第章 换填垫层法

第3章换填垫层法

Chapter3ReplacementandCushion3.1概述

3.1Introduction当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填法，它多用于公路构筑物的地基处理。在建筑工程中也有一定范围的应用。3.2垫层的作用

3.2FunctionsofCushion（1）提高持力层的承载力；（2）减少沉降量；（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。

1普洛特（Proctor）假说当黏性土的含水量较小时，土粒表面的结合水膜很薄（主要是强结合水），颗粒间很大的分子力阻碍着土的压实，这时压实效果就比较差；当含水量增大时，结合水膜逐渐增厚，粒间联结力减弱，水起着润滑的作用，使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，压实时，孔隙水不易排出，形成较大的孔隙压力，势必阻止土粒的靠拢，所以压实效果又趋下降，这就是土的压实机理。3.3土的压实原理

3.3MechanismofSoilCompactness2控制压实效果的主要因素（1）最优含水量在一定的压实机械的功能条件下，土最易于被压实、并能达到最大密实度时的含水量，称为最优含水量，相应的干密度称为最大干密度。最优含水量大致为塑限＋2％。土中黏土矿物含量大，则最优含水量越大。（2）压实功能当压实功能较小时，土压实后的最大干密度较小，对应的最优含水量则较大。所以，在压实工程中，若土的含水量较小，则需选用夯实功能较大的机具，才能把土压实至最大干密度。（3）压实条件指压实时被压实土层的特点，所采用压实机械的功能和性能，压实的方法和方式等。室内击实试验的结果只能作为工程实践的参考。（4）其他因素土的颗粒粗细、级配、矿物成分和添加的材料等因素对压实效果是有影响的。颗粒越粗，就越能在低含水量时获得最大的干密度；颗粒级配越均匀，压实曲线的峰值范围就越宽广而平缓；对黏性土，其压实效果与其中的黏土矿物成分含量有关。3.4垫层设计(DesignofCushion)1垫层的厚度的确定垫层的厚度z应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定，并符合下式要求：

式中pz－－相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kPa）；

pcz－－垫层底面处土的自重压力值（kPa）；

faz－－垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。垫层厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。

垫层底面处的附加压力值可分别按下两式计算：对条形基础对矩形基础式中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）；

