专题地基处理方法--换填法
地基处理_3换填法
? 基底换填 ? 0.6m
灰土垫层施工检验
铺设砂垫层
天津港开发区
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
3.1 概述
定义：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，压缩性能好的岩土材料（砂、 碎石、矿渣、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（土工格栅），并压 （碾、夯、振）实至要求的密实度，并形成垫层。
? 换土垫层法包括：低洼地域筑高和堆填筑高 ? 优点：就地取材、施工简单、机械设备简单、工期短、造价低。 ? 处理深度：3~5m 以内。
3.1.1 加固机理和适用范围
加固机理： 换填、振密、应力扩散。 种类： 砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、
灰土垫层、二灰垫层、矿渣垫层和粉煤灰垫层、土工合 成材料加碎石垫层等。
(3)加速软弱土层的排水固结。建筑物的不透水基础直接与软弱土层相 接触时，在荷载的作用下，软弱土层地基中的水被迫绕基础两侧排出， 因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导 致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂垫层和砂石垫层等垫 层材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以 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，避免地基土塑性破坏。
（二）素土施工要点 1．基坑（槽）在铺设素（灰）土前必须先进行验槽。 2．碾压前土料的含水率应接近最优含水率。 3．灰土应 拌和均匀 ，拌好后应 及时铺好压实 ，灰土压实 后3天内不能受水浸泡。 4．灰土的 虚铺厚度 ，可根据不同的施工方法按下表选用 。每层灰土的夯打遍数，应根据设计要求的干密度在现 场试验确定。
换填法地基处理.doc
换填法地基处理建筑企业利用换填垫层法怎么处理地基问题？换填法地基处理方式有什么优缺点？基本概况如何？以下是中国下面梳理换填法地基处理专业建筑术语相关内容，基本情况如下：小编通过建筑行业百科网站下面建筑知识专栏进行查询，梳理换填法地基处理相关资料，基本情况如下：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。
换填法地基处理基本情况：2.1素土垫层：素土垫层是先挖去基础底面下部分或全部软弱土层，然后分层回填较好的素土夯实而成。
素土具有一定的承载力，压缩模量在14.0~30.5MPa之间，施工简便，降低工程造价，加快建设速度。
但其承载力较低，仅适用于荷载不大的浅层地基加固。
其施工要点：施工过程中以控制最优含水量在19%~21%之间；填土应从最低处整片分层回填夯实，不能任意分段接缝；小面积可用人工填土而后夯实，大面积可用机械或人工，如土层太干可喷水是土湿润方可继续回填，以保证上下层土良好的结合；夯实必须夯迹叠合一半，机械碾压不到之处，用人工或小型机械配合夯实；上下相邻土层接搓应错开，不应小于500mm，并在夯实时，再接搓处夯实遍数应加多；土层夯实遍数应根据密实度和现场试验确定；每铺土层必须及时夯实，如遇雨水，应将填土层表面的泥浆和积水，处理后回填；待施工完毕时必须及时进行下一道工序的施工，如不能应采取相应的措施。
2.2灰土垫层：灰土垫层是将基础地面以下按要求挖去软弱土，用石灰按一定的体积比，在最优含水量的情况下，分层回填和压实。
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
地基换填方案
地基换填方案地基换填方案是一种常用于建筑工程中的地基处理方法，旨在提升地基的承载能力和稳定性，以确保建筑物的安全性和耐久性。
本文将介绍地基换填方案的原理、实施步骤以及其在工程实践中的应用案例，以期为读者提供实用的知识和指导。
一、地基换填方案的原理地基换填方案的原理是通过移除或加固原有地基材料，并用新的填土材料填充以改变地基的性质和特性。
它可以分为两个主要步骤：清理和处理原有地基以及填充新的土壤。
在清理和处理原有地基时，我们通常会清除不稳定或不适合承重的土层，如松散土壤、有机质堆积、湿软土壤等。
然后，我们会对剩余的地基进行加固和处理，例如利用地基灌浆、增加挤密措施等。
一旦原有地基得到处理和加固，我们便可以进行填充新的土壤。
填充新土的选择取决于具体的工程要求，可以是沙土、砾石、混凝土等，以提高地基的承载力和稳定性。
