最新第二章-换填法-新修改教学讲义PPT课件
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地基处理第二章 换填法
换填法常用作地基的浅层处理， 换填法常用作地基的浅层处理 ， 其主要作用 包括： 包括：（1）提高持力层的强度，并将建筑物基底 ）提高持力层的强度， 压力扩散到垫层以下的软弱地基， 压力扩散到垫层以下的软弱地基 ， 使软弱地基土 中所受应力减少到该软弱地基土的容许承载力范 围内，从而满足强度要求； 围内，从而满足强度要求；（2）垫层置换了软弱 ） 土层，从而可减少地基的变形量； 3） 土层，从而可减少地基的变形量；（3）加速软土 层的排水固结。 层的排水固结 。 砂垫层和砂石垫层等垫层材料透 水性大， 软弱土层受压后， 水性大 ， 软弱土层受压后 ， 垫层可作为良好的排 水面， 使基础下面的孔隙水压力迅速消散， 水面 ， 使基础下面的孔隙水压力迅速消散 ， 加速 垫层下软弱土层的固结和提高其强度； 垫层下软弱土层的固结和提高其强度；
设计考虑: 设计考虑
粉煤灰垫层的设计可参照砂垫层设计方法和有关的技术要 求进行。在缺少资料和没有工程经验的情况下采用粉煤灰垫层， 求进行。在缺少资料和没有工程经验的情况下采用粉煤灰垫层， 应对使用的材料进行物理、化学和力学性质试验， 应对使用的材料进行物理、化学和力学性质试验，为设计提供 资料及技术参数。 资料及技术参数。 在确定粉煤灰垫层厚度时，可取其压力扩散角为22° 在确定粉煤灰垫层厚度时，可取其压力扩散角为 °，计 算方法同砂垫层。 算方法同砂垫层。 粉煤灰垫层的承载力一般应通过现场试验确定， 粉煤灰垫层的承载力一般应通过现场试验确定，当无试验 资料时，可参考以下数据： 资料时 ， 可参考以下数据 ： （ 1）经过人工压实 （ 夯实 ） 的粉 ） 经过人工压实（夯实） 煤灰垫层，当压实系数控制在0.90及其干密度为 ρdmax(t/m3) 及其干密度为0.9 煤灰垫层，当压实系数控制在 及其干密度为 其承载力可达120~150kPa。（2）当压实系数控制在 时，其承载力可达 。 ）当压实系数控制在0.95 及其干密度为0.95ρdmax(t/m3)时，其承载力可达 及其干密度为 时 其承载力可达300kPa，但应 ， 进行下卧层强度验算。 进行下卧层强度验算。
2换填法
（4）对湿陷性黄土、膨胀土等特殊土，处理的目的是为了 消除或部分消除地基土的湿陷性。 2、对象 软土（淤泥和淤泥质土）、湿陷性黄土、杂填土、素填土
二、设计计算 1、设计公式
z cz f z
f z f ak b (b 3) d d (d 0.5)
b
回填土
θ
砂垫层
（4）虚铺厚度和碾压遍数应通过现场小型试验确定。若无 试验资料时，可选用铺筑厚度200~300mm，碾压后的压实 厚度为150~200mm。
（5）对中小型工程可采用人工分层摊铺，在整平后用平 板振动器或蛙式打夯机压实。由外围向中间进行，直至达 到设计密实度要求。 （6）大中型工程可采用机械摊铺，在整平后用履带式机具 初压二遍，然后用中、重型压路机碾压。碾压次数一般为 4~6遍，碾压至设计密实度要求。 （7）施工时宜当天铺筑，当天压实。压实时，呈松散状， 则应洒水湿润再压实 （8）施工时压实含水量应控制在最优含水量区间wop±4% 范围内。
（七）抗液化性 粉煤灰经压实后能避免在振动条件下的液化。 二、粉煤灰垫层的设计和施工 （1）粉煤灰垫层的垫层设计近似按砂垫层计算方法 进行计算。 （2）粉煤灰垫层可采用分层压实法。压实可用平板振 动器、蛙式打夯机、压路机或振动碾压机等。 （3）对过湿的粉煤灰应沥干装运，装运时含水量以 15~25%为宜。
垫层分类 适用范围 多用于中小型建筑工程的滨、塘、沟的局部处理。 砂（砂石、 碎石）垫 •适用于 层 一般的饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基。 •不适用 湿陷性黄土地基， 大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理 地下水流快、流量大的地基处理。
素土垫层 中小型工程 大面积回填、湿陷性黄土地基的处理
