地基处理换填垫层设计施工

换填垫层法地基处理概述1换填垫层设计2垫层碾压施工3质量检验4572.1概述换填垫层法

换填垫层法——是将基础底面下一定深度范围内不满足地基性能要求的土层（或局部岩石），全部或部分挖出，换填上符合地基性能要求的材料，然后分层夯实作为基础的持力层。

换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。换填垫层法按其换填材料的功能不同，又分为垫层法和褥垫法。

垫层法——通常指当软弱土地基的承载力和变形满足不了建（构造、）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、矿渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实至要求的密实度。它包括低洼地域筑高（平整场地）或堆填筑高（道路路基）。垫层法

砂石垫层施工三合土垫层施工提高地基承载力减少沉降量加速软弱土层的排水固结防止冻胀消除地基的湿陷性和胀缩性

垫层作用沉降适用范围《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)中规定：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、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。淤泥湿陷性黄土

褥垫法——是将基础底面下一定深度范围内局部压缩性较低的岩石凿去，换填上压缩性较大的材料，然后分层夯实的垫层作为基础的部分持力层，使基础整个持力层的变形相互协调。褥垫法是我国近年来在处理山区不均匀的岩土地基中常采用的简便易行又较为可靠的方法。褥垫法2.2换填垫层设计

砂（砂石、碎石、粉煤灰、矿渣）垫层设计

一般要求：既要有足够的厚度以置换可能受到剪切破坏的软弱土层，又要满足建筑物地基强度和变形的要求，另外，还要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出增加沉降，同时还应尽量做到经济合理。

主要内容：确定垫层的合理厚度和宽度。应根据建（构）筑物体形、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综合考虑。

(1)垫层厚度的确定根据需置换软弱土层的深度或下卧土层的承载力确定

条形基础：

矩形基础：

换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。条形基础：

矩形基础：

b——矩形基础或条形基础底面的宽度l——矩形基础底面的长度pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值pc——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(°)(2)垫层宽度的确定垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散和防止垫层向两侧挤出的要求。

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。(3)垫层承载力的确定

垫层的承载力宜通过现场试验确定，当无试验资料时，可按表2-2采用，并应进行下卧层承载力的验算。施工方法换填材料类别压实系数λc承载力特征值fak(kPa)碾压、振密或夯实碎石、卵石0.94～0.97200～300砂夹石(其中碎石、卵石占全重的30%～50%)200～250土夹石(其中碎石、卵石占全重的30%～50%)150～200中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾150～200粉质粘土130～180灰土0.95200～250粉煤灰0.90～0.95120～150石屑0.94～0.97120～150矿渣-200～300重锤夯实土或灰土0.93～0.95150～200压实系数λc为土的控制干密度ρd与最大干密度ρdmax的比值

(4)沉降计算垫层地基的变形等于垫层自身的变形量s1与下卧土层的变形量s2之和，可按下式进行计算：s——基础沉降量（mm）；s1——垫层自身变形量（mm）；s2——压缩层厚度范围内（自垫层底面算起）各土层压缩变形之和（mm）。p——基底平均有效压力α——基底压力扩散系数。注意事项：碎石、卵石、砂夹石、砂和矿渣垫层，在地基变形计算中，可以忽略垫层自身部分的变形值对于细粒材料的尤其是厚度较大的换填垫层，则应计入垫层自身的变形垫层下卧层的变形量s2可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2012）的有关规定计算

【例2-1】某四层混合结构，承重墙为240mm厚的砖墙，传至基础顶部的竖向力Fk=180kN/m，地基的表层为1.2m厚的杂填土，γ=17.5kN/m3；其下为7.8m厚的淤泥，含水量w=50%，承载力特征值fak=75kPa。地下水位深度为1.0m，基础埋深d=0.8m，试设计该墙基的砂垫层。解：1.计算基础宽度b和基底附加压力p0垫层材料选用中砂，查《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2012）其承载力特征值fak=200kPa，γ=18kN/m3，γ’=10kN/m3，宽度修正系数ηb=3.0，深度修正系数ηd=4.4，经深度修正后的地基承载力特征值为：2.确定垫层底面淤泥的承载力特征值fzb=1.0m<3.0m

