換填法地基處理不同墊層介紹及設(shè)計(jì)

換填法地基處理不同墊層介紹及設(shè)計(jì)一、概念當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形滿足不了建筑物的要求，而軟弱土層的厚度又不很大時將基礎(chǔ)底面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層的部分或全部挖去，然后分層換填強(qiáng)度較大的砂（碎石、素土、灰土、高爐干渣、粉煤灰）或其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性等材料，并壓（夯、振）實(shí)至要求的密實(shí)度為止，這種地基處理的方法稱為換填法，也叫換填墊層法

。二、原理換填法是淺層軟土地基的處理方法。是將基礎(chǔ)底面以下不太深的處理范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后以質(zhì)地堅(jiān)硬，強(qiáng)度較高，性能穩(wěn)定好，具有抗侵蝕性的砂，卵石，素土等去分層換填，同時用人工或機(jī)械方法進(jìn)行表層壓，夯，振動等處理至滿足工程要求的全過程。三、適用范圍常用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程，一般適用于處理淺層軟弱土層（淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結(jié)的沖填土等）與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為2～3m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。換填墊層法常用于處理輕型建筑、地坪、堆料場及道路工程等注意！換填墊層法適用于處理各類淺層軟弱地基。當(dāng)在建筑范圍內(nèi)上層軟弱土較薄，則可采用全部置換處理。對于較深厚的軟弱上層，當(dāng)僅用墊層局部置換上層軟弱土?xí)r，下臥軟弱上層在荷載下的長期變形可能依然很大。例如，對較深厚的淤泥或淤泥質(zhì)土類軟弱地基，采用墊層僅置換上層軟土后，通?？商岣叱至拥某休d力，但不能解決由于深層土質(zhì)軟弱而造成地基變形量大對上部建筑物產(chǎn)生的有害影響；或者對于體型復(fù)雜、整體剛度差、或?qū)Σ町愖冃蚊舾械慕ㄖ?，均不?yīng)采用淺層局部置換的處理方法。大面積填土產(chǎn)生的大范圍地面負(fù)荷影響深度較深，地基壓縮變形量大，變形延續(xù)時間長，與換填墊層法淺層處理地基的特點(diǎn)不同，因而大面積填土地基的設(shè)計(jì)施工應(yīng)另行按國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

注意！四、墊層的分類墊層分類回填材料砂墊層粉煤灰墊層粉質(zhì)粘土墊層灰土墊層礦渣墊層其他工業(yè)廢渣墊層土工合成材料墊層1.砂墊層宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂或石屑（粒徑小于2mm的部分不應(yīng)超過總重的45%），應(yīng)級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質(zhì)。當(dāng)使用粉細(xì)砂或石粉（粒徑小于0.075mm的部分不超過總重的9%）時，應(yīng)摻入不少于總重30%的碎石或卵石。砂石的最大粒徑不宜大于50mm。對濕陷性黃上地基，不得選用砂石等透水材料。砂石是良好的換填材料，但對具有排水要求的砂墊層宜控制含泥量不大于3%；采用粉細(xì)砂作為換填材料時，應(yīng)改善材料的級配狀況，在摻加碎石或卵石使其顆粒不均勻系數(shù)不小于5并拌合均勻后，方可用于鋪填墊層。提示！2.灰土墊層石灰和土的體積配合比宜為2︰8或3︰7。土料宜用粉質(zhì)粘土，不宜使用塊狀粘土和砂質(zhì)粉土，不得含有松軟雜質(zhì)，并應(yīng)過篩，其顆粒不得大于15mm。石灰宜用新鮮的消石灰，其顆粒不得大于5mm灰土強(qiáng)度隨土料中粘粒含量增高而加大，塑性指數(shù)小于4的粉土中粘粒含量太少，不能達(dá)到提高灰土強(qiáng)度的目的，因而不能用于拌合灰土?；彝了玫南覒?yīng)符合Ⅲ級以上標(biāo)準(zhǔn)，貯存期不超過3個月，所含活性CaO和MgO越高則膠結(jié)力越強(qiáng)。通?；彝恋淖罴押衣蕿镃aO+MgO約達(dá)總量的8%。石灰應(yīng)消解3～4d并篩除生石灰塊后使用。提示！3.粉煤灰墊層主要工程特性：1.自重輕；7.抗液化性2.擊實(shí)性能好；8.對環(huán)境的影響3.抗剪強(qiáng)度；4.壓縮性5.承載能力6.滲透性

可用于道路，堆場和小型建筑，構(gòu)筑物等的換填墊層。粉煤灰墊層上宜覆土0.3～0.5m。粉煤灰墊層中采用摻加劑時，應(yīng)通過試驗(yàn)確定其性能及適用條件。作為建筑物墊層的粉煤灰應(yīng)符合有關(guān)放射性安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。粉煤灰墊層中的金屬構(gòu)件、管網(wǎng)宜采取適當(dāng)防腐措施。大量填筑粉煤灰時應(yīng)考慮對地下水和土壤的環(huán)境影響。

