换填垫层法地基处理工艺

换填垫层法《建筑地基处理技术规范》(GB50007—2002)中规定：换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层地基处理。一换填法的概念当软弱地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱层的厚度又不很大时，将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂(碎石、素土、灰土、粉煤灰)或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振)实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填法，它还包括低洼地域筑高(平整场地)或堆填筑高(道路路基)。二分类按回填材料不同，垫层可分为：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层和粉煤灰垫层等。三一些注意事项1大面积填土产生的大范围地面荷载影响深度较深，地基土的压缩变形量大，沉降延续时间长，与换填法浅层处理地基的特点不同，因而大面积填土地基的设计和施工时，地面堆载应力求均衡，避免大量、迅速、集中堆载，并根据使用要求、堆载特点，结构类型和地质条件确定允许堆载的大小和范围。堆载不宜压在基础上，应在基础施工前不少于三个月完成大面积填土。2通常基坑开挖后，利用分层回填压实，虽也可处理较深的软弱土层，但经常由于地下水位高而采取降水措施。3坑壁放坡，占地面积大或需要基坑支护。4施工土方量大，弃土多等因素，从而使处理费用增高、工期拖长，因此换填法的处理深度通常宜控制在3m以内，但也不宜小于0.5m，因为垫层太薄，则换土垫层的作用并不显著。

换填法在国外亦有的将它归属于“压实”的地基处理范畴，“压实”可认为是由土排除空气而使空隙减小，因此它不同于“固结”，“固结”是由于排除孔隙水而使孔隙体积减少。换填后将土层压实，就增加了土的抗剪强度，减少了渗透性和压缩性，减弱了液化趋势，并增加了抗冲侧能力。四勘查1地质情况2地形、地貌、土的性质等3地下水位4地下管线，地下建筑等5换填土的种类、规格、性质、来源等五垫层的作用1提高地基承载力2减小沉降量（减小垫层下天然土层的压力）3加速软弱土层的固结4防止冻胀5消除膨胀土的胀缩作用6消除或部分消除黄土的湿陷性土的压实机理当粘性土的土样含水量较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，如还不能有效地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果就比较差。当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实功能条件下易于移动而挤密，所以压实效果较好。但当土样含水量增大到一定程度后，孔隙中就出现了自由水，结合水膜的扩大作用不大，因而引力的减少就不显著，此时自由水填充在孔隙中，从而产生了阻止土粒移动的作用，使压实效果又趋于下降。因此在设计叫要选择一个“最优含水量”，这就是土粒的压实机理。

击实试验一．砂（砂石、碎石）垫层的设计设计要求强度面积设计内容厚度宽度垫层设计1厚度的确定+<—垫层底面处的附加压力—垫层底面处土的自重应力—经深度修正后垫层底面处软弱下卧层土的地基承载力特征值2宽度的确定3承载力确定垫层的承载力宜通过现场试验确定，当无试验资料时，可按表4－2（教材51页）选用，并应验算下卧层的承载力。4沉降计算

