换土垫层法简介
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地坪地基处理方法
地坪地基处理方法一、换土垫层法这是个超简单又好用的法子呢。
就是把地坪地基里那些不好的土啊，像软土或者有杂质的土，给挖出来扔掉。
然后换上好的土，像砂啊，碎石啊之类的。
这样做的好处可多啦，地基会变得更结实，承载能力变强，就像给房子打了个超棒的基础。
不过这个方法也有缺点哦，就是费力气，得把土挖来挖去的，还得找地方放挖出来的土呢。
二、压实法这个方法就像是给地基做按摩，让它变得紧实。
用压路机或者其他压实工具，一遍一遍地压地基的土。
要是土太干了，还得洒点水，让它湿润些才好压。
压实的时候要注意均匀，不能有的地方压得实，有的地方松松垮垮的。
这方法适合那种土质还不错，就是有点松的地基。
三、强夯法听名字就很霸气吧。
用很重的夯锤，高高地举起来再重重地砸下去。
这一砸啊，能让地基土变得特别密实。
不过在做这个的时候要小心周围的东西，因为这个冲击力可大了，可能会震坏旁边的建筑或者设施。
而且这种方法对场地的要求也有点高，场地要比较开阔才行。
四、排水固结法如果地基土里水太多，就可以用这个方法。
先在地基里设置排水通道，像砂井或者塑料排水板之类的。
然后让地基里的水通过这些通道排出去，随着水的排出，地基土就会慢慢固结，变得更结实。
这就像是把地基里的“小水怪”都赶跑，让地基变得健康强壮。
五、化学加固法这个方法就有点高科技啦。
往地基土里注入一些化学浆液，像水泥浆啊，硅酸钠溶液之类的。
这些化学浆液会和地基土发生反应，让土变得更硬更牢固。
不过这个方法要注意化学浆液的用量和注入的深度，要是没弄好，可能会达不到想要的效果。
地基处理之换土垫层法(内容丰富)[详细]
![地基处理之换土垫层法(内容丰富)[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/77c8b47508a1284ac85043d4.png)
• 《建筑地基处理技术规范》JGG79-2002中规定： 4.1.1 换土垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的
处理。
压实原理及压实参数
• 土的压实机理
人们很早就用土
作为建筑材料，
d d
而且知道要把松
土击实。公元前 200多年，我国
秦朝修筑驰实
（行车大道），
就有用“铁锥筑
土坚实”的记载，
说明那时人们已
砂（砂石、碎石）垫层
砂（碎石、砂石）垫层的设计
设计要求： 既要求有足够的厚度以置换可能被剪
切破坏的软弱土层，又要求有足够的宽度 以防止砂垫层向两侧挤出。
注意
排水砂垫层不同于置换垫层，前 者主要在基础底面设置厚度为 30cm的砂（或砂石、碎石）垫层， 以利于软土层的排水固结
（砂石、碎石）垫层
砂垫层的厚度设计
砂（砂石、碎石垫层）
• 砂（砂石、碎石）垫层质量检验
垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层 的压实系数符合设计要求后铺上层土。
检验方法有：环刀法、贯入仪、静力触探、轻 型动力触探或标准贯入试验检验；另对砂石垫 层也可用重型动力触探检验，并均应能过现场 试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检 验垫层的施工质量。压实系数也可用环刀法， 灌砂法等。
击实功能的影响 对同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密度也小，最 优含水率大；压实功能大，则能达到的最大干密度也大，最 优含水率小
压实原理及压实参数
施工现场如何控制压实程度？
压实度
c
d d max
现场施工的土料，土块大小不一，含 水量和铺填厚度又很难控制均匀，因此实 际压实土的均质性较差，固对现场土的压 实，应以压实系数来进行检验。
粉煤灰垫层
处理。
压实原理及压实参数
• 土的压实机理
人们很早就用土
作为建筑材料，
d d
而且知道要把松
土击实。公元前 200多年，我国
秦朝修筑驰实
（行车大道），
就有用“铁锥筑
土坚实”的记载，
说明那时人们已
砂（砂石、碎石）垫层
砂（碎石、砂石）垫层的设计
设计要求： 既要求有足够的厚度以置换可能被剪
切破坏的软弱土层，又要求有足够的宽度 以防止砂垫层向两侧挤出。
注意