pk

－－相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（kPa）；

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，宜通过试验确定，当无试验资料时，可按下表采用。压力扩散角换填材料z/b中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石、矿渣粉质黏土、粉煤灰灰土0.2520628≥0.503023282垫层遮宽度蚁的确说定垫层鬼底面鞭的宽遵度应沿满足范基础皂底面笑应力疮扩散涛的要额求，符可按锅下式此确定移：式中b’－－垫层框底面沉宽度性（m）；θ－－压力涉扩散轮角，悼按上堵表采弹用；垃当在z/衔b小于0.塑25时，取仍按拢表中z/闻b＝0.脆25取值药。垫层单顶面酿每边越超出屋基础庄底边百不宜牢小于30陈0m匪m。3垫层纲材料倘的选爽用（1）砂石。宜渴选用历碎石这、卵智石、夸角砾非、圆夏砾、疲砾砂掏、粗坐砂、壁中砂魂或石温屑（缺粒径谷小于2m孤m的部窗分不申应超批过总幕重的45％）叨，应锣级配花良好纺，不锤含植招物残际体、奇垃圾篇等杂窝质。撇当使倡用粉身细砂妖时，议应掺命入不搭少于阔总重30％的管碎石杯或卵乐石。迟砂石树的最快大粒存径不慈宜大缠于50粥mm。（2）粉质耐黏土。土孩料中膀有机唉质含债量不茎得超蹦过5％，贩当含由有碎崖石时坑，粒译径不传宜大歪于50兄mm。（3）灰土。体踏积配刘合比费宜为2：8或3:凉7。土库料宜负用粉口质黏林土，热不宜球使用行块状庆黏土轧和砂糕质粉货土，磁不得侮含有何松软概杂质周，并佳应过驱筛，俗其颗嫌粒不猎得大兼于15狐mm。石灰堂宜用派新鲜李得消逢石灰爆，其坝颗粒捷不得范大于5m培m。（4）粉煤励灰。可殖用于义道路碰、堆水场和印小型垒建筑轰物、亚构筑朗物等涨的换猜填垫炭层。卖粉煤产灰垫法层上弟宜覆丢土0.庄3～0.叫5m。（5）矿渣。主饮要用型于堆乌场、柏道路帖和地办坪，双也可呼用于帐小型菊建筑掏物、疮构筑洞物地你基。刘选用忍矿渣喜的松呀散重冤度不剩小于11讲kN腐/m3，有鹿机质户及含碌泥总让量不途超过5％。（6）其他饭工业佛废渣。在誉有可辽靠试陷验结崇果或贩成功魄工程有经验近时，拆对质辨地坚窗硬、介性能顺稳定秃、无垒腐蚀练性和治放射建性危斥害的雀工业灾废渣毒等均声可用拼于填徒筑换假填垫主层。（7）土工棋合成已材料。由态分层封铺设慰的土蜂工合冠成材创料与是地基至土构级成加截筋垫陡层。3.灾5粉煤发灰垫缴层(Fl攻ya废shCu搁sh单io吼n)粉煤疯灰垫驳层适肿用于慌厂房坚、机己场、归公路泪和堆技场等后工程灯大面发积填怎筑。粉煤逼灰的胁工程耕特性（1）自绿重轻犬。松概散重觉度6～7k梁N/仰m3，击实喊后干交重度9.杰2～13茅.5处7沙kN断/m3。（2）击实输性能裂好。箱粉煤熔灰的田最优烂含水悔量变卸动幅晚度是4％，晴大于嗽土的2％的氏变动书幅度芒。（3）抗诊剪强技度。绑粉煤庄灰的引抗剪拥强度畏指标寨与粉壤煤灰驼的灰芬种、漏剪切巨方法颤、压徐实系感数大扰小和峰龄期拌长短伶有关掘。当猴压实庸系数例为0.果9~绸0.省95时,黏聚泻力5~奇30怕kP焦a,内摩泳擦角23吵~3前0度。（4）压缩穗性。隙当压梅实系房诚数为0.婆9~程0.逢95时,压缩蛇模量呆为8～20茎MP易a。（5）承载故能力序。对痛压实姑系数龟为0.毯9~哑0.秋95的浸助水垫泄层,其承记载力寒可采伤用12灭0～20涛0k数Pa。（6）渗透史性。勉粉煤阵灰颗苏粒组锄成近距似砂慌质粉米土，块渗透卖系数蜂在10－4～10－5cm葵/s之间增变化嚷。（7）葵抗液逗化性律。粉棉煤灰争经压剧实后哗不会添发生露液化计。3.辟6垫层深施工停方法3.缩慧6Co期ns驱tr夏uc今ti昌on讲o甲f丛Cu自sh垮io松n1按密实骆方法分类你，有闭机械羞碾压桌法、忆重锤枣夯实傲法和担平板盯振动竟法。洗应根华据不条同的宇换填窝材料奴选择茄施工针机械纠。2垫层际的施按工方舅法、妨分层雪铺填则厚度教、每留层压支实遍灭数等粥宜通货过试迟验确迷定。瓣一般你情况碑下，坡垫层慢的分仙层铺斗填厚颈度可嫂取20涌0～30勒0m紧m。3为保布证分桶层压灾实质钱量，乖应控殿制机秩械碾炎压速绣度，溜一般成平碾植为2k葱m/昂h;羊足才碾为3k环m/龙h;振动紧碾为2k线m/恰h;振动苏压实雄机为0.灭5k质m/辰h。3.贿7质量揉检验3.吊7宫Q制ua孟li揉ty将V能er锤if溪ic奸at将io双n满Te命st1对粉融质黏花土、吸灰土着、粉狸煤灰讨和砂逼石垫躬层的绝施工摄质量虑检验蚁可用纯环刀锯法、族贯入真仪法拳、静抓力触渠探、苏轻型盼动力协触探母或标另准贯句入试佩验检裹验；烛对砂羽石、饭矿渣学垫层唱可用订重型忧动力歌触探眉试验趣。2垫层摄的施喇工质冰量检咏验必祖须分酸层进融行。办应在书每层租的压兰实系怠数符晓合设貌计要皇求后用铺填睡上层缘瑞土。3采用挨环刀号法检竹验垫升层的稻施工焦质量汪时，碗取样朴点应白位于痛每层沃厚度饰的2/腔3处。殖检验虹点数申量，肾对大围基坑雷每50～10大0m2不应云少于1个检拐验点筝；对俊基槽卧每10～20钞m不应贯少于1个点秃；每伍个独恭立柱胸基不者应少私于1个点驻。4竣工赠验