地基处理换土垫层法
换土垫层法
换土垫层法一、引言换土垫层法是一种常用的土木工程施工技术，它主要用于改善地基土的性质，增加地基的稳定性和承载能力。
本文将从换土垫层法的定义、施工流程、施工工艺、应注意的问题等方面进行全面、详细、深入地探讨。
二、定义换土垫层法是指将原有地基土取出，然后用新的土材料进行填补和加固的一种土木工程施工技术。
它可以修复地基的不平整、缓解地基沉降、加强地基承载能力等。
三、施工流程换土垫层法的施工流程通常包括以下步骤：1. 调查勘测在施工前，需要对地基进行调查和勘测，了解地质地貌情况、地基土的性质和承载能力等信息，以确定施工方案和材料选择。
2. 原土清理将原有地基土进行清理，清除其中的杂质、混凝土碎片等，保证换土垫层与原土之间的紧密结合。
3. 土方开挖根据设计要求，开挖地基土，并将其处理妥善。
同时，需要进行土方测量，确保挖掘的土方符合要求。
4. 新土填充将新的土材料运输至施工现场，按照设计要求进行填充。
在填充过程中，需要控制填充层的厚度和均匀度，以保证换土垫层的质量。
5. 压实与加固填充完成后，对换土垫层进行压实与加固。
常见的加固方式包括振动压实、喷射加固、碾压等，以增加垫层的密实度和稳定性。
6. 验收与监测在施工完成后，需要进行垫层的验收与监测工作。
通过检测和监测，评估垫层的质量和性能，确保其达到设计要求和使用功能。
四、施工工艺换土垫层法的施工工艺与具体工程和要求有关，但通常包括以下几个步骤：1. 材料选择根据地基土的性质和工程要求，选择合适的新土材料。
新土材料应具有一定的稳定性、承载能力和抗沉降能力。
2. 地基处理对地基土进行清理和改良。
清除杂质、混凝土碎块等，同时进行地基加固工作，以提高地基的承载能力。
3. 换土垫层施工按照施工流程进行换土垫层的施工。
控制换土垫层的厚度、填充均匀度和加固程度，确保施工质量。
4. 加固处理施工完成后，对换土垫层进行加固处理，以提高垫层的稳定性和承载能力。
加固方式可以根据具体情况选择，常见的有振动压实、喷射加固和碾压等。
地基处理中换土垫层法的加固机理
地基处理中换土垫层法的加固机理1、提高浅层地基承载力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他填筑材料代替软弱的土，可提高地基承载力，并将建筑物基础压力扩散到垫层以下的软弱地基，避免地基破坏。
2、减少地基的变形量一般地基浅层部分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深度范围内的沉降量约占总沉降量50%。
如以密实砂或其他填筑材料代替上部软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。
由于砂垫层或其他垫层的应力扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，会相应减少下卧层土的沉降量。
3、加速软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，软弱十层受压后，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。
用透水材料做垫层相当于增设了一层水平排水通道，起到排水作用。
在建筑物施工过程中，孔压消散加快，有效应力增加也加快，有利于提高地基承载力，增加地基的稳定性，加速施工.进度以及减小建筑物建成后的工后沉降。
4、防止土的冻胀因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、消除地基土的湿陷性、胀缩性或冻胀性对湿陷性黄土、膨胀土或季节性冻土等特殊土，其处理目的主要是为了消除或部分消除地基土的湿陷性、胀缩性或冻胀性。
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0.3 m，且垫层宽度应大于基础宽度，而基础两侧宜用与垫层相同的材料回填。
地坪地基处理方法
地坪地基处理方法一、换土垫层法这是个超简单又好用的法子呢。
就是把地坪地基里那些不好的土啊，像软土或者有杂质的土，给挖出来扔掉。
然后换上好的土，像砂啊，碎石啊之类的。
这样做的好处可多啦，地基会变得更结实，承载能力变强，就像给房子打了个超棒的基础。
不过这个方法也有缺点哦，就是费力气，得把土挖来挖去的，还得找地方放挖出来的土呢。
二、压实法这个方法就像是给地基做按摩，让它变得紧实。
用压路机或者其他压实工具，一遍一遍地压地基的土。
要是土太干了，还得洒点水，让它湿润些才好压。
压实的时候要注意均匀，不能有的地方压得实，有的地方松松垮垮的。