排水砂垫层不同于置换垫层，前 者主要在基础底面设置厚度为 30cm的砂（或砂石、碎石）垫层， 以利于软土层的排水固结
（砂石、碎石）垫层
砂垫层的厚度设计
砂（砂石、碎石垫层）
• 砂（砂石、碎石）垫层质量检验
垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层 的压实系数符合设计要求后铺上层土。
检验方法有：环刀法、贯入仪、静力触探、轻 型动力触探或标准贯入试验检验；另对砂石垫 层也可用重型动力触探检验，并均应能过现场 试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检 验垫层的施工质量。压实系数也可用环刀法， 灌砂法等。
击实功能的影响 对同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密度也小，最 优含水率大；压实功能大，则能达到的最大干密度也大，最 优含水率小
压实原理及压实参数
施工现场如何控制压实程度？
压实度
c
d d max
现场施工的土料，土块大小不一，含 水量和铺填厚度又很难控制均匀，因此实 际压实土的均质性较差，固对现场土的压 实，应以压实系数来进行检验。
粉煤灰垫层
换土垫层法
换土垫层法
一、概述 当软弱土地基的承载力或变形满足不了建筑物的要求， 而软弱土层的厚度又不很大时，将基础地面下处理范围内 的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂 （碎石、素土、灰土、矿渣、粉煤灰）或其它性能稳定、 无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实质要求的密度为止， 这种地基处理方法称为换填垫层法，简称换填法。 虽然不同的材料的垫层，其应力分布稍有差异，但从 试验分析，其极限承载力的结果还是比较接近的；通过实 际沉降观测资料发现，不同垫层的特点基本相似，故可将 各种垫层设计都它垫层的要求
（一）素土（或灰土）垫层设计 素土垫层（简称土垫层）或灰土垫层（石灰与土按2：8 或3：7配合比）在湿陷性黄土地区适用较为广泛，这是一 种以土治土的处理湿陷性的方法，传统厚度一般为1～3m。 素土或灰土垫层可分为局部垫层和整片垫层。当仅要求 消除基底下处理土层的湿陷性时，宜采用素土垫层；当要 求提高地基承载力和水稳定性时宜采用灰土垫层。 局部垫层一般设置在矩形或方形基础或条形基础底面 下，主要用于消除地基的部分湿陷性，并提高承载力。据 工程经验，局部处理的范围，每边超出基础底边的宽度不 应小于其厚度的一半，
（二) 矿渣垫层 矿渣是高炉 重矿渣，是高炉冶炼生铁过程重产生的固体废 渣自然冷却而成，具有原料足，造价低的特点。 工程特点： 1、稳定性 2、堆积密度 3、变形模量。 一般的矿渣的变形模量大于或等于砂、碎石等垫层的 变形模量。当垫层压实复合标准，则具有线性变形的特点； 如压实不佳，强度不足，并具有显著的非线性变形。 4、环境效应。要求复合放射性安全标准，容易受酸碱影响 的基础和材料不能用矿渣，大量使用时，应考虑对地下水 和土的环境影响。
二、填土的压实机理
1、粘性土的压缩有一个最优含水率问题 2、一般的土都含有些细粒，或者粘粒，粘性土的含量的 多少影响到最优含水量的大小，粘粒越多，最优含水量 越大，反之亦然。 3、最优含水率一般是在实验室内的击实实验得到的。 4、对于土的压实，不同的压实功能，也会影响到最优含 水量的值。如对于同种土，压实功能越大，则需要的最 优含水量要相应降低。 5、现场施工的土料，土块大小不一，含水量和铺填厚度很 难控制均匀，实际压实土的均质性差。对现场土的压实， 应以压实系数 土的控制干密度与最大干密度之比） λc 与施工含水量来检验
一、概述 当软弱土地基的承载力或变形满足不了建筑物的要求， 而软弱土层的厚度又不很大时，将基础地面下处理范围内 的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂 （碎石、素土、灰土、矿渣、粉煤灰）或其它性能稳定、 无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实质要求的密度为止， 这种地基处理方法称为换填垫层法，简称换填法。 虽然不同的材料的垫层，其应力分布稍有差异，但从 试验分析，其极限承载力的结果还是比较接近的；通过实 际沉降观测资料发现，不同垫层的特点基本相似，故可将 各种垫层设计都它垫层的要求
