换土垫层法
换土垫层法
换土垫层法一、引言换土垫层法是一种常用的土木工程施工技术，它主要用于改善地基土的性质，增加地基的稳定性和承载能力。
本文将从换土垫层法的定义、施工流程、施工工艺、应注意的问题等方面进行全面、详细、深入地探讨。
二、定义换土垫层法是指将原有地基土取出，然后用新的土材料进行填补和加固的一种土木工程施工技术。
它可以修复地基的不平整、缓解地基沉降、加强地基承载能力等。
三、施工流程换土垫层法的施工流程通常包括以下步骤：1. 调查勘测在施工前，需要对地基进行调查和勘测，了解地质地貌情况、地基土的性质和承载能力等信息，以确定施工方案和材料选择。
2. 原土清理将原有地基土进行清理，清除其中的杂质、混凝土碎片等，保证换土垫层与原土之间的紧密结合。
3. 土方开挖根据设计要求，开挖地基土，并将其处理妥善。
同时，需要进行土方测量，确保挖掘的土方符合要求。
4. 新土填充将新的土材料运输至施工现场，按照设计要求进行填充。
在填充过程中，需要控制填充层的厚度和均匀度，以保证换土垫层的质量。
5. 压实与加固填充完成后，对换土垫层进行压实与加固。
常见的加固方式包括振动压实、喷射加固、碾压等，以增加垫层的密实度和稳定性。
6. 验收与监测在施工完成后，需要进行垫层的验收与监测工作。
通过检测和监测，评估垫层的质量和性能，确保其达到设计要求和使用功能。
四、施工工艺换土垫层法的施工工艺与具体工程和要求有关，但通常包括以下几个步骤：1. 材料选择根据地基土的性质和工程要求，选择合适的新土材料。
新土材料应具有一定的稳定性、承载能力和抗沉降能力。
2. 地基处理对地基土进行清理和改良。
清除杂质、混凝土碎块等，同时进行地基加固工作，以提高地基的承载能力。
3. 换土垫层施工按照施工流程进行换土垫层的施工。
控制换土垫层的厚度、填充均匀度和加固程度，确保施工质量。
4. 加固处理施工完成后，对换土垫层进行加固处理，以提高垫层的稳定性和承载能力。
加固方式可以根据具体情况选择，常见的有振动压实、喷射加固和碾压等。
换土垫层法施工工艺流程
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换土垫层法简介
结语
换土垫层法适用范围：对于较深厚的软弱土层，下卧软 弱土层在荷载下的长期变形可能依然很大。采用垫层仅 置换上层软土后，通常可提高持力层的承载力，但不能 解决由于深层土质软弱而造成地基变形量大对上部建筑 物产生的有害影响。 因此采用换填垫层法时，必须考虑建筑体型、荷载分布、 结构刚度等因素对建筑物的影响。 参考文献 《建筑地基处理技术规范》 《地基处理与基坑支护工程》
捣实方法
平振法
每层铺设 施工最佳含水 厚度（cm） 量（%） 200 - 250 15 - 20
施工说明
备注
插振法
振捣器插入 深度
饱和
⒈用平板式振捣器往复振捣，往复次数以 简易测定密实度合格为准 ⒉振捣器移动时，每行应搭接 1/3 ，以防 振动面积不搭接 ⒈用插入式振捣器 ⒉插入间距可根据机械振幅大小决定 3.不应插至下卧粘性土层 4.插入振捣完毕所留的孔洞，应用砂捣实 5.应有控制的注水和排水
基础施工 在施工中，3:7碎石垫层的砂、碎石重量进行准确称量，采用材料的最优含水量作为施工含水量，大约取 15～20％，由于地下水较丰富，开挖的设集水井进行抽水，土方开挖到指定深度后，要及时回填砂碎石， 由于需用人工局部开挖，对原土产生扰动，故在回填时要先放置尺寸较大的毛石块，形成较硬的底壳，回 填材料的分层厚度不宜大于250mm，并用平板式振动器冲水振动密实，压实系数要求达到0.94，并采用 贯入仪检验垫层质量，通过现场试验以控制压实系数，所对应的贯入度为合格标准。回填厚度达到设计要 求后，要尽量及时浇筑混凝土基础，经现场观测，垫层的密实度达到预期的效果。 经济分析与使用效果 采用天然浅基础 (1) 按一个开间计算：V＝1.8×1.8×0.5×3＝4.86m3 C25混凝土基础造价：4.86×500＝2430元 (2)3:7砂碎石垫层（及挖土）：2.4×2.4×1.0×3＝17.3m3 造价：1.73×50＝865元 基础每平方造价：（2430＋865）/（6×26）＝21.1元／m2 采用Φ 300桩基础 Φ300桩，桩长20m，单桩竖向承载力设计值 R＝200kN，二桩承台尺寸1.65×0.6×0.7 (1) 桩：22×2×3＝132m 造价：132×70＝9240元 (2)C25桩承台：1.65×0.6×0.7×3＝2.10m3 造价：2.1×500＝1050元 (3)试验费：200×1.65×6×2＝3960元 (4)桩机进退场费：3000元 基础每平方造价：(9240+1050)/(6×26)+(3960+3000)/1600=70.3元/m2 综合上述经济分析，采用天然浅基础每平方米能节约造价50元，经济效益明显。 该建筑使用至今，通过多次的沉降观测，发现基础沉降均匀，且沉降量很小，约10mm，无出现墙体、梁、 柱开裂等现象，同时，该厂区还有一座二层办公楼，亦采用该基础形式，同样无出现沉、裂现象，效果良 好，得到业主的好评。 高新工业区的地质情况都很相似，存在淤泥层较厚的情况，针对结构形式类似的建筑，采用换填法处理是 很适宜的。
地基处理—换土垫层法(基础工程)
在软土层上回填好土
2.5.1 换填法
软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去, 回填强度高、压缩性低、无侵蚀性的材料作持力层。采用 砂石、灰土、矿渣、素土等材料换土的地基分别称为砂石 地基、灰土地基、粉煤灰地基。
对于解决荷载较大的中小型建筑 物的地基问题比较有效。 处理深度通常控制在3m以内时 较为经济合理。