这方法适合那种土质还不错，就是有点松的地基。
三、强夯法听名字就很霸气吧。
用很重的夯锤，高高地举起来再重重地砸下去。
这一砸啊，能让地基土变得特别密实。
不过在做这个的时候要小心周围的东西，因为这个冲击力可大了，可能会震坏旁边的建筑或者设施。
而且这种方法对场地的要求也有点高，场地要比较开阔才行。
四、排水固结法如果地基土里水太多，就可以用这个方法。
先在地基里设置排水通道，像砂井或者塑料排水板之类的。
然后让地基里的水通过这些通道排出去，随着水的排出，地基土就会慢慢固结，变得更结实。
这就像是把地基里的“小水怪”都赶跑，让地基变得健康强壮。
五、化学加固法这个方法就有点高科技啦。
往地基土里注入一些化学浆液，像水泥浆啊，硅酸钠溶液之类的。
这些化学浆液会和地基土发生反应，让土变得更硬更牢固。
不过这个方法要注意化学浆液的用量和注入的深度，要是没弄好，可能会达不到想要的效果。
换土垫层地基处理方法施工实例
换土垫层地基处理方法施工实例地基处理方法是建筑工程中非常重要的一个环节，其质量直接影响着建筑物的安全性和使用寿命。
在这里，我们将介绍一种常用的地基处理方法：换土垫层法，并结合施工实例进行说明。
一、换土垫层法的概念换土垫层法是一种改善地基土质条件，提高地基稳定性的地基处理方法。
换土垫层的目的是通过清除原有松软、有机质含量高的地基土层，采用坚实的砂土或碎石等作为新的地基，从而提高地基的承载力和稳定性。
二、换土垫层法的施工步骤1.现场勘测和设计：地基处理是建筑施工的重要环节之一，因此，在进行换土垫层处理前，需要对施工现场进行详细的勘测和设计。
2.清理原有土层：在施工前，需要将原有的松软、有机质含量高的土层清理干净。
清理后，需要进行地面硬化，保证施工时的平整度和稳定性。
3.选材和运土：在对地面进行硬化后，需要选用坚实的砂土或碎石等作为新的地基。
在运土过程中，需要注意控制运输车辆的速度和质量，避免对地面造成损坏。
4.铺设新的地基：在选材和运土完成后，需要将新的地基均匀地铺设于原有土层之上。
铺设完毕后，需要进行细化压实，保证地基的密实度和稳定性。
5.进行验收和回填：在施工完成后，需要对地基进行验收，并对施工质量进行检查。
在验收合格后，进行回填工作，保持施工现场的整洁和平整。
三、施工实例某工地在进行新建地下停车场工程时，施工现场发现原有土层松软且有机质含量较高，不能满足地下停车场的承载力和稳定性要求，根据现场实际情况，决定采用换土垫层法进行地基处理。
在施工前，进行了详细的勘测和设计，并确定了施工方案和选材方案。
在施工过程中，按照施工步骤进行操作，清理了原有松软、有机质较高的土层，选择了坚实的砂土作为新的地基，运输车辆严格按照规定的速度和质量进行运输，确保土壤不会出现松散现象。
在铺设新的地基过程中，施工人员进行了细化压实，保证地基的密实度和稳定性。
在施工完成后，进行了严格的验收和检查，并对施工现场进行了回填处理。
地基处理—换土垫层法(基础工程)
在软土层上回填好土
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。
碾压法 250～350 8～12
60～100kN压路机往复碾压
备注
不宜使用干细砂或含泥 量较大的砂铺筑砂垫层
湿陷性黄土、膨胀土、 细沙地基不得使用
适用于砂石垫层 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。
对于承受振动荷载的地基，不应 选择换填垫层法进行处理。
各种换填材料的适用范围
换土种类
适用范围
砂石（砂砾、 碎卵石） 垫层
土 素土垫层 垫 层 灰土垫层
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。
B′
垫层底宽确定后，按照基坑的坡度向上延伸至基础底面。
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%；
换土垫层方法处理地基的应用
换土垫层方法处理地基的应用本文根据总结营口地区的工程实践经验，对换土垫层法的应用进行了探讨。
标签：地基处理;工程地质条件;换土垫层方法换土垫层方法处理浅层地基，具有造价低、施工工艺简单、效果明显等特点。
因此，在工程建设中得到广泛应用。
本文拟结合总结本区工程实践，对换土垫层方法应用中的一些问题提出讨论。
一、换土垫层方法的作用营口地区地基土，依其岩性及埋藏条件自地表以下依次可分为四个不同的主要地层：人工填土、褐黄色粘性土层、灰色粘性土层、黄色粘性土与粉细砂层。
褐黄色粘性土层，是本地区天然地基基础主要持力层，地层厚度由西向东一般为1-2米至4-5米。
