4换填垫层法
换填垫层法定义
换填垫层法定义：当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。
即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、砂石或灰土等，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层。
换填垫层法主要作用：换填法适于浅层地基处理，处理深度可达2～3米。
在饱和软土上换填砂垫层时，砂垫层具有提高地基承载力，减小沉降量，防止冻胀和加速软土排水固结的作用。
具体表现为：(1)置换作用。
将基底以下软弱土全部或部分挖出，换填为较密实材料，可提高地基承载力，增强地基稳定。
(2)应力扩散作用。
基础底面下一定厚度垫层的应力扩散作用，可减小垫层下天然土层所受的压力和附加压力，从而减小基础沉降量，并使下卧层满足承载力的要求。
(3)加速固结作用。
用透水性大的材料作垫层时，软土中的水分可部分通过它排除，在建筑物施工过程中，可加速软土的固结，减小建筑物建成后的工后沉降。
(4)防止冻胀。
由于垫层材料是不冻胀材料，采用换土垫层对基础地面以下可冻胀土层全部或部分置换后，可防止土的冻胀作用。
(5)均匀地基反力与沉降作用。
对石芽出露的山区地基，将石芽间软弱土层挖出，换填压缩性低的土料，并在石芽以上也设置垫层；或对于建筑物范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴，可进行局部换填，保证基础底面范围内土层压缩性和反力趋于均匀。
因此，换填的目的就是：提高承载力，增加地基强度；减少基础沉降；垫层采用透水材料可加速地基的排水固结。
1概念换填法又称换土法。
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。
土木工程施工第2章 换填垫层法
换填法多用于公路构筑物的地基处理，在建筑工程中
也有一定范围的应用。换填法的加固原理是根据土中附加应 力分布规律，让垫层承受上部较大的应力，软弱层承担较小 的应力，以满足设计对地基的要求。
2、垫层的作用
（1）提高持力层的承载力 通过扩散作用使传到垫层下软弱土层的应力减小。
（2）减小沉陷量
一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比 例是比较大的。以条形基础为例，在相当于基础宽度的
（7）土工合成材料 由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层。垫 层填料宜用碎石、角砾、砾砂、粗砂、中砂或粉质粘土等材 料。当工程要求垫层具有排水功能时，垫层材料应具有良好 的透水性。在软土地基上使用加筋垫层时，应保证建筑稳定
并满足允许变形的要求。
（8）聚苯乙烯板块垫层EPS
EPS是发泡聚苯乙烯俗名泡沫塑料。这种材料具有超轻 的特点（密度约0.2～0.3kN/m3），仅为普通路堤填料质量
（应力扩散角θ=30°，z/B>0.5） （基础及其上填土平均重度γG=20kN/m3。）
答： （1）假定砂垫层的厚度z＝1.6m，并要求分层碾压夯实，干密 度达到大于1.6g/cm3；则应力扩散角θ=30°。 （2）砂垫层厚度验算 基础底面平均压力设计值
F G 150 1.2 1 20 p 145kPa B 1.2
3、垫层承载力的确定
经换填处理后的地基，由于理论计算方法尚不够完善，
垫层的承裁力宜通过现场载荷试验确定。当无试验资料时， 可按下表选用，并应验算下卧层的承载力。
例题：某五层砖石混合结构的住宅建筑，墙下为条形基础， 宽B＝1.2m，埋深பைடு நூலகம்=1m，上部建筑物作用于基础上的荷载
F=150kN/m。地基土表层为粉质粘土，厚h1=1m，重度γ1＝
换填垫层法
成品保护措施
1)施工过程中应采取措施保护基槽(坑)边坡土体的稳定，防止 坍塌； 2)铺筑完成的砂石地基应在验收合格后及时进行下道工序的 施工。
质量标准 质量记录
1)基槽（坑）的隐蔽验收记录（含地基验槽记录）。 2)砂、石料的试验报告（颗粒级配和含泥量）。 3)每层夯（压）密实后的干密度试验报告和取样点位图。 4)检验批验收记录。
材料控制要点
砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰
施工工艺
基土清理 抄平放线、设标桩 混合料拌合均匀（人工级配） 分层铺设、夯实 找平、验收
施工要点
1)基土清理,砂石地基铺设前，应将基底表面浮土、淤泥及淤 泥质土、杂物清除干净，槽侧壁按设计要求留出坡度。 2)抄平放线、设标桩。 3) 垫层地基应分层铺设，分层夯(压)实，分层做密实度试验。 4)当地下水位较高或在饱和土层上铺设砂石垫层时，宜采取 人工降低地下水位措施，使地下水位降低至基坑底 500mm以下。 5)当采用水夯法或用平板式振动器夯实时，每层接头处应重 复振捣密石垫层的施工质量检验
