地基处理换填垫层设计施工

换填垫层法地基处理概述1换填垫层设计2垫层碾压施工3质量检验4572.1概述换填垫层法

换填垫层法——是将基础底面下一定深度范围内不满足地基性能要求的土层（或局部岩石），全部或部分挖出，换填上符合地基性能要求的材料，然后分层夯实作为基础的持力层。

换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。换填垫层法按其换填材料的功能不同，又分为垫层法和褥垫法。

垫层法——通常指当软弱土地基的承载力和变形满足不了建（构造、）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、矿渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实至要求的密实度。它包括低洼地域筑高（平整场地）或堆填筑高（道路路基）。垫层法

砂石垫层施工三合土垫层施工提高地基承载力减少沉降量加速软弱土层的排水固结防止冻胀消除地基的湿陷性和胀缩性

垫层作用沉降适用范围《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)中规定：垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。淤泥湿陷性黄土

褥垫法——是将基础底面下一定深度范围内局部压缩性较低的岩石凿去，换填上压缩性较大的材料，然后分层夯实的垫层作为基础的部分持力层，使基础整个持力层的变形相互协调。褥垫法是我国近年来在处理山区不均匀的岩土地基中常采用的简便易行又较为可靠的方法。褥垫法2.2换填垫层设计

砂（砂石、碎石、粉煤灰、矿渣）垫层设计

一般要求：既要有足够的厚度以置换可能受到剪切破坏的软弱土层，又要满足建筑物地基强度和变形的要求，另外，还要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出增加沉降，同时还应尽量做到经济合理。

主要内容：确定垫层的合理厚度和宽度。应根据建（构）筑物体形、结构特点、荷载性质、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和来源等综合考虑。

(1)垫层厚度的确定根据需置换软弱土层的深度或下卧土层的承载力确定

条形基础：

矩形基础：

换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。条形基础：

矩形基础：

b——矩形基础或条形基础底面的宽度l——矩形基础底面的长度pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值pc——基础底面处土的自重压力值(kPa)；z——基础底面下垫层的厚度(m)；θ——垫层的压力扩散角(°)(2)垫层宽度的确定垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散和防止垫层向两侧挤出的要求。

垫层顶面宽度可从垫层底面两侧向上，按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡确定，垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。(3)垫层承载力的确定

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2-2采用，并应进行下卧层承载力的验算。施工方法换填材料类别压实系数λc承载力特征值fak(kPa)碾压、振密或夯实碎石、卵石0.94～0.97200～300砂夹石(其中碎石、卵石占全重的30%～50%)200～250土夹石(其中碎石、卵石占全重的30%～50%)150～200中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾150～200粉质粘土130～180灰土0.95200～250粉煤灰0.90～0.95120～150石屑0.94～0.97120～150矿渣-200～300重锤夯实土或灰土0.93～0.95150～200压实系数λc为土的控制干密度ρd与最大干密度ρdmax的比值

(4)沉降计算垫层地基的变形等于垫层自身的变形量s1与下卧土层的变形量s2之和，可按下式进行计算：s——基础沉降量（mm）；s1——垫层自身变形量（mm）；s2——压缩层厚度范围内（自垫层底面算起）各土层压缩变形之和（mm）。p——基底平均有效压力α——基底压力扩散系数。注意事项：碎石、卵石、砂夹石、砂和矿渣垫层，在地基变形计算中，可以忽略垫层自身部分的变形值对于细粒材料的尤其是厚度较大的换填垫层，则应计入垫层自身的变形垫层下卧层的变形量s2可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2012）的有关规定计算

【例2-1】某四层混合结构，承重墙为240mm厚的砖墙，传至基础顶部的竖向力Fk=180kN/m，地基的表层为1.2m厚的杂填土，γ=17.5kN/m3；其下为7.8m厚的淤泥，含水量w=50%，承载力特征值fak=75kPa。地下水位深度为1.0m，基础埋深d=0.8m，试设计该墙基的砂垫层。解：1.计算基础宽度b和基底附加压力p0垫层材料选用中砂，查《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2012）其承载力特征值fak=200kPa，γ=18kN/m3，γ’=10kN/m3，宽度修正系数ηb=3.0，深度修正系数ηd=4.4，经深度修正后的地基承载力特征值为：2.确定垫层底面淤泥的承载力特征值fzb=1.0m<3.0m

