陈磊
中建华宸（海南）建设集团有限公司 海南海口570100
摘要：工程建设活动由多个环节组成，其中，地基处理环节起到铺垫作用。浅层地基处理阶段，既要考虑成本，又要兼顾地基质量。应用换填垫层法处理浅层地基，有利于实现低成本、高质量、高效率的处理目标，使工程建设任务又好又快完成。本文首先介绍换填垫层法内涵及作用，然后重点探究浅层地基处理中换填垫层法的具体应用，旨在为同行提供参考，大大提高换填垫层法利用率。
关键词：换填垫层法；浅层地基；地基处理；应用策略
引言：浅层地基存在一定安全隐患，对于地基处理人员来说，应合理选用处理方法，确保浅层地基处理任务高效完成。当前，换填垫层法凭借高精度控制垫层高度与宽度、增强土层承载力等优势被广泛用到浅层地基处理活动，这为工程建设与施工奠定良好基础，大大提高浅层地基处理水平。可见，这一论题具有探究必要性和迫切性，内容阐述如下。
1.换填垫层法内涵及作用
1.1内涵
所谓换填垫层法，指挖出基础底面软弱土层、非均匀土层，换填成稳定性强、可靠性高的材料，经夯实成新的垫层[1]。由于不合格垫层土量多少、位置分布存在差异，所以工作人员要倍加重视，保证地基处理质量，尽最大可能减少地基非均匀沉降现象。基于内涵分析，总结换填垫层法适用条件：浅层软弱地基；非均匀地基；中小型建筑物、道路等；较深软弱土层地基。
1.2作用
第一，减少地基变形。当软弱土层被高质量材料置换，则地基形变幅度大大减少，进而保证地基实用性。第二，增强地基承载力。根据置换的软弱土层厚度确定垫层厚度，一般来说，厚度在5dm~30dm之间，当高强度材料成功换填后，能够保证地基稳定性，避免出现非均匀沉降。从另一个角度来说，地基承载范围相应扩大，有利于满足安全承载要求。第三，加快排水固结速度。垫层材料选为砂石后，因砂石间距较大，所以能够缩短水分留存时间，加快水分蒸发速度。除此之外，换填垫层法还能避免地基土冻胀现象，缓解湿陷土湿陷状态，使地基处理效果达到工程建设要求，使工程施工任务按时完成。
2.浅层地基处理中换填垫层法的应用分析
2.1前期调查
换填垫层法应用前期，应进行场地调查，真实了解浅层地基特点，针对浅层地基隐患具体定位，据此制定换填垫层法应用计划，为实际换填提供正确指导。现今，地质雷达在浅层地基的参数获取中发挥重要作用，利用地质雷达高精度探测、时效性传输等优势，动态掌握浅层地基断层情况，针对断层位置、落差、方向、角度等参数真实记录，为换填工作做足充分准备。与此同时，地基处理人员通过上网查询、访谈等方式获取地质资料，从而确定浅层地基土性质，掌握待替换土层范围及深度。除此之外，获知地下水埋藏方式，以及水位高低、水流变化。
2.2优选材料和设备
换填垫层材料选择时，既要保证材料质量，又要与地基连成整体，避免因材料质量不达标而出现返工。正常来说，根据浅层地基处理要求，以及成本预算方案，选择经济实用的垫层材料[2]。因为垫层材料种类多样，但不同垫层材料用途存在差异，所以根据所选材料的质控要求进行查验，例如，粉质黏土有机质含量小于百分之五；中粗砂、碎石是最佳垫层材料，石子粒径小于5cm；灰土优选消石灰，体积配比为3:7。施工前期，针对碎石、砂料进行配比试验，对比最小密度、单位沉降量、压缩变形量等指标，最佳配比达到的要求为：最小密度数值最高；单位沉降幅度最小；压缩变形幅度最小。
举例来说，某水利工程软土地基换填阶段，当地水利工程质量检测中心针对水泥、用土料进行室内击实试验，试验结果即12.5%水泥土的最大干密度和最佳含水率。接下来换填人员进行土料开挖、土料摊晒，适量添加水泥，使土料满足换填要求。