0 1h 2 z
h1 z
二、设计计算 1、设计公式
z cz f z
f z f ak b (b 3) d d (d 0.5)
b
回填土
θ
砂垫层
（4）虚铺厚度和碾压遍数应通过现场小型试验确定。若无 试验资料时，可选用铺筑厚度200~300mm，碾压后的压实 厚度为150~200mm。
（5）对中小型工程可采用人工分层摊铺，在整平后用平 板振动器或蛙式打夯机压实。由外围向中间进行，直至达 到设计密实度要求。 （6）大中型工程可采用机械摊铺，在整平后用履带式机具 初压二遍，然后用中、重型压路机碾压。碾压次数一般为 4~6遍，碾压至设计密实度要求。 （7）施工时宜当天铺筑，当天压实。压实时，呈松散状， 则应洒水湿润再压实 （8）施工时压实含水量应控制在最优含水量区间wop±4% 范围内。
（七）抗液化性 粉煤灰经压实后能避免在振动条件下的液化。 二、粉煤灰垫层的设计和施工 （1）粉煤灰垫层的垫层设计近似按砂垫层计算方法 进行计算。 （2）粉煤灰垫层可采用分层压实法。压实可用平板振 动器、蛙式打夯机、压路机或振动碾压机等。 （3）对过湿的粉煤灰应沥干装运，装运时含水量以 15~25%为宜。
垫层分类 适用范围 多用于中小型建筑工程的滨、塘、沟的局部处理。 砂（砂石、 碎石）垫 •适用于 层 一般的饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基。 •不适用 湿陷性黄土地基， 大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理 地下水流快、流量大的地基处理。
素土垫层 中小型工程 大面积回填、湿陷性黄土地基的处理
0 1h 2 z
h1 z
《地基处理技术》教学课件—02换填垫层法
2. 垫Байду номын сангаас的作用
任务2.1 换填垫层的选用
（1）提高地基承载力
（2）减小沉降量
（3）加速软弱土层的排水固结
（4）防止冻胀
（5）消除膨胀土的胀缩作用
（6）对于湿陷性黄土地区，设置不透水垫层可防止地下水下渗到湿陷性 黄土层，造成湿陷，所以垫层可起隔水作用。
3. 换填垫层的选用
《建筑地基处理技术规范》 （JGJ79-2012）中规定：
2 换填垫层
基底换填0.6m
灰土垫层施工检验
天津港开发区 铺设砂垫层
抽检砂垫层
路
基
填 土
平整砂垫层
• 地下室底板下的砂垫层、砼垫层、防水层及砼保护层
基础灰土垫层施工阶段 （陕西 杨凌）
项目背景
• 项目背景：砂垫层在某泵房地基处理中的应用
• 某泵房为砖混结构，承重墙下采用钢筋混凝土条形基础，基础宽 b=1．2m，埋深d=1.1m，上部结构作用于基础的荷载为116kN／m。 勘探资料显示，有一条深度为2.4m的废弃河道(已淤积填满)从泵房基 础下穿过，地下水位埋深为0．9m。地基第一层土为洪积土，层厚 2．4m，容重18．8kN／m3；第二层为淤泥质粉质粘土，层厚6.3m， 容重18.0kN／m3，地基承载力标准值 为68kPa；第三层为淤泥质粘 土，层厚8．6m，容重17．3kN／m3；第四层为粉质粘土。由于泵 房基础将坐落在古河道，有必要对地基进行处理。经多方案技术经济 综合比较分析，决定采用砂垫层处理方案。
b z
B= b+2ztg
式中pz --垫层底面处的附加压力值（kPa）；
pc-z-垫层底面处的自重压力值（kP）a ； f az--垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）；
换填法
BREAD PPT DESIGN
施工
重锤夯实法
重锤夯实法是利用起重设备将夯锤提升 到一定高度，然后自由落锤，利用重锤 自由下落时的冲击能来夯实浅层土层， 重复夯打，使浅部地基土或分层填土夯 实。主要设备为起重机、夯锤、钢丝绳 和吊钩等。重锤夯实法—般适用地下水 位距地表0.8m以上非饱和的粘性土、砂 土、杂填土和分层填土，用以提高其强 度，减少其压缩性和不均匀性，也可用 于消除或减少湿陷性黄土的表层湿陷性， 但在有效夯实深度内存在软弱土时，或 当夯击振动对邻近建筑物或设备有影响 时，不得采用。因为饱和土在瞬间冲击 力作用下水不易排出，很难夯实。