3.计算垫层底面处的自重应力pcz和附加压力pz4.验算垫层厚度z5.确定垫层宽度b’素土和灰土垫层设计

素土垫层（简称土垫层）和灰土垫层（石灰与土的体积配合比一般为2:8或3:7）在湿陷性黄土地区使用较广泛，处理厚度一般为1～3m。通过处理基底下的部分湿陷性土层，可达到减小地基的总湿陷量，并控制未处理土层湿陷量的处理效果。素土垫层或灰土垫层可分局部垫层和整片垫层。当仅要求消除基底下处理土层的湿陷性时，宜采用素土垫层；除上述要求外，还要求提高土的承载力或水稳性时，宜采用灰土垫层。

局部垫层一般设置在矩形(或方形)基础或条形基础底面下，主要用于消除地基的部分湿陷量，并可提高地基的承载力。根据工程实践经验，局部垫层的平面处理范围，每边超出基础底边的宽度不应小于其厚度的一半，即使地基处理后，地面水仍可从垫层侧向渗入下部未经处理的湿陷性土层而引起湿陷，故对有防水要求的建筑物不得采用。

整片垫层一般设置在整个建(构)筑物(跨度大的工业厂房除外)的平面范围内，每边超出建筑物墙基础外缘的宽度不应小于垫层的厚度，并不得小于2m。整片垫层的作用是消除被处理土层的湿陷量，以及防止生产和生活用水从垫层上部或侧向渗入下部未经处理湿陷性土层。。垫层厚度的确定

计算方法同砂垫层垫层宽度的确定

a.局部垫层的平面处理范围，每边超出基础底边的宽度，可按下式计算确定，并不应小于垫层厚度的一半：

b.整片垫层的平面处理范围，每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，不应小于垫层的厚度，并不应小于2m。(3)垫层承载力的确定宜通过现场载荷试验确定。当无试验资料时，土垫层承载力特征值不宜超过180kPa；灰土垫层承载力特征值不宜超过250kPa。(4)沉降计算计算方法同砂垫层。

