2换土层法

第二章 换土垫层填法
地基处理
三、垫层的施工



1.按密实方法分类:机械碾压法、重锤夯实法和平板振 动法 (1)机械碾压法 机械碾压法是采用各种压实机械来压 实地基土。此法常用于基坑底面积宽大开挖土方量较大 的工程。 工程实践中，对垫层碾压质量的检验，要求获得填土最 大干密度。其关键在于施工时控制每层的铺设厚度和最 优含水量，其最大干密度和最优含水量宜采用击实试验 确定。所有施工参数（如施工机械、铺填厚度、碾压遍 数、与填筑含水量等）都必须由工地试验确定。在施工 现场相应的压实功能下，由于现场条件终究与室内试验 不同，因而对现场应以压实系数与施工含水量进行控制。
地基处理
工地试验与室内试验比较

右图为羊足碾不同 碾压遍数的工地试 验结果和室内击实 效果比较。
说明模拟可靠，但 施工系数（施工机 械、虚铺土厚度、 碾压遍数和填筑含 水量等）由工地试 验确定。

第二章 换土垫层填法
地基处理

在滚筒上装置许多凸块的压路碾。由于凸块形似 羊足故称羊足碾。凸块形状有羊足形、圆柱形及 方柱形等。
pz pcz faz
pz ——垫层底面处的附加应力设计值（kPa）;
pcz ——垫层底面处土的自重压力值（kPa）；
f az ——经深度修正后垫层底面处土层的地基承载 力特征值（kPa）。
第二章 换土垫层填法

地基处理

垫层底面处的附加 压力值可按压力扩 散角进行简化计算： 条形基础：
b( p pc ) pz b 2 z tg 矩形基础：
第二章 换土垫层填法
地基处理
第二章 换土垫层填法
地基处理
1.按密实方法分类



(2)重锤夯实法 重锤夯实法是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。 重锤夯实法一般适用于地下水位距地表0.8m以上稍湿的 粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土。 主要设备:起重机械、夯锤、钢丝绳和吊钩等。当直接 用钢丝绳悬吊夯锤时，吊车的起重能力一般应大于锤重 的三倍。采用脱钩夯锤时，起重能力应大于夯锤重量的 1.5倍。 夯锤宜采用圆台形，锤重宜大于2t，锤底面单位静压力 宜为15～20kPa。夯锤落距宜大于4m。
§4 垫层的设计 §5 质量检验
§1 概述

换土垫层法 基础底面下浅层软弱土层部分或全部挖除，分层换填强 度较大的土体材料，并压实至要求的密实度为止 多用于公路构筑物地基处理，在建筑工程中有一定范围 应用。


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依据垫层材料，可称为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、 干渣垫层和粉煤灰垫层等。
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中规定：换填 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、暗塘等的浅层处理。
第二章 换土垫层填法
地基处理
二、垫层材料的选择


灰土 体积比宜为2：8或3：7。土料宜用粘性土 及塑性指数大于4的粉土，不得含有松软杂质， 并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用 新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。 素土 素土土料中有机质含量不得超过5％，亦 不得含有冻土或膨胀土，不得夹有砖、瓦和石 块等渗水材料，碎石粒径不得大于50mm。
垫层顶面每边宜比基础底面大0.3m，或从垫层底面两侧向上按 当地开挖基坑经验的要求放坡，整片垫层的宽度可根据施工的 要求适当加宽。

b
——垫层底面宽度(m)； ——垫层的压力扩散角（°），可按表2-1采用；
第二章 换土垫层填法
地基处理
(3)垫层承载力

垫层的承载力宜通过现场试验确定，并应验 算下卧层的承载力。
第二章 换土垫层填法
地基处理
如何获得最大干密度？


室内击实试验 风干（烘干）土样碾散，过5mm筛
测定土样风干含水量：按塑限估计最优含水量，依 次相差约2％，两个大于两个小于最优含水量，计 算所需加水量 按预定水量制备试样：取每个土样约2.5kg，平铺于 不吸水平板，用喷水设备洒预定水量，静置密封浸 润备用 将约大于筒高三分一试样倒入筒内，用圆木板稍压 紧，用锤击实，落距46cm，砂土粉土每层20击，粉 质粘土和粘土每层30击。锤击均匀分布。
压实系数 小取低值、 反之取高 值。原状 矿渣垫层 取低值， 分级矿渣 或混合矿 渣垫层取 高值
第二章 换土垫层填法
地基处理
(4)沉降计算

对于重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层 的建筑，还应进行地基变形计算。建筑物 基础沉降等于垫层自身的变形量与下卧土 层的变形量之和。
对超出原地面标高的垫层或换填材料的密 度高于天然土层密度的垫层，宜早换填并 考虑其附加的荷载对建造的建筑物及邻近 建筑物的影响。
第二章 换土垫层填法
地基处理
第二章 换土垫层填法
地基处理
第二章 换土垫层填法
地基处理
1.按密实方法分类


