第三章 垫层法新

第三章垫层法软土层垫层

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。

§3－1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。§3－2垫层的作用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。

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。（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。3.加筋土垫层

加筋土垫层是指由砂、石和素土垫层中增设各种类型加筋材料组成的复合垫层。如加筋土垫层、土工格室垫层等。其主要作用有以下三个方面：（1）扩散应力，使压缩应力分布均匀；（2）增强砂石垫层的整体性和刚度，减小不均匀沉降；（3）约束软弱土的侧向变形。一、垫层材料选用§3－3换土垫层的设计

主要内容：垫层材料的选用、厚度的确定、垫层铺设范围以及地基沉降计算等。

垫层材料：砂、碎石、素土、灰土、粉煤灰、矿渣、加筋土等。

选用原则：因地制宜根据工程的具体条件合理选用。施工方法换填材料压实系数λc承载力特征值（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、圆砾、角砾150~200粉质粘土130~180灰土0.95200~250粉煤灰0.90~0.95120~150矿渣——200~300重锤夯实土或灰土0.93~0.95150~200各种垫层的承载力特征值二、砂垫层厚度及宽度的确定软土层垫层faz——垫层底面处软弱土层经深度修正后的承载力特征值；

σcz

——垫层底面处土的自重应力；

σz——垫层底面处土的附加应力。1.垫层厚度的确定

垫层厚度：0.5m~3m。p0zθσczσzd垫层表达式：条形厌基础矩形编基础垫层躬底面脏处的涝附加遇应力σz：地基喊承载撤力修角正：p0zθσczσzd垫层式中p——基础孔底面识平均默压力(k盘Pa炮)；σc——基础轰底面下标高蜻处的甲自重础应力(k麻Pa钩)；l、b——基础秋底面哀的长伞度和绘宽度(m)；z——垫层肚的厚叠度(m)；θ——垫层雾的应抓力扩两散角绘。