但是由于一些场地灰色粘性土层中的淤泥与淤泥质埋藏浅、旧城区普遍分布有不均匀的杂填土，工程建设中，需要对地基加固处理。
换土垫层方法是本区工程建设中浅层地基处理的主要方法，换填材料主要是低压缩性的中、粗砂。
特別在住宅工程中应用最广泛。
通过对建筑物使用情况的宏观调查，八十年代以来，在垫层地基建成的建筑物至今使用正常。
说明换土垫层方法对改善地基的受力状态，具有显著的作用。
它的作用可以概括为以下方面：一是改善地基的强度条件。
由于挖出原来的软弱土层，换填强度高、压缩性低的中、粗砂层，必然较大幅度提高地基持力层的承载力，同时通过垫层的应力扩散作用，又减少了下卧层所受附加应力的影响，从而满足上部荷载对地基强度方面的要求。
二是明显改善地基的变形条件。
1、以一定厚度的垫层为基础持力层，因垫层为低压缩性材料，垫层本身变形量不大，因此减少地基的最终变形量。
2、因垫层的应力扩散作用，使其下卧的天然地层所受附加应力减少，因而也改善了地基下卧层的变形状态。
3、垫层材料渗透系数大，固结速度快，下卧层受力后，垫层作为良好的排水界面使地基土的孔隙水压力迅速消散，从而加速地基的固结过程。
三是改善地基的冻胀环境。
垫层为粗颗粒材料构成，属于不冻胀性土，孔隙大、切断毛细管作用，可以有效的防止基础冻胀破坏，在北方地区对基础浅埋是有利条件。
地基处理中换土垫层法的应用
地基处理中换土垫层法的应用摘要: 根据工程实例，介绍了软弱地基处理的换土垫层法的实际设计应用情况。
关键词：地基处理,换土垫层法,前言在进行建筑物的基础处理设计时，时常会碰到软弱地基问题。
下面根据自己的一些工作实践经验，谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法在万科棠越一期一号泵站机房基础设计中的应用情况。
由于换填法施工工艺简单、工期短、成本低、处理效果显著,在地基处理中被广泛采用,所以掌握该方法的设计计算过程就很重要了。
下面比较详细地阐述了换土垫层法的设计计算过程并以具体的实例来说明。
1设计计算内容1.1垫层厚度的确定垫层厚度z应根据垫层底面下卧软弱土层的承载力来确定,即要求作用在垫层底面出土的自重压力与附加压力之和不大于下卧软弱土层的地基承载力,应满足下式要求:Pz+Pcz≤faz (1)其中,Pz相应于荷载效应标准组合时,垫层底面处的附加压力,kPa;P Pcz为垫层底面处的自重压力,kPa; faz为垫层底面处经深度修正后的下卧土层地基承载力特征值,kPa。
垫层底面处的附加压力Pz,除了可用弹性理论的土中应力公式进行计算外,还可按压力扩散角的方法进行简化计算:条形基础:（2）矩形基础:（3）其中,b为矩形基础或条形基础底面的宽度,m;L为矩形基础底面的长度,m;Pk 相应于荷载标准组合时的基础底面压力,kPa;Pc为基础底面处土的自重压力,kPa;z为基础底面下垫层的厚度,m;θ为垫层的压力扩散角,宜按试验确定,当无试验资料时,可按表1确定。
1.2垫层宽度的确定确定垫层宽度时,应满足基础底面压力扩散的要求,同时还应考虑到垫层应有足够的宽度及垫层侧面土的强度条件,以防止垫层材料向侧边挤出而增加垫层的竖向变形量。
垫层的宽度可按下式压力扩散角的方法进行计算,或根据当地经验确定:b′≥b+2ztanθ（4）其中,b′为垫层底面宽度,m;θ为垫层压力扩散角,可按表1采用,但当z/b≥0.25时,仍按z/b=0.25取值。
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。
换土垫层法在地基处理中作用简析
换土垫层法在地基处理中作用简析一、换土垫层法的作用换土垫层法是全部或部分将基础下一定程度范围内的软弱土层进行挖除，然后对砂、碎石、灰土、素土、高炉矿渣、粉煤灰等较大强度、稳定性能及无侵蚀性的材料进行分层回填并夯实。
当软弱地基的承载力和变形无法与建筑物要求相满足且软弱土层的厚度又相对较小时，换土垫层法则作为一种经济、简单的软土地基浅层处理方法进行应用。
通常情况下，换土垫层法的处理深度应保持在3～5m范围内。
然而，若存在较薄的换土垫层时，则会有不太明显的作用，所以，控制处理深度，使其控制在0.5m以上即可。
换土垫层法的作用主要包括以下几点：1.浅层地基承载力的提升。
由于地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，随着应力的增大而向纵深方向发展，因此可对较高抗剪强度的砂或其他建筑材料对基础下软弱的土层进行置换，可将地基破坏现象得到避免。
2.沉降量的减少。
通常情况下，在总沉降中浅层地基的沉降量占据较大比重。
结合密实砂或其他填筑材料对上层软弱土层进行替代，可使这部分的沉降量减少。