二、地基换填方案的实施步骤1. 现场勘察：在决定采用地基换填方案之前，需要进行详细的现场勘察和土壤测试，以了解地下土壤的性质和特点。
这样可以帮助工程师确定实施方案的具体步骤和填充材料的选择。
2. 清理原有地基：清理原有地基是地基换填方案中的关键步骤。
根据土壤测试和勘察结果，确定需要清除的土层和需要加固处理的地基部分。
利用机械设备进行土壤的清理和挖掘，并确保清理后的地基表面平整和无杂物。
3. 地基处理和加固：根据土壤测试结果，选择合适的地基处理方法，如地基灌浆、土壤固化、挤密等。
这些方法可以增强地基的稳定性和承载能力，预防地基沉降和移动。
4. 填充新土：在地基清理和加固处理完成后，开始填充新土。
根据工程要求选择合适的填充材料，并进行适当的均匀铺设和压实，确保新土的质量和稳定性。
5. 后续监测和维护：完成地基换填方案后，需要进行后续的监测和维护工作，以确保地基的稳定性和工程的安全性。
定期监测地基沉降和变形情况，并采取适当的维修和加固措施。
三、地基换填方案的应用案例地基换填方案在各类建筑工程中得到广泛应用。
换填法地基处理
换填法地基处理
换填法地基处理是一种行之有效的地基改善方法，它主要是利用土工布、块状材料和其他填料，将土层中深层的弱碎岩层挖掉，再用高强度的填料材料填充起来，以提供更强的基础地基，从而改善地基状况。
换填法地基处理可以有效减轻地基受力，有助于提高桩和结构物的稳定性以及减少地基改善费用，并且有利于提高建筑物的使用寿命。
换填法地基处理的实施过程要分为几个步骤：
首先，进行地基分析，评估地层情况，发现问题点，诊断地质条件；
其次，进行地基设计，制定施工图设计，进行地质测量和计算，确定施工工艺；
然后，施工前准备，明确基础处理的施工技术要求，清理岩层，准备填料材料，按要求备料；
接着，开展换填法处理，利用爆破、挖掘机和铲除等方法，将地基深层的弱碎岩层挖掉，再用高强度的填料材料填充起来，确保填料和地基的良好结合；
最后，进行质量检测，完成换填法处理后，进行地基质量检测，保证地基处理质量。
另外，实施换填法地基处理时，必须采取有效的安全措施，以防止施工造成环境污染或伤害他人。
此外，施工过程中需要密切关注地震灾害变化，以防止安全事故的发生。
换填法地基处理可以有效改善地层中的弱碎岩层，提高建筑物的稳定性，为建筑物的持续使用提供良好的地基保障。
因此，在实施换填法地基处理时，要认真对待，注意安全，确保质量，以达到预期的改善效果。
7.2 置换法(换填法)
文献内容出自：高校土木工程专业指导委员会规划推荐教材《地基处理》P58浙江大学龚晓南编著同济大学叶书麟主审中国建筑工业出版社7.2 置换法（换填法）置换法是指应用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软弱土体或不良土体，形成双层地基或复合地基，以达到提高地基承载力、减少沉降目的一类地基处理方法。
不少地基处理方法在加固地基时都有置换作用，属于置换法的地基处理方法指的是以置换为主的一类地基处理方法，其方法主要有：换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、强夯置换法以及碎石桩置换法和砂桩置换法、石灰桩法、气泡轻质填土法和EPS超轻质料填土法等。
7.2.1 换土垫层法7.2.1.1 加固机理和适用方法换土垫层法就是将基础底面以下不太深的一定范围内软弱土层挖去，然后用强度高、压缩性能好的岩土材料，如砂、碎石、矿渣、灰土、土工格栅加砂石料等材料分层填筑，采用碾压、振密等方法使垫层密实。
通过垫层将上部荷载扩散传到垫层下卧层地基中，以满足提高地基承载力和减少沉降的要求。
填土垫层法适用于软弱土层分布在浅层且较薄的各类不良地基的处理。
7.2.1.2 设计换土垫层法加固地基设计包括垫层材料的选用，垫层铺设范围、厚度的确定，以及地基沉降计算等。
1.垫层材料选用 P59采用换图垫层处理地基，垫层材料可因地制宜地根据工程的具体条件合理选用下述材料：⑴砂、碎石或砂石料；⑵灰土；⑶粉煤灰或矿渣；⑷土工合成材料加碎石垫层等。
2.确定垫层铺设范围垫层铺设范围应满足基础底面应力扩散的要求。
对条形基础，垫层铺设厚度B可根据当地经验确定，也可按下式计算：≥+B b zθ2tan式中 B—垫层厚度，m；b—基础底面宽度，m；Z—垫层厚度，m；θ—应力扩散角，可按下表采用整片垫层的铺设宽度可根据施工的要求适当放宽。
垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层地面两侧向上，按当地开挖基坑经验放坡。
3.确定垫层厚度垫层铺设厚度根据需要置换软弱土层的厚度确定，要求垫层底面处土的自重应力与荷载作用下产生的附加应力之和不大于同一标高处的地基承载力特征值，如下图所示。
地基处理考试重点