可用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯 入试验检验；对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检验， 并均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标 准检验垫层的施工质量。压实系数也可采用环刀法、灌砂 法、灌水法或其他方法检验。 2.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土。 3.采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层厚 度的2/3深度处。 4.竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程 不宜少于3点；对于大型工程则应按单体工程的数量或工 程的面积确定检验点数。
地基与基础工程施工
地基处理
情境1 换填垫层法
换填垫层法的施工流程
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换填法处理地基
表2 回填碾压的每层虚铺厚度及压实遍数
施工设备 质量（t）
平碾 羊足碾 蛙式碾 振动碾 振动压实机
8~12 5~16 0.2 8~15 2
每层虚铺厚度 (mm)
200~300 200~350 200~250 600~1500 1200~1500
每层压 实遍数
6~8 8~16 3~4 6~8 10
（2）重锤夯实法 是利用起重机械将重锤提升到一定高度，然后自由 落下，重复夯击加固地基的方法。
换填垫层法分类
按回填材料可分为：砂垫层、砂石垫层，碎石 垫层、素土垫层、灰土垫层、干渣垫层和粉煤灰 垫层。
按施工机械可分：重锤夯实法、机械碾压法和 振动压实法。
适应范围
《建筑地基处理技术规范》中规定：换填垫层 法适用于浅层地基及不均匀地基的处理。工程实 践表明，换填垫层法主要用于淤泥、淤泥质土、 湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘 等的浅层处理。
度可达1m左右(与锤底直径相当)，并可 消 除1.0一1.5m厚度范围土层的湿陷性。 夯实效果和影响深度除与锤重、锤底直 径、夯距有关外．还与夯实工艺、夯击 遍致以及土 的含水量密切相关。
（3）振动压实法 是利用振动机产生的竖向振动力，使土颗粒受振移动至稳固位
置并减小孔隙，而使土层密实的地基加固方法。该法适 用于处理地下水位在0.6m以上 的无粘性土或粘粒含量低、透水性较好的松散杂填土地基。
表1 各种垫层的承载力
材料类别 碎石、卵石 砂夹石（其中碎石、卵石占全重的30%~50%）
承载力的特征值f/kPa 200~300 200~250
土夹石（其中碎石、卵石占全重的30%~50%） 中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾
150~200 150~200
路基软基处理方法【精选文档】
1 换填垫层法当软弱土层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。
此法处理的经济实用高度为2～3m,如果软弱土层厚度过大，则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。
通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力的目的,满足构筑物对地基的要求。
主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种.垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰)垫层。
代表方法有砂垫层法及换填法。
砂砾垫层：当路堤高度小于极限高度的2倍,软土层较薄,填筑材料比较困难，或雨季施工时，采用砂砾（砂）垫层,在填土与基底之间设一排水面，从而使地基在受到填土荷载后，迅速地将地基土中的孔隙水排出,加快固结速度，提高地基的承载力，减少沉降,防止地基局部剪切变形。
要注意控制填土速度，所用的材料为含泥量不大于5％的洁净中粗砂，或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾. 换填法：在软土厚度不大于2m 时,利用渗水性材料（砂砾或碎石)进行置换填土，可以降低压缩性，提高承载力，提高抗剪强度,减少沉降量，改善动力特性,加速土层的排水固结。
它的特点是施工工艺简单，但费用比较高.抛石挤淤：当软土或沼泽土位于水下，更换土施工困难,且厚度小于3m，表层无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上,排水比较困难时,采用抛片石(直径一般不小于30cm）挤淤的方法。
从中部开始抛石，逐渐向两边延伸,挤出淤泥，提高路基强度。
2 深层密实法采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法，对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法.适用于软土厚度〉3m 的中厚软土的加固,分布面积广的软基加固处理,其加固深度可达到30m。
通过振动、挤压使地基中土体密实、固结，并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相（气相、液相与固相）部分，形成复合地基,达到提高抗剪强度的目的。
换填垫层法名词解释
换填垫层法名词解释
换填垫层法是一种土壤改良方法，常用于改善土壤质量和提高地基承载力。