换填材料

z/b中（粗）砂、砾砂、角（圆）砾、碎（卵）石、石屑、矿渣粉质粘土粉煤灰灰土0.2520º6º28º≥0.5030º23º2.垫层帐宽度晨的确供定垫层船顶面呼宽度岁：底宽渠确定在后，回可从吓垫层僻底面洒两侧安向上残，按距基坑祖开挖娃期间筛保持爬边坡堆稳定赌的当心地经刑验放唐坡确毯定，欧垫层会顶面迟每边旷超出侄基础垂底边头不宜呀小于30蒙0m沃m。垫层览底面睡宽度薪：需满蔽足应些力扩课散和胞防止扒垫层劳向两粒侧挤狭出的讲要求驴。三.沉降进计算式中s——基础跟沉降杂量；s1——垫层互自身业变形迅量；s2——压缩穷层厚驶度范除围内卸（自亡垫层抖底面给算起轮）各交土层奇压缩变形醉之和累。对于涌碎石垂、卵怎石、谨砂夹搜石、宁砂和领矿渣平等粗耻粒换拒填材父料的盏垫层革由于涉在施呢工期撕间垫钉层自劫身的恋压缩左变形闲已基讯本完匪成，队且量球值很牙小，找因而茶在地修基变觉形计纯算中仇，可盲以忽屡略该堂部分重；但耳对于安细粒闯材料贼，尤腔其是有厚度众较大匠的换愧填垫霜层，谷则应束计入踩垫层灶自身仁的变垦形。s1计算恩中，表应力梳可取较垫层锐顶面级和底乳面压跨力的务平均萄值。炒一般惊砂垫送层Es=2浸030烤MP剥a；粉轮煤灰市则Es=820羞MP琴a，碎那石、帖卵石恰为3050猛MP按a。无牵论是蜓地基勇还是矩垫层兔，其抗沉降烫计算股均可抄传统艺分层脸总和闹法计基算。某砖宜混结余构办桶公楼忘，承起重墙歼下为上条形仅基础此，宽1.末2m，埋政深1.洞0m，承毯重墙蝴传至演基础尘的荷怠载F=1横80kN/m；地烛表为1.普5m厚的衔杂填份土，γ=蹦16kN/m3，γsa筛t=1增7kN/m3；下陶面为燥淤泥床层，γsa耀t=1脊9kN/m3，地错基承黄载力阿特征列值fak=67祥kP军a，地家下水淡埋深1.丛0m。试名设计谣基础熊的垫劳层。【解】⑴垫层堡材料字选中劫砂，允并设礼垫层从厚度z=1眠.5m，则垫击层的法应力摆扩散凉角θ=翅30川°。例稍题（2）垫南层厚搁度的签验算基础当底面矛平均烘压力塘设计碧值p为：基底姜处的诱自重隐应力充：σc=1拨6×液1.活0=叛16kP叉a垫层并底面售处的话附加自应力垫层耀底面枣处的栽自重狮应力:经深庸度修铜正得膜地基仍承载持力设同计值faz（查饰表得别深度舱修正描系数ηd=1俗.1）:故满下足强导度要贩求，沃垫层凡厚度装选定抢为1.挺5m合适吉。（3）确价定垫吐层底稿宽b′取b′为3m，按1：1.斑5边坡困开挖调。二、欲土垫脆层设氧计素土肌、灰掩土、攀二灰鹊土总穴称土宏垫层从。适弄于处设理1~名3m厚的辞软弱怕土层热。灰土邮：熟石辆灰与良粉质男粘土新按2：8或3：7比例喜拌和窑。垫槐层强拔度随铁灰量梢的增唉加而网提高财。2：8的灰土：当时，其容许承载力也可达300kPa。3：7灰土,当时，其容许承载力可达300kPa以上。基础羊灰土劫垫层芝施工软土臣地基榜上土未垫层密厚度给的确炮定与登砂垫隙层相暑同。（1）对削非自素重湿沸陷性结黄土宿地基恋上的揉垫层脚厚度液应保上证天凯然黄卧土层慈所受饿的压谨力小收于其叔湿陷旬起始斯压力嫌值。（2）对维自重丛湿陷昂性黄哪土地闹基上毅，垫致层厚意度应毙大于亦非自垄重湿忘陷性音黄土芹地基尺上垫陵层的保厚度拨，或具控制湾剩余泊湿陷互量不磁大于20cm才能嫁取得崭好的瓣效果艺。1.厚度晒确定2.宽度之确定按照锅处理绸范围呀素土皮垫层晓或灰强土垫驰层可窗分为但局部烈垫层镜和整加片垫仿层。式中b——灰土遭顶面渗基础其砌体争宽度妖；z——灰土助厚度类。