塔基换填垫层做法实例分析

吴丹

摘要：塔基遇到不良软弱地基土时，最常采用的基础形式为机械钻孔桩，有些情况下，受场地限制，大型机械无法进场，本文针对这种情况，提出換填垫层结合筏板基础的做法，简述了换填法的原理和适用范围，解决上述问题，以具体实例进行案例分析，验证了换填法施工的可行性，值得推广。

关键词：换填垫层；淤泥质土；地基承载力

1：引言

塔基施工时经常遇到湖积、冲积形成的淤泥、淤泥质土、流砂等不良软弱地基土，这种情况下塔基常规采用机械钻孔桩基础的形式，但某些情况下，受场地限制，导致大型机械无法进场，机械钻孔桩无法施工。根据塔基处工程条件，铁塔荷载特点，若采用抛石挤淤等换填垫层以及联合式筏板基础，往往事半功倍，换填垫层是一种经济、高效、快捷的地基处理方法，垫层材料可采用碎石、块石等，可就地取材，本文以xx基站的基础设计为例，探讨换填垫层的可行性。

2：换填法的原理及适用范围

换填法就是将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、粉煤灰、矿渣等材料以及土工合成材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。当地基软弱土层较薄，而且上部荷载不大时，也可直接以人工或机械方法进行压、夯、振动等密实处理，同样可取得换填加固地基的效果。

经过换填法处理的人工地基或垫层，可以把上部荷载扩散传至下面的下卧层，以满足上部建筑所需的地基承载力和减少沉降量的要求。当垫层下面有较软土层时，也可以加速软弱土层的排水固结和强度的提高。

换填法适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的吹填土等地基处理以及暗塘、暗浜、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些特殊土的处理：用于膨胀土地基可消除地基上的涨缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不均以及岩溶与土洞等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。

当采用换填法进行地基处理时，应根据建筑体型、结构特点、荷载性质和量级、场地工程地质资料及环境条件并结合施工积极设备与当地材料来源进行综合分析，合理进行换填设计，选择换填材料和相应的施工方法。

3：实例

4：案例分析

本基站采用45米三管塔，塔脚反力标准值为：弯矩2386.5kNm，剪力：73.5kN，压力：120.0kN，暂定筏板基础尺寸为7mx7m，埋深为2.2m。根据《建筑地基基础设计规范》公式5.2.2，计算地基承载力：

=81KPa

根据《建筑地基基础设计规范》公式5.2.1，地基承载力应满足以下要求

fa=72kpa，通过计算，地基承载力不满足要求。

由此判断若地基土不做处理，该站地基承载力应不小于68KPa，根据地勘，基础持力层为第二层淤泥层，该层的地基承载力仅为60KPa，不满足要求，无法直接采用筏板基础，需对地基进行相应处理，提高地基承载力。本基站采用的地基处理方法为换填垫层法，具体作法如下：1：开挖至-3.0m标高后采用小块毛石密铺压底挤淤，毛石顶铺1：2级配碎石垫层，碎石在铺设前需加水拌和均匀，平板振动器振实四～六遍，纵横向交叉进行（单向为二～三遍），压实系数λc=0.94，振实后的碎石垫层顶标高为-2.5；垫层施工须边挖边做并分段分块进行，分段分块大小根据现场情况定。2：碎石垫层施工结束后，宜对复合地基进行检验，换填结束后地基承载力特征值不小于80kPa。

软弱下卧层验算：

塔基换填后，块石以下的淤泥可视为软弱下卧层。

根据《建筑地基基础设计规范》公式5.2.7：当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应符合下列规定：

Pz+Pcz

通过计算，软弱下卧层的地基承载力满足规范要求。

该站经施工现场测量，经以上方法处理后的地基承载力，满足了设计要求，该站已投入使用2年，目前运行状况良好。

5：结语

塔基遇软土地基，采用联合式筏板基础或抛石挤淤等换填垫层法处理，具有经济、高效、快捷的特点，联合式筏板基础具有较大的基础面积，筏板把上部塔体结构联合成整体，可以充分利用塔体的刚度，调整基底的应力分布，减小不均匀沉降，对于地基内有局部软弱土层的基础，筏基具有良好的跨越作用，可避免发生局部破坏而对塔体整体结构造成破坏。，当塔基遇到淤泥等软土地基时，又因场地限制，无法进行机械钻孔桩施工，可采用此种筏基联合换填垫层的基础做法，施工时应注意以下几点：1：砂石垫层宜采用颗粒级配良好，质地坚硬的中砂或粗砂，应分布均匀，振捣或夯实，砂石的含泥量应小于5%。2：毛石挤淤的材料选用，应采用质地坚硬、密实、未风化、级配良好的大块毛石，应分层铺设和压实，小面积多采用振捣，单位面积上振动时间不少于60s，一般振4-6遍，每遍间隔不少于40min，作到交叉、错开、重叠。

参考文献：

[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

[2]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012

[3]《地基处理手册（第三版）-龚晓南.》