3.计算垫层底面处的自重应力pcz和附加压力pz4.验算垫层厚度z5.确定垫层宽度b’素土风和灰娱土垫剧层设扰计素土垫层霉（简幻玉称土碌垫层叫）和灰土垫协层（石疲灰与杆土的搭体积欢配合劣比一绑般为2:嗽8或3:7）在湿陷性袍黄土地区使册用较广法泛，处吼理厚度倘一般为1～3m。通过皱处理基迁底下的顾部分湿个陷性土咬层，可抄达到减小载地基葵的总勇湿陷归量，并控制泳未处理专土层湿告陷量的处圣理效年果。素土营垫层盗或灰肢土垫娇层可庭分局部焰垫层和整片鼠垫层。当仅退要求消除头基底年下处途理土距层的坏湿陷骨性时，游宜采圣用素摇土垫称层；荣除上遍述要椒求外裹，还抢要求白提高散土的承载绪力或水稳纲性时，犯宜采端用灰帮土垫裤层。局部鲁垫层一般设塘置在矩杏形(或方小形)基础或忽条形基狂础底面霞下，主柏要用于消除地势基的部篇分湿陷壶量，并可长提高天地基鉴的承锁载力黑。根据工贴程实践营经验，惰局部垫签层的平总面处理荣范围，每边蛮超出尤基础戒底边纸的宽哑度不稠应小围于其仰厚度摔的一孝半，即使罢地基处尘理后，全地面水宣仍可从垫层华侧向请渗入形下部庆未经腐处理豆的湿弄陷性鼓土层炭而引煤起湿架陷，故对有防水伙要求叨的建坡筑物柜不得熟采用托。整片接垫层一般朋设置诊在整剂个建(构)筑物(跨度浆大的绳工业洒厂房卖除外)的平族面范没围内伍，每雁边超炭出建毛筑物勤墙基园础外从缘的宽度虽不应惨小于棍垫层岂的厚班度，温并不押得小普于2m。整片哗垫层匪的作铁用是消除被毫处理土故层的湿惧陷量，以谈及防止寸生产林和生古活用陷水从缺垫层倾上部壁或侧礼向渗赏入下锅部未莫经处贼理湿安陷性令土层。。垫层厚坡度的确其定计算央方法刊同砂痰垫层垫层宽碑度的确栽定a.局部裂垫层继的平饼面处计理范扬围，灯每边钻超出派基础纳底边熟的宽抛度，秃可按剃下式壮计算熊确定只，并只不应越小于掏垫层鄙厚度筒的一袋半：b.整片晶垫层耗的平茄面处阵理范络围，齐每边净超出懂建筑毙物外貌墙基艺础外盼缘的灾宽度龟，不连应小轻于垫倍层的非厚度侦，并母不应较小于2m。(3)垫层神承载旗力的询确定宜通过蜂现场载凶荷试验直确定。波当无试或验资料丢时，土蜡垫层承德载力特驾征值不滑宜超过180kPa；灰味土垫蛛层承奶载力鞠特征迹值不健宜超薪过25夏0k火Pa。(4美)沉降计廊算计算方钟法同砂柱垫层。

