地基处理之浅层换土法详解（内容丰富）

1、地 基 处 理第一章 浅层换土法1-1 概述规划和设计的一般建筑物，采取适当的基础形式就可以直接埋置在经过适量开挖而不做任何处理的天然地层上，这种地基为天然地基。随着建筑技术的进步，超大型工程的规划与设计，使得建筑物的荷载越来越大，当天然地基已不能满足支撑上部荷载和控制建筑物变形时，必须对地基进行加固，也就是把建筑物支承在经过人工处理过的地基上，这种地基成为人工地基。根据处理的深度，人工地基处理分为浅层处理和深层处理。两者没有明显的划分界限。有些浅层处理方法仅在3米左右，而有的浅层处理方法则已达到10米，一般在5米以内以浅层处理方法效果好，经济。浅层处理方法：表层压实法、换土垫层法、短桩处理深

2、层处理方法：强夯法、挤密法、喷射搅拌法1-2 表层夯实法地基浅层处理的最简易做法是表层加固，即表层压实法。当需要处理的地基软弱土位于表层，厚度不大，或上部荷载相对较小时，可采用表层压实法，就能取得较好的技术经济效果。这类方法一般适用于道路、堆场（料场和储罐建筑）以及其他较轻建筑物。其压实可采用机器碾压或机械振动。此法能减少材料的耗用量，施工工艺简便，成本底，工期短。1-2 表层夯实法上海某公司的储油罐：容量9.6万方，剥去表层耕植土，其下为粉质粘土，碾压后加水预压，1年以后投入使用，现在正常。（直径38m，高27.5m）中国石油天然气总公司，在渤海湾西岸天津北大港地区建4个0.5万方油罐，直径

3、22.52m，高15m，在2.65m以下为亚粘土，以此为持力层。87年9月动工，88年12月完成并冲水预压，当水升至11.70m时，灌基发生不均匀沉降。例：1-2 表层夯实法事故原因： 碾压次数不够，且不均匀。东方红-80拖拉机，压力46.893kpa，压实影响深度0.3m，压810遍时，土被压密得最佳密实度为75%80%；而8/10型三轮压路机，压力380760kpa，压实影响深度01.5m，当压68遍时，土被压密的最佳密实度为90%97%。该工程用拖拉机压11遍。 开挖对亚粘土有扰动。 冲水速度快，没有规律性。例：1-3 换土垫层法 换土垫层法：将基础地面下处理范围内的软土挖去，然后分层换

4、填强度较大，性能均匀稳定，无侵蚀性的材料，并夯实至要求为止的处理方法。提高地基承载力减少沉降量加速软弱土层的排水固结消除特殊土的低强度、高压缩性（膨胀性、湿陷性、冻胀性）定义：垫层的作用：1-3 换土垫层法 当软弱地基的承载力和变形满足不了建筑要求时，而基岩埋深又大的情况下（不能选基岩作持力层），采用垫层法处理效果明显，而且工作量小，实用性良好。砂、砂卵石碎石（均匀的）素土与灰土、细砂二灰（石灰与粉煤灰）煤渣与矿渣（均匀的）适用范围：垫层材料：1-3 换土垫层法 1. 砂（砂石、碎石）垫层设计 垫层设计要满足建筑物地基的强度和变形要求；同时应符合经济合理的原则。 1）厚度要求：作用在砂垫层底面

5、处的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层的容许承载力，即垫层设计1-3 换土垫层法垫层设计2）宽度要求：条基：矩形：以此为参考，按经验确定。需满足的条件：保证应力扩散的要求软弱层R值的确定保证垫层不被挤入侧壁土体中1-3 换土垫层法垫层设计3）沉降量计算：垫层后的沉降量应是两部分： 垫层本身的沉降计算 垫层下原有软弱土层的沉降 二者叠加即为建筑物的总沉降量，此值必须小于长期允许沉降量。1-3 换土垫层法垫层设计2. 土垫层设计土垫层包括：素土、灰土和二灰（石灰与粉煤灰）1）灰土垫层设计：承载力的确定（要求） 经过人工压实（夯实）的3：7的灰土垫层，当压实系数控制在0.97及干重度不小于14.5