地基处理一、换填法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时，而软弱土层的厚度又不是很大时，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、粉煤灰或其他性能稳定、无侵蚀性等材料，并在（夯、振）实质要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填法。
2、适用范围：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。
3、压实机理：选择一个“最有含水率”，结合水膜够厚，减小了引力，土粒在相同压实条件下更容易移动而挤密。
4、垫层的作用：提高地基承载力；减少沉降量和湿陷量；加速软弱土层的排水固结；防止冻胀；消除膨胀土的胀缩作用。
5、垫层施工的压实方法及适用范围：机械碾压法适用于非饱和性黏性土；重锤夯实法适用于稍湿的黏性土；平板振动法适用于无黏性土。
二、强夯和强夯置换（夯击点的布置图。
看书）1、适用范围：强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土。
强夯置换法适用于高饱和度饿粉土与软—流塑的黏性土等地基上对变形控制要求不严的工程。
2、强夯机理：（重点）1）动力密实非饱和土气相被挤出2）动力固结破坏原有结构液化3）动力置换整式和桩式3、夯击点布置与间距、遍数1）对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2到2/3.并不宜小于3m。
2）单位夯击能：总夯击能（锤重×落居×总夯击数）/加固面积3）最佳夯击能：最有利于加固，使地基土液化4、夯击间歇时间1）砂性土:2-4分钟2）黏性土：2-4周5、质量检验：强夯：1）碎石土、砂土7-14d 2）粉土、黏性土14-28d强夯置换：28d三、碎（砂）石桩法1、概念：用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入已成孔中，形成大直径的碎（砂）石所构成的密实桩体。
2、振冲法适用范围：砂土、粉土、粉质黏土、素填土、杂填土对松散砂土3、加固原理：挤密作用、排水减压作用、砂基预震效应、4、主要目的：提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性对黏性土5、加固原理：置换6、（重点）不论对疏松砂性土或软弱黏性土，碎（砂）石桩的加固作用有：挤密、置换、排水、垫层和加筋作用五种。
换填法
5.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。
b’—垫层底面宽度(m)； θ—垫层的压力扩散角（°），可按查表；当<0.25时，
仍按=0.25取值。
注意！
垫层顶面每边宜比基础底面大0.3m，或从 垫层底面两侧向上按当地开挖基坑经验的 要求放坡，整片垫层的宽度可根据施工的 要求适当加宽。
3.垫层承载力的确定
垫层的承载力宜通过现场试验确定，并应验算 下卧层的承载力。
五、垫层的作用
(1)提高地基承载力
(2)减少沉降量
基础
垫层
(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
六、换填法处理地基前的准备工作
查明地层土性质及不良地质现象；查明沟、塘、 洞等分布范围和深度；查明填土的成分、范围、 厚度、均匀性、填筑年限和方法等
垫
垫层宽度的确定
垫
层
层
设
尺
计
垫层承载力的确定
寸
沉降计算
1.垫层厚度的确定
(1).垫层厚度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 pcz f az
pz—垫层底面处的附加应力设计值（kPa）; pcz—垫层底面处土的自重压力值（kPa）； faz—经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值（kPa）
换填法地基优缺点 换填法地基施工步骤 换填法地基处理厚度
们都知道建筑在施工前都要先打地基的，但有些地方的土层软土，这样的土不能为地基使用的，这就需要先对地基进行处理再施工，而对软土地基的处理方法有很多种，比如对软土地基进行加固，或进行换填法。
接下来，们就来了解一下换填法地基优缺，换填法地基施工步骤以及换填法地基处理厚度的相关内容，希望可以帮助到家。
一、换填法地基优缺1、换填法也可以叫作换土法，其实就把地基范围内的软土都清出去，然后用稳定性更好的土与石回填到地基处然后进行压实。
2、换填法可以提高地基的承载力，避免地基被破坏，还可以减少沉降量，因为砂垫层或其它垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力减少，以达到减小下卧层土地的沉降量。
3、缺换填法有适用范围的，如荷载小的建筑、地坪、道路工程等，如果建筑面积过，不适用这种方法的，会增加建筑成本，费时费力。