该方法通过将一种改良材料（如砂、砾石、碎石等）填充到原土表层之上，形成一层新的垫层，从而改变土壤的结构和性质。
换填垫层法的主要目的是提高土壤的排水性能和抗压强度，以增加地基的稳定性和承载力。
填充的改良材料具有较好的排水性能和较高的抗压强度，能够有效地改善原土的不良性质。
在应用换填垫层法时，首先需要清除原土表层的杂质和不良土壤，然后将改良材料均匀地填充在土壤表层之上，并进行适当的压实处理。
填充的垫层材料通常选择具有良好排水性能和抗压强度的细粒土或
碎石，以确保改良效果。
换填垫层法的优点包括可以快速改善土壤质量、适用于各种土壤类型和地基情况、施工简便等。
然而，该方法也存在一些限制，如成本较高、影响地基的垂直变形和施工困难等。
因此，在实际应用中需要综合考虑工程需求和土壤条件，选择合适的土壤改良方法。
换填垫层法和压实填土法工程应用区分
换填垫层法和压实填土法工程应用区分摘要：从适用范围、质量控制、填土厚度、承载力修正等方面详细阐述了“换填垫层法”和“压实填土法”两种地基处理方法的不同，明确了两种方法中各种控制参数的区别，对工程设计人员具有一定的参考价值！关键词：换填垫层压实填土压实系数建筑结构基础设计过程中，由于工程地质条件的多样性，地基土抗剪强度的不同，常常需要对地基持力层或主要受力层进行处理，常用的方法有换填垫层法；另外，在山区地基或者丘陵地带，由于地形地貌的原因，建设场地起伏较大，这时，也需要对地基进行处理，常用的方法有压实填土法。
对于这两种方法，在填料选择和施工技术等方面类似，工程人员在设计时对一些参数的选取存在混淆，本文着重从适用范围、质量控制、填土厚度、承载力修正等四个方面分析了两者的区别。
1 适用范围换填垫层法适用于浅层软弱地基(如淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土等)及不均匀地基(局部沟、坑、古井、古墓、局部过软、过硬土层)的处理，其着重点在“换”，通过置换软弱土层或局部不均匀土层，将承载力较低或压缩性较高的土挖除，换填为承载力较高或压缩性较低的土，从而提高地基承载力特征值，降低地基土的沉降变形或不均匀变形；压实填土法适用于山区地基，其着重点在“填”，主要是因建筑场地的限制，需要在地势较低的天然土层上分层压实或分层夯实填土，平整场地，符合质量要求后，作为建筑工程的地基持力层。
2 质量控制标准压实系数λC作为判断压实标准的主要指标，在两种方法中的要求是不一样的，对于换填垫层法，主要与换填材料类别有关，见表一；对于压实填土地基则主要跟结构类型和填土部位有关，见表二。
通过对比可知，二者在质量控制标准上有很大不同，显然，压实填土的质量控制更为严格。
表一换填垫层法表二压实填土法3 填土厚度填土厚度直接影响工程的施工难度和工程造价，对于换填垫层法，如果基坑开挖过深，常因地下水位高，需要采取降水措施，而且容易引起临近地面、道路与建筑的沉降变形破坏；而且施工土方量大，会使处理费用增加、工期延长。
地基处理方法之换填垫层法【最新版】
地基处理方法之换填垫层法垫层法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实(或振实)至要求的密实度。
垫层法分类1.按垫层材料分类:砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层、加筋土垫层等。
2.按垫层所起作用分类:换土垫层、排水垫层、加筋土垫层。
垫层法适用条件: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、暗塘等的浅层处理，且建筑物荷载不太大的地基。
换填法的处理深度通常宜控制在3m以内较为经济合理，但不应小于0.5m。
垫层的作用在各类工程中，垫层所起的主要作用有时是不同的，如建筑物基础下的垫层主要是起换土作用;而在路堤和土坝等工程，主要是利用垫层起排水固结作用。
1. 换土垫层(1)提高地基承载力地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底压力的增大而逐渐向纵深发展。
因此，若以强度较大的砂或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高持力层承载力，从而避免地基破坏。
(2)减少地基沉降量基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。
另外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量。
(3)加速软弱土层的排水固结由于砂或碎石等垫层材料的透水性大，当软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结，从而提高地基土强度。
(4)防止地基土冻胀由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。
2. 排水垫层排水垫层是指软土地基上堤坝或大面积堆载基底等所铺设的水平排水层，一般采用透水性良好的中粗砂或碎石填筑，必要时在垫层底和上表面增设具有反滤性能的土工合成材料，防止砂石垫层被淤堵和拉裂。
其主要作用为:(1)作为水平排水层和下卧软土层的排水通道，加速地基的排水固结，提高浅层地基的抗剪强度，配合砂井，加固深部软土层;(2)约束软弱下卧层的侧向变形，提高地基的稳定性，并改善其变形性质。