褥垫沥青基岩基础褥垫Ⅰ土层Ⅰ基岩基础Ⅰ-Ⅰ沥青褥垫层雀设计褥垫顷的作仰用是邪调整昏地基邪的压绝缩性旷，用爹褥垫熟改造日压缩上性低瓦的地染基，研使之导与压叛缩性谦较高额的地撒基相符适应蹲，从恶而调委整岩怎土交座界部皆位地透基的殊相对键变形.由于姥褥垫涉材料鹅要求具比换响填的医地基韵压缩湖性大便，因皇而不慌存在歌褥垫云向四蔬周挤忘出的闻问题钩，所认以褥芬垫的锄宽度和通常然取稍终大于种基底贸的宽顿度，皱不需壶进行梢另行朗计算万确定远。褥垫的光设计主掏要是根代据地基碍变形的奖要求确六定其厚栏度z。褥垫者的厚车度是放按照火地基峰所需捆调整各的沉问降量烫的大绵小确莫定的饮，通灿常褥绢垫的毅厚度z可按下妻述方式货进行计拳算。（1）确跟定要街求褥乓垫的榨沉降幻玉量s2褥垫的降沉降量顾：（2）褥垫伶的厚度z褥垫捉的厚疏度z：也可查合根据褥胶垫材料誓的侧限霜压缩试权验得出席的p~s曲线台，按腔下式部进行幼计算颤：垫层材撞料选用(1徐)砂石砂石护垫层客材料碎宜选否用质滨地坚纹硬的旱碎石跨、卵滥石、样角砾缓、圆墙砾、村砾砂刃、粗必砂、氧中砂卫、或侦石屑闹（粒避径小仰于2m段m的部分卧不应超立过总重袜的45%），应攻级配良拆好，不龟含植物抵残体、绪垃圾等愤杂质。惊当使用卸粉细砂施或石粉屑（粒径贝小于0.隔07现5m彻m的部伶分不鬼应超非过总刘重的9%）时，嘱应掺入保不少于粉总重的30%的碎导石或丢卵石框。砂励石的冰最大堂粒径蚁不宜掘大于50m辣m。对湿支陷性椅黄土参地基哄，不货得选弯用砂私石等乡丰渗水踩材料。(2尘)粉质粘假土土料中析有机质劣含量不线得超过5%，亦链不得跨含有席冻土惩或膨堵胀土匪。当尸含有岭碎石忙时，供其粒薯径不颈宜大忧于50m全m。用于挡湿陷性趁黄土或朴膨胀土功地基的则粉质粘猛土垫层斧，土料根中不得澡夹有砖证、瓦和羊石块(3)灰土体积荐配合非比宜敏为2:8或3:7。土料岛宜用泛粉质树粘土飘，不问宜使辱用块炎状粘圈土和渣砂质缺粘土，不物得含物有松贱软杂景质，深并应似过筛另，其悼颗粒曾粒径卷不得痰大于15m享m。石灰宜指用新鲜态的消石关灰，其颗话粒粒径衰不得大抚于5mm。(4忧)粉煤灰可用于颂道路、胁堆场、亩和小型奸建筑、单构筑物耻的换填垂垫层。粉煤灰裙垫层上秋宜覆土0.3染~0.临5m。作为建抄筑物垫毒层的粉朽煤灰应猴符合放友射性安盏全标准予的要求块。粉煤昼灰垫层辜中的金板属构件辅、管网胡宜采用杨适当防卸腐措施枣。大量朗填筑粉柏煤灰时紫应考虑痛对地下拍水和土箭壤的环找境影响骆。(5班)矿渣垫层使哲用的矿虎渣是指亿高炉重反矿渣，可递分为渡分级吼矿渣貌或不步分级呆矿渣得、混励合矿等渣及纸原状栽矿渣聪。矿浅渣垫由层主联要用舌于堆蚀场、凶道路调和地勇坪，询也可奇用于旋小型橡建筑戒、构淹筑物摸地基梅。(6汉)其他佣工业所废渣在有可顽靠试验搏结果或鱼成功工隆程经验智时，对割质地坚菜硬、性券能稳定完、无腐煤蚀性和形放射性暂危害的谎工业废平渣等均枪可用于从填筑换很填垫层朗。被选陷用工业症废渣的菌粒径、哀级配和杠施工工守艺等应靠通过试盘验确定闹。(7贵)土工合杀成材料由分层铁铺设的杯土工合附成材料园与地基非土构成航加筋层柱。所用义土工合古成材料怠的品种班与性能收及填土盆的土类情应根据寇工程特执性和地虎基土条蕉件，按付照现行排国家标哄准《土工合阁成材料摊应用技字术规范》（GB颂50谋29敞0-特98）的要揭求，通享过设计秧并进行蚕现场试前验后确崭定。(8火)聚苯喇乙烯曲板（EP百S）土工葬格栅脆土斗工格篮室撒三维驾土工源网垫2.仍3垫层私碾压躲施工含水量Wop：象颗粒摘表面叼水膜偏很薄井，相静对移尖动困灯难含水量=Wop： 水锻膜润滑馋作用效但果最佳泰，孔隙弯气尚没惑有形成绍封闭气摩泡，易心排出含水倡量﹥Wop： 水例膜润滑陷作用不律再明显巾增加；域封闭气惊泡难以育排出;水的相词对含量叙增加压实机苹理颗粒忙破碎性（细去粒土准较少天）粒间幅联结盟力被肯破坏动，颗肝粒昼间孔仅隙被问压缩土粒透定向悟排列0481216202428

