农村应用论文：小议垫层法在农村的应用

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本文作者：王文韬工作单位：河南省地矿局地质十一队

工程概况

场地地貌属于黄河冲积平原，表层土为第四纪松散河流堆积形成的粉土、粉土夹粉质粘土。建筑为7层砖混住宅，拟采用筏板基础。换填垫层厚度厚度0~3m，填料的原状土为粉土夹粉质粘土，塑性指数Ip=8~11，击实试验得最优含水量Wop=18.0%，最大干重度=17.6kN/m3，设计确定压实后干重度要求大于17.0kN/m3即压实系数大于0.97。施工过程严格按照规范要求进行，施工质量优良。检测采用了取土试验、静力触探原位测试以及静力载荷试验等多种手段，为我们研究影响换填垫层强度的因素提供了有益的资料。

压实填土的地基均匀性

压实填土形成时间很短，不像原状土有个漫长的堆积和固结历史过程，压实填土为分层填料机械碾压而成，平面上各处土料成分和碾压效果难以保证一致，垂直方向上，各层填料也不尽相同，同时每层之间以及同一层层顶与层底，压实效果均不同，所以一般压实填土地基均存在着不均匀性。压实填土的均匀性，在静力触探原位测试曲线上，可以得到直观明显的反映，压实填土层静探测试曲线形状成锯齿状（2#静探曲线），而原状土层测试曲线为平滑状（1#静探曲线）。压实填土静探曲线锯齿状，是压实填土垂直方向不均匀性特征的反映。另外从静探统计成果中可以看出，静探检测锥尖阻力统计最大值与最小值之比达1.85，也间接地反映了压实填土不均匀性的特性，采用压实粉土填土的建筑物需要进行变形验算。

换填垫层地基承载力的确定

为了更好地对比不同含水率下换填垫层与原状土地基承载力变化的不同，在本场地内进行了四次载荷试验，换填垫层与原状土地基各两个试验点，分别在天然湿度状态和浸水状态下的试验，换填垫层与原状成分、密实度一致，具有对比性。为保证载荷试验有效影响深度不小于换填垫层处理的厚度，载荷试验压板的边长不小于垫层厚度的1/3。取尺寸为1.0m×1.0m正方形承压板。由于换填垫层法处理地基时已经分层压实，其承载力变形特征类似于承载力相对较高的天然地基，在承载力取值时采用s/b=0.01所对应的荷载。在天然湿度状态下，换填垫层与原状粉土分别为1#、2#试验点，换填垫层试验P~S曲线形状与原状土曲线相似，拐点较明显，换填垫层与原状粉土地基的承载力特征值基本相同，分别为137KPa和132KPa。但是最大沉降量换填垫层为24.52mm，原状土为25.82mm，这表明换填垫层天然湿度状态下受力变形相对于原状土要小，这可能与垫层填料是经过高能级振动碾压，孔隙水压力消散，在一定程度上完成了排水固结，土颗粒重新组合有关。在浸水状态下试验成果，换填垫层与原状粉土分别为3#、4#试验点，换填垫层浸水状态承载力特征值仅为80KPa。最大沉降量为53.89mm，而原状粉土承载力为100KPa，最大沉降量为35.77mm，强度较天然湿度下也明显降低，但承载力下降幅度却没有换填垫层大。这说明压实填土形成历史短，土体的结构未完全形成，所以遇水易软化，变形急剧增大，强度大幅度的降低，具有明显的浸水湿陷性。这即是压实后填料与母土的一个性状差别，也是换填垫层地基本身一个重要的岩土特征。从土力学的角度上考虑，在最优含水率的条件下，水对石英矿物表面的非润滑效应明显，由于毛细管应力作用产生吸力。再者，颗粒间公共结合水膜的水胶联结作用，结合水不同于自由水，它具有一定的黏滞性、弹性和抗剪性，含水率低时，通过公共结合水膜产生的水胶连接作用强，从而增大土的抗剪强度。但随着含水率的增大，结合水膜厚度增大，由于厚层结合水膜的内层和外层具有不同的性质，其中水的黏滞性随着距离土颗粒表面的距离的增加而减小，水在颗粒间的润滑作用逐渐增强，使得土的内摩阻力逐渐减小。同时，毛细作用随含水率的增加而减小以至于消失，基质吸力消失，因此颗粒之间的相对移动变得容易。地基土强度明显降低。文献4通过对相同压实系数及不同含水率的固结不排水试验研究证明，在相同的压实系数条件下，随着含水率的增大，试样的峰值强度明显降低、试样的变形性状也发生明显的改变，即变形曲线逐步由软化型过渡到硬化型，说明破坏类型逐渐由脆性破坏转变为延性破坏。含水率越大、围压越高，土体塑性变形越明显。这说明压实后的粉土在含水率增大的条件下会产生一定量的湿化变形。

（1）施工质量控制好的换填垫层，在天然湿度状态下其物理力学性质优良，有着较高的强度和刚度。对于一般的民用建筑，做好防水措施，可直接作为天然地基持力层使用。（2）虽然换填垫层填料通过压实挤密，其渗透系数较小，浸水影响土层厚度有限，但是压实填土地基由于毛细管发育，在可能浸水和人工扰动的情况下，浸水后软化变形严重，地基强度会大幅度降低。在上层滞水丰富或雨季施工时，应防止基槽浸水，做好降排水措施。必要时应采用地基加固处理措施。而对采用压实填土地基的建筑物要做好防水措施，应设置检漏管沟、防水地坪。保证室外场地平整，防止场地积水渗入地基。（3）换填垫层为分层压实而成，总体为薄层状构造，层与层之间以及每层层顶与层底，其压实效果不同，大面积施工各处土料成分难以保证相同，所以换填垫层的均匀性要慎重对待。对于换填垫层地基均匀性的评价，静探曲线能较为直观的反映，是理想的检测评价方法。（4）国内现行规范，对换填垫层承载力确定，应根据现场载荷试结果来确定，其结果较准确，可信度高。垫层厚度变化较大时，承载力要同时反映垫层与下卧层的影响，承载力的特征值的确定还应考虑建筑物地基变形允许值的要求。应考虑压板尺寸与厚度的关系，或采取分层检验。