换填施工期间，还要准备相应的换填设备及检测仪器，从而提高换填效率，最大限度发挥换填垫层法应用效果。具体来说，砂石材料配备振动碾，粉煤灰配备振动器，粉质黏土配备蛙式夯或平碾。垫层材料存在差异性，所以垫层厚度、施工方法、碾压次数不尽相同，最后检验垫层施工效果，从而积累换填垫层法应用经验，大大提高换填垫层法利用率。
2.3设计要点
基于现场地层情况确定是否应用换填垫层法，确定换填垫层法具备可行性之后，遵循基坑开挖→梯形开挖→分层压实这一步骤[3]。垫层设计期间，以地基承载力和均匀性为要求，通过软土层替换增强地基承载力、减少变形量与沉降量。确定垫层厚度和垫层底面宽度时，分别根据公式计算出精确数值，使参数控制工作有的放矢。对于垫层厚度，即荷载效应标准组合时垫层底面处的附加压力值与垫层底面处土的自重压力值之和，不超过垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值。适宜垫层底面宽度，即参照基础底面应力扩散要求确定的垫层底面宽度。
2.4施工要点
第一，挖基坑。事先测量放线，多次查验放线精准度，同时，做好地下水位管控工作，以降水位、排水等方式，保证地下水位与垫层底面保持50cm。当放线、排水工作结束后，针对基坑土体加固，保证边坡稳定性，避免在外力作用下出现边坡土大量下滑现象。
第二，准备换填材料。换填材料配置环节必不可少，因为材料质量直接影响浅层地基处理效果。不仅要落实材料拌制工作，还要细致检查换填材料含水率，并根据施工环境做好材料保护工作。例如，夏季进行材料防雨，冬季进行材料防冻。当换填材料质量得到保证后，浅层地基后续处理工作能够有的放矢，从整体上提高换填垫层法实践价值。
第三，垫层施工要点。遵循先验槽、后铺垫这一原则，并检查垫层底面参数，针对不当之处及时更正，尽可能减少返工频次。同时，优选换填材料、机械设备，为换填垫层施工法运用提供有力条件。垫层施工期间，针对性控制不同垫层含水量，使各类垫层含水标准合规化。例如，灰土垫层施工含水量在-1.8%~+1.9%之间；粉煤灰垫层施工含水量在-3.8%~+3.9%之间，实际施工时，不宜采用浸水饱和施工法；砂石料垫层施工时，根据施工方法的不同，相应控制含水量，如平碾法对应含水量为8.5%~11.5%；平板振动器对应含水量为15.8%~19.6%。除此之外，坚持分层铺填原则，并掌握换填垫层法使用的注意事项，确保换填垫层施工活动规范化完成[4]。
第四，沉降观测。浅层地基处理过后，不仅要进行土地检测，还要细致观察沉降情况，确保后续施工活动针对性开展。具体来说，记录同一观察点在不同观察时机发生的变化，针对沉降幅度真实记录，通过计算平均沉降量来调整建筑施工方法，大大提高建筑物使用率。沉降观测阶段使用先进设备和技术，保证观测数值准确性和合理性，这对工程建设质量优化有重要意义。
结论：综上所述，浅层地基优质处理的现实意义不言而喻，对于地基处理人员来说，应灵活使用换填垫层法，从整体上提高浅层地基处理效率。从实际情况来看，应做好前期调查工作，并优选材料和设备、遵循相关设计要点、细致掌握施工要点，从整体上提高工程建筑环节浅层地基处理质量。这既能扩大换填垫层法推广范围，又能为浅层地基处理奠定坚实基础。
参考文献：
[1]沈亘熙.地基浅层处理中换填法的应用[J].大科技,2017(02):312.
[2]郭绍鹏.基于地基工程换填法处理技术分析[J].建筑工程技术与设计,2018(19):445.
[3]陈忠清,吕越.冲击碾压技术在浅层地基处理中的应用[J].科技通报,2017,33(01):190-194.
[4]牛犇,秦志光,莫宏武,等.分层振冲法在深厚换填砂地基处理中的应用[J].施工技术,2019,48(03):98-101.