（一）素土（或灰土）垫层设计 素土垫层（简称土垫层）或灰土垫层（石灰与土按2：8 或3：7配合比）在湿陷性黄土地区适用较为广泛，这是一 种以土治土的处理湿陷性的方法，传统厚度一般为1～3m。 素土或灰土垫层可分为局部垫层和整片垫层。当仅要求 消除基底下处理土层的湿陷性时，宜采用素土垫层；当要 求提高地基承载力和水稳定性时宜采用灰土垫层。 局部垫层一般设置在矩形或方形基础或条形基础底面 下，主要用于消除地基的部分湿陷性，并提高承载力。据 工程经验，局部处理的范围，每边超出基础底边的宽度不 应小于其厚度的一半，
（二) 矿渣垫层 矿渣是高炉 重矿渣，是高炉冶炼生铁过程重产生的固体废 渣自然冷却而成，具有原料足，造价低的特点。 工程特点： 1、稳定性 2、堆积密度 3、变形模量。 一般的矿渣的变形模量大于或等于砂、碎石等垫层的 变形模量。当垫层压实复合标准，则具有线性变形的特点； 如压实不佳，强度不足，并具有显著的非线性变形。 4、环境效应。要求复合放射性安全标准，容易受酸碱影响 的基础和材料不能用矿渣，大量使用时，应考虑对地下水 和土的环境影响。
二、填土的压实机理
1、粘性土的压缩有一个最优含水率问题 2、一般的土都含有些细粒，或者粘粒，粘性土的含量的 多少影响到最优含水量的大小，粘粒越多，最优含水量 越大，反之亦然。 3、最优含水率一般是在实验室内的击实实验得到的。 4、对于土的压实，不同的压实功能，也会影响到最优含 水量的值。如对于同种土，压实功能越大，则需要的最 优含水量要相应降低。 5、现场施工的土料，土块大小不一，含水量和铺填厚度很 难控制均匀，实际压实土的均质性差。对现场土的压实， 应以压实系数 土的控制干密度与最大干密度之比） λc 与施工含水量来检验
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》第二章 换土垫层法解析
2.3.2 素土（灰土、二灰）垫层设计
(1)素土、灰土垫层简介
素土垫层（土垫层）
湿陷性黄土地区
灰土垫层（石灰与土体积比2：8，3：7） 处理厚度1-3m
减小地基的 总湿陷量(以 土治土)
分类
素土垫层
消除湿陷性
灰土垫层
消除湿陷性， 提高承载力和
水稳性
局部垫层
整片垫层
设置在矩形基础或条基下，每边 超出基底宽度不小于其厚度一半， 用于消除地基部分湿陷量；无法 阻水从垫层侧面渗入下部未处理 湿陷性土层。
第2章 换土垫层法（换填法）
Cushion
2.1 垫层分类和适用范围
换填法是指挖去地表浅层软弱土层，回填坚硬、较粗粒径的材料， 并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。
垫:7 工业废料：粉煤灰，矿渣
土工合成材料、聚苯乙烯板块
适用范围
2.击实曲线特点：具有峰值：峰值点对应于ρdmax和ωop。
工程中常按ωop＝ωp±2
2.0
dmax=1.86
1.8
塑限等于土样 风干时的含水
量
干密度d(g/cm3)
1.6
wop=12.1
1.4
0 4 8 12 16 20 24 28 含水量w(%)
3.测定最佳含水量方法：击实试验
试验所用设备：击实仪
机
下易于移动而挤密，所以压实效果较好 ，直至wop时达到ρdmax
理
W继续增大，孔隙中就出现了自由水，此时自由水填充在孔隙中，产
生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，ρd 反而减小。
1.最优含水量:在一定压实能量下，使土最容易压实，并能达到 最大干重度的含水量wop，与之相对应的干密度称为最大干密 度ρdmax
公路换土垫层法
第2章换土垫层法2.1换土垫层法的原理与适用范围换土垫层法（Replacement Method）：就是将基础底面下处理范围内的软弱土挖除，然后分层回填强度较大、压缩性较小、材源丰富、价格便宜且无腐蚀性的砂土、碎石、石渣、素土、煤灰、矿渣、二灰（石灰、粉煤灰）以及其它性能稳定的材料，分层夯实至要求的密度为止。
①提高地基承载力②减少沉降变形③加速软弱土层的排水固结；④消除膨胀土地基的胀缩作用；⑤消除湿陷性黄土的湿陷作用；⑥防止季节性冻土的冻胀作用；⑦用于处理暗浜和暗沟的建筑地基。
不同工程中，垫层所起的作用有时是不同的。
