墊層的作用

當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下持力土層比較軟弱，不能滿足設(shè)計(jì)荷載或變形的要求時(shí)，常在地基表面鋪設(shè)一定厚度的墊層，或者把表面部分軟弱土層挖去，置換強(qiáng)度較大的砂石素土等，處理地基表層，這類方法稱為墊層法。墊層的材料一般用強(qiáng)度較高，透水性強(qiáng)的砂、碎石、石渣、礦渣，灰土和素土等。為了增強(qiáng)墊層水平抗拉斷裂性能和整體結(jié)構(gòu)性能，通常在墊層內(nèi)增設(shè)水平抗拉材料，如：竹片、柳條、筋笆、金屬板條和近年來廣泛應(yīng)用的土工格柵 (Geogrid)、土工網(wǎng)墊 (Geomat)、土工格室 (Geocell)及高強(qiáng)度土工編織布、經(jīng)編復(fù)合布等組成加筋土墊層。按其組成材料分為砂墊層、碎石墊層、灰土墊層和加筋土墊層等。按墊層在地基中的

主要作用又分為換土墊層、排水墊層和加筋土墊層等。

1. 換土墊層 這是指挖去地基表層軟土，換填強(qiáng)度較大的砂、碎石、灰土和素土等構(gòu)成的墊層。一般應(yīng)用于處理基礎(chǔ)尺寸不很大的建筑物軟基。其作用為：(1) 通過換填后的墊層，有效提高基底持力層的抗剪強(qiáng)度，降低其壓縮性，防止局部剪切破壞和擠出變形;(2) 通過墊層，擴(kuò)散基底壓力，降低下臥軟土層的附加應(yīng)力;(3) 墊層 (砂、石)可作為基底下水平排水層，增設(shè)排水面，加速淺層地基的固結(jié)，提高下臥軟土層的強(qiáng)度等?？偠灾瑩Q土墊層可有效提高地基承載力，均化應(yīng)力分布，調(diào)整不均勻沉降，減少部分沉降值。

2.排水墊層 這是指軟土地基上堤壩或大面積堆載基底等所鋪設(shè)的水平排水層，一般采用透水性良好的中粗砂或碎石填筑，必要時(shí)，在墊層底和上表面增鋪具有反濾性能的無紡?fù)凉げ?、編織布或?jīng)編復(fù)合土工布，以防止砂石墊層被淤堵和被拉斷裂。主要應(yīng)用于處理鐵路公路路堤、機(jī)場跑道，海堤和土石壩軟基以及砂井地基的頂部排水層。由于這類工程的基底面積較大，墊層的厚度相對而言較薄，對于擴(kuò)散應(yīng)力的效果甚微，所以它的作用主要是作為水平排水層和下臥軟土層的排水通道，加速地基的排水固結(jié)，提高淺層地基的抗剪強(qiáng)度，配合砂井，加固深部軟土層。其次，墊層的強(qiáng)度和變形模量都比下臥軟土層的大，兩者相互

作用約束軟土層的側(cè)向變形，改變其應(yīng)力場和應(yīng)變場，提高地基的穩(wěn)定性，并改善其變形性質(zhì)。此外，在施工中可作拋石填土的緩沖層，防止局部陷人和側(cè)向擠出破壞。實(shí)踐證明：這類墊層的排水固結(jié)作用和約束地基的側(cè)向變形，可有效提高筑壩 (堤)的高度，增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，防止過大的側(cè)向變形和施工時(shí)的局部擠出。

3.加筋土墊層 這是指由砂、石和素土墊層申增設(shè)各種類型加筋材料組成的復(fù)合墊層，如加筋土墊層 (見圖6-6)、土工格室墊層 (見圖6-5)和柴排或筋笆加筋墊層等。主要應(yīng)用于處理房屋建筑物軟基，和路堤、堤壩、油罐等類工程軟基。由于這類墊層所用加筋材料的抗拉強(qiáng)度較大，延伸率較小，和砂石組成的加筋墊層，一般不易被拉斷裂，整體性較好，具有較大的變形模量和抗彎剛度，類似柔性片筏基礎(chǔ)。因此，其作用除了作為持力土層承載較大的基礎(chǔ)荷載和擴(kuò)散基底應(yīng)力外，還有效約束基底應(yīng)力，改善地基軟土中的應(yīng)力場和應(yīng)變場，均化應(yīng)變，調(diào)整不均勻沉降，提高地基的承載力。這些作用，排水墊層和換土墊層也存在，不過加筋墊層更加有效和明顯。

應(yīng)該指出，墊層僅對軟土地基作表層處理，不論地基強(qiáng)度的提高、變形性質(zhì)的改善和應(yīng)力場應(yīng)變場的改變等都是在淺層，所以所能承受的建筑物荷載不宜太大。若設(shè)計(jì)建筑物的荷載較大，則需和其他方法聯(lián)合處理。