地基处理-换土垫层法（基础工程）

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地基加固处理当结构的荷载较大，地基土质又较软弱(强度不足或压缩性大)，不能作为天然地基时，可采取人工加固处理的方法改善地基性质，提高承载力、增加稳定性，减少地基变形和基础埋置深度。2.1地基加固处理的原因地基碾压加固提高软弱地基的强度、保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除特殊土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。2.2

地基加固处理的目的坚实稳定的建筑地基在可靠地基上建造的基础

⑴软弱地基包括：淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。

2.3地基加固处理的对象

⑵特殊土地基包括：软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。吹填土的施工现场淤泥质土湿陷性黄土膨胀土2.4

地基加固处理的综合措施拟定地基加固处理方案时，应考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑和结构设计、施工方案方面均采取相应措施，绝不能单纯对地基进行处理。其具体措施有：⑴改变建筑体形，简化建筑平面；⑵调整荷载差异；⑶合理设置沉降缝；⑷采用轻型结构、柔性结构；⑸加强房屋的整体刚度；⑹偏心荷载较大时，对基础进行移轴处理；⑺施工中正确安排施工顺序和施工进度。2.5

地基加固处理的方法

挖去厚度不大的软土层地基加固处理的方法很多，归纳起来是：“挖”、填”、“换”、“夯”、“压”、“挤”、“拌”七个字。加固原理就是将土质由松变实，将土的含水量由高变低，达到地基加固的目的。挖：当软弱土地基的承载力或变形满足不了建筑地基的要求，而软弱土层的厚度不大时，挖去软土层将基础置于承载力大的基岩或坚硬的土层中，最为经济。在软土层上回填好土填：当软土层较厚、承载力或变形又与建筑地基要求的差距不大时，可在软土层上直接回填一定厚度的好土，以提高地基持力层的承载力，减小软土层的承压力。2.5.1换填法

软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去,回填强度高、压缩性低、无侵蚀性的材料作持力层。采用砂石、灰土、矿渣、素土等材料换土的地基分别称为砂石地基、灰土地基、粉煤灰地基。对于解决荷载较大的中小型建筑物的地基问题比较有效。处理深度通常控制在3m以内时较为经济合理。对于承受振动荷载的地基，不应选择换填垫层法进行处理。换土种类适

用

范

围砂石（砂砾、碎卵石）

垫层适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理；不宜用于湿陷性黄土地基，也不适宜用于大面积堆载、密集基础和动力基础的软地基处理；可有条件地用于膨胀土地基；砂垫层不宜用于有地下水且流速快、流量大的地基处理；不宜采用粉细砂作垫层。土垫层素土垫层适用于中小型工程及大面积回填、湿陷性黄土地基的处理灰土垫层适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基的处理，也可用于膨胀土地基处理。粉煤灰垫层用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小型工程的大面积填筑，粉煤灰垫层在地下水位以下时，强度降低幅度在30％左右。矿渣垫层用于中小型建筑工程，尤其适用于地坪、堆场等工程大面积的地基处理和场地平整，铁路、道路地基等；但不得用于受酸性或碱性废水影响的地基处理。各种换填材料的适用范围砂石垫层的施工①砂石垫层的设计：主要内容：垫层厚度和宽度垫层的厚度：根据垫层底部软弱土层的承载力来确定，即当上部荷载通过砂垫层按一定的扩散角传至下卧土层时，下卧土层顶面所受的总压力不应超过其承载力特征值。扩散角：碎石、粗砂、中砂：300

其它较细的材料：220砂垫层的厚度：一般1~2m，当厚度小于0.5m时，作用不明显，大于3m施工困难，不经济。

砂石垫层剖面图H垫层下地基土垫层的宽度：满足两方面的要求：应力扩散的要求；防止砂垫层向两边软弱土层挤出式中：B’——垫层底部宽度

B——基础宽度

H——垫层厚度

θ——扩散角垫层底宽确定后，按照基坑的坡度向上延伸至基础底面。目前缺乏可靠的理论计算，常用的方法是确定垫层底部宽度HB′B

②砂石垫层材料要求：●宜选用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾石、碎石、石屑等，含泥量不宜超过5%；●在缺少中粗砂和砾石地区，也可采用细砂，但同时宜掺入最大粒径不宜大于50mm碎石或卵石，以保证垫层的密实和稳定，其掺量按设计，不少于总重30%，不大于50%；●所用砂石料不得含草根、垃圾等有机杂物，兼起排水固结作用时，含泥量不宜超过3%；●若回填在碾压、夯、振地基土上时，其最大粒径不超过80mm。砂石地基施工

③砂石垫层的施工要点：●施工前应验槽，先将浮土、淤泥、杂物等清除，基坑或槽的边坡必须稳定，防止振捣时塌方。●铺填换土施工前应注意基坑（槽）排水，不得在浸水条件下施工，当地下水位高于基坑（槽）时，应先行降水至施工面下500mm。●人工级配的砂石材料，应按级配拌和均匀，再铺填捣实，捣实砂垫层时不能扰动基坑底及侧壁土。●在软土层上采用砂垫层时，注意保护好基坑底及侧壁土的原状结构，以免降低软土的强度。在垫层的最下一层，宜先铺设粗砂15~20cm厚，用木夯夯实，不得使用振捣器；采用碎石垫层时，也应在软土上先铺一层砂垫底。砂垫层的施工关键是如何使砂层密实，以达到设计要求，施工时应根据选用的压实机械和施工方法确定最佳含水量、压实遍数和铺设厚度，分层铺设、分层夯实，每铺好一层，经密实度检验合格方可进行上一层施工。砂和砂石垫层每层铺筑厚度及最佳含水量振捣方法每层铺筑厚度（m）施工时最佳含水量（%）施工说明备注平振法200～25015～20用平板式振捣往复器振捣

不宜使用干细砂或含泥量较大的砂铺筑砂垫层插振法振捣器插入深度饱和①用插入式振捣器；

②插入间距根据机械振幅大小决定③不应插入下卧粘性土层

④插入式振捣器所留的孔洞，应用砂填实。水撼法250饱和①注水高度应超过每次铺筑面；

②钢叉摇撼捣实，插入点间距为100mm。湿陷性黄土、膨胀土、细沙地基不得使用夯实法150～2008～12①用木夯或机械夯；

②一夯压半夯，全面夯实。适用于砂石垫层

碾压法250～3508～1260～100kN压路机往复碾压①适用大面积砂石垫层

②不宜用于地下水位以下的砂垫层●地基底面标高不同时，边坡应挖成阶梯形（或平缓斜坡），每层错开0.5~1.0m，按先深后浅的顺序分层铺设，搭接处充分夯实。

④砂石垫层的质量检查●垫层的施工质量均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准进行检验。压实系数可采用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验等取得。

●垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层。●采用环刀法检验