含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)饱和曲线dmaxWop压实与季含水量在工收程实得践中涂，对腥垫层杠的碾竹压质举量进细行检匠验，蹲要求党获得英填土也的最糖大干散密度ρdma善x，它执可通鸡过室内击仇实试验确定：室内基撑实试验试验设小备：击虚实筒V=100雕0cm3；击实萌锤w=2虫5牛顿试验条件件：土草样分层n=3层；陕落高d=陵30再cm；早击数N=巩27董/层击实能骨量试验摘方法货：对w=c锯os院ns坚t的土皇，分篇三层替压实避；呼测显定击升实后冠的w、，算定d注意：啦仅适用载于细粒声土；对粗粒搂土，可巨用较大崇尺寸的瓦击实仪土压实走功能相同的曾压实功窑能对于不碗同土料愧的压实运效果并隐不完全碗相同，但粘粒含友量较多盈的土，臭土粒间竿的引力着就越大敞，只有般在比较疏大的含宅水量时香，才能灰达到最困大干密惹度的压丸实状态最优含详水量在一定顺的压实协机械的环功能条败件下，北土最易旋于被压耻实、并温能达到用最大密丝式实度时敏的含水惯量，称骡为最优含音水量，相应惹的干密访度称为最大晓干密册度。最同优含看水量老大致隔为塑旨限＋2％。土仅中粘土兴矿物含托量大，雕则最优澡含水量摩越大。改变压闹实功能，曲茄线的承基本微形状放不变浪，但捞其最眠大干蝴密度秆位置光却发感生移巡寿动，钩随着肺压实挺功能趋的增塞大，刷曲线长向上格方移稻动，服亦即杰在加桐大压鹅实功出时，呈最大剖干密有度增笔大，扑而最抛优含谜水量盐却减挤少。图2-4不同鬼压实要功能期的击妖实曲领线对现棕场土破的压海实，静应以角压实糕系数λc（土的姐控制干医密度ρd与最大舱干密度ρdma征x之比黎）与君施工洗含水酿量（攀最优些含水醒量）乓来进窝行控抢制。Ⅰ、Ⅱ级土涝石坝λc>9践5~醒98赶%II神I~额Ⅴ级土石华坝λc>9字2~芬95疏%工程上扎常采用压实淹度λc，作狂为填女方压朝实密线度控阁制的颠标准采：压实舅方法（1）机妻械碾文压法平碾振动碾所有位施工们参数慨如施此工机棍械、恭铺筑驴厚度糕、碾增压遍王数及假填筑际含水矿量等策都必腊须由工地试鸡验确定。由于循现场挨条件较终究吊与室丢内试象验的甘条件毅不同档，因箭而对昨现场罚应以丘压实吹系数λc与施工略含水量魂进行控赢制。施工虹时先碍按设元计挖池掉要扇出处傻理的代软弱卡土层残，把毒基础迟底部删土碾箱压密序实后歌再分层与填筑，并逐养渐压密君。压实它效果取泳决于被捐压实填看料的含中水量和澡压实机讽械的能误量。注意事捎项：平板架振动泳法是捎使用羊振动黄压实湖机来读处理声无粘性土刑或粘粒亩含量少渴、透水剖性较好办的松散前杂填土阶地基的一群种方白法。（2）游平板伞振动史法重锤妇夯实涌法用婚起重萌机械锹将夯耐锤提挽升到逐一定县高度项，然捐后自盖由落顺锤，亲不断应重复谦夯击哗以加膝固地厨基。旨重锤零夯实登法一占般适淡用于意地下阀水位律距地忽表0.污8m以上症稍湿衔的粘斜性土蜂、砂乞土、烛湿陷通性黄班土、斤杂填遗土和次分层乐填土泻。（3）聋重捶夯警实法吊环1430680l=1000钢板图2-7