碾压法 250～350 8～12
60～100kN压路机往复碾压
备注
不宜使用干细砂或含泥 量较大的砂铺筑砂垫层
湿陷性黄土、膨胀土、 细沙地基不得使用
适用于砂石垫层 ①适用大面积砂石垫层 ②不宜用于地下水位以 下的砂垫层
●地基底面标高不同时，边坡应挖成阶梯形（或平缓 斜坡），每层错开0.5~1.0m，按先深后浅的顺序分层铺设， 搭接处充分夯实。
对于承受振动荷载的地基，不应 选择换填垫层法进行处理。
各种换填材料的适用范围
换土种类
适用范围
砂石（砂砾、 碎卵石） 垫层
土 素土垫层 垫 层 灰土垫层
适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理； 不宜用于湿陷性黄土地基，也不适宜用于大面积堆载、密 集基础和动力基础的软地基处理；可有条件地用于膨胀土 地基；砂垫层不宜用于有地下水且流速快、流量大的地基 处理；不宜采用粉细砂作垫层。
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垫层底宽确定后，按照基坑的坡度向上延伸至基础底面。
②砂石垫层材料要求：
●宜选用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾石、碎石、
石屑等，含泥量不宜超过5%；
●在缺少中粗砂和砾石地区，也可采用细砂，但同时宜掺入最
大粒径不宜大于50mm碎石或卵石，以保证垫层的密实和稳定，其掺 量按设计，不少于总重30%，不大于50%；
地基处理换土垫层法
⑥基础工程
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地基处理概论-排水固结法
中国地质大学(北京)
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China University of Geosciences (Beijing)
垫层的作用
• 提高持力层的承载力，减小基础尺寸， 通 过垫层将基底压力扩散到下层地基许 可承 载力范围内。
地基处理概论-排水固结法
中国地质大学(北京) China University of Geosciences (Beijing)
垫层厚度的计算
回填土
基底
通事基Βιβλιοθήκη 自重压力n，
垫层
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附加压 力
地基处理概论-排水团结法
2009 中国地质大学(北京)
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China University of Geosciences (Beijing)
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填土干密度 最大干密度
0.94 ~ 0.97
Foundation Engineering
地基处理概论-排水固结法
中国地质大学(北京) China University of Geosciences (Beijing)
换填法的适用范围
• 换土垫层法适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填 土等高压缩性软弱土层及暗沟、暗塘等。对于承受振动荷载的地基不 应选择换土垫层法进行换填处理。
换填法概念
• 将基础底面以下一定范围的软弱土层挖 去 或挤开，然后回填强度较高、压缩性 较低 并且没有侵蚀性的材料（如中粗砂、 碎石 或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣 等）， 再分层夯实，作为地基的持力层， 从而将 软弱地基改良成良好地基的方法。
课程设计计算书-换土垫层法
通过三维模型或实体模型展示换土垫层法的施工效果，使观众更加直 观地了解设计成果。
设计成果评价
创新性评价
评价设计成果是否具有创新性，是否采用了 新的设计理念、方法或技术。
实用性评价
评价设计成果是否符合实际需求，是否能够 在实际工程中应用。
可靠性评价
评价设计成果的可靠性，包括结构安全性、 稳定性等方面的评估。
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感谢您的观看
根据工程地质勘察报告和建筑物荷载 要求，选择合适的垫层材料和厚度， 进行换土垫层法的设计计算。
设计要求
确保换土垫层后的地基承载力满足建 筑物荷载要求；控制地基沉降量在允 许范围内；保证垫层材料的强度和稳 定性。
02 场地工程地质条件分析
场地地形地貌
场地地形
描述场地地形起伏、高程变化、地貌类型（如山 地、丘陵、平原等）。
检验验收
对完成的换土垫层进行检验验收，确保施 工质量符合要求。
测量放线
根据设计图纸，在场地内放出换土垫层的 边线和控制点。
垫层施工
按照设计要求，在开挖后的基坑底部铺设 砂、碎石、素土等垫层材料，并使用压路 机进行压实。
挖掘土方
使用挖掘机进行土方开挖，将不符合要求 的土层挖除。
施工注意事项
安全第一
在施工过程中，要严格遵守安全操作规程，确保 人员和设备安全。
换土垫层法简介
换土垫层法是一种地基处理方法，通过挖除基础底面下一定范围内的软弱土层， 然后回填强度较高、压缩性较低的砂、碎石、素土等材料，并分层夯实至设计要 求的密实度，作为地基的持力层。
换土垫层法适用于浅层地基处理，可有效提高地基承载力，减小沉降量，加速软 弱土层的排水固结。
