垫层法处理地基类别及设计方案
02--水利工程地基处理--垫层
(一)、砂垫层厚度的确定 2、计算公式： 回填土 (1)求pz： a. 垫层底面处的附加压力值pz 可按压力扩散角法进行简化计算:
b( pk pc ) 条形基础(2-2) pz b 2 ztg
b
其中：b、l 矩形基础地 面的宽和长
第四节 砂(砂石、碎石)垫层
三、砂(砂石、碎石)垫层质量检验：
检验方法：环刀法、贯入测定法 1、环刀法：测定干密度 2、贯入法：钢筋贯入深度 3、检验点数量：参考规范 4、竣工质量验收：载荷试验、标贯、触探等。
本节完
第五节 粉煤灰垫层
一、粉煤灰垫层(Flyash Cushion)适用范围：
适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等工程大面积
b b 2 ztg
第四节 砂(砂石、碎石)垫层
一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计：
(三)、砂垫层承载力的确定 1、垫层的承载力决定于填筑料的性质、施工机具能量 大小及施工质量的优劣等，宜通过现场试验确定。 2、垫层的承载力尚必须对软弱下卧层的承载力验算后 再确定。 3、垫层的承载力也可通过取土分析、标贯实验、动力 触探等实验资料综合分析确定。 4、无试验资料时可参见表2－4。
第四节 砂(砂石、碎石)垫层
一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计：
(四)、沉降计算 1、原则： 建筑物基础沉降总量S=垫层变形Sc+下卧土层变形Sp 2、垫层： 粗颗粒垫层一般可忽略变形，需计算时方法：
( pk pc ) p z z Sc 2 Es
Es--垫层压缩模量
第三节 土的压实机理
一、土的压实机理(Compaction Mechanics)：
地基处理及加固 换填垫层法
二、砂砾垫层的设计计算
计算时，一般可采用试算的方法，即先初步拟定一个垫层厚度， 再用式(3-2-1)验算，如不符合要求，则改变厚度，重新验算，直到满 足要求为止。
垫层厚度一般不宜小于0.5m，且不宜大于3.0m。 当地基土软且厚或基底压力较大时，应考虑其他加固方案。
二、砂砾垫层的设计计算
2.垫层平面尺寸的确定 垫层的平面尺寸应满足基础底面压应力扩散的要求，并防止垫层 向两边挤出。若垫层平面尺寸不足，四周侧面土质又较软弱时，垫层 有可能部分挤入侧面软弱土中，使基础沉降增大。 垫层的宽度可按下式或根据当地经验确定：
02
换填垫层法处理地基
学习目标
1.了解换填垫层法的作用机理和适用条件； 2.掌握换填垫层的设计计算方法； 3.掌握换填垫层的施工要点。
一、换填垫层法的适用条件与作用
换填垫层法也称开挖置换法，是将地基软弱土层部分或全部挖 除，然后换填工程特性良好的材料，并予以分层压实作为地基持力层 的地基加固方法。它是一种常用的较经济、简便的浅层处理方法。
一、换填垫层法的适用条件与作用
适用条件： 处理浅层的淤泥和淤泥质土、杂填土、湿陷性黄土、膨胀土及季 节性冻土等软弱或不良土层，并可处理暗沟或暗塘等局部软弱土层。 常用的换填材料： 主要有砂、碎(卵)石、灰土、素土、煤渣以及其他强度高、压缩 性低、稳定性好和无侵蚀性的工程特性良好的材料。
一、换填垫层法的适用条件与作用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、砂砾垫层的施工
4) 在碎石或卵石垫层底部宜设置15～30cm厚的砂垫层，以防止淤 泥或淤泥质土层表面的局部破坏。同时必须防止基坑边坡土体坍落混入 垫层。
5) 砂砾垫层的质量检验，可选用环刀取样法或灌入法进行，以干重 度和贯入度为控制指标。测定其干重度时，以不小于砂料在中密状态时 的干重度为合格。中砂的干重度一般为15.5～16 kN/m3。。
地基处理-垫层处理
第二节
换土垫层法设计
要求：
1）足够的厚度 ：臵换可能受到剪切破坏的软弱
土层 ，满足地基强度和变形的要求 2）足够的宽度 ：防止垫层向两侧挤出增加沉降 3）形成一个排水层面，以利于软土的排水固结
换土垫层法设计
垫层设计的主要内容 ：
1）确定垫层的合理厚度和宽度 2）确定垫层承载力（现场试验）；
