地基处理换土垫层法
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。
地基处理中换土垫层法的加固机理
地基处理中换土垫层法的加固机理1、提高浅层地基承载力浅基础的地基承载力与持力层的抗剪强度有关。
如果以抗剪强度较高的砂或其他填筑材料代替软弱的土，可提高地基承载力，并将建筑物基础压力扩散到垫层以下的软弱地基，避免地基破坏。
2、减少地基的变形量一般地基浅层部分沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。
以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量50%。
如以密实砂或其他填筑材料代替上部软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。
由于砂垫层或其他垫层的应力扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，会相应减少下卧层土的沉降量。
3、加速软土层的排水固结建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土层地基中的水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。
砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性大，软弱十层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。
用透水材料做垫层相当于增设了一层水平排水通道，起到排水作用。
在建筑物施工过程中，孔压消散加快，有效应力增加也加快，有利于提高地基承载力，增加地基的稳定性，加速施工.进度以及减小建筑物建成后的工后沉降。
4、防止土的冻胀因粗颗粒的垫层材料孔隙大，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。
这时，砂垫层的底面应满足当地冻结深度的要求。
5、消除地基土的湿陷性、胀缩性或冻胀性对湿陷性黄土、膨胀土或季节性冻土等特殊土，其处理目的主要是为了消除或部分消除地基土的湿陷性、胀缩性或冻胀性。
在膨胀土地基上可选用砂、碎石、块石、煤渣、二灰或灰土等材料作为垫层以消除胀缩作用，但垫层厚度应依据变形计算确定，一般不少于0.3 m，且垫层宽度应大于基础宽度，而基础两侧宜用与垫层相同的材料回填。
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。
换土垫层地基处理方法施工实例
换土垫层地基处理方法施工实例地基处理方法是建筑工程中非常重要的一个环节，其质量直接影响着建筑物的安全性和使用寿命。
在这里，我们将介绍一种常用的地基处理方法：换土垫层法，并结合施工实例进行说明。
一、换土垫层法的概念换土垫层法是一种改善地基土质条件，提高地基稳定性的地基处理方法。
换土垫层的目的是通过清除原有松软、有机质含量高的地基土层，采用坚实的砂土或碎石等作为新的地基，从而提高地基的承载力和稳定性。
二、换土垫层法的施工步骤1.现场勘测和设计：地基处理是建筑施工的重要环节之一，因此，在进行换土垫层处理前，需要对施工现场进行详细的勘测和设计。
2.清理原有土层：在施工前，需要将原有的松软、有机质含量高的土层清理干净。
清理后，需要进行地面硬化，保证施工时的平整度和稳定性。
3.选材和运土：在对地面进行硬化后，需要选用坚实的砂土或碎石等作为新的地基。
在运土过程中，需要注意控制运输车辆的速度和质量，避免对地面造成损坏。
4.铺设新的地基：在选材和运土完成后，需要将新的地基均匀地铺设于原有土层之上。
铺设完毕后，需要进行细化压实，保证地基的密实度和稳定性。
5.进行验收和回填：在施工完成后，需要对地基进行验收，并对施工质量进行检查。
在验收合格后，进行回填工作，保持施工现场的整洁和平整。
三、施工实例某工地在进行新建地下停车场工程时，施工现场发现原有土层松软且有机质含量较高，不能满足地下停车场的承载力和稳定性要求，根据现场实际情况，决定采用换土垫层法进行地基处理。
在施工前，进行了详细的勘测和设计，并确定了施工方案和选材方案。
在施工过程中，按照施工步骤进行操作，清理了原有松软、有机质较高的土层，选择了坚实的砂土作为新的地基，运输车辆严格按照规定的速度和质量进行运输，确保土壤不会出现松散现象。
在铺设新的地基过程中，施工人员进行了细化压实，保证地基的密实度和稳定性。
在施工完成后，进行了严格的验收和检查，并对施工现场进行了回填处理。
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。
B′
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%；
换土垫层方法处理地基的应用
换土垫层方法处理地基的应用本文根据总结营口地区的工程实践经验，对换土垫层法的应用进行了探讨。
标签：地基处理;工程地质条件;换土垫层方法换土垫层方法处理浅层地基，具有造价低、施工工艺简单、效果明显等特点。
因此，在工程建设中得到广泛应用。
本文拟结合总结本区工程实践，对换土垫层方法应用中的一些问题提出讨论。