换填法 Replacement Method
目录 CONTENTS
1 2
相关概念 适用范围
3
4
作用
设计施工
5
6
常见问题
工程实例
BREAD PPT DESIGN
相关概念
定义
换填法又称换土法。所谓换土法是指将路基范围内的软土清除，用稳定性 好的土、石回填并压实或夯实。
在公路施工中，一般采用的是开挖换填天然 砂砾,即在一定范围内,把影响路基稳定性的淤 泥软土用挖掘机挖除,用天然砂砾进行换置,开 挖换填深度在2m以内,采用分层填筑、分层 压实、分层检测压实度的方法施工。从而改 变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能 力。在换填过程中，对于换填的天然沙砾中 石头的粒径、含量和级配也应充分考虑，最 好做试验检测，避免无法压实而引起沉降。 浅层处理和深层处理很难明确划分界限，一 般可认为地基浅层处理的范围大致在地面以 下5m深度以内。浅层人工地基的采用不仅取 决于建筑物荷载量值的大小，而且在更大程 度上与地基土的物理力学性质有关。地基浅 层处理与深层处理相比，一般使用比较简便 的工艺技术和施工设备，耗费较少量的材料。
换填垫层法 ppt课件
3并压（夯、振）实至要求的密实度 为止，这种地基处理方法称为换填法。
地基处理
• 适用性：
哈 哈，问题 来了……
“软弱土层的厚度不大” ----到底是多少米？在实际工程 中，什么情况下优先选用该法？
• 通常基坑开挖后，利用分层回填压实，也可处理较深的软弱土 层，但经常由于地下水位高而需要采用降水措施；坑壁放坡占 地面积大或需要基坑支护；以及施工土方量大，弃土多等因素， 从而使处理费用增高，工期延长，因此换填法的处理深度通常 宜控制在3米以内。但也不应小于0.5米，因为垫层太薄，则换 土垫层的作用也不显著。在湿陷性黄土地区或土质较好场地， 一般坑壁可直立或边坡稳定时，处理深度可限制在5米以内。
按下
卧层
的承 载力 确定
pzpczfaz
地基处理
(1) 垫层厚度的确定
pzpczfaz
按下
卧层
的承
b
载力
确定 回填土
d
z 砂垫层
p cz
pz
b
地基处理
问题：
如何确定？
pz ──荷载作用下垫层底面处的附件应力
地基处理
[ p k p c ] 基 础 底 面 处 的 附 加 应 力
(1) 垫层厚度的确定
第一层 二 三 ……
第i层
地基处理
土的各种重度
重度又称为容重、体积重量。土的重度通常是
指土的天然重度，即单位体积中土颗粒所受的重 力,是土的有效密度与重力加速度的乘积.
地下水位以上
土的重度=有效重度
土
的
重 度
有效重度=
地下水位以下
土的重度-浮力（水的重度）
地基处理 某条形基础，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为 50kPa,试按《理论公式确定修正后的承载力特征值。
地基处理
• 适用性：
哈 哈，问题 来了……
“软弱土层的厚度不大” ----到底是多少米？在实际工程 中，什么情况下优先选用该法？
• 通常基坑开挖后，利用分层回填压实，也可处理较深的软弱土 层，但经常由于地下水位高而需要采用降水措施；坑壁放坡占 地面积大或需要基坑支护；以及施工土方量大，弃土多等因素， 从而使处理费用增高，工期延长，因此换填法的处理深度通常 宜控制在3米以内。但也不应小于0.5米，因为垫层太薄，则换 土垫层的作用也不显著。在湿陷性黄土地区或土质较好场地， 一般坑壁可直立或边坡稳定时，处理深度可限制在5米以内。
按下
卧层
的承 载力 确定
pzpczfaz
地基处理
(1) 垫层厚度的确定
pzpczfaz
按下
卧层
的承
b
载力
确定 回填土
d
z 砂垫层
p cz
pz
b
地基处理
问题：
如何确定？
pz ──荷载作用下垫层底面处的附件应力
地基处理
[ p k p c ] 基 础 底 面 处 的 附 加 应 力
(1) 垫层厚度的确定
第一层 二 三 ……
第i层
地基处理
土的各种重度
重度又称为容重、体积重量。土的重度通常是
指土的天然重度，即单位体积中土颗粒所受的重 力,是土的有效密度与重力加速度的乘积.