振动压实法等
换土垫层法
效果：浅层处理 适用：淤泥、淤泥质土、湿陷性
土、膨胀土、冻胀土、素填土、 杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅
层处理
换土垫层法
垫层种类 适 用 范 围
砂（沙砾、 碎石）垫层 素土垫层
灰土或二 灰土垫层 粉煤灰垫层 干渣垫层
多用于中小型建筑工程的滨、塘、沟等的局部处理。适用 一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理。不宜适 用湿陷性黄土地基，也不适宜大面积堆载。砂垫层不宜用 于有地下水且流速快、流量大的地基处理。不宜采用粉细 作垫层。
2.5
4.0
7.0
15.0
20.0
1.4
1.1
1.3
1.0
1.0
0.7
0.4
0.4
0.2
0.2
注：Es为沉降计算深度范围内压缩模量当量值； A ，其中A 为第i层土附加应力系数沿土 Es= i A /E 层厚度的积分值。
i i si
素土和灰土垫层设计
• 素土、灰土、二灰土垫层总称土垫层。 适于处理1～4m厚的软弱土层。 灰土垫层即通常讲的2：8或3：7灰土。 垫层强度随灰量的增加而提高。 二灰垫层是将石灰和粉煤灰两种材料 按2：8或3：7体积比加适当水拌和均 匀后分层夯实。其强度比灰土垫层高 得多，常用于处理湿陷性黄土。
换填法处理地基
表2 回填碾压的每层虚铺厚度及压实遍数
施工设备 质量（t）
平碾 羊足碾 蛙式碾 振动碾 振动压实机
8~12 5~16 0.2 8~15 2
每层虚铺厚度 (mm)
200~300 200~350 200~250 600~1500 1200~1500
每层压 实遍数
6~8 8~16 3~4 6~8 10
（2）重锤夯实法 是利用起重机械将重锤提升到一定高度，然后自由 落下，重复夯击加固地基的方法。
换填垫层法分类
按回填材料可分为：砂垫层、砂石垫层，碎石 垫层、素土垫层、灰土垫层、干渣垫层和粉煤灰 垫层。
按施工机械可分：重锤夯实法、机械碾压法和 振动压实法。
适应范围
《建筑地基处理技术规范》中规定：换填垫层 法适用于浅层地基及不均匀地基的处理。工程实 践表明，换填垫层法主要用于淤泥、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。
度可达1m左右(与锤底直径相当)，并可 消 除1.0一1.5m厚度范围土层的湿陷性。 夯实效果和影响深度除与锤重、锤底直 径、夯距有关外．还与夯实工艺、夯击 遍致以及土 的含水量密切相关。
（3）振动压实法 是利用振动机产生的竖向振动力，使土颗粒受振移动至稳固位
置并减小孔隙，而使土层密实的地基加固方法。该法适 用于处理地下水位在0.6m以上 的无粘性土或粘粒含量低、透水性较好的松散杂填土地基。
表1 各种垫层的承载力
材料类别 碎石、卵石 砂夹石（其中碎石、卵石占全重的30%~50%）
承载力的特征值f/kPa 200~300 200~250
土夹石（其中碎石、卵石占全重的30%~50%） 中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾
150~200 150~200
垫层法处理软弱地基的设计及其适用范围
仍 有 不 少 建筑 物 出现 裂 缝 甚 至 影 响使 用 。 这是
由于 使 用 垫层 法处 理 的 深 度 较 浅 ，垫 层 下还 有
３２ 井点 降水法 应用情 况 ． 根 据 地 质 资 料得 知 ．拟 建 场 地 水 文地 质 条
泥 浆 护 壁钻 孔 法 成 孔 。 井 孔 钻 孔 后 进 行 清孔 ， 随后 安装 井管 。
径深 井 降水 ，沿 拟 建楼 周 围设 １ ５眼 降水井 ，深
水 电泵 进行 抽 水 。 考 虑 到 降水 深 度 大 ，影 响 半
４ 结
语
本 工 程 的 井 点 降水 比较 成 功 ，水 位 得 到控 制 ．流 泥 、流 砂 的现 象 也 仅 有 少 量 出 现 ，改善