夯锤三种方右法的作南用和原盼理及适贩用范围处理方法原理及作用适用范围机械碾压法挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、灰土垫层、二灰垫层和素土垫层等。它可提高持力层的承载力，减少沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用以及改善土的抗液化性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地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基重锤夯实法一般适用于地下水位以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土以及分层填地基。平板振动法适用于处理无粘性土或粘粒含量少和透水性好的杂填土地基⑶铺填厚圈度：垫层的吸施工方拖法、分弊层铺填沾厚度，本每层压差实遍数斧等宜通歉过试验缓确定。坟垫层的分层铺做填厚度一般取200～300由mm。换填知垫层秩法施乒工三合己土垫直层施舅工⑴基坑尚排水日：除采恢用水撼法施工砂垫层外，绪换填辨垫层喂不得民在浸水条美件下施工，付必要时迷应采用薯降低地习下水位肉措施。⑵含剩水量袜：粉质粘孝土和灰览土垫层抱土料宜豆控制在最优店含水端量(击实屋试验助确定鉴或按汗当地惯经验喇取用)±2踢%的范欢围内贴。⑷施工顺敢序：垫层缓底面质如深红度不康同，蕉基坑蹦底土担面应悟挖成阶梯或斜坡送搭接，并浪按先深后暑浅的顺环序进行垫草层施工稠，搭接丸处应夯乘压密实锦。1换填垫衰层法共70页第9页⑸分段施差工：粉质粘鹅土及灰标土垫层刊不得在柱基、墙角及承重溉窗间骑墙下摇接缝。上傲下两弱层的蝇缝距究不得舰＜500武mm。灰土咸应拌合团均匀并奴当日铺其填夯压逢，3d内不惹得受樱水浸拒泡。1.岁3换填卧垫层很法施软工⑹加筋材溉料铺设旅：铺设时传将土工涨合成材益料张拉宅平直、弄绷紧，颠严禁有晨折皱；裙切忌曝锋晒或裸峰露；连籍结宜用搭接法、缝接法和胶结法。砂石垫柱层的三跪边冲击愧碾分层吓压实粘土子垫层脊的振春动碾毛分层刻压实砂石调垫层望上的员土工歌格栅暑铺设共70页第10页（1）垫层施灿工应根湿据不同题的换填材急料选择准施工冷机械。粉质凶粘土预、灰尝土宜乳采用书平碾罩、振呜动碾踩或羊烦角碾顿，中小稀型工扬程也岸可采叠用蛙滤式夯售、柴炮油夯站；砂石迷等宜奶用平陆碾、留振动仇碾、承平板袭振动遥器、韵蛙式湾夯；矿渣宜搅采用平俯板振动企器、平敲碾，也窗可采用侨振动碾缺。施工要粒点（2）垫层的己施工方屑法、分邮层铺填悲厚度、姑每层压奇实遍数块等宜通怖过试验以确定。一般情惹况下，难垫层的者分层铺暖填厚度卡可取200暗~30滔0mm（3）粉质粘筹土和灰棕土垫层拍土料的辩施工含皂水量宜粮控制在抢最优含味水量的暖范围内（4）当垫乏层底部光存在古鲁井、古建墓、洞告穴、旧殿基础、构暗塘等写软硬不甩均部位丸时，应住根据建偷（构）叹筑物对局不均匀洽沉降的著要求予谊以处理鸽，并经摇检验合栗格后，挪方可铺裳筑垫层垃。（5）基坑开诞挖时，赴应避免盘坑底土易层受扰倾动，可森保留约200棕mm厚的流土层券暂不专挖去项，待匙铺筑另垫层赠前再芝挖至含设计肉标高。（6）换填迅垫层施倾工应注终意基坑摊排水、米除采用歉水撼法睁施工砂畅垫层外懒，不得鞋在浸水并条件下陪施工，执必要时土采用降芽低地下程水位的镇措施（7）垫抢层底雹面宜景设在朴同一纵标高炉上，验如深始度不此同，快基坑燃底土冲面应胶挖成阶梯折状或斜坡搭接置，并刻按先延深后性浅的忧顺序件进行交垫层对施工静，搭胖接处北应夯温压密您实。（8）铺钥设土锄工合校同材牛料时齐，下哪铺地普基土微层应艰平整霞，防接止土范工合钱同材烧料被瞒穿刺甩、顶农破。晶铺设稻时应愤把土衫工合肉同材激料张锄拉平锻直、泄绷紧丛，严才禁有状折皱阀；端凶头应泄固定蛮或回唤折