褥垫沥青基岩基础褥垫Ⅰ土层Ⅰ基岩基础Ⅰ-Ⅰ沥青褥垫溜层设俭计褥垫的反作用是纽奉调整地资基的压桨缩性，酿用褥垫样改造压铺缩性低腹的地基苏，使之桶与压缩五性较高辩的地基妥相适应般，从而摩调整岩匆土交界哭部位地父基的相曲对变形.由于褥爬垫材料霞要求比怪换填的狠地基压描缩性大润，因而订不存在者褥垫向再四周挤避出的问寨题，所茫以褥垫喘的宽度速通常取司稍大于守基底的洗宽度，面不需进惰行另行盾计算确胜定。褥垫沾的设泊计主售要是泳根据醉地基井变形庄的要杠求确乏定其歌厚度z。褥垫斤的厚抚度是沃按照摆地基术所需高调整辛的沉吵降量伤的大相小确赵定的暑，通例常褥贩垫的狱厚度z可按下傍述方式奴进行计南算。（1）确定昨要求褥北垫的沉基降量s2褥垫蕉的沉焰降量黑：（2）褥油垫的凳厚度z褥垫的远厚度z：也可查吩根据褥候垫材料椅的侧限盆压缩试昆验得出贩的p~s曲线，维按下式蹲进行计硬算：垫层笑材料丧选用(1拣)砂石砂石恋垫层厦材料佳宜选呈用质撇地坚趋硬的炒碎石班、卵雾石、筐角砾歌、圆炮砾、文砾砂拉、粗装砂、遵中砂朴、或闷石屑扣（粒饶径小陵于2m凭m的部分鲁不应超费过总重有的45扒%），应吸级配良彩好，不桐含植物瘦残体、稳垃圾等瞧杂质。夫当使用们粉细砂紧或石粉糟（粒径萌小于0.拦07消5m蔽m的部分贪不应超米过总重馋的9%）时，耽应掺入箩不少于宗总重的30%的碎石红或卵石颜。砂石顺的最大的粒径不酷宜大于50样mm。对湿陷角性黄土斜地基，今不得选伴用砂石享等渗水免材料。(2魄)粉质峡粘土土料中赠有机质磁含量不饺得超过5%，亦攀不得枯含有役冻土错或膨砖胀土园。当扫含有洞碎石绳时，怪其粒会径不响宜大菜于50达mm。用礼于湿击陷性讽黄土猜或膨很胀土采地基渡的粉侨质粘严土垫喊层，抬土料无中不乱得夹县有砖胡、瓦新和石板块(3)灰土体积论配合态比宜弹为2:访8或3:励7。土料宜潮用粉质椒粘土，奥不宜使尚用块状思粘土和隶砂质粘姜土，不得泪含有松新软杂质座，并应王过筛，稍其颗粒摸粒径不含得大于15励mm。石灰年宜用便新鲜维的消思石灰，其架颗粒呈粒径象不得政大于5m电m。(4亏)粉煤碑灰可用价于道宫路、蒙堆场衰、和触小型酸建筑睡、构巩筑物组的换匠填垫侨层。粉煤灰垮垫层上不宜覆土0.层3~银0.畅5m。作为介建筑滩物垫续层的渔粉煤仪灰应皆符合腥放射悦性安躁全标叙准的但要求壮。粉陵煤灰茂垫层安中的非金属多构件吊、管寄网宜稠采用鼠适当降防腐穴措施己。大喊量填倍筑粉煎煤灰外时应位考虑软对地穷下水条和土印壤的咏环境公影响踏。(5朗)矿渣垫层使轰用的矿榜渣是指羡高炉重下矿渣，可分悼为分级颗矿渣或威不分级刷矿渣、适混合矿溜渣及原循状矿渣不。矿渣兴垫层主鞭要用于石堆场、替道路和蛮地坪，咬也可用妹于小型监建筑、拦构筑物浮地基。(6瓶)其他工企业废渣在有可袄靠试验仅结果或慎成功工恨程经验皱时，对喉质地坚膀硬、性心能稳定说、无腐愧蚀性和烛放射性金危害的钢工业废江渣等均建可用于呈填筑换瞎填垫层摸。被选往用工业狗废渣的既粒径、脖级配和涛施工工伶艺等应邀通过试奋验确定坛。(7嫌)土工合产成材料由分层壮铺设的役土工合餐成材料咏与地基斗土构成咽加筋层莫。所用执土工合廉成材料躺的品种思与性能瘦及填土菌的土类蔑应根据欲工程特鸟性和地主基土条冶件，按来照现行改国家标蹈准《土工铜合成钻材料永应用蚕技术恼规范》（GB勇50睁29拔0-非98）的刑要求秀，通撒过设忘计并悼进行尖现场叹试验斯后确贼定。(8)聚苯柄乙烯雄板（EPS）土工偶格栅维土持工格跨室妖三维志土工斧网垫2.3垫层究碾压药施工含水订量Wop： 颗趣粒表面净水膜很盛薄，相恐对移动普困难含水量=Wop： 水蛾膜润滑醋作用效扶果最佳红，孔隙练气尚没爆有形成戏封闭气计泡，易傲排出含水量奶﹥Wop： 水赞膜润滑骡作用不丧再明显猪增加；秩封闭气霉泡难以展排出;水的瞧相对蓄含量五增加压实猜机理颗粒破洽碎（细病粒土较贡少）粒间联仍结力被朴破坏，鼻颗粒拆间柏孔隙被肢压缩土粒定堂向排列0481216202428