ｐ ｅ ｆ ｂ ｄ ｉ ｇ ｃ ｕ ｓ ｏ ｔ ａ ｏ ｒ ｕ ｄ ｗｅ ｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｌ ｓ ｏ ｅ ｄ ｎ ｏ ｒｅ ｔ ｒ ｔ ｓ ｆ ｇ ｏ ｎ ｒ ｎ ｒ ｕ ｅ ． ｅ ｔ ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ Ａｒ ｈ ｔｃ ｕ ｅ ａ ｄ Ｃ ｎ ｔ ｃ ｉ ｎ Ｓ ｆ Ｇ ｏ ｎ Ｂ ｄ ｉ ｇ Ｃ ｕ ｓ Ａｐ ｌ ａｉ ｎ Ｓ ｏ ｅ Ｄｅ ｙ ｒｓ ｃ ｉ ｔ ｒ ｎ ｏ ｓｒ ｔ ｏ ｒ ｕ ｄ ｅ ｕ ｏ ｔ ｅ ｄｎ ｏ ｒｅ ｐｉ ｔ ｃ ｐ 一 ｃ ｏ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｄ ｉ ｇ Ｃｏ ｒ ｅ ｔ ｅ ｔ Ｓ ｆ ｏ ｎ ｎ ｔ ｓｇ ｆ Ｂｅ ｄ ｎ ｕ ｓ ｏ Ｔｒ ａ ｏ ｔ Ｇｒ ｕ ｄ ａ ｄ ｉ ｓ Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ Ｓ ｏ ｅ ａ — ｕ ｎ ｙ Ｙｕ ｎ — ａ ｙ
２层 尼 龙 网 布 ；套 管 外 四 周用 粒 径 为 ０５ ２０ ｍ ．～ ． ｃ 的 砾石 料填 充 ，作 为 滤 水 层 ，滤层 应 填 至原 地 下 水 位 线 ，其 上 部 用 粘 土 回填 ，并 捣 实 。工 程
地基处理(砂卵石垫层)专项施工方案
碎石桩顶砂卵石垫层专项施工方案1.适用范围本管段DK168+400～DK170+100、DK177+650～DK177+630及DK179+400～DK179+520、DK199+200～DK200+000段路基基底均设置碎石桩处理, 碎石桩顶铺设0.5m厚砂卵石垫层，垫层内铺设一层80KN/m的土工格栅。
本专项方案为明确地基处理范围内碎石桩顶砂卵石垫层施工作业的工艺流程、操作要点、相应的工艺标准及检测方法，规范碎石桩顶砂卵石垫层的施工作业，保证地基处理的质量。
2.作业准备2.1内业技术准备对施工图纸认真进行的审核，确定施工的技术参数、范围人员、机械等问题，熟悉规范，技术标准。
制定施工安全保证措施及应急预案，对施工人员进行技术交底和上岗前的技术培训，考核合格后持证上岗。
2.2外业技术准备认真核对施工图纸，确定碎石桩施工完成并经检验验收合格。
机械、材料等准备到位。
对施工范围内的障碍物及时的清除。
3.施工方法及要求3.1施工准备碎石桩施工完成之后，桩顶1.0m范围长度的桩体是松散的，密实度较小，在施工砂卵石垫层前，采用自重15t以上压路机对碎石桩施工完毕的区域进行碾压使之密实，然后再铺设砂卵石垫层。
5.2施工工艺与流程(1)工艺流程平整场地→测量标高、桩位放样→桩机就位、调整垂直度→成孔→加料→拔管→桩管下压→拔管→桩机移位。
(2)施工工艺：a.平整场地，进行表面松散土层碾压，修筑机械设备进出道路，排除地表水，施工区路基两侧作排水沟以确保场地排水通畅防止积水。
b.桩机就位、调整垂直度，使钻机垂直度偏差在1％之内；c. 锤击成孔按隔排跳打进行，采用沉桩机将与桩孔同直径钢管打入土中拔管成孔。
开始成孔阶段要轻击慢沉，打入设计深度后，立即关闭油门，桩管停滞1min后开始缓慢均速地拔锤。
d.提升内管往外管内装入卵石，放下内管至外管内的卵石面上，提升外管与内管平齐，锤击内外管压实卵石。
e.加料时应停机加料，并注意提升速度，防止因提升过高而出现断桩或颈缩现象，每提升2米投料1次；f.桩孔内的卵石灌入量应通过现场试验确定，也可估算，估算时按设计桩孔乘以充盈系数确定。
教你如何用垫层法处理地基
教你如何用垫层法处理地基垫层法是指在地基处理中，为了增加地基承载力和改善地基性质而设置的垫层。
垫层法的原理是通过在地基下部设置一层新的土质，可以使地基的稳定性和承载力得到提高，同时能够改善地基的物理性质。
下面我将详细介绍垫层法的处理步骤和操作要点：1.地基调查：在进行垫层处理前，首先需要进行地基调查，了解地质条件、土壤类型、地下水位等。
这些信息对于垫层的设计和施工都非常重要。
2.确定垫层设计参数：根据地基调查结果，结合工程要求和设计要求，确定垫层的设计参数，包括垫层的厚度、垫层材料的选择和填筑方式等。
3.清理现场：在施工前，首先需要将地表上的杂物、草坪等清理干净，使地表平整、洁净。
4.垫层材料的选择：垫层材料可以选择黄土、碎石、砂土等，要根据实际情况选择。
