砂或其他填筑材料代替工程性質(zhì)較差的土，就可提高地基承載力，避免地基破壞。
（2）減少沉降量
一般地基淺層部分沉降量在總沉降量中所占比例是比較大的。以條形基礎(chǔ)為例，在相當于基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)的沉降量約占總沉降量的50%左右。如以密實砂或其他填筑材料代替上部軟弱土層，就可以減少這部分土層的沉降量。另外，砂墊層或其他墊層對應(yīng)力的擴散作用大，所以作用在下臥層土上的壓力相對較小，這也相應(yīng)減少了下臥層土的沉降量。
（3）加速軟弱土層排水固結(jié)
建筑物的不透水基礎(chǔ)直接與軟弱土層相接觸時，在荷載作用下，軟弱地基中的水被迫繞基礎(chǔ)兩側(cè)排出，因而使基底下的軟弱土不易固結(jié)，從而形成較大的孔隙水壓力，還可能導致地基強度降低而產(chǎn)生塑性破壞。砂墊層和砂石墊層等墊層材料透水性大，軟弱土層受壓后，墊層可作為良好的排水面，基礎(chǔ)以下的孔隙水壓力迅速消散，從而加速墊層下軟弱土層的固結(jié)和強度增長，避免地基塑性破壞。
（4）防止凍脹
粗顆粒墊層材料的孔隙大，不易產(chǎn)生毛細管現(xiàn)象。因此，可以防止寒冷地區(qū)土中結(jié)冰所造成的凍脹。
（5）消除膨脹土的脹縮
在膨脹土地基上可選用砂、碎石、塊石、煤渣、二灰或灰土等材料作為消除脹縮作用。
2.墊層設(shè)計
墊層設(shè)計。即要有足夠的厚度以置換可能被剪切破壞的軌弱土層，又要有足夠?qū)挾纫苑乐箟|層向兩側(cè)擠出。
2.1墊層厚度的確定
墊層的厚度，應(yīng)根據(jù)墊層底部下臥土層的承載力確定。如下圖所示。并符合下式要求：
（1）
式中 ：墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計值。kPa；
：墊層底面處土的自重壓力值，Pa；
：經(jīng)深度修正后墊層底面處土層的地基承載力特證值。kPa。
墊層底面處的附加壓力值可按壓力擴散角進行簡化計算。計算見下圖所示。
2.2 墊層寬度的確定
墊層的底面寬度應(yīng)以滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴散和防止墊層向兩側(cè)擠出為原則進行設(shè)計，一般按下式計算或根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗確定。
（4）
式中： ——墊層底面寬度，m；
——墊層的壓力擴散角（°）。
墊層頂面街邊宜比基礎(chǔ)底面大0.3m�；驈膲|層底面兩側(cè)向上按當?shù)亻_挖基坑經(jīng)驗的要求放坡。整片墊層的寬度可根據(jù)施工要求適當加寬。
2.3墊層承載力的確定
墊層承載力宜通過現(xiàn)場試驗確定，并應(yīng)驗算下臥層的承載力。
2.4沉降計算
對于重要建筑或墊層下存在軟弱下臥層的建筑。應(yīng)進行地基變形計算。建筑物基礎(chǔ)沉降等于墊層自身的變形量 與下臥土層的變形量 之和。對超出原地面標高的墊層或換填材料的密度高于天然土層密度的墊層，宜早換填并考慮其附加荷載對擬建建筑物及既有鄰近建筑物的影響。
參考文獻
[1] GB 50007～2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范.北京.中國建筑工業(yè)出版社，2002
[2] JGJ79─91建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.北京中國計劃出版社，2002
[3] 高大釗.土力學與基礎(chǔ)處理工程.北京.中國建筑工業(yè)出版社，1998
