地基处理中换填垫层法

换填垫层法《建筑地基处理技术规范》(GB50007—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。换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层地基处理。一换填法的概念当软弱地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱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、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)。二分类按回填材料不同，垫层可分为：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层和粉煤灰垫层等。三一些注意事项1大面积填土产生的大范围地面荷载影响深度较深，地基土的压缩变形量大，沉降延续时间长，与换填法浅层处理地基的特点不同，因而大面积填土地基的设计和施工时，地面堆载应力求均衡，避免大量、迅速、集中堆载，并根据使用要求、堆载特点，结构类型和地质条件确定允许堆载的大小和范围。堆载不宜压在基础上，应在基础施工前不少于三个月完成大面积填土。2通常基坑开挖后，利用分层回填压实，虽也可处理较深的软弱土层，但经常由于地下水位高而采取降水措施。3坑壁放坡，占地面积大或需要基坑支护。4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，但也不宜小于0.5m，因为垫层太薄，则换土垫层的作用并不显著。

换填法在国外亦有的将它归属于“压实”的地基处理范畴，“压实”可认为是由土排除空气而使空隙减小，因此它不同于“固结”，“固结”是由于排除孔隙水而使孔隙体积减少。换填后将土层压实，就增加了土的抗剪强度，减少了渗透性和压缩性，减弱了液化趋势，并增加了抗冲侧能力。四勘查1地质情况2地形、地貌、土的性质等3地下水位4地下管线，地下建筑等5换填土的种类、规格、性质、来源等五垫层的作用1提高地基承载力2减小沉降量（减小垫层下天然土层的压力）3加速软弱土层的固结4防止冻胀5消除膨胀土的胀缩作用6消除或部分消除黄土的湿陷性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，孔隙中就出现了自由水，结合水膜的扩大作用不大，因而引力的减少就不显著，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，使压实效果又趋于下降。因此在设计叫要选择一个“最优含水量”，这就是土粒的压实机理。