对于需要提高地基承载力的情况，可以选择强夯黄土作为垫层材料。
5.垫层的厚度和施工方式：根据设计要求，确定垫层的厚度。
一般情况下，垫层的厚度应该在0.5米以上。
垫层的施工方式可以选择机械填筑或人工填筑，具体要根据工程实际情况来决定。
6.垫层的填筑和夯实：在施工中，先进行原地土的开挖，然后将垫层材料填入到挖掘的坑中，均匀分布，然后使用合适的方法进行夯实。
对于垫层的夯实，可以采用人工夯实、机械夯实或振动夯实等方法。
7.检验和验收：在垫层施工完成后，必须进行检验和验收。
检验的主要内容包括垫层的厚度是否满足要求、材料是否均匀、夯实度是否达标等。
总结起来，垫层法是一种有效的地基处理方法，可以提高地基的承载力和稳定性，改善地基的物理性质。
在进行垫层处理时，需要进行地基调查、确定垫层设计参数、选择垫层材料、清理现场、进行垫层填筑和夯实、检验和验收等步骤。
只有严格按照要求进行施工，才能达到预期效果。
《地基处理》第二章换土垫层法
土方开挖与运
确定开挖范围
根据施工方案，确定需要 开挖的区域和深度。
土方开挖
使用挖掘机等设备进行土 方开挖，注意保持边坡稳 定。
土方运输
将开挖出的土方运至指定 地点，注意避免对环境造 成污染。
垫层材料选择与处理
选择垫层材料
根据工程要求和地质条件，选择合适的垫层材料，如砂、碎石、 矿渣等。
注浆法
要点一
总结词
将浆液注入地基土层中，通过浆液的凝固作用改善土体的 物理性质。
要点二
详细描述
注浆法是一种常用的地基处理方法，通过将浆液注入地基 土层中，利用浆液的凝固作用改善土体的物理性质，提高 其承载力和稳定性。该方法适用于各种类型的软土地基处 理，特别是对于含水量较高、压缩性较大的软土效果显著 。注浆法可以根据不同的情况选择不同的浆液材料和注浆 方式，以达到最佳的地基处理效果。
ERA
定义与原理
定义
换土垫层法是一种地基处理方法，通过将基础下一定深度范 围内的软弱土层挖除，然后回填坚硬、密实、性能稳定的材 料，如砂、碎石、石渣等，形成垫层，以提高地基承载力和 减少沉降。
原理
换土垫层法的原理是通过换填材料的承载力和扩散作用，将 基础荷载传递到下层土体中，从而减小基础沉降和提高地基 承载能力。
软土地基，存在大量淤泥和腐殖质
建设规模
建筑面积约5万平方米，包括商业楼、 办公楼和地下停车场
工程要求
确保建筑物安全稳定，提高地基承载 力
换土垫层法应用过程
土方开挖
按照设计要求，逐层开挖至预 定深度。
垫层铺设
将垫层材料分层铺设、压实， 确保垫层密实度符合要求。
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垫层法处理地基类别及设计方案
一、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。
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。
二、垫层的作用
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。
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。
（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。
三、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。
1、垫层材料选用
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。
四.沉降计算
对于碎石、卵石、砂夹石、砂和矿渣等粗粒换填材料的垫层由于在施工期间垫层自身的压缩变形已基本完成，且量值很小，因而在地基变形计算中，可以忽略该部分；但对于细粒材料，尤其是厚度较大的换填垫层，则应计入垫层自身的变形。
其沉降计算均可传统分层总和法计算。
五、换土垫层法注意事项:
a.浅层(深层施工困难);
b.换填厚度为0.5至3.0m(太薄无用,太厚施工困难,费用高);
c.分层回填压实(保证质量);
d.验算变形；
e.大面积及深厚垫层宜考虑换填材料重度大于天然土时对变形的影响（本身影响以及对临近建筑物的影响）。