对于重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的建筑，还应进行地基变形计算。建筑物基础沉降等于垫层自身的变形量与下卧土层的变形量之和。对超出原地面标高的垫层或换填材料的密度高于天然土层密度的垫层，宜早换填并考虑其附加的荷载对建造的建筑物及邻近建筑物的影响。二砂垫层施工（一）对材料的要求砂石垫层材料宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑(粒径小于2mm的部分不应超过总重的45％)，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂时，应掺入不少于总重30％的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm，并通过试验确定虚铺厚度、振捣遍数、振捣器功率等技术参数。对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。开挖基坑时应避免坑底土层扰动，可保留200mm厚土层暂不挖去，待铺砂前再挖至设计标高，如有浮土必须清除。当坑底为饱和软土时，必须在与土面接触处铺一层细砂起反滤作用，其厚度不计入砂石垫层设计厚度内。（二）施工机具及方法平碾、羊足碾、振动碾、振动压实机、蛙式夯实机、重锤夯实。1机械碾压法机械碾压法是采用各种压实机械来压实地基土。此法常用于基坑底面积宽大，开挖土方量较大的工程。2重锤三夯实三法重锤三夯实三采用三圆台三形锤(见下三图)，锤三重宜三大于2t，锤三底面三的单三位静三压力三为15～20三kP三a，夯三锤落三距宜三大于4m。重锤三夯实三宜一三夯挨三一夯三顺序三进行三。在三独立三柱基三基坑三内，三宜按三先外三后里三顺序三夯击三。同三一基三坑底三面标三高不三同时三，应三按先三深后三浅的三顺序三逐层三夯实三，一三般累三计夯三击10～15次。三最后三两击三平均三夯沉三量，三对砂三土应三不超三过5～10三mm，对三细颗三粒土三应不三超过10～20三mm。重锤三夯实三的现三场试三验应三确定三最少三夯击三遍数三、最三后两三遍平三均夯三沉量三和有三效夯三实深三度等三。有三效夯三实深三度一三般可三达lm左右三，并三可消三除1.三0～1.三5m厚湿三陷性三黄土三层的三湿陷三性。3平板三振动三法两个三偏心三块以三相同三速度三反向三转动三而产三生很三大的三垂直三振动三力。对主三要由三炉渣三、碎三砖、三瓦块三组成三的建三筑垃三圾，三振动三时间三约在1m三in以上三；对三含炉三灰等三细粒三填土三，振三动时三间约三为3～5m三in，有三效振三实深三度为1.三2～1.三5m。（三三）施三工要三点1应考三虑附三加荷三载对三邻近三建筑三的影三响；2注意三地下三水位三的要三求；3严禁三扰动三下卧三软层三，留20三0m三m土；4垫层三铺填三前，三应做三好验三槽工三作；5垫层三底面三宜设三在同三一标三高上三，如三深度三不同三，基三坑底三面应三挖成三阶梯三形或三斜坡三搭接三形，三各分三层搭三接位三置应三错开0.三5～1.三0m水平三距离三。搭三接处三注意三夯压三密实三，并三按先三深后三浅的三顺序三进行三垫层三施工三。4水撼三法在基三槽两三侧设三置样三桩，三控制三铺砂三厚度三，每三层虚三铺25三cm。铺三好后三，灌三水与三砂面三齐平三，然三后用三钢叉三插入三砂中三振摇三十几三次，三如果三砂已三沉实三，便三将钢三叉拔三出，三在相三距10三cm处重三新插三入摇三撼，三直至三这一三层全三部结三束，三经检三查合三格后三铺第三二层三。钢叉三分四三齿，三齿的三间距80三mm，长30三0m三m，木三柄长90三mm6用碎三石或三卵石三、砾三石作三垫层三材料三时，三基坑三底部三要先三铺填三一层三厚15三0～30三0m三m的砂三垫层三，并三用木三夯夯三实。三不得三使用三振捣三器，三以防三下部三软弱三土层(特别三是淤三泥或三淤泥三质土三层)表面三受到三局部三破坏三。如三果淤三泥或三淤泥三质土三层厚三度较三小，三在碾三压荷三载下三，抛三石能三挤入三该层三底面三时，三可采三用抛三石挤三淤处三理。三即先三在软三弱土三层上三堆填三块石三，然三后将三其压三入以三置换三和挤三出软三弱土三。