由于軟土的工程性質（地基承載力低、在荷載作用下易變形、不均勻變形大且變形穩定時間長）影響路基的堅固、穩定、耐久性。

所以，在軟土地基上建築工程，需進行處理。

當軟弱土層較薄時，通常采用換土法進行地基處理。

一、工藝特點

施工簡易、工期短、造價低。

二、适用範圍

開挖換填是針對局部存在軟土及松軟土，其厚度一般不超過4m的情況而采用的一種常用的地基處理方式。

可廣泛應用于公路、鐵路、市政工程、工業民用建築基礎和場坪的地基換填處理。

三、工藝原理

通過挖除軟土，換填砂礫、碎石、碎石土、砂性土，形成良好的持力層，從而改變地基承載力特性，提高抗變形和穩定能力，滿足路基的設計與施工需要。

四、工藝流程

工藝流程見圖：

五、操作要點

1、施工準備

①複核設計文件

熟悉施工設計圖，踏勘現場，複核設計文件。

②現場調查

沿線施工調查，确定經濟運距内的換填材料（砂礫、碎石、碎石土、砂性土）及棄土場。

③取樣試驗

選用級配優良的砂礫、級配碎石或對未經擾動的碎石土、砂性土進行代表性取樣，通過土工試驗确定相應換填材料的液限、塑限、塑性指數、最佳含水量、最大幹密度、CBR值等是否符合設計及規範要求。

④試驗段

通過開挖換填試驗段，确定以下各項換填材料的松鋪系數及标準施工方法，為施工提供真實、可靠、準确的依據。

★（1）換填材料的松鋪系數。

★（2）标準施工方法。

1）填料攤鋪方法和适用機具。

2）填料含水量的控制方法。

3）整平和整形的合适機具和方法。

4）壓實機械的選擇和組合，壓實的順序、速度和遍數。

5）挖掘、運輸、攤鋪和碾壓機械的協調和配合。

6）密實度的檢查方法。

★（3）一次鋪築的合适厚度。

⑤開工準備

（1）軟基開挖前應進行場地清理，清除換填範圍内的樹木，灌木叢及構築物。

（2）開挖前應于開挖線四周作好截水溝。施工期間應修建臨時排水設施。

（3）臨時排水設施應與設計排水系統結合，基坑水不得排入農田、耕地，污染自然水源，也不得引起淤積和沖刷。

⑥測量放樣

施工放樣，定出樁位，确定換填開挖區域及換填深度。

2、施工操作要點

①測量放樣

施工前，應根據現場複核後的施工圖進行放線測量确定換填開挖範圍和換填深度。

②排水疏幹

采用挖掘機或人工開挖縱、橫向排水溝降低換填區域的地下水位便于挖運軟土。

③挖除軟土

（1）根據換填長度決定開挖順序：長度在100m以下時，開挖由一端向另一端進行；長度在100m以上時，開挖從中部往兩端進行。

（2）挖除軟土采用挖掘機配合人工清基，測量人員及時測量開挖基底高程，當距基底标高10～500px時，用人工挖除整平至設計标高，防止超挖現象發生。

（3）軟弱土層挖除幹淨後，将底部平整，底部起伏較大時，設置寬度不小于1m的台階或緩于1∶5的緩坡；若基底處于平坦地帶，施工前應采取集水井抽水法作為排水措施，盡量将基坑積水排除幹淨，按照要求挖除全部軟土。

（4）不允許回填過程中有軟土攙雜或有水碾壓造成彈簧或缺陷地基。

（5）軟土底部的開挖寬度不得小于路堤寬度加放坡寬度。

（6）将軟土運至指定的棄土場堆放，以防止對周邊環境造成污染。

④基底碾壓

軟土挖除後，用平地機進行整平，壓路機對基底進行碾壓，确保基底壓實度或承載力符合設計及規範的要求（例如：壓實度達到最大幹密度的90%、地基承載力達到150kPa）。

