换填法：垫层厚度计算与优化

换填法是指用粗砂、砾石等非冻胀性敏感材料置换冻胀性敏感的土。此法已被广泛应用,并积累了许多成功的经验。我国北京等几个地区在土坝护坡下都铺设了较厚的碎石、砂等垫层或反滤层,取得了显著的效果,但在实施中必须注意以下几个问题。

1.必须有足够的换填深度

土坝护坡下垫层厚度由于没有考虑坝体水体、冻深、土质等条件而设置过薄造成破坏的事例很多;反之很多水库护坡由于有足够厚的垫层,而成功地运用了多年。因此,必须有足够的换填深度。根据黑龙江、新疆、甘肃、青海等省的经验,土坝护坡应根据当地的冻深和土体毛细水上升高度来确定垫层厚度。垫层的厚度应满足在垫层加上护坡材料厚度条件下,残余冻胀土层的冻胀量不超过允许冻胀量的标准,关于工程设计冻深和残余冻土层厚度及残余冻土冻胀量计算见8.3节。一般垫层厚度等于基础设计冻深减去0.7～0.8倍护坡材料厚度。

黏性土质坝的上游应设非冻胀性土的防冻层,对于标准冻深大于1.2m 的地区或水库冰厚大于0.6～1.2m 的一、二、三等工程,在历年冬季最高水位以上2.0m 至最低水位以下1.0m 高程的坡长范围内,防冻层厚度(包括护面层和砂砾垫层)宜等于或大于1.0倍设计冻深,最小应大于0.8倍设计冻深。四等工程的防冻层厚度应大于0.6倍设计冻深。计算防冻层厚度时,取水(冰)面以上1.0m 高度处作为设计冻深的计算点。(www.xing528.com)

2.必须满足换填材料的质量要求

垫层材料一般采用碎石、砾石、砂等粗砾土。要严格控制垫层中含黏、粉粒的含量应小于6%。对于垫层间的颗粒组成,不能厚度不均、层次混杂,要严格掌握施工质量要求。对于缺少砂石料地区,可以采用土工织物做反滤层。