二、换填法地基施工步骤1、施工时要先将建筑物范围一定深度的软土挖走，然后把基坑底部碾压实，再将沙石、素土或灰土等垫层材料分层铺在基坑内，再逐层压实。
2、在分层回填碾压的时候要注意防止基坑内灌水或雨水下渗，还要控制施工含水量，否则积水过多或渗水过多，会影响工程质量。
3、施工方法有三种，分别机械碾压法、重锤夯实法、平板振冲法，其中重锤夯实法就将重机械夯锤提升到一定的高度，然后让其下落，通过重复这个动作来夯实地基。
4、平板振冲法用振动压实机来压实无粘性土或粘料含量少、透水性好的松散杂土地基，振动压实法在操作过程中，要先振基槽两边，后振中间。
三、换填法地基处理厚度1、垫层的厚度普遍根据垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不于同一标高处软弱土层的容许承载力。
垫层厚度普通不于3米，不小于0.5米。
2、垫层的宽度除了要满足基础地面应力扩散的要求外，还要考虑垫层侧面土的强度条件，防止垫层材料由于侧面土的强度不够或由于侧面土的较变形而向侧边挤出，增垫层的竖向变形。
3、经换填法处理的地基，因为理论计算方法现在还不完善，所以垫层的承载力要现场荷载试验确实，如对于一般工程可直接用标准贯入试验或取土分析法等。
地基处理的常用方法
地基处理的常用方法一、置换法(1)换填法就是将表层不良地基土挖除，然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实，形成良好的持力层。
从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。
施工要点：将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定；保证填料的质量；填料应分层夯实。
(2)振冲置换法利用专门的振冲机具，在高压水射流下边振边冲，在地基中成孔，再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成桩体。
该桩体与原地基土组成复合地基，达到提高地基承载力减小压缩性的目的。
施工注意事项：碎石桩的承载力和沉降量很大程度取决于原地基土对其的侧向约束作用，该约束作用越弱，碎石桩的作用效果越差，因而该方法用于强度很低的软粘土地基时必须慎重行事。
(3)夯(挤)置换法利用沉管或夯锤的办法将管(锤)置入土中，使土体向侧边挤开，并在管(或夯坑)放人碎石或砂等填料。
该桩体与原地基土组成复合地基，由于挤、夯使土体侧向挤压，地面隆起，土体超静孔隙水压力提高，当超静孔隙水压力消散后土体强度也有相应的提高。
施工注意事项：当填料为透水性好的砂及碎石料时，是良好的竖向排水通道。
二、预压法(1)堆载预压法在建造建筑物之前，用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载，给予一定的预压期。
使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后，卸除荷载再建造建筑物。
施工工艺与要点：a、预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载；b、大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业，对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业；c、堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度，底面应适当放大；d、作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。
(2)真空预压法在软粘土地基表面铺设砂垫层，用土工薄膜覆盖且周围密封。
用真空泵对砂垫层抽气，使薄膜下的地基形成负压。
随着地基中气和水的抽出，地基土得到固结。
为了加速固结，也可采用打砂井或插塑料排水板的方法，即在铺设砂垫层和土工薄膜之前打砂井或插排水板，达到缩短排水距离的目的。
地基处理 换填法
•
c =d /dmax
• 在工程中，填土的质量标准常以压实度来控制。
要求压实度越接近于1，表明对压实质量的要求
越高。根据工程性质及填土的受力状况，所要求
的压实度是不一样的。
• 在工地上对压实度的检验，一般可用环刀法、灌 砂（或水）法、湿度密度仪法或核子密度仪法等 来测定土的干密度和含水量，具体选用哪种方法， 可根据工地的实际情况决定。
• When water is added to the soil during compaction, it acts as a softening agent on the soil particles.