3.软弱土层排水固结的加速。
砂垫层和历史垫层等垫层材料有较强的透水性存在。
当软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面得到应用，使基础下面的孔隙水压力快速消散，使垫层相爱软弱土层的固结和强度的提升速度加快，进一步将地基的塑性破坏现象得到避免。
4.冻胀的防治。
由于粗颗粒垫层材料存在较大孔隙，不宜有毛细管现象产生，因此应将冻胀现象得到防治。
5.膨胀土胀缩作用的消除。
二、换土垫层法的应用将软弱土层作为建筑物地基进行直接运用时，一般应与以下要求相结合实施设计：当软弱土层为淤泥和淤泥质土时，应充分利用上覆较好的土层，使其作为持力层进行应用。
若软弱土层为建筑淤泥、填充土及性能稳定的工业废料，且有一定的密实性和均匀性存在时，即可进行使用，使其发挥持力层的作用。
当有较多有机质含量的生活垃圾和对基础造成侵蚀性破坏的工业废料等杂填土存在时，未通过处理的前提下，禁止对其进行应用。
(土建施工)换土垫层法
换土垫层法一、换土垫层的概念：当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软土层的厚度又不很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、灰土、高炉干渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并夯压（振实）至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换土垫层法二、换土垫层适用条件：换土垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等地等地基土的浅层处理．常用于轻型建筑、地砰、堆料场和道路工程等地基处理工程中。
三．换土垫层的作用是：（1）提高地基承载力，并通过垫层的应力扩散作用，减少垫层下．天然土层所承受的压力。
从而使地基强度满足要求；（2）垫层置换了软弱土层，从而可减少地基的变形量；（3）加速软土层的排水固结；（4）调整不均匀地基的刚度；（5）对湿陷性黄土、膨胀土或季节性冻土等特殊土，其目的主要是为了消除或部分消除地基土的湿陷性、胀缩性或冻胀性。
四．换土垫层的设计1、砂垫层厚度的确定砂垫层的厚度一般是根据砂垫层底部软土层的承载力来确定的，即作用在垫层底面处土的附加应力与自重应力之和，不大于软弱层的承载力设计值，如图2－1所示，并符合下式要求：式中p z—垫层底面处的附加应力设计值（kPa）；p cz—垫层底面处土的自重应力标准值（kPa）；f z—经深度和宽度修正后垫层底面处土层的基承载力设计值（kPa）。
图2－1垫层内应力分布砂垫层底面处的附加应力，除了可以采用弹性理论的土中应力公式求得外，也可按应力扩散角θ进行简化计算：条形基础：（2－2）矩形基础：（2－3）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）；P—基础底面压力的设计值（kPa）；Pc—基础底面处土的自重应力标准值（kPa）；Z—基础底面下垫层的厚度（m）；θ—垫层的应力扩散角（0）。
各种换填材料的应力扩散角θ值见表（2－1）。
表2－1压力扩散角θ（0）注；当z／b<0.25时，除灰土取θ=30°外，其余材料均取θ=0o；当0.25<÷<0.5时，θ值可内插求得。
《地基处理》第二章换土垫层法
土方开挖与运
确定开挖范围
根据施工方案，确定需要 开挖的区域和深度。
土方开挖
使用挖掘机等设备进行土 方开挖，注意保持边坡稳 定。
土方运输
将开挖出的土方运至指定 地点，注意避免对环境造 成污染。
垫层材料选择与处理
选择垫层材料
根据工程要求和地质条件，选择合适的垫层材料，如砂、碎石、 矿渣等。
注浆法
要点一
总结词
将浆液注入地基土层中，通过浆液的凝固作用改善土体的 物理性质。
要点二
详细描述
注浆法是一种常用的地基处理方法，通过将浆液注入地基 土层中，利用浆液的凝固作用改善土体的物理性质，提高 其承载力和稳定性。该方法适用于各种类型的软土地基处 理，特别是对于含水量较高、压缩性较大的软土效果显著 。注浆法可以根据不同的情况选择不同的浆液材料和注浆 方式，以达到最佳的地基处理效果。
ERA
定义与原理
定义
换土垫层法是一种地基处理方法，通过将基础下一定深度范 围内的软弱土层挖除，然后回填坚硬、密实、性能稳定的材 料，如砂、碎石、石渣等，形成垫层，以提高地基承载力和 减少沉降。
原理
换土垫层法的原理是通过换填材料的承载力和扩散作用，将 基础荷载传递到下层土体中，从而减小基础沉降和提高地基 承载能力。