一、换土垫层方法的作用营口地区地基土，依其岩性及埋藏条件自地表以下依次可分为四个不同的主要地层：人工填土、褐黄色粘性土层、灰色粘性土层、黄色粘性土与粉细砂层。
褐黄色粘性土层，是本地区天然地基基础主要持力层，地层厚度由西向东一般为1-2米至4-5米。
但是由于一些场地灰色粘性土层中的淤泥与淤泥质埋藏浅、旧城区普遍分布有不均匀的杂填土，工程建设中，需要对地基加固处理。
换土垫层方法是本区工程建设中浅层地基处理的主要方法，换填材料主要是低压缩性的中、粗砂。
特別在住宅工程中应用最广泛。
通过对建筑物使用情况的宏观调查，八十年代以来，在垫层地基建成的建筑物至今使用正常。
说明换土垫层方法对改善地基的受力状态，具有显著的作用。
它的作用可以概括为以下方面：一是改善地基的强度条件。
由于挖出原来的软弱土层，换填强度高、压缩性低的中、粗砂层，必然较大幅度提高地基持力层的承载力，同时通过垫层的应力扩散作用，又减少了下卧层所受附加应力的影响，从而满足上部荷载对地基强度方面的要求。
二是明显改善地基的变形条件。
1、以一定厚度的垫层为基础持力层，因垫层为低压缩性材料，垫层本身变形量不大，因此减少地基的最终变形量。
2、因垫层的应力扩散作用，使其下卧的天然地层所受附加应力减少，因而也改善了地基下卧层的变形状态。
3、垫层材料渗透系数大，固结速度快，下卧层受力后，垫层作为良好的排水界面使地基土的孔隙水压力迅速消散，从而加速地基的固结过程。
三是改善地基的冻胀环境。
垫层为粗颗粒材料构成，属于不冻胀性土，孔隙大、切断毛细管作用，可以有效的防止基础冻胀破坏，在北方地区对基础浅埋是有利条件。
地基处理中换土垫层法的应用
地基处理中换土垫层法的应用摘要: 根据工程实例，介绍了软弱地基处理的换土垫层法的实际设计应用情况。
关键词：地基处理,换土垫层法,前言在进行建筑物的基础处理设计时，时常会碰到软弱地基问题。
下面根据自己的一些工作实践经验，谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法在万科棠越一期一号泵站机房基础设计中的应用情况。
由于换填法施工工艺简单、工期短、成本低、处理效果显著,在地基处理中被广泛采用,所以掌握该方法的设计计算过程就很重要了。
下面比较详细地阐述了换土垫层法的设计计算过程并以具体的实例来说明。
1设计计算内容1.1垫层厚度的确定垫层厚度z应根据垫层底面下卧软弱土层的承载力来确定,即要求作用在垫层底面出土的自重压力与附加压力之和不大于下卧软弱土层的地基承载力,应满足下式要求:Pz+Pcz≤faz (1)其中,Pz相应于荷载效应标准组合时,垫层底面处的附加压力,kPa;P Pcz为垫层底面处的自重压力,kPa; faz为垫层底面处经深度修正后的下卧土层地基承载力特征值,kPa。
垫层底面处的附加压力Pz,除了可用弹性理论的土中应力公式进行计算外,还可按压力扩散角的方法进行简化计算:条形基础:（2）矩形基础:（3）其中,b为矩形基础或条形基础底面的宽度,m;L为矩形基础底面的长度,m;Pk 相应于荷载标准组合时的基础底面压力,kPa;Pc为基础底面处土的自重压力,kPa;z为基础底面下垫层的厚度,m;θ为垫层的压力扩散角,宜按试验确定,当无试验资料时,可按表1确定。
1.2垫层宽度的确定确定垫层宽度时,应满足基础底面压力扩散的要求,同时还应考虑到垫层应有足够的宽度及垫层侧面土的强度条件,以防止垫层材料向侧边挤出而增加垫层的竖向变形量。
垫层的宽度可按下式压力扩散角的方法进行计算,或根据当地经验确定:b′≥b+2ztanθ（4）其中,b′为垫层底面宽度,m;θ为垫层压力扩散角,可按表1采用,但当z/b≥0.25时,仍按z/b=0.25取值。
地基处理方法之换填垫层法【最新版】
地基处理方法之换填垫层法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。
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。
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122.5 3.31
37kPa
(7) 下卧层修正后地基承载力的特征值
m
117.5
2(17.8 10) 3
11.03kN/m3
faz fak b m (D 0.5) 50 111.03 (3 0.5) 77.6kPa
仍按=0.25取值。
顶面宽度：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。
3、垫层承载力的确定 垫层的承载力——取决于填筑材料的性质、施工机具能量大小及施工 质量的优劣。 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。
换填法的处理范围——换填深度一般控制在3m以内，但同时不小于 0.5m。（垫层太薄，换填效果不显著）
换填法的设计方法——各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算 方法进行计算。
3.3 土的压实机理
• 当粘性土的土样含水量较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实 功能作用下，如还不能有效地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果 就比较差。 • 当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同 压实功能条件下易于移动而挤密，所以压实效果较好。 • 但当土样含水量增大到一定程度后，此时自由水填充在孔隙中，从而 产生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，因而设计时要选择