含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)饱和曲线dmaxWop压实骡与含颂水量在工程肾实践中惜，对垫阔层的碾出压质量肢进行检席验，要爷求获得温填土的执最大干护密度ρdma恋x，它可事通过室内际击实取试验确定：室内基票实试验试验设软备：击睁实筒V=10虑00盲cm3；击实贪锤w=2挪5牛顿试验拴条件靠：土绸样分录层n=醋3层；落道高d=捉30递cm；慎击盯数N=2附7/层击实鼻能量试验咳方法但：对w=co粗sns蛋t的土，粗分三层膜压实；玻测杯定击实婚后的w、，算定d注意撞：仅畏适用碍于细姐粒土倒；对粗转粒土血，可婚用较榆大尺带寸的剖击实围仪土压实菠功能相同的为压实功切能对于不卸同土料阴的压实熟效果并鸡不完全逗相同，批粘粒含亩量较多坡的土，投土粒间芬的引力愁就越大妙，只有嚼在比较火大的含浩水量时薯，才能蛋达到最递大干密仅度的压爸实状态最优含煌水量在一定坟的压实银机械的姓功能条裹件下，贪土最易劫于被压抽实、并位能达到禽最大密丝式实度时帐的含水滴量，称芳为最优含秤水量，相鞭应的详干密追度称醉为最大干客密度。最担优含怀水量宏大致痰为塑宪限＋2％。禽土中填粘土摧矿物屯含量俊大，难则最遣优含排水量予越大咳。改变压碧实功能，曲线替的基本以形状不忧变，但夕其最大鼓干密度永位置却币发生移忍动，随蚕着压实央功能的团增大，候曲线向痕上方移校动，亦牲即在加漠大压实似功时，全最大干脑密度增葵大，而误最优含垄水量却趟减少。图2-4不同压柔实功能岩的击实印曲线对现厌场土另的压瘦实，妇应以皆压实激系数λc（土的逮控制干狗密度ρd与最大司干密度ρdma西x之比虚）与达施工古含水件量（疑最优朵含水雄量）现来进物行控捧制。Ⅰ、Ⅱ级土石猴坝λc>95耳~98加%II领I~尼Ⅴ级土政石坝λc>9造2~淋95麦%工程股上常羡采用压实度λc，作毒为填殿方压趟实密耳度控勿制的朋标准帜：压实膏方法（1）机聚械碾跃压法平碾振动碾所有工施工茄参数挪如施竹工机相械、序铺筑蛾厚度达、碾怕压遍泪数及踢填筑俗含水穴量等肯都必蕉须由工地波试验垄确定。由于老现场安条件详终究缴与室效内试势验的末条件殃不同倦，因风而对黎现场导应以妙压实欣系数λc与施炮工含蚊水量封进行桨控制础。施工时埋先按设味计挖掉捉要出处盾理的软姥弱土层爪，把基评础底部我土碾压加密实后肃再分层扩填筑，并吼逐渐列压密耐。压疤实效付果取历决于责被压福实填齐料的阻含水乎量和尘压实骆机械麦的能须量。注意事番项：平板振临动法是连使用振肤动压实蒸机来处军理无粘性吉土或辣粘粒版含量掀少、响透水践性较影好的各松散遥杂填岭土地往基的一夸种方海法。（2）平到板振动狼法重锤判夯实徐法用选起重驳机械拘将夯锈锤提督升到条一定关高度误，然挪后自悟由落宜锤，览不断成重复挥夯击钻以加袋固地船基。怀重锤怀夯实执法一精般适薯用于通地下众水位仰距地箭表0.渴8m以上津稍湿问的粘验性土挨、砂声土、杆湿陷胡性黄洽土、门杂填地土和病分层倍填土陷。（3）糠重捶夯宽实法吊环1430680l=1000钢板图2-7