软土地基，存在大量淤泥和腐殖质
建设规模
建筑面积约5万平方米，包括商业楼、 办公楼和地下停车场
工程要求
确保建筑物安全稳定，提高地基承载 力
换土垫层法应用过程
土方开挖
按照设计要求，逐层开挖至预 定深度。
垫层铺设
将垫层材料分层铺设、压实， 确保垫层密实度符合要求。
换土垫层法地基处理适用范围及施工技术[优质工程范文]
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同层：分段填筑，上下层相错＞1000
边坡应宽填：需修整：宽填0.2m，
不需修整：宽填0.5m。
注意： a. 分层应接近水平
b. 各种土不得混杂使用
c. 透水性小的土应铺在透水性大的
土之上
第三节 垫层施工
四、压实方法：
机械碾压法 重锤夯实法 振动压实法
第三节 垫层施工
机械碾压法
采用各种压实机械，如压路机、羊足碾、 推土机或其他压实机械来压实地基土的一 种压实方法，常用于大面积填土的压实、 杂填土地基处理、道路工程及基坑面积较 大的换土垫层的分层压实。
时，承载力可达200-300KPa。但应进行 下卧层强度验算。
第三节 垫层施工
土由固体颗粒、水、空气组成。土中固、 液、气三相组成的比例反映干湿、密实程 度，对评价土的工程性质有重要意义，是 垫层压实参数选择的依据。 一、土的压实机理 要使土的压实效果最好，其含水量一定要 适当。过湿的土进行碾压会出现“橡皮 土”，不能增大土的密实度。对很干的土 进行碾压，也不能把土充分压实。 1.最优含水量：在干密度—含水量曲线上干 密度的峰值即为最大干密度，与之对应的 含水量即为最优含水量。
施工顺序：
重锤夯实宜一夯挨一夯顺 序进行。在独立柱基基坑内， 宜按先外后里的顺序夯击。 同一基坑底面标高不同时， 应按先深后浅的顺序逐层夯 实。
第三节 垫层施工
第三节 垫层施工
二、土的压实参数
1.压实系数λc
c
d d max
ρd——现场土的实际控制干密度； ρdmax——土的最大干密度。
第三节 垫层施工
无资料时：d
max
·
1
pw ·ds
0.01·op
·d s
pw——水的密度（kN/m3） η——经验系数，粘土取0.95，粉质粘土取
地基处理换土垫层法强夯
地基处理换土垫层法强夯地基处理是土地开发工程中必不可少的环节。
在工程中，为了保证建筑物的稳定性和安全性，需要对地基进行处理。
在现代工程中，采用土壤加筋、灌浆加固、压缩机挤土等方式进行地基处理，其中强夯是常见的一种方法。
强夯介绍强夯是将压缩机夯击垫层材料时，由于振动机构的振动产生的冲击。
夯击的频率通常为2-6次/秒，冲击能量在1000-3000 泄。
在夯击作用下，垫层材料之间的空气被排除并形成密实的结构，从而使其承载能力显著提高。
换土垫层法换土垫层法是在地基处理前，将原有薄弱土层削去一部分，然后添上夯实的新土。
这样可以降低地基软弱程度，提高承载力，进一步确保建筑物的安全性。
垫层材料的选用非常关键，要求它具有一定的粒径大小、孔隙率和水分含量，这些条件最终影响了地基的承载能力和稳定性。
另外，可以选择不同种类的垫层材料进行换土垫层，如黄土、砂土、石粉等。
强夯换土垫层法处理的步骤步骤一：选址测量在地基处理之前，需要进行选址测量，确定建筑物的基准高度和地基处理后地面高度，以便更好地安排施工。
步骤二：去除原有薄弱土层在地基处理前，需要去除一定厚度的原有薄弱土层。
一般来说，原有薄弱土层必须全部清除，并将地面开挖至密实结构的夯实土面层。
步骤三：夯实新土在去除一定厚度的原有薄弱土层后，需要添加新土进行夯实。
夯实新土时，需要注意新土的配合比、厚度、夯实程度等因素。
夯实完毕后，需要测量夯实土的路面高度，确保与选址测量结果一致。
步骤四：检查验收检查验收是地基处理换土垫层过程中非常重要的一步。
验收内容包含了新土厚度、压实度、平整度、坡度、路面标高及边坡等。
确保验收合格后方可进行下一步的施工工作。
注意事项在地基处理强夯换土垫层法工作中，需要注意以下几点：1.在现场施工前需要对施工区域进行勘察，确定疏松土厚度等信息；2.采用合适的垫层材料，保证其具有一定的密实性和承载力；3.夯实新土时需要严格控制夯锤的高度，以免损坏夯实新土；4.施工进度和施工效率需要人员配合，以保证施工进度。
《地基处理》第二章 换土垫层法
B为需处理土层底的宽度
b为条基短边宽度 c为考虑机具影响而增设的附加宽度0.2m θ为基底压力扩散角，宜为22-30o，用素 土时取小值，灰土时取大值
(3)整片垫层的处理范围每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，且不应小 于垫层厚度，并不小于2m；