⑤填築換填材料

運距在1km内的挖運滲水材料采用鏟運機施工，運距在1km外的挖運滲水材料采用挖掘機配合自卸汽車施工。

⑥平整壓實

（1）采用水平分層填築，按照基坑橫斷面全寬分成水平層次，逐層向上填築。

（2）攤鋪作業采用推土機粗平、平地機精平，從換填基坑最低處開始分層平行攤鋪，松鋪層的厚度按路堤試驗段得出的數據确定。

（3）一般碎石土、滲水土最大松鋪厚度不大于300mm，砂礫、級配碎石的最大松鋪厚度不大于250mm。

（4）滲水材料攤鋪平整後快速檢測施工含水量控制在最佳含水量的-2%～ 2%再碾壓，若含水量偏大時，晾曬至符合要求再碾壓；若含水量偏小時，灑水至達到要求再碾壓。

（5）振動壓路機碾壓時，行駛速度用慢速，最大速度不超過4km／h。碾壓時先靜壓一遍，先慢後快，振動頻率先弱後強，直線段由兩側向中間，曲線段由彎道内側向外側縱向進退錯行碾壓，行與行輪迹重疊為輪寬度的1/2，橫向同層接頭處重疊0.4～0.5m，前後相鄰兩區段縱向重疊1.0～1.5m，上下兩層填築接頭處錯開3m，達到無漏壓，無死角，确保碾壓均勻。