地下水位以上
土的重度=有效重度
土
的
重 度
有效重度=
地下水位以下
土的重度-浮力（水的重度）
地基处理 某条形基础，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为 50kPa,试按《理论公式确定修正后的承载力特征值。
第二章 换填法
第二章换填法2.1概述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.它还包括低洼地域筑高（平整场地）或堆填筑高（道路路基）。
机械碾压、重锤夯实、平板振动可作为压（夯、振）实垫层的不同机具对待，这些施工方法不但可处理分层回填土，又可加固地基表层土。
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、二灰垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层等。
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)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。
虽然不同材料的垫层，其应力分布稍有差异，但从试验结果分析其极限承载力还是比较接近的；通过沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似，故可将各种材料的垫层设计都近似的按砂垫层的计算方法进行计算。
但对湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等某些特殊土采用换土垫层处理时，因其主要处理目的是为了消除地基土的湿陷性、膨胀性和冻胀性，所以在设计时需考虑的解决问题的关键也应有所不同。
2.2压实原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就不大了，因而引力的减少就显著，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，所以压实效果又趋下降，因而设计时要选择一个”最优含水量”，这就是土的压实机理。
在工程实践中，对垫层的碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度 d max,其最大干密度可用室内击实试验确定。
基础工程讲义讲稿-换填法
4. 建筑物建造在软弱地基和特殊土地基时面临 的四个问题：
⑴强度及稳定性：当地基的抗剪强度不足以承受
上部结构的自重及附加荷载时，地基就会发生局部或整 体破坏。
⑵变形：当地基在上部结构的自重及附加荷载作
用下产生过大的变形时，会影响建筑物的正常使用；当 超过建筑物所能容许的不均允沉降时，结构可能产生开 裂；湿陷性黄土遇水湿陷，膨胀土遇水膨胀、失水收缩 也属于这类问题。
fafak b(-b 3 )dm (-d 0.5)
矩形基础 Pz ： (l2zlbtg()P(-bPc)2ztg) 条型基P础 z ： bb(2P-zPct)g
砂垫层的厚度一般不宜大于3m，太厚则施工困难； 也不宜小于0.5m，太簿则换土垫层的作用不显著。
3.垫层宽度 应根据垫层侧面土的承载力来决定，砂垫层底部宽 度b′可由下式或根据当地经验确定。
三、粉煤灰垫层 1.化学性质
粉煤灰和天然土中的化学成分具有很大的相似性， 具有火山灰的特性，在潮湿条件下具有凝硬性，与二 氧化硅，三氧化二铝等物质进行水化反应，生成水化 产物，使碾压密实的粉煤灰颗粒胶结固化形成块状结 构，可提高粉煤灰的强度，降低压缩变形，增强抗渗 性和水稳定性。
2.物理性质 粉煤灰的压实曲线与粘性土相似，具有相对较宽
二、土的压实系数
1.压实系数λc
c
d d max
室内击实试验：
dmax· 10.p0w· · 1 dsop· ds
ρd—压实系数可参考表1.2-1选用。
2.含水量
施工含水量应尽量接近最优含水量。可按表 2.2-2选用。
3.铺填厚度及压实遍数
基础工程
第一章 概述
1. 地基与基础 地基：任何建筑物都是支承在地层上，受建筑物荷 载影响的那一部分地层称为地基。 基础：建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础。
第2讲换填法
5.2换填（换土垫层法）砂石垫层一、换填法定义换填法亦称换土垫层法是将基础下一定深度范围内的软弱土层全部或部分挖除，然后分层回填并夯实砂、碎石、素土、灰土、粉煤灰、高炉干渣等强度较大、性能稳定和无侵蚀性的材料。
二、换土垫层法分类当软弱地基的承载力和变形不能满足建筑物要求，且软弱土层的厚度又不很大时，换土垫层法是一种较为经济、简单的软土地基浅层处理方法。
不同的回填材料形成不同的垫层，如砂垫层、碎石垫层、素土或灰土垫层、粉煤灰垫层及煤渣垫层等。
