换填法地基处理不同垫层介绍及设计

换填法地基处理不同垫层介绍及设计一、概念当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土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、高炉干渣、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，也叫换填垫层法

。二、原理换填法是浅层软土地基的处理方法。是将基础底面以下不太深的处理范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬，强度较高，性能稳定好，具有抗侵蚀性的砂，卵石，素土等去分层换填，同时用人工或机械方法进行表层压，夯，振动等处理至满足工程要求的全过程。三、适用范围常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层（淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等）与低洼区域的填筑。一般处理深度为2～3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。换填垫层法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等注意！换填垫层法适用于处理各类浅层软弱地基。当在建筑范围内上层软弱土较薄，则可采用全部置换处理。对于较深厚的软弱上层，当仅用垫层局部置换上层软弱土时，下卧软弱上层在荷载下的长期变形可能依然很大。例如，对较深厚的淤泥或淤泥质土类软弱地基，采用垫层仅置换上层软土后，通常可提高持力层的承载力，但不能解决由于深层土质软弱而造成地基变形量大对上部建筑物产生的有害影响；或者对于体型复杂、整体刚度差、或对差异变形敏感的建筑，均不应采用浅层局部置换的处理方法。大面积填土产生的大范围地面负荷影响深度较深，地基压缩变形量大，变形延续时间长，与换填垫层法浅层处理地基的特点不同，因而大面积填土地基的设计施工应另行按国家现行有关规范执行。

注意！四、垫层的分类垫层分类回填材料砂垫层粉煤灰垫层粉质粘土垫层灰土垫层矿渣垫层其他工业废渣垫层土工合成材料垫层1.砂垫层宜选用碎石、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。当使用粉细砂或石粉（粒径小于0.075mm的部分不超过总重的9%）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。对湿陷性黄上地基，不得选用砂石等透水材料。砂石是良好的换填材料，但对具有排水要求的砂垫层宜控制含泥量不大于3%；采用粉细砂作为换填材料时，应改善材料的级配状况，在掺加碎石或卵石使其颗粒不均匀系数不小于5并拌合均匀后，方可用于铺填垫层。提示！2.灰土垫层石灰和土的体积配合比宜为2︰8或3︰7。土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm灰土强度随土料中粘粒含量增高而加大，塑性指数小于4的粉土中粘粒含量太少，不能达到提高灰土强度的目的，因而不能用于拌合灰土。灰土所用的消石灰应符合Ⅲ级以上标准，贮存期不超过3个月，所含活性CaO和MgO越高则胶结力越强。通常灰土的最佳含灰率为CaO+MgO约达总量的8%。石灰应消解3～4d并筛除生石灰块后使用。提示！3.粉煤灰垫层主要工程特性：1.自重轻；7.抗液化性2.击实性能好；8.对环境的影响3.抗剪强度；4.压缩性5.承载能力6.渗透性

可用于道路，堆场和小型建筑，构筑物等的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土0.3～0.5m。粉煤灰垫层中采用掺加剂时，应通过试验确定其性能及适用条件。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网宜采取适当防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。

粉煤灰可分为干排灰、湿排灰和调湿灰。按其燃烧后形成玻璃体的粒经分析，应属粉土的范畴。但由于含有CaO、SO3等成分，具有一定的活性，当与水作用时，因具有胶凝作用的火山灰反应，使粉煤灰垫层逐渐获得一定的强度与刚度，有效地改善了垫层地基的承载能力及减小变形的能力。不同于抗地震液化能力较低的粉土或粉砂，由于粉煤灰具有一定的胶凝作用，在压实系数大于0.9时，即可以抵抗7度地震液化。提示！4.矿渣垫层垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建筑，构筑物地基。选用矿渣的松散重度不小于11kN/m3，有机质及含泥总量不超过5%。设计、施工前必须对选用的矿渣进行试验，在确认其性能稳定并符合安全规定后方可使用。作为建筑物垫层的矿渣应符合对放射性安全标准的要求。易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时，应考虑对地下水和土壤的环境影响。矿渣的稳定性是其是否适用于做换填垫层材料的最主要性能指标。当矿渣中CaO的含量小于45%及FeS与MnS的含量≈1%时，矿渣不会产生硅酸盐分解和铁锰分解，排渣时不浇石灰水，矿渣也就不会产生石灰分解，则该类矿渣性能稳定，可用于换填。对中、小型垫层可选用8～40mm与40～60mm的分级矿渣或0～60mm的混合矿渣；较大面积换填时，矿渣最大粒径不宜大于200mm或大于分层铺填厚度的2/3。提示！5.粉质粘土垫层土料中有机质含量不得超过5%，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块。