换填垫层的施工方法
换填垫层的施工方法
宝子们，今天来唠唠换填垫层这事儿的施工方法哦。
换填垫层呢，第一步就是要把原来那些不合适的土或者其他材料挖掉。
这就像是给大地做个小手术，把不好的部分去除掉。
挖的时候可得小心点呢，要按照设计的深度和范围来挖，不能多挖也不能少挖，就像给大地精准地做个小美容。
挖好之后呢，就要准备换填的材料啦。
这材料的选择可重要啦，就像选化妆品得选适合自己肤质的一样。
材料要符合工程的要求，比如有的需要用砂石，那这砂石的颗粒大小、级配都得合适。
要是用土的话，也得是符合标准的好土，不能是那种松松垮垮或者有很多杂质的土。
然后就到了把换填材料填进去的时候啦。
这就像是给大地穿上新衣服，要一层一层地填哦。
不能一股脑儿全倒进去，那样可不行。
每填一层，就得用工具把它压实。
压实就像是给新衣服熨平褶皱一样，让它变得结结实实的。
可以用压路机之类的工具，在上面来回压，把材料之间的空隙都给挤掉，这样垫层才会牢固。
在填的过程中，还得注意垫层的厚度哦。
不能有的地方厚，有的地方薄，得保持均匀。
这就像我们涂面霜，得涂得均匀才好呢。
如果厚度不均匀，那以后在上面盖房子或者做其他工程的时候，就可能会出问题。
还有哦，在施工的时候，要经常检查。
看看材料的质量有没有变化，压实的程度够不够。
就像我们做蛋糕的时候，得时不时看看烤箱里的蛋糕烤得怎么样了。
如果发现问题，就得及时调整，可不能偷懒或者马虎哦。
换填垫层法地基处理工艺
5．其他工业废渣
在有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、性能稳定、无腐 蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层。被选用工业废 渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。
6．土工合成材料
由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层。所用土工合成材 料的品种与性能及填料的土类应根据工程特性和地基土条件，按照现行 国家标准《土工合成材科应用技术规范》GB50290－98的要求，通过 设计并进行现场试验后确定。
三 质量检验
1 环刀法
用容积不小于200cm3环刀压入垫层中取样， 测定其干土密度（或压实系数），以不小于 填料在中密状态时的干土密度数值为合格。
2 贯入法
需将表面的填料刮去3cm左右，并用贯入仪、 钢叉或钢筋等以贯入度大小检查垫层的质量。
其他垫层材料
2．粉质粘土
土料中有机质含量不得超过5％，亦不得含有冻土或膨胀土材料。当含 有碎石时，粒径不宜大于50mm。
粉煤灰垫层
粉煤灰是燃煤电厂的工业废弃物，实践证明， 粉煤灰是一种良好的地基处理材料资源，具 有良好的物理、力学性能，能满足工程设计 的技术要求
一．工程特性及对环境的影响 1自重轻 2击实性好 3抗剪强度（与土相当） 4压缩性 5承载能力 6渗透性 7抗液化性 8对环境的影响
二．设计和施工
1、材料要求
粉煤灰可采用湿排灰、调湿灰和干排灰。 不含有机物、垃圾和有机质等杂物。运输 时粉煤灰含水量不宜过多或过少，过多会 在运输过程中造成滴水，过少会造成扬尘， 污染环境。洒水的水质不应含油质，PH在 6～9之间。
2、施工要点
（1）粉煤灰应预先进行击实试验，确定其 最大干密度和最优含水量，由此确定的施 工碾压（或夯实）时所采用的含水量应为 最优含水量±4%范围内，用此作粉煤灰垫 层的分层碾压（或夯实）质量控制指标和 施工结束后质量验收的控制指标。
1、简述换填垫层法的地基处理方法
1、简述换填垫层法的地基处理方法
换填垫层法，听起来挺专业的吧？其实就是咱们地基处理的一
种土办法。
啥意思呢？就是你家房子地底下那土不行，得给它换个
好的。
首先，咱们得知道那地基底下是啥样的。
是泥巴、石头还是啥？得挖开看看，了解清楚才能对症下药。
然后，挑个好材料换上。
这材料得结实、硬朗，不能一压就垮。
常见的比如砂子、碎石头啥的，都能用。
换的时候也得注意，不是随便铺上就行。
得平平整整的，不能
有坑坑洼洼。
还得压实了，不然一踩就陷下去可咋整？
最后，得检查一下换得好不好。
厚度、平整度、压实度都得看看，得确保万无一失。
这样一来，房子才能稳稳当当的，住着也安心。
所以啊，换填垫层法虽然听起来复杂，但说白了就是给房子换
个好地基。
这样一来，房子才能稳稳当当，住得也舒心。
换填垫层法(建筑土木)
换填垫层法2—1 概述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。
对于较深厚的软弱土层，当仅用垫层局部置换上层软弱土时，下卧软弱土层在荷载下的长期变形依然很大。
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；或者对于体形复杂、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。
对于建筑范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、大古墓或拆除旧基础后的坑穴，均可采用换填法进行地基处理。
在这种局部的换填处理中，保持建筑地基整体变形均匀是换填应遵循的最基本原则。
开挖基坑后，利用分层回填夯压，也可处理较深的软弱土层。