如砂垫层可分为换土砂垫层和排水砂垫层：①对路堤和土坝等工程的砂垫层，主要是利用垫层的排水固结作用，提高固结速率，促使地基土地的强度增长；②一般工民建基础下的垫层主要起换土作用，视具体情况，可部分换土、也可全部换土。
当软弱土层较薄时，可全部换土，短期内便可达到设计的效果；当软弱土层很厚时，可对靠近地表附近的进行部分置换，并容许有一定的沉降及变形。
采用换土垫层法的前提条件：挖除的软弱土能搬迁堆放，同时又能获得大量便宜的良质土。
2.2 垫层的设计垫层的设计：既要满足地基的强度和变形要求，又要有足够的宽度，以防止垫层材料侧向挤出而增大垫层的竖向变形量，而且还要经济合理。
垫层的设计主要是确定垫层的厚度、宽度和承载力，必要时进行变形计算。
2.2.1 垫层的厚度垫层厚度z 应根据下卧层的承载力确定，满足：z cz z f p p ≤+式中 Pz ——垫层底面的附加压力设计值，可用弹性理论中应力公式计算，也可按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）中的扩散角法计算：条形基础： θztg b p p b p c z 2)(+-=矩形基础： )2)(2()(θθztg l ztg b p p b p c z ++-=b ——矩形基础或条形基础底面的宽度； l ——矩形基础底面的长度； p ——基础底面的压力；Pc ——基础底面处土的自重压力； z ——垫层的厚度；θ——压力扩散角，按表3-2采用； Pcz ——垫层底面处土的自重压力；fz ——垫层底面处下卧层的地基承载力 实践表明：垫层的厚度太薄（〈0.5m 〉，则换土垫层的效果不太显著，在湿陷性黄土地区，如垫层太薄（〈1.0m 〉，则较难消除湿陷变形，所以垫层的厚度的确定除应满足计算要求外，还应根据当地的经验综合考虑。
地基处理-第二章换土垫层法
a.粉煤灰种类 按排放系统分：干排灰、湿排灰、调湿灰
按含钙量分：高钙灰（CaO≥10%） 低钙灰（CaO<10%）
b.粉煤灰换填法适用范围 厂房、机场、港区陆域和堆场等大面积 填筑工程。
(2)粉煤灰工程特性及其对环境的影响
a.自重轻：可降低下卧层土的压力，减小沉降
因粉煤灰主要由硅铝等非晶态玻璃球体组成，结晶矿物很少，故其ds比粘性土小 得多，γ=6-7kN/m3。
直剪仪
d.压缩性
粉煤灰的压缩性能与击实功能、密实度和饱和程度有关。当无试验资料且压实系 数为0.9-0.95时，Es=8-20MPa
e.承载能力
粉煤灰垫层经压实后若遇水其强度会降低，当无试验资料且压实系数为0.9-0.95 时的浸水垫层，其承载力特征值为120-150kPa。
f.渗透性
因粉煤灰组成为近似砂质粉土，故其渗透性较好，但随着龄期的增加，渗透性逐 渐减小。
注：
1、重锤夯实宜一夯挨一夯的顺序进行； 2、单独柱基基坑内，宜按先外后里的夯击顺序进行； 3、同一基坑底面标高不同时，应先深后浅、逐层夯实； 4、累计夯击10-20次，最后两击平均夯沉量，砂土不超过5-10mm，细料 土不超过10-20mm； 5、现场试验应确定最少夯击遍数、最后平均夯沉量、有效夯实深度（有 效夯实深度达1m，可消除1-1.5m厚土层的湿陷性。）
式中： B为需处理土层底的宽度 b为条基短边宽度 c为考虑机具影响而增设的附加宽度0.2m θ为基底压力扩散角，宜为22-30o，用素 土时取小值，灰土时取大值
(3)整片垫层的处理范围每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，且不应小 于垫层厚度，并不小于2m；
2.3.3粉煤灰垫层设计
(1)粉煤灰简介
粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物，其排放堆积不仅占用土地资源，对 生态环境也构成了不同程度的危害，但粉煤灰是一种良好的软土换填材料， 可用于加固软土地基。
按含钙量分：高钙灰（CaO≥10%） 低钙灰（CaO<10%）
b.粉煤灰换填法适用范围 厂房、机场、港区陆域和堆场等大面积 填筑工程。
(2)粉煤灰工程特性及其对环境的影响
a.自重轻：可降低下卧层土的压力，减小沉降
因粉煤灰主要由硅铝等非晶态玻璃球体组成，结晶矿物很少，故其ds比粘性土小 得多，γ=6-7kN/m3。
直剪仪
d.压缩性
粉煤灰的压缩性能与击实功能、密实度和饱和程度有关。当无试验资料且压实系 数为0.9-0.95时，Es=8-20MPa