• The degree of compaction of a soil is measured in terms of its dry unit weight
换填法（Replacement Method），浅层软弱土层厚 度不是很大，可将基础底面下处理范围内的软弱土 挖除，然后换填工程特性良好的材料，分层压实至 设计密实度。 换填法常用于低洼区域填筑、路基高填法，公路挡 土墙、涵洞地基处理等。 浅层软弱土层主要指淤泥质土、松散填土、杂填土、 滨填土以及冲填土地基。 换填材料主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，
• The laboratory test generally used to obtain the maximum dry unit weight of compaction and the optimum moisture content is called Proctor compaction test(Proctor,1933)
The moisture –density curve approaches but does not overlap the zero-air-viods curve
地基常见的处理方法
地基常见的处理方法
1、换填法：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，常采用换土垫层来处理软弱地基。
2、预压法：预压法是一种有效的软土地基处理方法。
该方法的实质是，在建筑物或者是构筑物建造前，可以先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体密实，提高地基承载力和稳定性。
3、强夯法：强夯法是用几十吨重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。
4、振冲法：振冲法是振动水冲击法的简称，按不同土类可分为振冲置换法和振冲密实法两类。
5、深层搅拌法：深层搅拌法系利用水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械，在地基中将水泥和土体强制拌和，使软弱土硬结成整体，形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙，处理深度可达8～12m。
6、砂石桩法：振动沉管砂石桩是振动沉管砂桩和振动沉管碎石桩的简称。
7、土或灰土挤密桩法：土桩及灰土桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土或灰土成桩。
专题：地基处理方法--换填法
方法等
查明地下水的埋藏条件、类型、埋深等； 查明地下管线、防空洞及地下障碍物的分布范围和走向；
查明换填土的来源、种类、规格、价格等
•21
3 砂垫层设计
换填法
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。 设计内容 垫层厚度z 垫层宽度b’ 垫层压实度λc
z
•22
3 砂垫层设计
垫层设计的步骤
垫层厚度的确定
垫 层 设 计
垫层宽度的确定
垫层承载力的确定
垫 层 尺 寸
•16
8．垫层的作用
(3)加速软弱土层的排水固结 建筑物的不透水基础直接与软弱土层相 接触时，在荷载的作用下，软弱土层地基中的水被迫绕基础两侧排 出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还 可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂垫层和砂石 垫层等垫层材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排 水面，可以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，避免地基土塑性破坏。 (4)防止冻胀 因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，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。这时，砂垫层的底 面应满足当地冻结深度的要求。
•11
7.垫层材料的分类 5）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。
地基换填处理施工方案
地基换填处理施工方案摘要：地基换填是一种常见的地基处理方法，它适用于需要改变地基土壤性质的工程项目。
本文将介绍地基换填处理的施工方案，包括施工步骤、注意事项和施工参数的选择。
一、引言地基换填是一种通过移除原有土壤，用其他土壤填充以改变地基土壤性质的处理方法，它在工程项目的地基处理中扮演着重要的角色。
地基换填能够提高地基的承载能力、改善土壤的稳定性，并确保工程项目的安全可靠。
二、施工步骤1. 地基勘测：在进行地基换填处理之前，必须进行地基勘测，以了解原始土壤的性质和工程项目的要求。
勘测包括采样和实验室测试，以确定适合的填充土壤类型。
2. 地基挖掘：根据勘测结果和工程要求，使用合适的机械设备进行地基挖掘。
挖掘深度应根据工程设计要求确定，并确保土壤的均匀切割和平整挖掘。
3. 土壤处理：挖掘出的土壤需要进行处理，包括去除杂物、石块和其它不适宜填充的物质。
同时，需要根据工程要求添加适量的水分，以提高填充土壤的可塑性。
4. 土壤填充：将处理后的土壤填充到挖掘的地基中，按照工程设计要求进行分层填充。
每层填充应进行充实和加固，以确保填充土壤的密实度和稳定性。
5. 压实工作：填充完每一层土壤后，使用合适的振动器或压路机进行压实作业。
压实应从边缘向中心逐渐进行，确保填充土壤的密实度和稳定性。