粘土及粉土均难以夯压密实，故换填时均应避免采用作为换填材料，在不得己选用上述土料回填时，也应掺入不少于30%的砂石并拌合均匀后，方可使用。当采用粉质粘土大面积换填并使用大型机械夯压时，土料中的碎石粒径可稍大于50mm，但不宜大于100mm，否则将影响垫层的夯压效果。提示！6.其他三工业三废渣三垫层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。7.土工三合成三材料三垫层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。作三为加三筋的三土工三合成三材料三应采三用抗三拉强三度较三高、三受力三时伸三长率三不大三于4%～5%、耐三久性三好、三抗腐三蚀的三土工三格栅三、土三工格三室、三土工三垫或三土工三织物三等土三工合三成材三料；三垫层三填料三宜用三碎石三、角三砾、三砾砂三、粗三砂、三中砂三或粉三质粘三土等三材料三。当三工程三要求三垫层三具有三排水三功能三时，三垫层三材料三应具三有良三好的三透水三性。在软三土地三基上三使用三加筋三垫层三时，三应保三证建三筑稳三定并三满足三允许三变形三的要三求。土工三合成三材料三是近三年来三随着三化学三合成三工业三的发三展而三迅速三发展三起来三的一三种新三型土三工材三料，三主要三由涤三纶、三尼龙三、睛三纶、三丙纶三等高三分子三化合三物，三根据三工程三的需三要，三加工三成具三有弹三性、三柔性三、高三抗拉三强度三、低三伸长三率、三透水三、隔三水、三反滤三性、三抗腐三蚀性三、抗三老化三性和三耐久三性的三各种三类型三的产三品。三如各三种土三工格三栅、三土工三格室三、土三工垫三、土三工网三格、三土工三膜、三土工三织物三、塑三料排三水带三及其三他土三工复三合材三料等三。用于三换填三垫层三的土三工合三成材三料，三在垫三层中三主要三起加三筋作三用，三以提三高地三基土三的抗三拉和三抗剪三强度三、防三止垫三层被三拉断三裂和三剪切三破坏三、保三持垫三层的三完整三性、三提高三垫层三的抗三弯刚三度，三因此三利用三土工三合成三材料三加筋三的垫三层有三效地三改变三了天三然地三基的三性状三，增三大了三压力三扩散三角，三降低三了下三卧天三然地三基表三面的三压力三，约三束了三地基三侧向三变形三，调三整了三地基三不均三匀变三形，三增大三地基三的稳三定性三并提三高地三基的三承载三力。提示三！五、三垫层三的作三用(1三)提高三地基三承载三力(2三)减少三沉降三量(3三)加速三软弱三土层三的排三水固三结(4三)防止三冻胀(5三)消除三膨胀三土的三胀缩三作用垫层基础六、三换填三法处三理地三基前三的准三备工三作查明三地层三土性三质及三不良三地质三现象三；查三明沟三、塘三、洞三等分三布范三围和三深度三；查三明填三土的三成分三、范三围、三厚度三、均三匀性三、填三筑年三限和三方法三等查明三地下三水的三埋藏三条件三、类三型、三埋深三等；查明三地下三管线三、防三空洞三及地三下障三碍物三的分三布范三围和三走向三；查明三换填三土的三来源三、种三类、三规格三、价三格等垫层三的设三计一、三原则对垫三层的三设计三，即三要求三有足三够的三厚度三以置三换可三能被三剪切三破坏三的软三弱土三层，三又要三求有三足够三大宽三度以三防止三砂垫三层向三两侧三挤出三。二、三垫层三设计三的步三骤垫层三厚度三的确三定沉降三计算垫层三宽度三的确三定垫层三承载三力的三确定垫层三设计垫层三尺寸1.垫层三厚度三的确三定(1三).垫层三厚度三应根三据垫三层底三部下三卧土三层的三承载三力确三定，三并符三合下三式要三求：pz—垫层三底面三处的三附加三应力三设计三值（kP三a）;pcz—垫层三底面三处土三的自三重压三力值三（kP三a）；faz—经深三度修三正后三垫层三底面三处土三层的三地基三承载三力特三征值三（kP三a）(2三).pz、pcz、faz的确三定垫层三底面三处的三附加三压力三值pz：条形三基础三：矩形三基础三：b-矩形三基础三或条三形基三础底三面的三宽度（m）；l-矩形三基础三底面三的长三度（m）；P-基础三底面三压力三的设三计值（kP三a）；Pc三-基础三底面三处土三的自三重压三力值（kP三a）；z-基础三底面三下垫三层的三厚度（m）；θ-垫层三的压三力扩三散角（°）2.垫层三宽度三的确三定垫层三宽度三的确三定三垫三层的三底面三宽度三应以三满足三基础三底面三应力三扩散三和防三止垫三层向三两侧三挤出三为原三则进三行设三计。三关于三宽度三计算三，目三前还三缺乏三可靠三的方三法。三一般三可按三下式三计算三或根三据当三地经三验确三定。b’三—垫层三底面三宽度(m三)；θ—垫层三的压三力扩三散角三（°），三可查三表；压力三扩散三角θ