但换填基坑过深，常因地下水位高，需要采用降水措施；坑壁放坡占地面积大或边坡需要支护；因此易引起邻近地面、管网、道路与建筑的沉降变形破坏；再则施工土方量大、弃土多等因素，常使处理工程费用增高、工期拖长、对环境的影响增大等。
因此，换填法的处理深度通常控制在3m以内较为合理。
大面积填土产生的大范围地面荷载影响深度较深，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。
换填垫层法常用厂处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。
采用换填垫层全部置换厚度不大的软弱土层，可取得良好的效果；对于轻型建筑、地坪、道路或堆场，采用换填垫层处理上层部分软弱土时，由于传递到下卧层顶面的附加应力很小，也可取得较好的效果。
但对于结构刚度差、体形复杂、荷重较大的建筑，巾于附加荷载对下的影响较大，如仅换填软弱土层的上部，地基仍将产牛较大的变形及不均匀变形；仍有可能对建筑造成破坏。
在我国东南沿海软土地区，许多工程实践经验或教训表明，采用换填垫层时，必须考虑建筑体形、荷载分布、结构刚度等因素对建筑物的影响，对于深厚软弱土层，不应采用局部换填垫层法处理地基。
换填垫层法
土夹石（碎石、卵石占全重的30～50%） 中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾
150～200
粉质粘土
130～180
石屑、粉煤灰
2019/5/23
120～150
8
注：压实系数小的垫层，承载力特征值取低值，反之取高值;原 状矿渣垫层取低值，分级矿渣或混合矿渣垫层取高值。
4.对于垫层下存在软弱下卧层的建筑，在进行地 基变形计算时应考虑邻近基础对软弱下卧层顶面 应力叠加的影响。当超出原地面标高的垫层或换填材
2019/5/23
4
条形基础
pz
b pk pc
b 2z tan
(2.2-2)
矩形基础
pz
b
2z
bl pk tan l
pc
2z
tan
(2.2-3)
式中 pk --相应于荷载效应标准组合时，基础底面处 的平均p压c-力-基值础（底k面Pa）处；土的自重压力值（ kPa）；
作为建筑物垫层的矿渣应符合放射性安全标准的 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。
2019/5/23
17
(6) 其它工业废渣。在有可靠试验结果或成功工程
经验时，对质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性 危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层。被选用工 业废渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。
若换填基坑开挖过深，会使处理工程费用增高、 工期拖长、对环境的影响增大。因此，换填法的处
理深度通常控制在3m 以内较为经济合理。
2019/5/23
2
当采用换填法进行地基处理时，应根据建筑体型 、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进行综合分析，进行换填 垫层的设计和选择施工方法。
地基换填垫层法
地基换填垫层法当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部荷载对地基强度和变形的要求时，常采用换填法进行地基处理。
一般情况下是先将基础下一定范围内承载力低的软弱土层挖去，然后回填强度较大的砂、碎石或灰土等，并夯至密实。
主要有以下几种处理方法：（1）挖：就是挖去表面的软土层，将基础埋置在承载力较大的基岩或坚硬的土层上。
此种方法主要用于软土层不厚，上部结构的荷载不大的情况。
（2）填：当软土层很厚，而又需要大面积进行加固处理，则可在原有的软土层上直接回填一定厚度的好土或砂石、矿石等。
（3）换：就是将挖与填相结合，即换土垫层法。
施工时先将基础下一定范围内的软土挖去，而用人工填筑的垫层作为持力层，按其回填的材料不同可分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层等。
换填法适用于淤泥、淤泥质土、膨胀土、冻胀土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴等的地基处理。
换土垫层的处理深度应根据建筑物的要求，由基坑开挖的可能性等因素综合决定，一般多用于上部荷载不大，基础埋深较浅的多层民用建筑的地基处理工程中，开挖深度不超过3 m。
一、砂和砂石地基砂和砂石地基是采用级配良好、质地坚硬的中粗砂和碎石、卵石等，经分层夯实，作为基础的持力层，提高基础下地基强度，降低地基的压应力，减少沉降量，加速软土层的排水固结作用。
砂石垫层应用范围广泛，施工工艺简单，用机械和人工都可以使地基密实，工期短、造价低；适用于 3.0 m 以内的软弱、透水性强的黏性土地基，不适用加固湿陷性黄土和不透水的黏性土地基。
1.材料要求砂和砂石地基材料，宜采用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、石屑和碎石、卵石等，含泥量不宜超过5%，且不含植物残体、垃圾等杂质。
若用作排水固结地基的，含泥量不宜超过3%；在缺少中粗砂的地区，若用细砂或石屑，因其不容易压实，而强度也不高，因此在用作换填材料时，应掺入粒径不超过50 mm，不少于总重30%的碎石或卵石并拌和均匀。