垫层承载力亦可通过取土分析、标贯试验、动力触探多种测试手段 取得的资料综合分析后确定。当无资料时，可采用P28的表确定。
4、垫层的沉降计算
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s1与下卧土层
的变形量s2 之和。
提供砂垫层重度按提供重度计 算；不提供重度按原土计算
3.1 换填法及其作用
具体工程中换填法的作用： 工业与民用建筑物基础下的砂垫层——主要起换填作用。 路堤和土坝等工程的砂垫层——主要起排水固结作用。
3.2 垫层的分类及适用范围
砂垫层
按
砂石垫层
回
填
碎石垫层
材
料
的
素土垫层
不
同 分
灰土垫层
类
粉煤灰垫层
矿渣垫层
3.2 垫层的分类及适用范围
适用范围——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。
地基处理——3换填法 （Replacement Methods）
3.1 换填法及其作用 3.2 垫层的分类及适用范围 3.3 土的压实机理 3.4 垫层设计
3.1 换填法及其作用
换填法的定义 —— 当软弱土地基的承载力和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底面以下处理范围内的软弱土层的部分或 全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、高炉干 渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实 至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填法。
5、计算实例
(1) 砂垫层材料采用粗砂，要求压实系数为λc＝0.97，则地基承载力的
特征值为fak＝200kpa。
(2) 基础埋深定为d＝1m
(3) 计算墙基的宽度
b Fk 120 0.67m,取b=1m fak rGd 200 201
(4) 设计砂垫层厚度为z＝2m
基础宽度较小
(5) 垫层底面土的自重应力
b 2z tg
矩形基础：pz
b l( p pc )
(b 2z tg)(l 2z tg)
1、垫层厚度的确定
的取值
(3-1)
粉质粘土、粉煤灰
垫层厚度计算示意图
回填土
pCD
d
b
pCZ
填z
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B= b+2ztg
z
以条基为例
要求：pZ + pCZ fz+d
pz
( p pCD )b
b 2ztg
3.1 换填法及其作用
换填法的作用： 1、提高地基承载力——上层砂土抗剪强度提高 2、减少沉降量——上层砂土沉降量小，并对荷载有扩散作用 3、加速软弱土层的排水固结——上层砂土透水性大，加速软弱土
层的排水固结，提高其承载力 4、防止冻胀——砂土孔隙大，不易产生毛细管现象。同时砂垫层
底部应满足冻深要求。 5、消除膨胀土胀缩作用 6、消除湿陷性黄土的湿陷作用
一个”最优含水量”，这就是土的压实机理。
3.4 垫层设计
3.4.1 砂和砂石垫层设计 0、持力层： p f
(3-1)
由此即可确定加固区和下卧层顶面处经修正的地基承载力特征值，kPa；
faz fak dr(d 0.5)
3.4.1 砂和砂石垫层设计 1、垫层厚度的确定
垫层厚度应根据垫层底部下卧土层的承载力确定，并符合下式要求：
pz pcz f az
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）。
1、垫层厚度的确定
垫层底面处的附加压力值 pz 可按压力扩散角进行简化计算：
条形基础：
pz
b( p pc )
pcz r1h1 r2h2 17.51 (17.8 10) 2 33.1kPa
(6) 垫层底面的附加应力(z/b=2/1=2>0.5) 所以θ取30。
p0
pk
pc
Fk
Gk b
r1d
120 2011 17.51 122.5kPa 1
pz
bp0
b 2z tan
1122.5
1 2 2 tan 30o
例：某4层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础，上 部建筑物作用于基础的荷载为120kN/m，基础的平均重度 为20kN/m3。地基土表层为粉质黏土，厚度为1m，重度为 17.5kN/m3；第二层为淤泥，厚15m，重度为17.8kN/m3， 地基承载力特征值为50kPa，承载力修正系数ηd＝1；第三 层为密实的砂砾石。地下水距离地表1m。因为地基土软弱， 不能承受建筑物的荷载，试设计砂垫层。
pcz pCD 填 z
p F G F db
b
b
2、垫层宽度的确定
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。
底面宽度： b' b 2 ztg
b ——垫层底面宽度(m)；
——垫层的压力扩散角（°）可按表4.2.1-1采用；当z/b<0.25时，