2.3.3粉煤灰垫层设计
(1)粉煤灰简介
粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物，其排放堆积不仅占用土地资源，对 生态环境也构成了不同程度的危害，但粉煤灰是一种良好的软土换填材料， 可用于加固软土地基。 a.粉煤灰种类 按排放系统分：干排灰、湿排灰、调湿灰 按含钙量分：高钙灰（CaO≥10%） 低钙灰（CaO<10%） b.粉煤灰换填法适用范围 厂房、机场、港区陆域和堆场等大面积 填筑工程。
压实系数λc
承载力特征值fak/kPa 200-300
砂夹石（碎、卵石占30%-50%）
碾 压 或 振 密
200-250
0.94-0.97 150-200 150-200 130-180 0.93-0.95 200-250
土夹石（碎、卵石占30%-50%） 中砂、粗砂、砾砂 粘性土和粉土（8<IP<14） 灰土
振实效果与填土成份、振 动时间等因素有关
注： 1、施工前需试振，得到稳定下沉量与时间的关系（建筑垃圾 振动时间约在1min以上，细粒填土振动时间约在3-5min，有
效振深为1.2-1.5m）
2、振实范围应从基础边缘放出0.6m左右，先振基槽两侧，后 振中间； 3、振动合格标准为振动机原地振实不再继续下沉，并辅以轻 便触探检验其均匀性与影响深度。
W较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，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。
地基处理—换土垫层法、强夯法简述
技 术 路 线 图
历史
目前地基处理已成为土力学与岩土工程领域的一个主要分支 学科，国际土力学与岩土工程协会下有专门的地基处理学术 委员会。中国土力学与岩土工程学会 1984 年成立了地基处 理学术委员会，并于 1986、1989、1992、1995、1997、 2000 年分别召开了六届全国地基处理学术讨论会。第十一 届全国地基处理学术讨论会(CGIS2010) 将于2010年11月 19日~23日在“热带海滨度假胜地”海口举办。
(2) 地基变形：包括地基沉降与水平位移测 试；
(3) 应力监测：包括土压力和孔隙水压力测 试；
(4) 桩身完整性：采用桩身低应变检测和声 波透射法测试；
(5) 动力特性：采用波速测试、地基刚度测
监测仪器的布置
固定式和活动式
测斜仪
分层沉降仪
现场监测与质量检验应注意的问题
为了检验地基处理的效果，通常在同一地点分别在处理 前后进行测试，以进行对比，并注意以下问题：
运输过程中的扰动等优点，但也有不能测定土的基本参数 和不易控制应力状态等不足之处，故有时仍需辅以一定的 室内试验。
土压力计
孔隙水压力计
其它
载荷试验 静力触探试验 圆锥动力触探试验
均质人工地基
换填垫层法
强夯法
排水固结法
1、换土垫层法
换土垫层法的基本原理是挖除浅层软弱土 或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材 料可分为砂（或砂石）垫层、碎石垫层、粉 煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰）垫 层等。
土的压实原理
垫层设计
1、垫层的厚度的确定 2、垫层宽度的确定 3、垫层承载力的确定 4、沉降计算
软基换填路段（2米片石垫层+砂砾换填+土 工格栅）
换土垫层地基处理法的设计与应用
换土垫层地基处理法的设计与应用【摘要】：换土垫层法是工程地基处理中诸多方法中重要的方法之一，本文结合贵州地区红粘土特殊工程性质及其设计施工要点，对换土垫层地基处理法进行了系统的总结与探讨。
【关键词】：地基处理换土垫层法红粘土1.引言近年来许多工程在软弱土地基上兴建，由于软弱土强度低、渗透性小、灵敏度高，不能直接作为构造物的地基，因此需要对构造物的地基进行处理。
换土垫层地基处理法是将构造物基础下一定范围内的软弱土层挖除，然后回填以强度较大的砂、碎石或其它工业废渣等，夯至密实并达到构造物所需的地基承载力要求，因此在工程界中得到广泛的应用。
2.应用介绍换土垫层法适用于浅层软弱土层或不均匀土层的地基处理。
当软弱土层较薄时，可以全部置换处理，当软弱土层较厚时，可经过计算确定垫层的厚度与宽度。
通常换土垫层法的处理深度控制在3m以内(灰土1～4m)较为经济合理，太厚(>3m)施工较为困难,太薄(<0.5m)则换填垫层的作用不显著。
当建筑物范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘等不均匀地基时宜采用换土垫层法，在这种局部换填处理中应遵守保持建筑地基变形均匀的基本原则。