6. 后续处理：在完成地基换填处理后，可以进行边坡保护、排水系统的建设等后续处理工作。
这些工作有助于保护填充土壤和增加工程项目的稳定性。
三、注意事项1. 安全工作：在进行地基挖掘和填充作业时，必须严格遵守安全操作规程，使用合适的防护措施和安全设备。
2. 原始土壤处理：原始土壤的处理方式应根据实际情况和工程要求确定，确保挖掘和处理后的土壤符合规范要求。
3. 填充土壤选择：填充土壤的选择应根据工程要求和现场实际情况确定，确保填充土壤的稳定性和承载能力。
4. 压实控制：在进行土壤压实工作时，应根据土壤类型和压实设备的特点，合理控制压实的次数和强度，以确保填充土壤的密实度和稳定性。
换填法地基处理
换填法地基处理换填法地基处理是一项地基加固技术，用于解决地基可能出现的稳定性问题。
换填法是一种加固地基的方法，其中包括分层改善地基质量，以及在改善后的地基上安装夹层材料的过程。
此外，换填法地基处理还可以用来改善质量不佳或具有屈服应力的土壤。
换填法地基处理的原理是通过在地基上填入合适的材料来改善质量，这些材料可以是砂、砾石、颗粒或其他类型的材料，以达到改善地基性能的目的。
由于填入材料的性质和大小不同，因此可选用不同的改善方法。
例如，在沥青、混凝土地基上填入细砂质合适的材料，可以改善地基的稳定性和抗滑性能；而在砂土地基上填入碎石和颗粒粒度合适的材料，可以改善地基的抗滑性能和抗裂性能。
换填法地基处理通常需要完成几个步骤，主要包括清理、填实、检验、固定等。
首先，需要将地基的表面清理干净，清理时分层清理，以避免混入杂物。
在清理之后，需要将填料进行筛选，使用筛子将不同粒径的填料分类，把不符合要求的填料挑选出去。
在填实过程中，先将细砂填入地基，在细砂满足要求的情况下，再填入碎石、石粉或其他颗粒粒径的填料。
填实完成后，地基会进行检验，检查地基的抗滑性能、抗裂性能等。
最后，在检验完成后，需要用混凝土或其他固定材料将地基和填料固定起来，以防止地基发生歪曲、变形等情况。
换填法地基处理具有很多优点，其中包括：可以改善地基质量，有助于提高地基的稳定性和抗滑能力；填入材料粒径可以根据需要进行调整，以便于达到最佳效果；可以在改善后的地基上安装夹层材料；最后，这种技术也可以提高工程成本效益，更实惠、更环保。
总之，换填法地基处理是一种有效的地基改善技术，能够分层改善地基质量，以及在改善后的地基上安装夹层材料，有助于改善地基的稳定性、抗滑性能以及抗裂性能。
换填法地基处理的优点，使其广泛应用于建设、工程项目中，为后续施工中地基稳定性的提升，作出了重要的贡献。
基础施工处理方法
基础施工处理方法
基础施工处理方法主要包括以下几种：
1. 换填法：地基持力层较弱时，可将基础底面以下一定范围内的软弱土挖去，回填以强度高、压缩性低、无侵蚀性的材料，常见的是用砂和碎石混合的方式进行换填。
适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。
2. 强夯法：将几十吨的重锤从高处自由落下，重复多次夯击地面，以夯实地基。
适用于处理碎石土、砂土、粘性土、湿陷性填土、杂填土以及人工填土等地基。
3. 砂石桩法：利用振动机的振动效果把套管打到设定的深度，使套管周围的土体更加紧密。
然后，放入砂石，通过振动的力量循环密实成桩，多次循环后成为砂石桩。
4. 振冲法：以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振动器产生高频振动，同时启动水泵，使其通过喷嘴喷射高压水流，边振边冲，将振动器沉到土中的预定深度。
5. 预压法：在土的自重固结未完成或预测建筑物的沉降过大等情况下，在建筑的荷载施加前对土层施加荷载，使土层固结，增加强度和减少后期变形的处理地基的方法。
6. 人工挖孔桩施工工艺：包括放线、定桩位、第一节土方开挖、绑扎第一节孔护壁钢筋并支模、灌注第一节护壁混凝土、在护壁上二次投测标高及桩位
十字轴线、安装垂直运输架及吊土工具、排水、通风、照明设施等、第二节桩身挖土、校核桩孔垂直度和直径、拆第一节模板等步骤。
这些方法的选择需要根据工程的具体情况和要求来决定。
同时，这些方法都需要专业的施工队伍和设备来完成。
在施工过程中，需要注意安全和质量问题，遵循相关的规范和标准。
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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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 •19
2 压实原理 质量控制
•17
2 压实原理
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，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”wop ，这就是土的压实机理。
❖ 粉煤灰可分为湿排灰和调湿灰。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。
换填法是浅层软土地基的处理方法。
b
回填土 换填土
•3
2. 换填法处理方法
按施工机械不同，施工方法有： 机械碾压 重锤夯实 平板振动
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(Cushion)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；及土工合成材料 加筋垫层。
•15
8．垫层的作用
❖ (1)提高地基承载力 大家知道，浅基础的地基承载力与持力层的抗剪 强度有关。如果以抗剪强度较高的砂或其它填筑材料代替软弱的土， 可提高地基的承载力，避免地基破坏。