粉煤灰可分為干排灰、濕排灰和調(diào)濕灰。按其燃燒后形成玻璃體的粒經(jīng)分析，應(yīng)屬粉土的范疇。但由于含有CaO、SO3等成分，具有一定的活性，當(dāng)與水作用時，因具有膠凝作用的火山灰反應(yīng)，使粉煤灰墊層逐漸獲得一定的強(qiáng)度與剛度，有效地改善了墊層地基的承載能力及減小變形的能力。不同于抗地震液化能力較低的粉土或粉砂，由于粉煤灰具有一定的膠凝作用，在壓實(shí)系數(shù)大于0.9時，即可以抵抗7度地震液化。提示！4.礦渣墊層墊層使用的礦渣是指高爐重礦渣，可分為分級礦渣、混合礦渣及原狀礦渣。礦渣墊層主要用于堆場、道路和地坪，也可用于小型建筑，構(gòu)筑物地基。選用礦渣的松散重度不小于11kN/m3，有機(jī)質(zhì)及含泥總量不超過5%。設(shè)計(jì)、施工前必須對選用的礦渣進(jìn)行試驗(yàn)，在確認(rèn)其性能穩(wěn)定并符合安全規(guī)定后方可使用。作為建筑物墊層的礦渣應(yīng)符合對放射性安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。易受酸、堿影響的基礎(chǔ)或地下管網(wǎng)不得采用礦渣墊層。大量填筑礦渣時，應(yīng)考慮對地下水和土壤的環(huán)境影響。礦渣的穩(wěn)定性是其是否適用于做換填墊層材料的最主要性能指標(biāo)。當(dāng)?shù)V渣中CaO的含量小于45%及FeS與MnS的含量≈1%時，礦渣不會產(chǎn)生硅酸鹽分解和鐵錳分解，排渣時不澆石灰水，礦渣也就不會產(chǎn)生石灰分解，則該類礦渣性能穩(wěn)定，可用于換填。對中、小型墊層可選用8～40mm與40～60mm的分級礦渣或0～60mm的混合礦渣；較大面積換填時，礦渣最大粒徑不宜大于200mm或大于分層鋪填厚度的2/3。提示！5.粉質(zhì)粘土墊層土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過5%，亦不得含有凍土或膨脹土。當(dāng)含有碎石時，其粒徑不宜大于50mm。用于濕陷性黃土或膨脹土地基的粉質(zhì)粘土墊層，土料中不得夾有磚、瓦和石塊。

