2.減少結算。壹般來說,淺基礎的沈降在總沈降中占比較大。以條形基礎為例,在相當於基礎寬度的深度範圍內的沈降約占總沈降的50%。用密實的砂土或其他填充材料替換上部軟土層可以減少該部分的沈降。由於砂墊層或其他墊層對應力的擴散,作用於下臥土的壓力減小,這也將相應地減少下臥土的沈降。
3.加速軟土層的排水固結。當建築物的不透水地基與軟弱土層直接接觸時,在荷載作用下,軟土地基中的水被迫向地基兩側周圍排水,使地基下的軟土難以固結,形成較大的孔隙水壓力,還可能因地基強度降低而導致塑性破壞的危險。砂墊層、碎石墊層等墊層材料具有較高的透水性。軟土經壓縮後,墊層可作為良好的排水面,快速消散地基下的孔隙水壓力,加速墊層下軟土的固結,提高其強度,避免地基土的塑性破壞。
4.防止凍脹,由於粗粒墊層材料孔隙大,不易產生毛細現象,因此可以防止寒冷地區土壤中因凍結而引起的凍脹。此時砂墊層底面應滿足當地凍結深度的要求。
5.在膨脹土地基上采用換土墊層法時,為消除膨脹土的膨脹和收縮,壹般可選用砂、碎石、塊石、煤渣或灰土作為墊層,但墊層的厚度應根據變形計算確定,壹般不小於30cm,墊層的寬度應大於基礎的寬度,基礎兩側應回填與墊層相同的材料。
6.消除濕陷性黃土的濕陷性。采用素土、灰土或灰土墊層處理濕陷性黃土可消除1 ~ 3m厚黃土層的濕陷性。
7.建築工地用來處理暗河暗溝,城市建築工地,有時也會遇到暗河暗溝。這類地基具有土質松軟、均勻性差、有機質含量高等特點,其承載力壹般不能滿足建築物的要求。壹般處理方法包括基礎加深、短柱支撐和換土墊層。換土墊層適用於處理範圍大、處理深度不大、土質較差,不能直接作為地基持力層的情況。
在各種類型的項目中,墊層的主要功能有時是不同的。例如,砂墊層可分為換土砂墊層和排水砂墊層。壹般工業與民用建築基礎下的砂墊層主要起換土作用;但在堤防和土壩工程中,砂墊層主要用於排水固結,以提高固結速率和促進地基土的強度增長。換土墊層根據項目的具體情況而有所不同。當軟土層較薄時,常采用全部換土,當軟土層較厚時,可采用部分換土,並允許有壹定程度的沈降變形,如圖所示。
如上所述,換填法的主要作用是提高原位地基土的承載力並減少其沈降。這壹目標通常通過外部壓力(夯實和振動)來實現。
當基礎軟土層較薄,且上部荷載不大時,可采用人工或機械方法(填料或填石)直接壓實表層,也可達到換填的效果。