(3)平板振动法 平板振动法是使用振动压实机来处理 无粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基 的一种方法。 振动压实的效果与填土成分、振动时间等因素有关，一 般振动时间越长，效果越好，但振动时间超过某一值后， 振动引起的下沉基本稳定，再继续振动就不能起到进一 步压实的作用。为此，需要施工前进行试振，得出稳定 下沉量和时间的关系。对主要由炉渣、碎砖、瓦块组成 的建筑垃圾，振动时间约在1mim以上；对含炉灰等细粒 填土，振动时间约为3～5mim，有效振实深度为1.2～ 1.5m。

第二章 换土垫层填法
地基处理
§2 垫层的作用



加速软弱土层的排水固结——不透水基础 直接与软弱土层相接触时，在荷载作用下， 软弱地基中的水被迫绕基础两侧排出，因 而使基底下软弱土不易固结，产生较大的 孔隙水压力，从而导致地基土强度降低， 产生塑性破坏的危险。 防止冻胀——垫层材料孔隙大，不易产生 毛细现象，可防治冻胀。 消除膨胀土的胀缩作用



第二章 换土垫层填法

地基处理
室内试验在土样有侧 限的击实筒内进行， 没有侧向位移，夯实 均匀，在最优含水量 下获得
现场土块不一，含水 量和铺填厚度很难控 制均匀，压实土均质 性较差。 以压实系数 与 施工含水量 op 2% 进行检验
d c d max


第二章 换土垫层填法
第二章 换土垫层填法
地基处理
(2)垫层宽度

垫层的底面宽度应以满足基础底面应力扩散和防止 垫层向两侧挤出为原则进行设计。关于宽度计算， 目前还缺乏可靠的方法。一般可按下式计算或根据 当地经验确定。 '
b b 2 ztg
当 z / b 0.25 ，仍按 z / b 0.25 取值。
粉煤灰 可分为湿排灰和调湿灰。可用于道路、堆场 和中、小型建筑、构筑物换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆 土0.3～0.5m。
第二章 换土垫层填法
地基处理
二、垫层材料的选择

干渣 干渣垫层材料可根据工程的具体条件选用分级干 渣、混合干渣或原状干渣。小面积垫层一般用8～40mm 与40～60mm的分级干渣，或40～60mm的混合干渣；大面 积铺垫时，可采用混合干渣或原状干渣，原状干渣最大 粒径不大于200mm或不大于碾压分层虚铺厚度的2/3。

用于垫层的干渣技术条件应符合下列规定：稳定性合格； 松散密度不小于1.1t/m3；泥土与有机质含量不大于5％。 对于一般场地平整，干渣质量可不受上述指标限制。
第二章 换土垫层填法
地基处理
二、垫层材料的选择


土工合成材料 有分层铺设的土工合成材料与地基 土构成加筋垫层。所用土工合成材料的品种与性能及 填料的土类应根据工程特性和积极条件，按照现行国 家标准，通过设计并现场试验后确定。 作为加筋的土工合成材料应采用抗拉强度较高、受 力时伸长率不大于4％～5％、耐久性好、抗腐蚀的土 工格栅、土工格室、土工垫或土工织物等土工合成材 料；垫层材料宜用碎石、角砾、砾砂、粗中砂或粉质 粘土等材料。当工程要求垫层具有排水功能时，垫层 材料应具有良好的透水性。在软土地基上使用加筋垫 层时，应保证建筑稳定并满足允许变形的要求。

第二章 换土垫层填法
地基处理
垫层的适用范围表
垫层种类 砂垫层（碎 石、砂砾） 素土垫层 灰土垫层 粉煤灰垫层 干渣垫层 适用范围 中、小型建筑工程的滨、塘、沟等局部处理；软弱土 和水下黄土处理（不适用于湿陷性黄土）。可有条件 用于膨胀土地基。 中小型工程，大面积回填，湿陷性黄土 中小型工程，膨胀土，尤其湿陷性黄土
第二章 换土垫层填法
地基处理
按地基处理作用机理
换填法
换土垫层法 复合地基
强夯法 挤密桩复合地基 预压加固法
浅层压密法 加密法 深层压密法 化学加固法 冻结法
钉、树根桩法）
胶结法(灌浆法、高压喷射注
浆法、水泥土搅拌法)
加筋法（土工合成材料、加筋土、土层锚杆、土
第二章
换土垫层法
§1 概 述 §2 垫层的作用 §3 土的压实原理
第二章 换土垫层填法
地基处理
§3 土的压实原理

——最优含水量，为何？

当粘性土的土样含水量较小时，粒间引力较大， 在一定的外部压实功能作用下，如还不能有效克 服引力而使土粒相对移动，这时压实效果较差； 当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小 引力，土粒在相同压实功下易于移动而挤密，从 而压实效果好； 当含水量增大到一定程度后，孔隙水中就出现了 自由水，结合水膜的扩大作用就不大了，因而引 力的减小也不显著。此时自由水填充在孔隙中， 阻止了土粒移动，因而压实效果又趋于下降。
第二章 换土垫层填法
地基处理
§4 垫层的设计