三三质量三检验1环刀三法用容三积不三小于20三0c三m3环刀三压入三垫层三中取三样，三测定三其干三土密三度（三或压三实系三数）三，以三不小三于填三料在三中密三状态三时的三干土三密度三数值三为合三格。2贯入三法需将三表面三的填三料刮三去3c三m左右三，并三用贯三入仪三、钢三叉或三钢筋三等以三贯入三度大三小检三查垫三层的三质量三。其他三垫层三材料2．粉三质粘三土土料三中有三机质三含量三不得三超过5％，三亦不三得含三有冻三土或三膨胀三土材三料。三当含三有碎三石时三，粒三径不三宜大三于50三mm。3．灰三土灰土三的体三积配三合比三宜为2：8或3：7。土三料宜三用粉三质粘三土，三不宜三使用三块状三粘土三和砂三质粉三土，三不得三含有三松软三杂质三，并三应过三筛，三其颗三粒粒三径不三得大三于15三mm。石三灰宜三用新三鲜的三消石三灰，三其颗三粒粒三径不三得大三于5m三m。4．矿三渣垫层三使用三的矿三渣是三指高三炉重三矿渣三，可三分为分级三矿渣、混合三矿渣及原状三矿渣。矿三渣垫三层主三要用三于堆三场、三道路三和地三坪，三也可三用于三小型三建筑三物、三构筑三物地三基。三选用三矿渣三的松三散重三度不三小于11三kN／m3，有三机质三及含三泥总三量不三超过5％。三设计三、施三工前三必须三对选三用的三矿渣三进行三试验三，在三确认三其性三能稳三定并三符合三安全三规定三后方三可使三用。三作为三建筑三物垫三层的三矿渣三应符三合对三放射三性安三全标三准的三要求三。易三受酸三、碱三影响三的基三础或三地下三管网三不得三采用三矿渣三垫层三。大三量填三筑矿三渣时三．应三考虑三对地三下水三和土三壤的三环境三影响三。5．其三他工三业废三渣在有三可靠三试验三结果三或成三功工三程经三验时三，对三质地三坚硬三、性三能稳三定、三无腐三蚀性三和放三射性三危害三的工三业废三渣等三均可三用于三填筑三换填三垫层三。被三选用三工业三废渣三的粒三径、三级配三和施三工工三艺等三应通三过试三验确三定。6．土三工合三成材三料由分三层铺三设的三土工三合成三材料三与地三基土三构成三加筋三垫层三。所三用土三工合三成材三料的三品种三与性三能及三填料三的土三类应三根据三工程三特性三和地三基土三条件三，按三照现三行国三家标三准《土工三合成三材科三应用三技术三规范》G三B5三02三90－98的要三求，三通过三设计三并进三行现三场试三验后三确定三。作为三加筋三的土三工合三成材三料应三采用三抗拉三强度三较高三、受三力时三伸长三率不三大于4%～5%、耐三久性三好、三抗腐三蚀的三土工三格栅三、土三工垫三或土三工织三物等三土工三合成三材料三；垫三层填三料宜三用碎三石、三角砾三、砾三砂、三粗砂三、中三砂或三粉质三粘土三等材三料。三当工三程要三求垫三层具三有排三水功三能时三，垫三层材三料应三具有三良好三的透三水性三。在三软土三地基三上使三用加三筋垫三层时三，应三保证三建筑三稳定三并满三足允三许变三形的三要求三。粉煤三灰垫三层粉煤三灰是三燃煤三电厂三的工三业废三弃物三，实三践证三明，三粉煤三灰是三一种三良好三的地三基处三理材三料资三源，三具有三良好三的物三理、三力学三性能三，能三满足三工程三设计三的技三术要三求一．三工程三特性三及对三环境三的影三响1自重三轻2击实三性好3抗剪三强度三（与三土相三当）4压缩三性5承载三能力6渗透三性7抗液三化性8对环三境的三影响二．三设计三和施三工1、材三料要三求粉煤三灰可三采用三湿排三灰、三调湿三灰和三干排三灰。三不含三有机三物、三垃圾三和有三机质三等杂三物。三运输三时粉三煤灰三含水三量不三宜过三多或三过少三，过三多会三在运三输过三程中三造成三滴水三，过三少会三造成三扬尘三，污三染环三境。三洒水三的水三质不三应含三油质三，PH在6～9之间三。2、施三工要三点（1）粉三煤灰三应预三先进三行击三实试三验，三确定三其最三大干三密度三和最三优含三水量三，由三此确三定的三施工三碾压三（或三夯实三）时三所采三用的三含水三量应三为最三优含三水量±4三