《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。
房屋建筑工程：换土垫层法原理、作用及适用范围.doc
房屋建筑工程：换土垫层法原理、作用及适用范围
（1）垫层法其基本原理是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（或砂石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等。
干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣。
粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。
换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量。
常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。
该法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土层（淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等）与低洼区域的填筑。
一般处理深度为2～3m.适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。
（2）强夯挤淤法采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体。
可提高地基承载力和减小变形。
适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基，应通过现场试验才能确定其适应性。
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换土垫层
一、概述
换土垫层法是指将基础底面下一定深
度范围内的软弱土层部分或全部挖去，然
后换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、
粉煤灰、千渣等性能稳定且无侵蚀性的材
料，并分层夯压至要求的密实度。
该法又
称换填法。
当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土回填法来处理。
换土回填按其材料分为砂地基、砂石地基、灰土地基等。
二、为什么要进行换土垫层施工
在建筑工程实际施工时，如果建筑物的地基土属于不均匀土、冻胀土、软弱土、湿陷性土以及膨胀土等，若对其直接进行建设，则其地基变形以及强度要求都不能满足上部建筑结构所要求的标准，在这种情况下，如果其地基的软土层不是特别厚，就可使用换土垫层施工将其改变。
三、换土垫层的作用
1、提高地基的承载力；
2、减少地基沉降量；
3、加速软土的排水固结；
4、防止冻土；
5、消除膨胀土的胀缩作用。
6、使底筋和土壤隔离不受污染。
7、找平，使底板受力在一个平面
四、垫层的分类
垫层分刚性和柔性（又称沸刚性）两类：
刚性垫层一般是C7.5-C10的混凝土捣成，它适用于薄而大的整体面层和块状面层；
柔性垫层一般是用各种散材料，如砂、炉渣、碎石、灰土等加以压实而成，它适用于较厚的块状面层。
五、换土垫层法原理
当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填较高强度的砂、碎石或灰土等，并夯至密实
六、换土垫层法施工方法与施工过程
1、施工方法有：机械碾压法、振动压实法、重锤夯实法
（1）机械碾压法：采用各种压实机械来压实地基土。
适用于地下水位以上大面积填土的压实
（2）振动压实法：用振动压实机械在地基表面施加振动力以振实浅层松散地基的处理方法。
（3）重锤夯实法：用起重机将夯锤提升到某一高度，然后自由落锤，不断重复夯击以加固地基
2、施工过程：
在施工时需将建筑基础下的土层挖去，但是挖土深度需控制在一定的范围内。
随后对地基内进行换填较高强度、密度较大的灰土、砂、素土、碎石以及矿渣和粉煤灰等稳定性相对较高、且没有侵蚀性的材料，然后对其进行夯实直到达到建筑设计中所要求的密实度。
建筑地基换土法在使用的时候，要注意将换土处理深度进行控制，从而使建筑施工过程中相关的经济合理性得到保证，这个深度尽量保持在3米以内。
七、适用范围
1、换土垫层法适用范围：适用于处理浅层软弱土地基、湿陷性黄土地基（只能用灰土垫层）、膨胀土地基、季节性冻土地基。
2、不同换土材料的适用范围：
1)砂土材料
这种换土材料在水下黄土以及一般饱和或是非饱和软弱土等地基处理中比较适用，但是其在实际运用过程中，不适用于面积较大的动力基础、堆载以及密集基础等相关的软土地基的处理。
2)土垫层
在土垫层中可以分为素土垫层以及灰土垫层，其中，素土垫层在一些湿陷性黄土基地、大面积回填以及中小型工程中较为适用；而灰土垫层不仅可以使用在湿陷性黄土地基以及中小型工程的建设中，对膨胀土地基的处理也相对适用
3)粉煤灰材料
粉煤灰材料在实际使用的过程中比较适合机场、堆场、厂房以及港区陆地等相关工程的大面积填筑工程。
但是，当其处在地下水位下面时，它的强度会出现30%的下降。
4)矿渣工程
这种材料在中小型建筑工程中比较适用，其中最适合对堆场以及地坪等相关的工程大面积地基处理。
但是，由于其自身特性的原因，不能在碱性废水以及酸性等相关的地基处理中。
5)灰土垫层
灰土垫层适用于工业与民用建筑室内地坪、室外散坡、道路的灰土垫层工程。
灰土垫层应采用熟化石灰与粘土（或粉质粘土、粉土）的拌和料铺设，其厚度不应小于100mm
八、工程实例。