三、换土垫层法适用条件淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟暗塘等不良地基的浅层处理。
换土深度较大时，经常出现开挖过程中因地下水位高而不得不采用降水措施；坑壁放坡占地面积大或需要基坑支护；施工土方量大，弃方多等问题，从而使处理费用高、工期延长，因此换土垫层法的处理深度常控制在3-5米范围以内。
当然，若换土垫层太薄，则其作用不甚明显，因此处理深度也不应小于0.5米。
四、换土垫层法的作用换土垫层处理软土地基，其作用主要体现在以下几个方面：提高浅层地基承载力；减小地基沉降量；加速软弱土层的排水固结，即垫层起排水作用；防止土的冻胀，即粗粒垫层材料起隔水作用；减少或消除土的胀缩性。
换土垫层法在处理一般软弱地基时，其可起的主要作用为前三种，在某些工程中可能几种作用同时发挥（如既起提高地基承载力、减小沉降量的作用，也起排水作用）。
限于学时，本节仅介绍砂（石）垫层的设计与施工。
五、砂（石）垫层设计砂（石）垫层的设计内容主要包括垫层厚度和宽度两方面，要求有足够的厚度以置换可能被剪切破坏的软弱土层，有足够的宽度防止砂垫层向两侧挤出。
主要起排水作用的砂（石）垫层，一般厚度要求30cm，并需在基底下形成一个排水面，以保证地基土排水路径的畅通，促进软弱土层的固结，从而提高地基强度。
(1)填层厚度的确定垫层内应力分布如图所示，垫层厚度应根据砂垫层下面软弱下卧层土的承载力和建筑物对地基变形要求来确定。
换填法
四层砖石混合结构 载荷F=200kN/m
计算结果
0.00 杂填土 基础 γ=17.2kN/m3 淤泥质土 4.0m γ=17.8kN/m3 fk=65kPa 换填法 8m 1.2m 垫层 2.0m 1.0m
换填法施工
一,施工方法 1. 碾压法; 2. 夯实法; 3. 振动压实法 二,垫层材料 砂,砂石垫层 素土垫层 粉煤灰垫层 干渣垫层
b ' ≥ b + 2 ztgθ
经验参考值
f k ≥ 200kPa 120kPa ≤ f k < 200kPa f k ≥ 120kPa b' = b + (0 ~ 0.26) z b' = b + (0.6 ~ 1.0) z b = b + (1.6 ~ 2.0) z
'
设计值的计算
绪论
f = f k + ηb γ (b 3) + η d γ o (d 0.5)
换填法施工
(三)质量检验
换填法
垫层质量检验必须分层进行.每压实实系数,达到设计要求后, 方可继续铺上层.采用下述两种方法检验.
1.环刀取样法 将容积不小于200cm3的环刀压人垫层中取样,测定其干重度, 以不小于 砂料在中密度状态时的干土重度为合格,如中砂一般为15.5一16kN/m3.
2.钢筋贯入法 先将垫层表面的砂刮掉30mm,再将直径20mm,长度1250mm的平头 钢筋以700mm的落距自由下落贯入垫层中.钢筋 贯入度的合格值,可根 据控制压实系数或控制干重度通过现场试验确定.钢筋贯人法检验点的 间距应小于4m.
(4) 确定垫层厚度: 试取垫层厚度z=2.0m.软弱下卧层(淤泥质土层)以上土 的加权平均重度为: 17.2 × 1.2 + (17.8 10.0) × 1.8 γo = ≈ 11.6 kN / m3 1.2 + 1.8
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2.2压实原理
换填垫层法
压实原理: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，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 的扩大作用就不大了，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，所以 压实效果又趋下降，因而设计时要选择一个”最优含水量”wop ，这就是土的压实机理。
3.垫层承载力的确定
换填垫层法
垫层的承载力宜通过现场试验确定,对于一般工程，如无实测资料时，可参见下表估算垫
层承载力特征值 。
表2－3各种垫层承载力
注：1、压实系数小 的垫层，承载力特征值 取低值，反之取高值；
2、重锤夯实土的承 载力标准值取低值，灰 土取高值；
3、压实系数λc为土 的控制干密度ρd与最大 干密度ρdmax的比值；土 的最大干密度采用击实 试验确定，碎石或卵石 的最大干密度可取 2.0×103kg/m3~2.2×103 kg/m3
z 砂垫层内应力分布示意图
垫层底面处的附加压力值pz计算（按扩散角θ进行简化计算换）填垫层法
垫层厚度的确定
条形基础：
（仅考虑宽度方向扩散）
矩形基础：
pz
b(pk pc) b2ztan
（2－3）
基底附加压力
pz(b2zb ta ln (p )(kl p 2 cz)tan)（2－4）
式中：
pk：基础底面压力值（kPa）；