3.设计要点换土垫层地基处理法设计的主要内容是确定垫层材料、垫层的合理深度与宽度。
根据构造物对地基承载力以及稳定性的要求，换土垫层既要求有足够的厚度，防止垫层下的软弱土层被剪切破坏，又需要有足够的宽度防止垫层向两侧挤动。
3.1垫层材料确定根据换填材料的不同，将垫层分为砂石（砂砾、碎卵石）垫层，土垫层（素土、灰土、二灰土），粉煤灰垫层，矿渣垫层，加筋砂石垫层等。
应当根据现场的工程地质情况，合理选择垫层材料。
3.2垫层厚度确定垫层的厚度应根据软弱土层的深度或下卧土层的承载力确定，应该符合下下式要求：（1）式中：－相应于作用的标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kPa）－垫层底面处土的自重压力值（kPa）－垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）3.3垫层宽度确定垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，按照下式确定：（4）式中：－垫层底面的宽度（m）θ－垫层材料的压力扩散角垫层顶面每边超出基础底边缘不应小于300mm，且从垫层底面两侧向上，按当地基坑开挖的经验及要求放坡。
地基处理——换土垫层法
PZ + pCZ fz
条形基础 矩形基础,平 面分布
( p c )bl pz (b 2 ztg )(l 2 ztg )
fz-经深度修正后的垫层底面处软弱下卧层土的地基承载力设计值
2.4垫层施工（掌握）
1砂和砂石垫层
1.1材料要求：1级配良好，不均匀系数不小于10； 2以中粗砂为主，可添置少量碎卵石但要分布均匀，最
1.2灰土垫层 1.2.1材料要求：1石灰与土体积2:8或3:7，宜用粉质粘土
；2石灰采用熟石灰不得含有过多水分，粒径不得大于 5mm；3一定范围内，灰土强度随石灰增大而增大；4 二灰垫层强度更高。
1.2.2施工要点 1施工时，应将灰土拌和均匀，控制含水量，如土料水
分过多或不足时，应晾干或洒水润湿，一般可按经验 在现场直接判断，其方法为手握灰土成团，两指轻捏 即碎。这时，灰土基本上接近最优含水量； 2夯实后灰土3d内不得受水浸泡； 3掌握分层虚铺厚度
2垫层设计 （掌握）
1、垫层力的确定
4、沉降计算
软基换填路段（2米片石垫层+砂砾换填+土 工格栅）
处理深度
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取降水 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、 工期拖长，因此换填法的处理深度通常宜控制在 3m 以内，也不宜小于 0.5m，因为垫层太薄，则换土垫层 的作用也不显著。
1.3碎石矿渣
1碎石和矿渣有足够的强度，变形模量大，稳定性好;
2垫层本身还可以起排水层的作用，并加速下部软弱土
层的固结。
1.4粉煤灰垫层 1虚铺厚度和碾压遍数应通过现场小型试验确定。若元
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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122.5 3.31
37kPa
(7) 下卧层修正后地基承载力的特征值
m
117.5
2(17.8 10) 3
11.03kN/m3
faz fak b m (D 0.5) 50 111.03 (3 0.5) 77.6kPa
仍按=0.25取值。
顶面宽度：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——取决于填筑材料的性质、施工机具能量大小及施工 质量的优劣。 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。
换填法的处理范围——换填深度一般控制在3m以内，但同时不小于 0.5m。（垫层太薄，换填效果不显著）
换填法的设计方法——各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算 方法进行计算。
3.3 土的压实机理
• 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，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
垫层承载力亦可通过取土分析、标贯试验、动力触探多种测试手段 取得的资料综合分析后确定。当无资料时，可采用P28的表确定。