e.承载能力
粉煤灰垫层经压实后若遇水其强度会降低，当无试验资料且压实系数为0.9-0.95 时的浸水垫层，其承载力特征值为120-150kPa。
f.渗透性
因粉煤灰组成为近似砂质粉土，故其渗透性较好，但随着龄期的增加，渗透性逐 渐减小。
注：
1、重锤夯实宜一夯挨一夯的顺序进行； 2、单独柱基基坑内，宜按先外后里的夯击顺序进行； 3、同一基坑底面标高不同时，应先深后浅、逐层夯实； 4、累计夯击10-20次，最后两击平均夯沉量，砂土不超过5-10mm，细料 土不超过10-20mm； 5、现场试验应确定最少夯击遍数、最后平均夯沉量、有效夯实深度（有 效夯实深度达1m，可消除1-1.5m厚土层的湿陷性。）
式中： B为需处理土层底的宽度 b为条基短边宽度 c为考虑机具影响而增设的附加宽度0.2m θ为基底压力扩散角，宜为22-30o，用素 土时取小值，灰土时取大值
(3)整片垫层的处理范围每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，且不应小 于垫层厚度，并不小于2m；
2.3.3粉煤灰垫层设计
(1)粉煤灰简介
粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物，其排放堆积不仅占用土地资源，对 生态环境也构成了不同程度的危害，但粉煤灰是一种良好的软土换填材料， 可用于加固软土地基。
课程设计计算书-换土垫层法
模型展示
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。
THANKS FOR WATCHING
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。
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。
THANKS FOR WATCHING
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。
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1.用木夯或机械夯 2.木夯重40kg，落距400 - 500mm 3.一夯压半夯，全面夯实 适用于砂石地基
夯实法
150-200
8-12
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
碾压法
150-350
8-12
6 - 10t压路机往复碾压。碾压次数已达到 适用于大面积的 要求密实度为准 砂石 地 基 ，不 宜用 于地 下 水 位以 下的 砂地基
适用范围及其作用
试用范围：砂地基和砂石地基适用于处理透水性强的软弱粘性 土地基。例如淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土 地基及暗沟、暗塘等浅层处理。 其主要作用：提高持力层强度减少地基的变形量加速软 土层的排水固结 ④防止冻胀⑤消除或部分消除地基土的湿陷性 胀缩性。
操作方法（以砂土层为例）
过现场试验以设计压实系数与所对应的贯入度为标准检验垫
层的施工质量。 垫层的施工质量检验必须分层进行。 用环刀法取样时，取样点应位于每层厚度的2/3深度处。 竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不 宜少于3点
换土垫层法在某软弱地基中的应用
工程概况 江南办事处单层厂房，位于江南工业区九号街区临时厂区场地， 场地位于江门市中心路北面，紧靠中心路，东宁工业城东面。厂房 面积约1600m2，钢筋混凝土柱，三角形钢屋架，属单层排架结构， 墙体材料为粘土砖，屋面为镀锌波纹瓦。 根据钻孔揭露，自上而下分为4层，①填土、松散，厚0.9～2.2;② 耕植土，可塑，厚0.6～1.30m；③淤泥质土饱和、流塑、厚12.3～ 19.1m;④强风化含砾粉砂岩，揭露厚3.7m。地下水情况，场地存 在一定量的地下水，水位标高为-0.6～1.5m之间，平均1.05m。 建筑物安全等级为二级，场地类型为三类，按抗震设防烈度为7度， 抗震等级为三级，基本风压0.6kN/m2，屋面活载0.3kN/m2。 钢屋架根据恒载、活载及风荷载的大小，选用国家标准图集轻型 屋面钢屋架，排架结构，如图1所示。柱脚固接，柱顶铰接，柱距 为6m，计算柱脚内力。边柱脚内力设计值如下：Fk＝ 278kN Vk＝9kN Mk＝28kN•m