夯锤三种方哥法的作统用和原慌理及适央用范围处理方法原理及作用适用范围机械碾压法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垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、灰土垫层、二灰垫层和素土垫层等。它可提高持力层的承载力，减少沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用以及改善土的抗液化性常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基重锤夯实法一般适用于地下水位以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土以及分层填地基。平板振动法适用于处理无粘性土或粘粒含量少和透水性好的杂填土地基⑶铺填厚侍度：垫层舱的施芦工方素法、血分层途铺填雕厚度警，每无层压拘实遍让数等招宜通擦过试糊验确宜定。坐垫层乌的分层铺钉填厚度一般剑取20遍0～30障0m皂m。换填垫价层法施糠工三合莲土垫感层施窃工⑴基坑排差水：除采宽用水撼飞法施工砂垫层外，投换填背垫层喜不得仔在浸水形条件欲下施工知，必即要时轮应采徒用降爱低地可下水乏位措迈施。⑵含编水量揭：粉质践粘土婆和灰牌土垫茶层土眉料宜赴控制识在最优含勾水量(击实似试验也确定厚或按必当地妈经验衫取用)±2%的范围塘内。⑷施工著顺序旷：垫层档底面筝如深颤度不基同，脸基坑魂底土偿面应骗挖成阶梯或斜坡搭私接，并抄按先深票后浅丽的顺爆序进行握垫层邪施工臂，搭适接处搬应夯葛压密像实。1换填贵垫层枕法共70页第9页⑸分段挤施工梢：粉质浸粘土别及灰股土垫绪层不炼得在柱基、墙角及承重霞窗间善墙下蜘接缝。上下忘两层的茶缝距不芒得＜50港0m虑m。灰监土应室拌合咏均匀诸并当扮日铺走填夯翁压，3d内不得引受水浸博泡。1.3换填夏垫层尽法施床工⑹加筋材获料铺设健：铺设喜时将缩慧土工顶合成董材料户张拉泪平直励、绷距紧，教严禁宣有折骑皱；贫切忌东曝晒堡或裸玩露；雾连结步宜用搭接介法、缝接抵法和胶结法。砂石曾垫层别的三知边冲滑击碾卷分层云压实粘土清垫层敲的振森动碾酸分层丸压实砂石炎垫层妹上的返土工呈格栅约铺设共70页第10页（1）垫层施仔工应根煎据不同掘的换填材叔料选择昼施工碧机械。粉质粘怖土、灰侧土宜采愿用平碾驶、振动剃碾或羊刮角碾，中小竭型工眼程也鞭可采绪用蛙控式夯应、柴径油夯折；砂石等狡宜用平考碾、振门动碾、枣平板振伶动器、伶蛙式夯误；矿渣辫宜采历用平围板振细动器鼓、平稍碾，堤也可拴采用女振动貌碾。施工要微点（2）垫层的突施工方您法、分蝴层铺填许厚度、歇每层压仅实遍数荣等宜通暖过试验绞确定。一般情午况下，旁垫层的舒分层铺分填厚度抽可取200忌~30拐0mm（3）粉质粘处土和灰邻土垫层喂土料的她施工含垦水量宜乳控制在伍最优含菌水量的挽范围内（4）当垫坐层底部裁存在古平井、古畅墓、洞投穴、旧呆基础、朴暗塘等笔软硬不佛均部位闻时，应辛根据建剪（构）肉筑物对模不均匀拉沉降的迅要求予拼以处理燃，并经附检验合秃格后，突方可铺姓筑垫层为。（5）基坑开狂挖时，蚊应避免鉴坑底土兄层受扰振动，可骡保留约20减0m改m厚的土尾层暂不叶挖去，溪待铺筑宾垫层前董再挖至锋设计标铺高。（6）换差填垫金层施瓣工应钥注意归基坑悦排水营、除傍采用廊水撼厚法施攻工砂节垫层断外，眨不得弊在浸甜水条菊件下壳施工详，必戒要时窝采用反降低垄地下唇水位父的措情施（7）垫碗层底落面宜败设在淘同一减标高航上，默如深偶度不史同，桑基坑企底土抄面应制挖成阶梯状或斜坡搭接茎，并哥按先祥深后叫浅的甲顺序慎进行沟垫层泻施工旦，搭案接处导应夯有压密倡实。（8）铺设名土工合祸同材料侮时，下百铺地基端土层应恭平整，届防止土鞋工合同警材料被搁穿刺、顿顶破。博铺设时酱应把土蝴工合同槐材料张滥拉平直谨、绷紧使，严禁户有折皱荷；端头番应固定舅或回折屯锚固；菌切忌曝纠晒或裸则露；连俗结宜用搭接法、缝接很法和胶结法，并酬均应乓保证父主要铅受力悦方向宾的连饺结强青度不徒低于