击实试验一．砂（砂砂石、碎石））垫层的设计计设计要求强度面积设计内容厚度宽度垫层设计1厚度的确定+<—垫层底面处的的附加压力—垫层底面处土土的自重应力力—经深度修正后后垫层底面处处软弱下卧层层土的地基承承载力特征值值2宽度的确定3承载力确定垫层的承载力力宜通过现场场试验确定，，当无试验资资料时，可按按表4－2（教材51页）选用，并并应验算下卧卧层的承载力力。4沉降计算对于重要的建建筑或垫层下下存在软弱下下卧层的建筑筑，还应进行行地基变形计计算。建筑物物基础沉降等等于垫层自身身的变形量与与下卧土层的的变形量之和和。对超出原地面面标高的垫层层或换填材料料的密度高于于天然土层密密度的垫层，，宜早换填并并考虑其附加加的荷载对建建造的建筑物物及邻近建筑筑物的影响。。二砂垫层施施工（一）对材料料的要求砂石垫层材料料宜选用碎石石、卵石、角角砾、圆砾、、砾砂、粗砂砂、中砂或石石屑(粒径小于2mm的部分不应超超过总重的45％)，应级配良好好，不含植物物残体、垃圾圾等杂质。当当使用粉细砂砂时，应掺入入不少于总重重30％的碎石或卵卵石。砂石的的最大粒径不不宜大于50mm，并通过试验验确定虚铺厚厚度、振捣遍遍数、振捣器器功率等技术术参数。对湿湿陷性黄土地地基，不得选选用砂石等透透水材料。开挖基坑时应应避免坑底土土层扰动，可可保留200mm厚土层层暂不不挖去去，待待铺砂砂前再再挖至至设计计标高高，如如有浮浮土必必须清清除。。当坑坑底为为饱和和软土土时，，必须须在与与土面面接触触处铺铺一层层细砂砂起反反滤作作用，，其厚厚度不不计入入砂石石垫层层设计计厚度度内。。（二））施工工机具具及方方法平碾、、羊足足碾、、振动动碾、、振动动压实实机、、蛙式式夯实实机、、重锤锤夯实实。1机械碾碾压法法机械碾碾压法法是采采用各各种压压实机机械来来压实实地基基土。。此法法常用用于基基坑底底面积积宽大大，开开挖土土方量量较大大的工工程。。2重锤夯夯实法法重锤夯夯实采采用圆圆台形形锤(见下图图)，锤重重宜大大于2t，锤底底面的的单位位静压压力为为15～20kPa，夯锤锤落距距宜大大于4m。重锤夯夯实宜宜一夯夯挨一一夯顺顺序进进行。。在独独立柱柱基基基坑内内，宜宜按先先外后后里顺顺序夯夯击。。同一一基坑坑底面面标高高不同同时，，应按按先深深后浅浅的顺顺序逐逐层夯夯实，，一般般累计计夯击击10～15次。最最后两两击平平均夯夯沉量量，对对砂土土应不不超过过5～10mm，对细细颗粒粒土应应不超超过10～20mm。重锤夯夯实的的现场场试验验应确确定最最少夯夯击遍遍数、、最后后两遍遍平均均夯沉沉量和和有效效夯实实深度度等。。有效效夯实实深度度一般般可达达lm左右，，并可可消除除1.0～1.5m厚湿陷陷性黄黄土层层的湿湿陷性性。3平板振振动法法两个偏偏心块块以相相同速速度反反向转转动而而产生生很大大的垂垂直振振动力力。对主要要由炉炉渣、、碎砖砖、瓦瓦块组组成的的建筑筑垃圾圾，振振动时时间约约在1min以上；；对含含炉灰灰等细细粒填填土，，振动动时间间约为为3～5min，有效效振实实深度度为1.2～1.5m。（三））施工工要点点1应考虑虑附加加荷载载对邻邻近建建筑的的影响响；2注意地地下水水位的的要求求；3严禁扰扰动下下卧软软层，，留200mm土；4垫层铺铺填前前，应应做好好验槽槽工作作；5垫层底底面宜宜设在在同一一标高高上，，如深深度不不同，，基坑坑底面面应挖挖成阶阶梯形形或斜斜坡搭搭接形形，各各分层层搭接接位置置应错错开0.5～1.0m水平距距离。。搭接接处注注意夯夯压密密实，，并按按先深深后浅浅的顺顺序进进行垫垫层施施工。。4水撼法法在基槽槽两侧侧设置置样桩桩，控控制铺铺砂厚厚度，，每层层虚铺铺25cm。铺铺好好后后，，灌灌水水与与砂砂面面齐齐平平，，然然后后用用钢钢叉叉插插入入砂砂中中振振摇摇十十几几次次，，如如果果砂砂已已沉沉实实，，便便将将钢钢叉叉拔拔出出，，在在相相距距10cm处重重新新插插入入摇摇撼撼，，直直至至这这一一层层全全部部结结束束，，经经检检查查合合格格后后铺铺第第二二层层。。钢叉叉分分四四齿齿，，齿齿的的间间距距80mm，长长300mm，木木柄柄长长90mm6用碎石或或卵石、、砾石作作垫层材材料时，，基坑底底部要先先铺填一一层厚150～300mm的砂垫层层，并用用木夯夯夯实。不不得使用用振捣器器，以防防下部软软弱土层层(特别是淤淤泥或淤淤泥质土土层)表面受到到局部破破坏。如如果淤泥泥或淤泥泥质土层层厚度较较小，在在碾压荷荷载下，，抛石能能挤入该该层底面面时，可可采用抛抛石挤淤淤处理。。即先在在软弱土土层上堆堆填块石石，然后后将其压压入以置置换和挤挤出软弱弱土。三质量量检验1环刀法用容积不不小于200cm3环刀压入入垫层中中取样，，测定其其干土密密度（或或压实系系数），，以不小小于填料料在中密密状态时时的干土土密度数数值为合合格。2贯入法需将表面面的填料料刮去3cm左右，并并用贯入入仪、钢钢叉或钢钢筋等以以贯入度度大小检检查垫层层的质量量。其他垫层层材料2．粉质粘粘土土料中有有机质含含量不得得超过5％，亦不不得含有有冻土或或膨胀土土材料。。当含有有碎石时时，粒径径不宜大大于50mm。3．灰土灰土的体体积配合合比宜为为2：8或3：7。土料宜宜用粉质质粘土，，不宜使使用块状状粘土和和砂质粉粉土，不不得含有有松软杂杂质，并并应过筛筛，其颗颗粒粒径径不得大大于15mm。石灰宜宜用新鲜鲜的消石石灰，其其颗粒粒粒径不得得大于5mm。4．矿渣垫层使用用的矿渣渣是指高高炉重矿矿渣，可可分为分级矿渣渣、混合矿渣渣及原状矿渣渣。矿渣垫垫层主要要用于堆堆场、道道路和地地坪，也也可用于于小型建建筑物、、构筑物物地基。。选用矿矿渣的松松散重度度不小于于11kN／m3，有机质及含含泥总量不超超过5％。设计、施施工前必须对对选用的矿渣渣进行试验，，在确认其性性能稳定并符符合安全规定定后方可使用用。作为建筑筑物垫层的矿矿渣应符合对对放射性安全全标准的要求求。易受酸、、碱影响的基基础或地下管管网不得采用用矿渣垫层。。大量填筑矿矿渣时．应考考虑对地下水水和土壤的环环境影响。5．其他工业废废渣在有可靠试验验结果或成功功工程经验时时，对质地坚坚硬、性能稳稳定、无腐蚀蚀性和放射性性危害的工业业废渣等均可可用于填筑换换填垫层。被被选用工业废废渣的粒径、、级配和施工工工艺等应通通过试验确定定。6．土工合成材材料由分层铺设的的土工合成材材料与地基土土构成加筋垫垫层。所用土土工合成材料料的品种与性性能及填料的的土类应根据据工程特性和和地基土条件件，按照现行行国家标准《土工合成材科科应用技术规规范》GB50290－98的要求，通过过设计并进行行现场试验后后确定。作为加筋的土土工合成材料料应采用抗拉拉强度较高、、受力时伸长长率不大于4%～5%、耐久性好、、抗腐蚀的土土工格栅、土土工垫或土工工织物等土工工合成材料；；垫层填料宜宜用碎石、角角砾、砾砂、、粗砂、中砂砂或粉质粘土土等材料。当当工程要求垫垫层具有排水水功能时，垫垫层材料应具具有良好的透透水性。在软软土地基上使使用加筋垫层层时，应保证证建筑稳定并并满足允许变变形的要求。。粉煤灰垫层粉煤灰是燃煤煤电厂的工业业废弃物，实实践证明，粉粉煤灰是一种种良好的地基基处理材料资资源，具有良良好的物理、、力学性能，，能满足工程程设计的技术术要求一．工程特性性及对环境的的影响1自重轻2击实性好3抗剪强度（与与土相当）4压缩性5承载能力6渗透性7抗液化性8对环境的影响响二．设计和施施工1、材料要求粉煤灰可采用用湿排灰、调调湿灰和干排排灰。不含有有机物、垃圾圾和有机质等等杂物。运输输时粉煤灰含含水量不宜过过多或过少，，过多会在运运输过程中造造成滴水，过过少会造成扬扬尘，污染环环境。洒