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。
④分段施工时，接头处应做成斜坡，每层错开0.5-1.0m，并应充分捣实。
⑤采用碎石换填时，为防止基坑底面的表层软土发生局部破坏，应在基坑底部及四测先 铺一层砂，然后再铺设碎石垫层。 ⑥换填应按分层铺垫，分层夯（压）实，每层的铺设厚度不宜超过表1-1规定数值。分 层厚度可用样桩控制。垫层的捣实方法可视施工条件按表1-1选用。捣实砂层应注意不要扰动 基坑底部和四测的土，以免影响和降低地基强度。每铺好一层垫层，经密实度检验合格后方可 进行上一层施工。 ⑦冬季施工时，不得采用夹有冰块的砂石做垫层，并应采用措施防止砂石内水分冻结。
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
不宜使用于细砂 或含 泥 量 较大 的砂 铺筑砂地基
不宜适用于细砂 或含 泥 量 较大 的砂 铺筑砂地基
水撼法
250
饱和
1.注水高度略超过铺设面层 湿陷性黄土、膨 2. 用钢叉摇撼捣实，插入点间距 100mm 左 胀土 、 细 砂地 基上 右 不得使用 3.有控制的注水和排水 4. 钢 叉 分 四 齿 ， 齿 的 间 距 30mm ， 长 300mm，木柄长900mm，重4kg
换土垫层法简介
• 概述 • 适用范围及其作用 • 操作方法 • 设计计算理论 • 质量检验
• 工程案例
概述
在中国，每年都有数以千记的施工项目在进行，由于中国地域辽阔， 不同地区的土质状况都有不同，有些地区的土质状况良好，只要稍 加处理即可作为良好的建筑物基础，如果天然地基很软弱，不能满 足地基强度和变形等要求时，则要对地基进行人工处理后再建造基 础。 “换土垫层法”：就是一种快速便捷的方法。其定义为：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。施工时先将基础以下一定深度、宽度范围 内的软土层挖去，然后回填强度较大的砂、石或灰土等，并夯至 （或振实）至要求的密实度。 分类：换土回填按其材料分为：砂垫层、砂石垫层、灰土垫层、素 土垫层、干渣垫层粉、煤灰垫层等。 施工时使用的机具不同，施工方法可分为：机械碾压法、重锤 夯实法、振动压实法等。
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》
基础设计 根据地质资料并考虑上部荷载情况，采用浅基础。 持力层为耕植土，地基承载力特征值fak1＝60 kN/m2，按埋深仍落在松散填土层，强度显然不足以 支承基础，因此要换土，换土首先解决地基强度满足设计要求，所以选用3:7砂碎石作换填材料，基础 底面标高－1.40m，换土1m，根据地基基础规范,其承载力特征值可达150~200kPa，符合设计要求。 基础底面标高－1.40m，换土1m，根据基基础规范进行深度修正： 耕植土fa1＝fak1＋η dro(d－0.5 ) η d——深度修正数，耕植土取η d＝1.1 γ o——土层平均重度，取γ o＝16 kN/m3 fa1＝60＋1.1×16×(1.4＋1－0.5)＝93 kN/m2 采用换土垫层法进行地基处理，换土深度Z＝1m，置换垫层采用3：7砂碎石垫层，基础尺寸： 1.8×1.8×0.5，砂碎石垫层地基承载力特征值fak2＝100 kN/m，fa2＝120kN/m2。 根据建筑地基处理技术规范。 Z／b＝1／1.8＝0.55＞0.5 b——基础宽度, a——基础另一侧宽度地 Es1/Es2>10，由JGJ79-2002查表得 应力扩散角为θ ＝30°。 基底强度平均压应力 pk2＝Fk/A+Gk/A=114kN/m2 最大压应力：pkmax2 = 142kN/m2＜1.2fa2＝144 kN/m2满足 基础底平均附加压应力 pz2＝pk2－Υd＝114－16×1.4＝92kN/m2 垫层底尺寸 b1＝b＋2×1.0×tgθ ＝1.8＋2×1.0×tg30°＝2.95m 垫层底平均附加压应力 pz1＝pz2b2/ b12＝92×1.82/2.952＝34.3kN/m2 垫层底有效自重应力pcz pcz＝r(1.4＋1.0)＝16×2.4＝38.4kN/m2 pz1＋pcz＝34.3＋38.4＝72.7kN/m2 <fa1＝93kN/m2 满足