⑦質量檢驗

每層碾壓完畢，可用灌砂法、環刀法、水袋法、核子密度儀檢測壓實密度或用水平儀進行沉降觀測，确保達到設計及規範的相應壓實要求後再進行下一層填築，直至回填到原地面頂。

⑧場地清理

文明施工，做到工完料清、場地淨。

六、主要機具設備

根據工程量，結合現場實際合理配備一定數量的挖掘機、裝載機、鏟運機、推土機、平地機、壓路機、自卸車。

七、勞動力組織

每個作業點配備工程技術人員1人、測量人員2人、安全員1人、領工員1人、根據需要配備普工若幹名以及相應數量的工程機械操作手、自卸車駕駛員。

八、質量要求及質量控制措施

1、開挖換填施工質量要求

嚴格按照相關質量要求進行壓實度檢測和沉降觀測，确保換填質量滿足設計及規範要求。

2、質量控制要點

（1）确保換填面積和深度滿足設計或現場實際需要。

（2）非适用性材料（軟土）務必挖除幹淨。

（3）确保換填基坑排水良好，基底晾曬幹燥後達到設計及規範要求的地基承載力指标或壓實度。

（4）采用的換填材料滿足設計及規範要求。

（5）嚴格按照試驗段總結的施工參數控制填料層厚以及施工含水量。

（6）填築層頂面平整、密實、排水良好，壓實度、沉降量滿足設計及規範要求。

3、質量通病的處理

（1）開挖至基底設計标高後，若基底承載力不滿足設計及規範要求，須辦理工程變更設計，根據施工現場實際情況确定最終換填基底标高。

（2）若填築層壓實度不滿足設計及規範要求時，須及時檢查壓實層厚或調整施工含水量、嚴格碾壓工序。

（3）若地基或填築層沉降量偏大，須控制填築速率。

九、施工安全及環保措施

1、施工安全

（1）換填基坑開挖應視土質、濕度、挖深及坑頂載荷情況設放安全邊坡。

（2）基坑開挖深度超過5m或有地下水等情況時，應經過專項計算坑壁穩定性，按《深基坑支護技術》規定采取安全技術措施設置坑壁支護體系方可進行基坑開挖作業。

（3）坑内挖出的棄土，應邊挖邊運；坑頂暫時堆放的棄方應距離坑邊沿至少0.8m以外，且堆高不能超過1.5m。

（4）挖基作業中如發生險情，應立即報告施工負責人，并組織人員搶險加固基坑支撐維護設施，當險情加劇危及到人機安全時，則應立即組織人、機撤離基坑至安全地點。

（5）基坑滲水要及時排除，不能有積水浸泡。

（6）挖基作業應設置人員進出基坑的走道或爬梯，嚴禁施工人員乘坐吊鬥、皮帶運輸機或攀爬基坑圍護支撐杆件進出。

（7）基坑開挖中所設置的各種固壁圍護支撐體系，作業中嚴禁碰撞，當發現松動、變形時，應及時加固。

（8）夜間作業及用電設備的投入，應按《施工現場臨時用電安全技術規程》要求作好安全供用電管理工作。

（9）在人口密集地區或交通要道旁進行挖基作業，基坑四周必須設置安全隔擋及警示标志，嚴防閑雜人員接近和過往車輛闖入。

（10）施工機械在作業時，應設有明顯的安全警告标志，并派專人指揮。

●1）警告标志作到規範、适用、位置顯著，利于機手觀察。

●2）指揮人員應熟悉業務，指揮信号應規範，指揮位置既方便機手觀察又能滿足站位安全的要求。

（11）機械在坡、坎處作業時應遵守安全技術操作規程（見表1），嚴防傾翻。

（12）人機配合作業時，必須交替、協調作業。嚴禁在機械作業範圍内，人機同時作業。

2、環保措施

（1）挖除後的非适用性材料（軟土）必須運往監理工程師指定的棄土場堆放、平整，并做好棄土場的防護、排水以及植被恢複工作。

（2）安排灑水車及時養護施工便道，減少揚塵污染。

（3）臨時排水設施應與設計排水系統結合，基坑水不得排入農田、耕地，防止污染自然水源，也不得引起淤積和沖刷。

（4）精心組織、合理安排，避免在人口密集地區夜間施工，以防噪音擾民。

十、工程實例

廣西蒼梧至廣東郁南高速公路第二合同段軟基處理時，采用了開挖換填的施工方法施工。

1、設計情況

（1）根據施工圖設計說明，标段内軟土地基為淤泥質粘土，其物理性質：

●一是含有很多細顆粒及大量有機腐植質；

●二是顔色深灰色或暗綠色，有臭味；

●三是一般天然含水量在40%～70%之間，有的大于70%，孔隙比>1.0，天然容量在15～18kN/m3之間。

力學性質：強度極低，壓縮性大，透水性差。

工程特性：地基承載力低，強度增長緩慢，加荷後易變形且不均勻，變形速率大且穩定時間長，具有滲透性小、觸變性及流變性大的特點。

（2）鑒于淤泥軟土地基承載力低，壓縮性大，透水性差，不易滿足高速公路地基設計要求，故淤泥厚度小于4m時，設計采用開挖換填砂性土進行軟基處理。

2、施工機械選型

根據每段軟土地基開挖換填的工程量大小，結合現場實際合理配備一定數量的挖掘機、裝載機、鏟運機、推土機、平地機、壓路機、自卸車。

3、施工參數

根據開挖換填試驗段總結施工參數如下：

★（1）換填材料（砂性土）的松鋪系數為1.25。

★（2）确定的标準施工方法。

1）填料采用推土機攤鋪。

2）填料含水量采用現場酒精燒失法控制在最佳含水量（13.5%）的-2%～ 2%。

3）人工配合平地機整平。

4）采用18t振動式鋼輪壓路機碾壓，先靜壓一遍、弱振2遍、強振3遍、最後靜壓一遍光面。

壓路機碾壓行駛速度用慢速檔位，最大速度不超過4km／h。

5）采用灌砂法檢測壓實度，确保達到填料最大幹密度（1.89）的90%。

★（3）一次鋪築的壓實厚度為500px，松鋪厚度625px。

4、施工效果

XX至XX高速公路第二合同段開工日期為XX年XX月1日，竣工日期為XX年XX月15日。

該項目的軟基處理，一般均采用了開挖換填施工方法。

時至今日，工後沉降滿足設計及規範要求。

工程應用效果良好。

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