4、垫层的沉降计算
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。建筑物基础沉降等于垫层自身的变形量s1与下卧土层
的变形量s2 之和。
提供砂垫层重度按提供重度计 算；不提供重度按原土计算
3.1 换填法及其作用
具体工程中换填法的作用： 工业与民用建筑物基础下的砂垫层——主要起换填作用。 路堤和土坝等工程的砂垫层——主要起排水固结作用。
3.2 垫层的分类及适用范围
砂垫层
按
砂石垫层
回
填
碎石垫层
材
料
的
素土垫层
不
同 分
灰土垫层
类
粉煤灰垫层
矿渣垫层
3.2 垫层的分类及适用范围
适用范围——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。
地基处理——3换填法 （Replacement Methods）
3.1 换填法及其作用 3.2 垫层的分类及适用范围 3.3 土的压实机理 3.4 垫层设计
3.1 换填法及其作用
换填法的定义 —— 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。
5、计算实例
(1) 砂垫层材料采用粗砂，要求压实系数为λc＝0.97，则地基承载力的
特征值为fak＝200kpa。
(2) 基础埋深定为d＝1m
(3) 计算墙基的宽度
b Fk 120 0.67m,取b=1m fak rGd 200 201
(4) 设计砂垫层厚度为z＝2m
基础宽度较小
(5) 垫层底面土的自重应力
b 2z tg
矩形基础：pz
b l( p pc )
(b 2z tg)(l 2z tg)
1、垫层厚度的确定
的取值
(3-1)
粉质粘土、粉煤灰
垫层厚度计算示意图
回填土
pCD
d
b
pCZ
填z
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B= b+2ztg
z
以条基为例
要求：pZ + pCZ fz+d
pz
( p pCD )b
b 2ztg
3.1 换填法及其作用
换填法的作用： 1、提高地基承载力——上层砂土抗剪强度提高 2、减少沉降量——上层砂土沉降量小，并对荷载有扩散作用 3、加速软弱土层的排水固结——上层砂土透水性大，加速软弱土
层的排水固结，提高其承载力 4、防止冻胀——砂土孔隙大，不易产生毛细管现象。同时砂垫层
底部应满足冻深要求。 5、消除膨胀土胀缩作用 6、消除湿陷性黄土的湿陷作用
一个”最优含水量”，这就是土的压实机理。
3.4 垫层设计
3.4.1 砂和砂石垫层设计 0、持力层： p f
(3-1)
由此即可确定加固区和下卧层顶面处经修正的地基承载力特征值，kPa；
faz fak dr(d 0.5)
3.4.1 砂和砂石垫层设计 1、垫层厚度的确定
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）；
f az——经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值（kPa）。
1、垫层厚度的确定
垫层底面处的附加压力值 pz 可按压力扩散角进行简化计算：
条形基础：
pz
b( p pc )
pcz r1h1 r2h2 17.51 (17.8 10) 2 33.1kPa
(6) 垫层底面的附加应力(z/b=2/1=2>0.5) 所以θ取30。
p0
pk
pc
Fk
Gk b
r1d
120 2011 17.51 122.5kPa 1
pz
bp0
b 2z tan
1122.5
1 2 2 tan 30o
例：某4层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础，上 部建筑物作用于基础的荷载为120kN/m，基础的平均重度 为20kN/m3。地基土表层为粉质黏土，厚度为1m，重度为 17.5kN/m3；第二层为淤泥，厚15m，重度为17.8kN/m3， 地基承载力特征值为50kPa，承载力修正系数ηd＝1；第三 层为密实的砂砾石。地下水距离地表1m。因为地基土软弱， 不能承受建筑物的荷载，试设计砂垫层。
pcz pCD 填 z
p F G F db
b
b
2、垫层宽度的确定
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，目前还缺乏可靠的方法。一般可按下式计算或
根据当地经验确定。
底面宽度： b' b 2 ztg
b ——垫层底面宽度(m)；
——垫层的压力扩散角（°）可按表4.2.1-1采用；当z/b<0.25时，