材料要求： 宜采用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、碎石、石屑或其他工业废粒料。 缺 少中、粗砂和砾砂的地区，也可采用细砂，但宜同时掺入一定数量的碎石或卵石，其掺 量应按设计规定（含石量不应大于50%）。所用砂石料，不得含有草根、垃圾等有机杂物。兼 起排水固结作用时，含泥量不宜超过3%。碎石或卵石最大颗粒不宜大于50mm。 施工要点： ①施工前应验槽，先将浮土清除。基槽（坑）的边坡必须稳定，以防止塌土。槽底和两 侧如有孔洞、沟、井和墓穴等，应在施工前加以处理。 ②人工级配的砂、石材料，应按级配拌合均匀，再进行铺填捣实。 ③砂地基和砂石地基的底面宜铺设在同一标高上，如深度不同时，施工应按先深后浅的 程序进行。图面应挖成台阶或斜坡搭接，搭接处应注意捣实。
设计计算理论
首先我们需要确定垫层的厚度，垫层厚度一般是根据垫层底部下卧 土层的承载力确定，即作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力 之和不大于垫层底面下土层的承载力。
夯实法
150-200
8-12
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
碾压法
150-350
8-12
6 - 10t压路机往复碾压。碾压次数已达到 适用于大面积的 要求密实度为准 砂石 地 基 ，不 宜用 于地 下 水 位以 下的 砂地基
适用范围及其作用
试用范围：砂地基和砂石地基适用于处理透水性强的软弱粘性 土地基。例如淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土 地基及暗沟、暗塘等浅层处理。 其主要作用：提高持力层强度减少地基的变形量加速软 土层的排水固结 ④防止冻胀⑤消除或部分消除地基土的湿陷性 胀缩性。
操作方法（以砂土层为例）
过现场试验以设计压实系数与所对应的贯入度为标准检验垫
层的施工质量。 垫层的施工质量检验必须分层进行。 用环刀法取样时，取样点应位于每层厚度的2/3深度处。 竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不 宜少于3点
换土垫层法在某软弱地基中的应用
工程概况 江南办事处单层厂房，位于江南工业区九号街区临时厂区场地， 场地位于江门市中心路北面，紧靠中心路，东宁工业城东面。厂房 面积约1600m2，钢筋混凝土柱，三角形钢屋架，属单层排架结构， 墙体材料为粘土砖，屋面为镀锌波纹瓦。 根据钻孔揭露，自上而下分为4层，①填土、松散，厚0.9～2.2;② 耕植土，可塑，厚0.6～1.30m；③淤泥质土饱和、流塑、厚12.3～ 19.1m;④强风化含砾粉砂岩，揭露厚3.7m。地下水情况，场地存 在一定量的地下水，水位标高为-0.6～1.5m之间，平均1.05m。 建筑物安全等级为二级，场地类型为三类，按抗震设防烈度为7度， 抗震等级为三级，基本风压0.6kN/m2，屋面活载0.3kN/m2。 钢屋架根据恒载、活载及风荷载的大小，选用国家标准图集轻型 屋面钢屋架，排架结构，如图1所示。柱脚固接，柱顶铰接，柱距 为6m，计算柱脚内力。边柱脚内力设计值如下：Fk＝ 278kN Vk＝9kN Mk＝28kN•m
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。
④分段施工时，接头处应做成斜坡，每层错开0.5-1.0m，并应充分捣实。
⑤采用碎石换填时，为防止基坑底面的表层软土发生局部破坏，应在基坑底部及四测先 铺一层砂，然后再铺设碎石垫层。 ⑥换填应按分层铺垫，分层夯（压）实，每层的铺设厚度不宜超过表1-1规定数值。分 层厚度可用样桩控制。垫层的捣实方法可视施工条件按表1-1选用。捣实砂层应注意不要扰动 基坑底部和四测的土，以免影响和降低地基强度。每铺好一层垫层，经密实度检验合格后方可 进行上一层施工。 ⑦冬季施工时，不得采用夹有冰块的砂石做垫层，并应采用措施防止砂石内水分冻结。
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
不宜使用于细砂 或含 泥 量 较大 的砂 铺筑砂地基
不宜适用于细砂 或含 泥 量 较大 的砂 铺筑砂地基
水撼法
250
饱和