❖ (2)减少沉降量 一般地基浅层部分沉降量在总沉降量中所占的比例题 是比较大的。以条形基础为例题，在相当于基础宽度的深度范围内的 沉降量约占总沉降量50%左右。如以密实砂或其它填筑材料代替上部 软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。由于砂垫层或其它垫层对应 力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少 下卧层土的沉降量。
沉降计算
垫 层 尺 寸
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3.1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
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。
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2 压实原理
换填法
击实试验
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。
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7.垫层材料的分类
6）其他工业废渣垫层 ❖ 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。
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7.垫层材料的分类
7）土工合成材料垫层
❖ 由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层。作为加筋的上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。
•10
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。
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3. 适用条件及范围
地层条件
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中规定：
适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。包括软土（淤泥、淤 泥质土）、湿陷性黄土、素填土、膨胀土、杂填土、冻土地基 及暗沟、暗塘等的浅层处理。
建筑物条件 ： 中、小型建筑工程为主
处理深度： 0.5米～ 3.0米
•11
7.垫层材料的分类 5）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。
换填法
换填法
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
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1 概述 1. 换填法
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)，或者称为换填垫层法。
❖ 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。
•6
7.垫层材料的分类
6.垫层材料
中粗砂、卵石、砾石、素土
灰土：灰土比 2:8 或 3:7 工业废料：
垫 层
回填材料
❖ 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。
•8
7.垫层材料的分类 2）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。
•9
7.垫层材料的分类
3）灰土垫层
❖ 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
❖ (4)防止冻胀 因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，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。这时，砂垫层的底 面应满足当地冻结深度的要求。
❖ (5)消除膨胀土的胀缩作用 在膨胀土地基上可选用砂、碎石、块石、 煤渣、二灰或灰土等材料作为垫层以消除胀缩作用，但垫层厚度应 依据变形计算确定，一般不少于0.3m，且垫层宽度应大于基础宽度， 而基础的两侧宜用与垫层相同的材料回填。
❖ 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。 ❖ 用于换填垫层的土工合成材料，在垫层中主要起加筋作用，以提高地基土的抗拉和抗剪
强度、防止垫层被拉断裂和剪切破坏、保持垫层的完整性、提高垫层的抗弯刚度，因此 利用土工合成材料加筋的垫层有效地改变了天然地基的性状，增大了压力扩散角，降 低了下卧天然地基表面的压力，约束了地基侧向变形，调整了地基不均匀变形，增大 地基的稳定性并提高地基的承载力。
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5.注意事项
❖ 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。
分
类
砂垫层 粉质粘土垫层
灰土垫层 粉煤灰垫层
粉煤灰，干渣（高炉重矿渣）
矿渣垫层
土工合成材料：
其他工业废渣垫层
土工合成材料加筋垫层、
土工合成材料垫层
土工合成材料轻质垫层（聚苯乙烯板块垫层）
•7
7.垫层材料的分类
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。