灰土狮垫层浴的宽辰度可乒取（1）局价部垫蹈层：一般在设置刃在矩施形（肯或方妻形）仪基础侄或条痰形基主础底侧面下改，其嘴平面积处理丧范围汽，每骆边超欢出基权础底钞面的哨宽度施不应版小于弹垫层袖厚度味的一慕半。（2）整纳片垫掏层：一般灾设置蔬在整涨个建泡筑物洗（跨街度大灿的工捎业厂训房除茎外）花的平重面范军围内避。每维边超索出建拾筑物勒墙基微础外暂缘的偷宽度小不应像小于捎垫层蒜的厚誓度，灭并不绍得小谱于2m。1.化学迷性质粉煤续灰和停天然四土中竭的化臣学成庭分具串有很借大的武相似男性，静具有至火山饭灰的巡寿特性孙，在鬼潮湿腔条件佩下具咬有凝及硬性设，与舅二氧腰化硅防，三是氧化巷二铝忽等物浴质进露行水宽化反婚应，脸生成抗水化病产物印，使伞碾压箭密实鹊的粉里煤灰编颗粒委胶结锐固化丙形成艇块状笋结构捉，可登提高鞋粉煤芦灰的缩慧强度置，降傅低压地缩变锻形，并增强暖抗渗善性和催水稳牵定性理。2.物理烤性质粉煤牛灰的特压实脏曲线冠与粘雅性土摇相似不，具日有相撤对较将宽的察最优矿含水幼量区档间，录其干铅密度烫对含区水量延的敏拖感性械比粘叹性土蜜小，摔最优千含水沟量易耐于控值制。三、足粉煤紧灰垫切层垫层分类适用范围砂垫层多用于中小型工程的局部处理，适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理。不适宜用于湿陷性黄土地基。素土垫层适用于中小型工程及大面积回填、湿陷性黄土地基的处理灰土垫层适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基的处理粉煤灰垫层适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小型工程的大面积填筑垫层吃分类膏及适车用范虹围§3－4垫层食施工一、确土的莲压实纤机理土一思般由度固体瓜颗粒轰、水猾、空缎气组炎成。迁土中画固、希液、甲气三赴相组驻成的稍比例终反映药干湿忌、密耗实程侨度，比对评窝价土量的工声程性集质有搁重要圾意义撑，是亭垫层俊压实逮参数顺选择拆的依欧据。实践衫证明馒，要乞使土吼的压男实效谷果最伶好，撒其含厅水量纱一定待要适悟当。伴对过巾湿的督土进宅行碾咬压会旱出现“橡皮港土”，不政能增策大土右的密普实度坡。对男很干叔的土浓进行炭碾压腊，也悄不能老把土溜充分树压实摘。0舍4赚8猜1借2个16瓣20返24勤2谜8含水天量w(塔%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)dm魂ax=1德.8遗6wop=1装2.淡11.最优挡含水级量在干补密度——含水急量曲蚂线上界干密因度的趟峰值释即为逗最大柄干密堪度，肠与之谅对应衫的含智水量型即为厕最优怎含水对量。（1）当健粘性桑土的盟含水远量较墨小时猪，水除化膜荡很薄恢，以挖结合慢水为冷主，额颗粒醋间引荷力大侧，在荷一定够的外葵部压框实功池作用屡下，毛还不区能克芬服这废种引叮力而咬使土河粒相虫对移寒动，枝压实司效果讨差，蔽土的摊干密干度较赢小；（2）当位增加类土的帅含水爸量时修，结演合水废膜逐浴渐增线厚，读颗粒筝间引译力减肚弱，赤土粒临在相郑同的栗压实赚功能赖下易始于移位动而旋挤密球，压涨实效后果提区高，首土的窜干密慈度也须随之护提高桐；2.干密盗度——含水吴量曲跟线的故物理题意义（3）当疏土中壁含水颈量增毕大到把一定轻程度语后，算孔隙胖中开陡始出蓄现自袋由水丹，结匠合水惰膜的塑扩大皮作用音并不后明显余，颗繁粒间砍引力套很弱葡，但版自由异水充何填在观孔隙革中，境阻止所了土稳粒间锈的移痰动，化并随痰着含赵水量内的继学续增围大，米移动送阻力毒逐渐驱增大鲁，压肉实效恋果反书而下聚降，宜土的传干密帅度随辞之减汗少。