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4 换 填 垫 层 法4. 1 一 般 规 定4．1．1 换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。
4．1．2 应根据建筑体型、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进行综合分析，进行换填垫层的设计和选择施工方法。
4. 2 设 计4．2．1 垫层的厚度z 应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定，并符合下式要求：az cz z f p p ≤+ (4.2.1-1)式中 z p ——相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压 力值(kPa)；cz p ——垫层底面处土的自重压力值(kPa)； az f ——垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值(kPa)。
垫层底面处的附加压力值z p 可分别按(4.2.1-2) 和(4.2.1-3)式计算：条形基础()θztg b p p b p c k z 2+-= (4.2.1-2)矩形基础())2)(2(θθztg l ztg b p p bl p c k z ++-= (4.2.1-3) 式中 b ——矩形基础或条形基础底面的宽度(m)；l ——矩形基础底面的长度(m)；k p ——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa)；c p ——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( º)，宜通过试验确定，当无试验资料时，可按表4 .2 .1采用。
表4.2.1 压力扩散角θ( º)2 当0.25<z ／b<0.5时，θ值可内插求得。
换填垫层的厚度不宜小于0.5m ，也不宜大于3m 。
4．2．2 垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式确定：θztg b b 2'+≥ (4.2.2)式中b ´——垫层底面宽度(m)θ——压力扩散角，可按表4.2.1采用；当b z <0.25时，仍按表中b z =0.25取值。
整片垫层底面的宽度可根据施工的要求适当加宽。
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。
4．2．3 垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，并应进行下卧层承载力的验算。
4．2．4 对于垫层下存在软弱下卧层的建筑，在进行地基变形计算时应考虑邻近基础对软弱下卧层顶面应力叠加的影响。
当超出原地面标高的垫层或换填材料的重度高于天然土层重度时，宜早换填，并应考虑其附加的荷载对建筑及邻近建筑的影响。
垫层地基的变形由垫层自身变形和下卧层变形组成。
换填垫层在满足本规范第4．2．1条、第4．2．2条和第4．2．6条的条件下，垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形。
对沉降要求严的或垫层厚的建筑，应计算垫层自身的变形。
垫层下卧层的变形量可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定计算。
4．2．5 垫层可选用下列材料：1 砂石。
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。
对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。
2 粉质粘土。
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。
3 灰土。
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。
4 粉煤灰。
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。
5 矿渣。
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。
6 其他工业废渣。
在有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层。
被选用工业废渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。
7 土工合成材料。
由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层。
所用土工合成材料的品种与性能及填料的土类应根据工程特性和地基土条件，按照现行国家标准《土工合成材料应用技术规范》GB50290的要求，通过设计并进行现场试验后确定。
作为加筋的土工合成材料应采用抗拉强度较高、受力时伸长率不大于4％~5％、耐久性好、抗腐蚀的土工格栅、土工格室、土工垫或土工织物等土工合成材料；垫层填料宜用碎石、角砾、砾砂、粗砂、中砂或粉质粘土等材料。