换填材料z/b中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾卵石、碎石黏性土和粉土（8＜IP＜14)灰土0.2520628≥0.5302328注:当z/三b<三0.三25时,除灰三土取30三°外,其余三材料三均取θ=0三°；当0.三25三<z三/b三<0三.5时，θ值可三内插三法求三得。垫层三顶面三每边三宜比三基础三底面三大0.三3m，或三从垫三层底三面两三侧向三上按三当地三开挖三基坑三经验三的要三求放三坡，三整片三垫层三的宽三度可三根据三施工三的要三求适三当加三宽。注意三！3.垫层三承载三力的三确定垫层三的承三载力三宜通三过现三场试三验确三定，三并应三验算三下卧三层的三承载三力。三、三垫层三施工（一三）、三垫层三所采三用的三换填三材料三不同三，垫三层的三施工三方法三和施三工机三械也三有所三不同三。垫层三施工三应根三据不三同的三换填三材料三选择三施工三机械三。粉质三粘土三、灰三土宜三采用三平碾三、振三动碾三或羊三足碾三，中三小型三工程三也可三采用三蛙式三夯、三柴油三夯；砂石三等宜三用振三动碾三；粉煤三灰宜三采用三平碾三、振三动碾三、平三板振三动器三、蛙三式夯三；矿渣三宜采三用平三板振三动器三或平三碾，三也可三采用三振动三碾。振动三碾羊足三碾平板三振动三夯平板三振动三器蛙式三夯柴油三夯平碾蛙式三夯（二三）、三施工三方法三、分三层厚三度每三层压三实遍三数垫层三的施三工方三法、三分层三铺填三厚度三，每三层压三实遍三数等三宜通三过试三验确三定。三除接三触下三卧软三土层三的垫三层底三部应三根据三施工三机械三设备三及下三卧层三土质三条件三确定三厚度三外，三一般三情况三下，三垫层三的分三层铺三填厚三度可三取20三0～30三0m三m。为三保证三分层三压实三质量三，应三控制三机械三碾压三速度三。施工设备每层铺填厚度（mm）每层压实遍数平碾（8t～12t）200～3006～8羊足碾（5t～16t）200～3508～16蛙式夯（200kg）200～2503～4振动碾（8t～15t）600～13006～8振动压实机(2t，振动力98kN)1200～150010插入式振动器200～500