3.土的毯压实停系数λc式中ρd——现场乓土的洲实际策控制替干密现度；ρdm竖ax——土的拜最大郑干密次度。机械拜碾压亡法、眠重锤令夯实裹法和角振动倡压实怕法三样种。（一竹）机丘械碾颜压法机械差碾压宵法是蜡采用天压路雀机、网推土棋机、宽羊足孩碾、胞振动筒碾或气其它编压实裁机械蛾来压材实软养弱地拢基土栏或分殃层填幸土垫俱层。芽常用鉴于基狡坑面密积宽瞎大和蝇开挖沾土方炎量较辫大的面工程交。二、塑垫层级施工爹方法粘性土等软弱土杂填土砂土、碎石土、湿陷性黄土狭窄场地、边角平碾或羊足碾平碾振动碾或振动压实机蛙式夯实机土类手和场变地对毛碾压膛设备轻选用急的影多响压路苗机振动季压路变机多边抬轮振暖动压稀路机轮胎润碾羊足态碾－倦粘性费土或扮粉土Sh竞ee村ps煎fo寨ot剑r引ol防le鼻r蛙式潜打夯贝机平板樱夯施工蛾步骤:1.将拟何建范准围内缘瑞一定疮深度悔内的缓软弱砌土挖喇出至吹设计巡寿要求欢；2.将底灭部土芽体碾舞压加瓦固；3.分层缠填筑染，逐维层加暗密。施工售参数海：如施殃工机异械、隆铺筑主厚度训、碾虫压遍巧数与逗填筑偏含水轧量等贱由工猜地试清验确增定。为保户证有与效压磁实质踩量，迁碾压膨速度晨要有垄所控柿制，酒平碾宰控制齿在2.绕0km/h，羊杏足碾蝇控制附在3.私0km/h，振单动碾图控制浇在2.肠0km/h。施工设备每层铺填厚度mm每层压实遍数平碾（8~12t）200~3006~8（矿渣10~12）羊足碾（5~6t）200~3508~16蛙式夯（200kg）200~2503~4振动碾（8~15t）600~13006~8插入式振动器200~500平板式振动器150~250垫层万每层拾铺填牢厚度拥及压敲实遍伯数施工坊中，尽随层夫检验励平均谨干密迁度、被含水粱量。扭采用督环刀移法或厕贯入狗测定调法。妨每个奔基坑阴或10躁0~温50逃0m2设一厅个检扭验点津。质量宫检验壮：碾压踢法对识表层控地基遍加固返深度耕一般少可达2~递3m。一否般粘兽性土腹经表友层压急实处找理，柱其地莫基承版载力术可达80泪~1数00侍kP仁a。重锤疫夯实坛法是绸用起躺重机时械将纷夯锤并（15日~3杂0k屠N）提装升到泻一定钞高度嗓（2.迈5~脏4.穷5m），医然后骑自由哥落锤刺，不折断重包复夯寺击以湖加固些地基汁。（二嫂）重乓锤夯反实法1.施工傅顺序重锤撒夯实指宜一曾夯挨付一夯绞顺序躁进行丙。在茫独立估柱基坝基坑盈内，咳宜按号先外间后里曾的顺寒序夯坟击。同一柿基坑淡底面型标高紫不同佳时，翅应按梅先深匙后浅丸的顺犹序逐啦层夯室实。（1）现块场试螺夯；（2）夯违击前垦应检叠查坑或中土根的含豆水量恩；（3）施摩工夯凉打工液艺；（4）现密场有镰边坡残或邻肯近建丸筑物咏时，哲应当超采用占必要搭的防莫护措裁施。3.质量句检验不仅装要检犯查施宝工记浙录及撕试夯陶最后完下沉逐量，友而且限要检蹄查加罩固质帆量。璃基槽贿每30m一点唉，整闻片地腿基每10摧0m2两点照以上滴。经疤过重渴锤夯舰实的晌地基馒承载土力可夫达10始0~邮15哲0k燥Pa。2.施工涝要点振动犬压实愈法是朵利用箭各种蹈振动煌压实突机，距将松斧散土陡振压树密实草。适用里于处还理无涉粘性鸭土或蒜粘粒毕含量盗少，司透水索性较宁好的耕松散泛杂填那土地证基。振动艳压实除机的帜工作授原理耳是由决电动歉机带首动两丸个偏闹心块垃以相宗同速猎度反刊向转维动而桑产生久很大割的垂岔直振采动力灾。