当工程要求垫层具有排水功能时，垫层材料应具有良好的透水性。
在软土地基上使用加筋垫层时，应保证建筑稳定并满足允许变形的要求。
4．2．6 垫层的压实标准可按表4．2．6选用：c d dmax击实试验确定，碎石或卵石的最大干密度可取2.0~2.2t／m3；2 当采用轻型击实试验时，压实系数λc宜取高值，采用重型击实试验时，压实系数λc可取低值；3 矿渣垫层的压实指标为最后二遍压实的压陷差小于2mm。
4．2．7 对于工程量较大的换填垫层，应按所选用的施工机械、换填材料及场地的土质条件进行现场试验，以确定压实效果。
4．3 施工4．3．1 垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。
粉质粘土、灰土宜采用平碾、振动碾或羊足碾，中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯。
砂石等宜用振动碾。
粉煤灰宜采用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯。
矿渣宜采用平板振动器或平碾，也可采用振动碾。
4．3．2 垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。
除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外，一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取200～300mm。
为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度。
4．3．3 粉质粘土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优w±2％的范围内，粉煤灰垫层的施工含水量宜控制在含水量opw±4％的范围内。
最优含水量可通过击实试验确定，也可按op当地经验取用。
4．3．4 当垫层底部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应根据建筑对不均匀沉降的要求予以处理，并经检验合格后，方可铺填垫层。
4．3．5 基坑开挖时应避免坑底土层受扰动，可保留约200mm 厚的土层暂不挖去，待铺填垫层前再挖至设计标高。
严禁扰动垫层下的软弱土层，防止其被践踏、受冻或受水浸泡。
在碎石或卵石垫层底部宜设置150~300mm厚的砂垫层或铺一层土工织物，以防止软弱土层表面的局部破坏，同时必须防止基坑边坡坍土混入垫层。
4．3．6 换填垫层施工应注意基坑排水，除采用水撼法施工砂垫层外，不得在浸水条件下施工，必要时应采用降低地下水位的措施。
4．3．7 垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。
粉质粘土及灰土垫层分段施工时，不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝。
上下两层的缝距不得小于500mm。
接缝处应夯压密实。
灰土应拌合均匀并应当日铺填夯压。
灰土夯压密实后3d内不得受水浸泡。
粉煤灰垫层铺填后宜当天压实，每层验收后应及时铺填上层或封层，防止干燥后松散起尘污染，同时应禁止车辆碾压通行。
垫层竣工验收合格后，应及时进行基础施工与基坑回填。
4．3．8 铺设土工合成材料时，下铺地基土层顶面应平整，防止土工合成材料被刺穿、顶破。
铺设时应把土工合成材料张拉平直、绷紧，严禁有折皱；端头应固定或回折锚固；切忌曝晒或裸露；连结宜用搭接法、缝接法和胶结法，并均应保证主要受力方向的连结强度不低于所采用材料的抗拉强度。
4．4 质量检验4．4．1 对粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层的施工质量检验可用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯人试验检验；对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检验。
并均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯人度为标准检验垫层的施工质量。
压实系数也可采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。
4．4．2 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土。
4．4．3 采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层厚度的2／3深度处。
检验点数量，对大基坑每50～100m2不应少于1个检验点；对基槽每10～20m不应少于1个点；每个独立柱基不应少于1个点。
采用贯人仪或动力触探检验垫层的施工质量时，每分层检验点的间距应小于4m。
4．4．4 竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于3点；对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。