6、15.0kN/m3时，其容许承载力可达300kpa以上。 当灰土为2：8时，压实系数控制在0.950.97及干重度不小于14.815.5kN/m3时，其容许承载力可达300kpa以上。1-3 换土垫层法垫层设计垫层厚度的要求 计算方法同前。垫层宽度的要求 灰土垫层的宽度一般为灰土顶面基础砌体宽度加2.5倍灰土厚度之和。1-3 换土垫层法垫层设计2）灰土的材料石灰 土料：他不但是一种填料，且参与化学作用，尤其是土中的粘粒具有一定的活性和胶结性。石灰用量对灰土强度的影响 以灰土比为2：8、3：7时是最佳含灰率，但也与石灰的等级有关，通常应以CaO+MgO所含总量达到8%左右为佳。而1：9的灰土，强

7、度很低，仅能改善土的压实性能。当石灰中的CaO与MgO含量百分率越高，则活性越大，胶结力越强。1-3 换土垫层法垫层设计3）素土垫层厚度的确定： 计算方法同前。宽度的确定 a.当素土垫层厚度小于2m时，基础处缘至垫层边缘不小于厚度的1/3，最窄不小于30cm；当大于2m时，最窄处不小于70cm。b.整片素土垫层超出基础外缘的宽度不小于1.5m。1-3 换土垫层法3. 矿渣及碎石垫层设计实践证明，碎石矿渣有足够的强度，变形模量大，稳定性好，本身可其排水层的作用和加速下部软弱土层的固结。1）对材料及垫层构造的要求碎石垫层，粒径一般为540mm的自然级配，含泥量不大于5%。矿渣垫层：大面积填铺时，粒

8、径小于200mm；小面积填铺时，粒径在2060mm的分级矿渣。在碎石矿渣的底部，为防止基坑表层软弱土发生局部溃裂破坏而使建筑物产生附加沉降，一般应设置一层1530mm的砂垫层(中、粗砂)，然后再铺筑碎石或矿渣。(阶梯要求:b2h，h不小于1m)垫层设计1-3 换土垫层法1. 对于砂和砂石垫层的施工1）材料的要求宜采用级配良好，质地坚硬的中、粗砂为好，可渗入一定的碎石和砂卵石（分布要均匀）；细砂作垫层材料不易压实，强度也不高，仅作软土与砂、碎石垫层的衔接材料。砂垫层的含泥量不应超过5%，若作排水固结的地基，含水量不宜超过3%。2）施工要点砂垫层施工中的关键是将砂加密到设计要求的密实度。采用振动（

9、平振、插振、夯实）和碾压法。铺筑前，应先进行验槽。开挖时避免下部土体的扰动，以降低其强度而影响沉降。垫层宜在同一标高上，或分段成斜坡。（h=0.51m）注意垫层后的监测手段。（贯入测定法、环刀取样法，P25）施工要点1-3 换土垫层法1. 土垫层的施工1）灰土垫层的施工施工要点施工前必须验槽。施工时将灰土搅拌均匀，控制含水量。分段施工时，不得在墙角，柱基、承重墙下有接缝，且分段施工应每段夯实。在地下水以下的基坑应排水，夯实的垫层在三天之内不得侵泡。垫层筑完后，应临时封盖，避免暴晒、雨淋，出现回涨。施工要点1-3 换土垫层法2. 土垫层的施工1）灰土垫层的施工质量检验一般用环刀取样，测其干重度r

10、d，质量标准按压实系数Dy进行鉴定，一般Dy=0.930.95施工要点2）素土垫层的施工一般以粘土为宜，填土必须在无水基坑中进行，并分段夯实到最有含水量（饱和）812%；干重度以实验室测得的最大干重度进行控制。1-3 换土垫层法3. 矿渣与碎石垫层的施工挖出的基坑，先作砂铺垫层1530mm，用平板式振捣器振实；然后再将碎石、矿渣分层铺设和夯实，每层铺设厚度为30cm，夯实后再铺下一层，以此类推。施工要点1-4 短桩处理一、预制钢筋混凝土短桩1. 处理原则当软弱地基上建造建筑物时，加之地表下对深处（10m）有较好的持力层（砂层或硬层），宜采用短桩进行地基加固，效果良好（或加固上部软弱松散岩层）。2.短桩结构形式短桩可分为矩形柱桩和圆形柱桩两种，一般常采用预制的钢筋混凝土桩，长度310m。桩截面边长0.20.45m（或直径为0.30.45m）桩长过大，压入难度大，且具压杆稳定效应，边长（直径）过大，难于沉桩，且经济效益不高。1-4 短桩处理一、预制钢筋混凝土短桩3. 优缺点此类短桩处理，与其他方法相比，可避免大量土方的开挖，加工制作周期较短，沉桩效