平扳式振动器150～250

垫层三的每三层铺三填厚三度及三压实三遍数（三三）、三含水三量的三控制粉质三粘土三和灰三土垫三层土三料的三施工三含水三量宜三控制三在最三优含三水量ωop±2三%的范三围内三；粉煤三灰垫三层的三施工三含水三量宜三控制三在ωop±4三%的范三围内三，最三优含三水量三可通三过击三实试三验确三定，三也可三按当三地经三验取三用。（四三）、三其他三施工三要点1.当垫三层底三部存三在古三井、三古墓三。洞三穴、三旧基三础、三暗塘三等软三硬不三均的三部位三时，三应根三据建三筑对三不均三匀沉三降的三要求三予以三处理三，并三经检三验合三格后三，方三可铺三填垫三层。2.基坑三开挖基坑三开挖三时应三避免三坑底三上层三受扰三动，三可保三留约20三0m三m厚的三土层三暂不三挖去三，侍三铺填三垫层三前再三挖至三设计三标高三。严三禁扰三动垫三层下三的软三弱土三层，三防止三其被三践踏三。受三冻或三受水三浸泡三。在三碎石三或卵三石垫三层底三部宜三设置15三0～30三0m三m厚的三砂垫三层或三铺一三层土三工织三物，三以防三止软三弱土三层表三面的三局部三破坏三，同三时必三须防三止基三坑边三坡坍三土混三入垫三层。3.基坑三排水换填三垫层三施工三应注三意基三坑排三水，三除采三用水三撼法三施工三砂垫三层外三，不三得在三浸水三条件三下施三工，三必要三时应三采用三降低三地下三水位三的措三施。4.垫层三分段三施工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，基三坑底三土面三应挖三成阶三梯或三斜坡三搭接三，并三按先三深后三浅的三顺序三进行三垫层三施工三，搭三接处三应夯三压密三实。粉质三粘土三及灰三土垫三层分三段施三工时三，不三得在三柱基三、墙三角及三承重三窗间三墙下三接缝三。上三下两三层的三缝距三不得三小于50三0m三m。接三缝处三应夯三压密三实，三灰土三应拌三合均三匀并三应当三日铺三填夯三压。三灰土三夯压三密实三后3d内不三得受三水浸三泡。三粉煤三灰垫三层铺三填后三宜当三天压三实，三每层三验收三后应三及时三铺填三上层三或封三层，三防止三干燥三后松三散起三尘污三染，三同时三应禁三止车三辆碾三压通三行。垫层三竣工三验收三合格三后，三应及三时进三行基三础施三工与三基坑三回填三。5.土工三合成三材料三垫层三的注三意事三项铺设三土工三合成三材料三时，三下铺三地基三土层三顶面三应平三整，三防止三土工三合成三材料三被刺三穿、三顶破三。铺三设时三应把三土工三合成三材料三张拉三平直三、绷三紧，三严禁三有折三皱；三端头三应固三定或三回折三锚固三；切三忌曝三晒或三裸露三；连三结宜三用搭三接法三、缝三接法三和胶三结法三，并三均应三保证三主要三受力三方向三的连三结强三度不三低于三所采三用材三料的三抗拉三强度三。四、三垫层三质量三检验垫层三施工三过程三中和三施工三完成三以后三，应三进行三垫层三的施三工质三量检三验，三以验三证垫三层设三计的三合理三性和三施工三质量三。必须三首先三通过三现场三试验三，在三达到三设计三要求三压实三系数三的垫三层试三验区三内，三利用三贯入三试验三测得三标准三的贯三入深三度或三击数三，然三后再三以此三作为三控制三施工三压实三系数三的标三准，三进行三施工三质量三检验三。1.检验三方法对粉三质粘三土、三灰土三、粉三煤灰三和砂三石垫三层的三施工三质量三检验三也可三用环三刀法三、贯三入仪三、静三力触三探、三轻型三动力三触探三或标三准贯三入试三验检三验；三对砂三石、三矿渣三垫层三可用三重型三动力三触探三检验三，并三均应三通过三现场三试验三以设三计压三实系三数所三对应三的贯三入度三为标三准检三验垫三层的三施工三质量三。压三实系三数也三可采三用环三刀法三、灌三砂法三、灌三水法三或其三他方三法检三验。垫层三的施三工质三量检三验必三须分三层进三行。三应在三每层三的压三实系三数符三合设三计要三求后三铺填三上层三土。环刀三取样三法在夯三（压三、振三）实三后的三垫层三中用三容积三不小三于20三0c三m3的环三刀取三样，三测定三其干三土重三度，三以不三小于三该换三填料三在中三密状三态时三的干三土重三度数三值为三合格三。（三例如三：中三砂在三中密三状态三时的三干土三重度三一般三为15三.5三kN三/m3～16三.0三kN三/m3）对砂三石或三碎石三垫层三的质三量检三验，三可以三在垫三层中三设置三纯砂三检查三点，三在同三样施三工条三件下三，按三上述三方法三检验三，或三用灌三砂法三进行三检查三。贯入三测定三法检验三时应三先将三垫层三表面三的填三料刮三去30三mm左右三，并三用贯三入仪三、钢三筋或三钢叉三等以三贯入三度大三小来三检查三垫层三的质三量，三以不三大于三通过三试验三所确三定的三贯入三度为三合格三。钢筋三贯入三测定三法是三用直三径为20