换填垫层法
地基承载力特征值faz计算 fa z fa k b(- b 3 )dm (- d 0.5 （2－5) ）
faz：垫层底面处修正后的地基承载力特征值，kPa： fak：垫层底面处地基承载力特征值，kPa； γ：垫层底面以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重， kN/m3； γm：垫层底面以上土的加权平均容重，kN/m3；地下水位以下用 浮容重，kN/m3；
理论上最大压实曲线-饱和 曲线（土中气体被赶走， 使土达到饱和）
a-碾压6遍；b-碾压12遍； c-碾压24遍；d-室内击实试验
同一种土wop 与ρdmax不是 恒定值，随 压实功能而 变化。
击实试验
换填垫层法
土的压实性：指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土
能够压实到某种密实度的性质。
填ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的密实程度常以干密度ρd表示
p c：基础底面处土的自重压力值 （kPa）；
b：基础底面宽度（m）；
l：矩形基础底面长度（m）；
θ：垫层压力扩散角。
Z tanθ
pc z
压力扩散角θ确定
压力扩散角θ(单位：度)
换填垫层法 表2－1
注：当时z/b<0.25，除灰土取θ=28o外，其余材料 θ=0；
当0.25<z/b<0.5时，θ可由内插法求得。
设计内容
垫层厚度z 垫层宽度b’ 垫层压实度λc
z
1.垫层厚度z的确定
换填垫层法
垫层厚度z应根据垫层底部下卧土层的承载力确定，并符合下式要 求：
pz pczfaz
（2－2）
pz：相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力（kPa）；
pcz：垫层底面处土的自重压力值（kPa）； faz：垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值 （kPa）。
地域筑高（平整场地）或堆填筑高（道路路基）。
b
回填土 换填土
4．垫层的作用
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 消除地基土的湿陷性、膨胀性作用
换填垫层法
虽然不同材料的垫层，其应力分布稍有差异，但从试验结果
分析其极限承载力还是比较接近的；通过沉降观测资料发现，不 同材料垫层的特点基本相似，故可将各种材料的垫层设计都近似 的按砂垫层的计算方法进行计算。但对湿陷性黄土、膨胀土、季 节性冻土等某些特殊土采用换土垫层处理时，因其主要处理目的 是为了消除地基土的湿陷性、膨胀性和冻胀性，所以在设计时需 考虑的解决问题的关键也应有所不同。
第二章-换填法-新修改
主要内容
适用范围 加固机理 垫层设计 垫层施工 垫层质量检验 工程实例
换填垫层法
2.1概述
换填垫层法
1. 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(replacement method)。它还包括低洼
ηb，ηd：相应于基础宽度和埋置深度的承载力修正系数，按土
类不同可查表3-2得到； b：基础宽度，m。宽度小于3m按3m计算；大于6m按6m计算； d：基础埋深，m。
说明： 垫层地基承载力特征值 faz仅进行深度修正。
表2－2
换填垫层法
2.垫层宽度的确定
换填垫层法
垫层的底面宽度应以满足基础底面应力扩散和防止垫层向
两侧挤出为原则进行设计。关于宽度计算，一般可按下式计算 或根据当地经验确定。
矩形基础的垫层底面的长度l′及宽度b′为：
l′≥l+2ztgθ
b′≥b+2ztgθ
式中 b′、l′——垫层底面宽度及长度；
b、l——基础宽度及长度；
θ——垫层的压力扩散角。
条形基础: b′≥b+2ztgθ
Z tanθ
Z tanθ
击实试验
《土工试验方法标准》（国家标准）
轻型：土d<5mm； V=947cm3, m=2.5kg, 3层, 25击， 落高30.5cm
重型：土d<40mm； V=2104cm3, m=4.5kg, 5层, 56击， 落高47.7cm
击实仪
质量控制
换填垫层法 （2－1）
2.3砂垫层设计
换填垫层法
设计原则：对垫层的设计，既要求有足够的厚度z以 置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够大 宽度b′以防止砂垫层向两侧挤出。
4.沉降计算
换填垫层法
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。砂垫层上基础的最终沉降量是由垫层本身的压缩 量Ss与软弱下卧层的沉降量Sl所组成，由于砂垫层压缩模量比较 弱下卧层大得多，其压缩量小且在施工阶段基本完成，实际可以