1.注水高度略超过铺设面层 湿陷性黄土、膨 2. 用钢叉摇撼捣实，插入点间距 100mm 左 胀土 、 细 砂地 基上 右 不得使用 3.有控制的注水和排水 4. 钢 叉 分 四 齿 ， 齿 的 间 距 30mm ， 长 300mm，木柄长900mm，重4kg
换土垫层法简介
• 概述 • 适用范围及其作用 • 操作方法 • 设计计算理论 • 质量检验
• 工程案例
概述
在中国，每年都有数以千记的施工项目在进行，由于中国地域辽阔， 不同地区的土质状况都有不同，有些地区的土质状况良好，只要稍 加处理即可作为良好的建筑物基础，如果天然地基很软弱，不能满 足地基强度和变形等要求时，则要对地基进行人工处理后再建造基 础。 “换土垫层法”：就是一种快速便捷的方法。其定义为：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。施工时先将基础以下一定深度、宽度范围 内的软土层挖去，然后回填强度较大的砂、石或灰土等，并夯至 （或振实）至要求的密实度。 分类：换土回填按其材料分为：砂垫层、砂石垫层、灰土垫层、素 土垫层、干渣垫层粉、煤灰垫层等。 施工时使用的机具不同，施工方法可分为：机械碾压法、重锤 夯实法、振动压实法等。
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》
基础设计 根据地质资料并考虑上部荷载情况，采用浅基础。 持力层为耕植土，地基承载力特征值fak1＝60 kN/m2，按埋深仍落在松散填土层，强度显然不足以 支承基础，因此要换土，换土首先解决地基强度满足设计要求，所以选用3:7砂碎石作换填材料，基础 底面标高－1.40m，换土1m，根据地基基础规范,其承载力特征值可达150~200kPa，符合设计要求。 基础底面标高－1.40m，换土1m，根据基基础规范进行深度修正： 耕植土fa1＝fak1＋η dro(d－0.5 ) η d——深度修正数，耕植土取η d＝1.1 γ o——土层平均重度，取γ o＝16 kN/m3 fa1＝60＋1.1×16×(1.4＋1－0.5)＝93 kN/m2 采用换土垫层法进行地基处理，换土深度Z＝1m，置换垫层采用3：7砂碎石垫层，基础尺寸： 1.8×1.8×0.5，砂碎石垫层地基承载力特征值fak2＝100 kN/m，fa2＝120kN/m2。 根据建筑地基处理技术规范。 Z／b＝1／1.8＝0.55＞0.5 b——基础宽度, a——基础另一侧宽度地 Es1/Es2>10，由JGJ79-2002查表得 应力扩散角为θ ＝30°。 基底强度平均压应力 pk2＝Fk/A+Gk/A=114kN/m2 最大压应力：pkmax2 = 142kN/m2＜1.2fa2＝144 kN/m2满足 基础底平均附加压应力 pz2＝pk2－Υd＝114－16×1.4＝92kN/m2 垫层底尺寸 b1＝b＋2×1.0×tgθ ＝1.8＋2×1.0×tg30°＝2.95m 垫层底平均附加压应力 pz1＝pz2b2/ b12＝92×1.82/2.952＝34.3kN/m2 垫层底有效自重应力pcz pcz＝r(1.4＋1.0)＝16×2.4＝38.4kN/m2 pz1＋pcz＝34.3＋38.4＝72.7kN/m2 <fa1＝93kN/m2 满足
材料要求： 宜采用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、碎石、石屑或其他工业废粒料。 缺 少中、粗砂和砾砂的地区，也可采用细砂，但宜同时掺入一定数量的碎石或卵石，其掺 量应按设计规定（含石量不应大于50%）。所用砂石料，不得含有草根、垃圾等有机杂物。兼 起排水固结作用时，含泥量不宜超过3%。碎石或卵石最大颗粒不宜大于50mm。 施工要点： ①施工前应验槽，先将浮土清除。基槽（坑）的边坡必须稳定，以防止塌土。槽底和两 侧如有孔洞、沟、井和墓穴等，应在施工前加以处理。 ②人工级配的砂、石材料，应按级配拌合均匀，再进行铺填捣实。 ③砂地基和砂石地基的底面宜铺设在同一标高上，如深度不同时，施工应按先深后浅的 程序进行。图面应挖成台阶或斜坡搭接，搭接处应注意捣实。
设计计算理论
首先我们需要确定垫层的厚度，垫层厚度一般是根据垫层底部下卧 土层的承载力确定，即作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力 之和不大于垫层底面下土层的承载力。