压实岭效果斤：一般虏杂填初土经送振实刘后，易地基迅承载遭力特貌征值恩可达10寇0~辈12堵0k禾Pa。(三)平板训振动乌法振动虚压实避的效蜓果与差填土滚成分喘、振救动时代间等望因素资有关次，一肢般振求动时鞠间越倘长，厉效果翁越好镰，但围振动佳时间相超过吉某一秤值后吗，振缓动引肤起的尤下沉金基本数稳定唤，再索继续啊振动剃就不露能起溉到进确一步桥的压丢实作约用。串因此肌，施乔工前尽需进亭行试朗振，需得出顽稳定方下沉购量和际时间膀的关兰系。参考淹：对雪主要跑由矿忌渣、桌碎砖砌、瓦栽块组丢成的漫建筑唤垃圾腿，振治动时勇间约瓣在1m婶in以上酱；对旗含炉朽灰等猪细粒广填土扩，振何动时咸间约运为3~封5m币in，有颠效振龟实深率度为1.热2~珍1.曾5m。振实仙范围剩应从龟基础敢边缘帝放出0.才6m左右福，先扑振基屈槽两酿边，坚后振毒中间公，其功振实码的标剑准是双以振勇动机暗原地替振实行不再北继续灿下沉桌为合读格，距并辅鸡以轻卵便触岔探试私验检蒙验其丙均匀排性及控影响品深度芽。1.垫层铅材料砂石删：颗粒锐级配找良好洽、质奥地坚伞硬的衬砂石铲（砂照料的饱不均姜匀系坚数不制能小们于5，以散中粗红砂为婚好，主可在底砂中餐掺入霉一定科数量谊的碎夺石，小但要耕分布桐均匀弊），扎不得怕含有富草根炭、垃杠圾，振含泥召量应无小于5％，对狂具有浙排水死要求讯的砂雾垫层屈宜控棍制在洽含泥拿量不抄大于3%。灰土临：土料挽宜用杀粉质询粘土尤，不肉宜使墨用块碗状粘巷土和谁砂质错粉土级，石长灰宜宋用新你鲜的毒消石疑灰。三、勿砂（妙砂砾映、碎陷石）妨垫层仗施工（1）施溜工机尾械应沉根据某不同海垫层丝式材料越进行却选择拴，压鼻实参鬼数由机现场寺试验乞确定叹。（2）不才同施板工机义具应羞采用效不同肢的最凭优含立水量闭，尤旗其对狸素土谢和灰菊土垫崭层应标严格捷控制吼。粉质愈粘土扬和灰盘土的铅施工恒含水遣量宜请控制筒在最帽优含薄水量wop±2%的范势围内;粉煤饮灰宜扛控制构在最帅优含赤水量wop±4蚕%范围缺内;砂石得料，霞当用节平板钳式振是动器驾时可斗取15固%~途20臭%，采换用平必碾或坊蛙式盒夯时溪可取8%硬~1李2%，用筋插入立式振熟动器芹时宜利为饱劳和；铅对于驻碎石哭及卵旦石应各充分小浇水诸湿透芬后夯毯实。2.施工据要点（3）不个良地柿质现嗓象（罢如垫第层下祥存在湿古井印、古礼墓、盼洞穴存、旧挠基础大、暗刚塘等笑），根应先储进行封清理牛，然贵后再年施工不垫层姑。（4）施衬工过证程中闷严禁彻扰动清垫层彼下卧看的淤昂泥和斥淤泥裳质土扶等软进弱土捉层。卖为避感免坑赌底土珍层受鄙到扰丘动，闻可保熔留约20钳0mm厚的行土层苏暂不跌挖去萍，待肺铺筑兰垫层洪前再劲挖至届设计坝标高滨。对确碎石灾或卵瓶石垫培层，谣其底纽奉部宜苍设置15棒0~假30饲0m纤m厚的虑砂垫猛层或控铺一折层土杠工织龄物，梅以防杰止软好弱土统层表枪面的硬局部读破坏济。（5）垫晒层的肾底面疼宜铺念设在辱同一马标高津上，渴若深次度不伶同，队基坑察底土仆面应排挖成哈阶梯小状或赠斜坡货搭接吼，并友按先努深后桑浅的穗顺序绞进行壁垫层陕施工娃，搭令接处膛应夯妖压密足实。（6）当旧地下疫水位勇高于派基坑乱底面蚀时，摸应采须取排鸣降水毕措施古。（7）垫易层每仍层虚愉铺20友0~艳30欢0m工m，分咳层铺罗填，扬分层查压实荷，每畜层经纸检验烧符合乖设计责要求拦后方少能进祸行下谜一层述施工厦。施工遵质量企检验——环刀莲法或画贯入炕测定瞎法。（1）环怖刀法场：用容雁积不屋小于20款0c板m3的环答刀