粘土及粉土均難以夯壓密實(shí)，故換填時均應(yīng)避免采用作為換填材料，在不得己選用上述土料回填時，也應(yīng)摻入不少于30%的砂石并拌合均勻后，方可使用。當(dāng)采用粉質(zhì)粘土大面積換填并使用大型機(jī)械夯壓時，土料中的碎石粒徑可稍大于50mm，但不宜大于100mm，否則將影響墊層的夯壓效果。提示！6.其他三工業(yè)三廢渣三墊層在有三可靠三試驗(yàn)三結(jié)果三或成三功工三程經(jīng)三驗(yàn)時三，對三質(zhì)地三堅(jiān)硬三、性三能穩(wěn)三定、三無腐三蝕性三和放三射性三危害三的工三業(yè)廢三渣等三均可三用于三填筑三換填三墊層三。被三選用三工業(yè)三廢渣三的粒三徑、三級配三和施三工工三藝等三應(yīng)通三過試三驗(yàn)確三定。7.土工三合成三材料三墊層由分三層鋪三設(shè)的三土工三合成三材料三與地三基土三構(gòu)成三加筋三墊層三。作三為加三筋的三土工三合成三材料三應(yīng)采三用抗三拉強(qiáng)三度較三高、三受力三時伸三長率三不大三于4%～5%、耐三久性三好、三抗腐三蝕的三土工三格柵三、土三工格三室、三土工三墊或三土工三織物三等土三工合三成材三料；三墊層三填料三宜用三碎石三、角三礫、三礫砂三、粗三砂、三中砂三或粉三質(zhì)粘三土等三材料三。當(dāng)三工程三要求三墊層三具有三排水三功能三時，三墊層三材料三應(yīng)具三有良三好的三透水三性。在軟三土地三基上三使用三加筋三墊層三時，三應(yīng)保三證建三筑穩(wěn)三定并三滿足三允許三變形三的要三求。土工三合成三材料三是近三年來三隨著三化學(xué)三合成三工業(yè)三的發(fā)三展而三迅速三發(fā)展三起來三的一三種新三型土三工材三料，三主要三由滌三綸、三尼龍三、睛三綸、三丙綸三等高三分子三化合三物，三根據(jù)三工程三的需三要，三加工三成具三有彈三性、三柔性三、高三抗拉三強(qiáng)度三、低三伸長三率、三透水三、隔三水、三反濾三性、三抗腐三蝕性三、抗三老化三性和三耐久三性的三各種三類型三的產(chǎn)三品。三如各三種土三工格三柵、三土工三格室三、土三工墊三、土三工網(wǎng)三格、三土工三膜、三土工三織物三、塑三料排三水帶三及其三他土三工復(fù)三合材三料等三。用于三換填三墊層三的土三工合三成材三料，三在墊三層中三主要三起加三筋作三用，三以提三高地三基土三的抗三拉和三抗剪三強(qiáng)度三、防三止墊三層被三拉斷三裂和三剪切三破壞三、保三持墊三層的三完整三性、三提高三墊層三的抗三彎剛?cè)?，三因此三利用三土工三合成三材料三加筋三的墊三層有三效地三改變?nèi)颂烊坏厝娜誀钊?，增三大了三壓力三擴(kuò)散三角，三降低三了下三臥天三然地三基表三面的三壓力三，約三束了三地基三側(cè)向三變形三，調(diào)三整了三地基三不均三勻變?nèi)?，三增大三地基三的穩(wěn)三定性三并提三高地三基的三承載三力。提示三！五、三墊層三的作三用(1三)提高三地基三承載三力(2三)減少三沉降三量(3三)加速三軟弱三土層三的排三水固三結(jié)(4三)防止三凍脹(5三)消除三膨脹三土的三脹縮三作用墊層基礎(chǔ)六、三換填三法處三理地三基前三的準(zhǔn)三備工三作查明三地層三土性三質(zhì)及三不良三地質(zhì)三現(xiàn)象三；查三明溝三、塘三、洞三等分三布范三圍和三深度三；查三明填三土的三成分三、范三圍、三厚度三、均三勻性三、填三筑年三限和三方法三等查明三地下三水的三埋藏三條件三、類三型、三埋深三等；查明三地下三管線三、防三空洞三及地三下障三礙物三的分三布范三圍和三走向三；查明三換填三土的三來源三、種三類、三規(guī)格三、價三格等墊層三的設(shè)三計(jì)一、三原則對墊三層的三設(shè)計(jì)三，即三要求三有足三夠的三厚度三以置三換可三能被三剪切三破壞三的軟三弱土三層，三又要三求有三足夠三大寬三度以三防止三砂墊三層向三兩側(cè)三擠出三。二、三墊層三設(shè)計(jì)三的步三驟墊層三厚度三的確三定沉降三計(jì)算墊層三寬度三的確三定墊層三承載三力的三確定墊層三設(shè)計(jì)墊層三尺寸1.墊層三厚度三的確三定(1三).墊層三厚度三應(yīng)根三據(jù)墊三層底三部下三臥土三層的三承載三力確三定，三并符三合下三式要三求：pz—墊層三底面三處的三附加三應(yīng)力三設(shè)計(jì)三值（kP三a）;pcz—墊層三底面三處土三的自三重壓三力值三（kP三a）；faz—經(jīng)深三度修三正后三墊層三底面三處土三層的三地基三承載三力特三征值三（kP三a）(2三).pz、pcz、faz的確三定墊層三底面三處的三附加三壓力三值pz：條形三基礎(chǔ)三：矩形三基礎(chǔ)三：b-矩形三基礎(chǔ)三或條三形基三礎(chǔ)底三面的三寬度（m）；l-矩形三基礎(chǔ)三底面三的長三度（m）；P-基礎(chǔ)三底面三壓力三的設(shè)三計(jì)值（kP三a）；Pc三-基礎(chǔ)三底面三處土三的自三重壓三力值（kP三a）；z-基礎(chǔ)三底面三下墊三層的三厚度（m）；θ-墊層三的壓三力擴(kuò)三散角（°）2.墊層三寬度三的確三定墊層三寬度三的確三定三墊三層的三底面三寬度三應(yīng)以三滿足三基礎(chǔ)三底面三應(yīng)力三擴(kuò)散三和防三止墊三層向三兩側(cè)三擠出三為原三則進(jìn)三行設(shè)三計(jì)。三關(guān)于三寬度三計(jì)算三，目三前還三缺乏三可靠三的方三法。三一般三可按三下式三計(jì)算三或根三據(jù)當(dāng)三地經(jīng)三驗(yàn)確三定。b’三—墊層三底面三寬度(m三)；θ—墊層三的壓三力擴(kuò)三散角三（°），三可查三表；壓力三擴(kuò)散三角θ

換填材料z/b中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫卵石、碎石黏性土和粉土（8＜IP＜14)灰土0.2520628≥0.5302328注:當(dāng)z/三b<三0.三25時,除灰三土取30三°外,其余三材料三均取θ=0三°；當(dāng)0.三25三<z三/b三<0三.5時，θ值可三內(nèi)插三法求三得。墊層三頂面三每邊三宜比三基礎(chǔ)三底面三大0.三3m，或三從墊三層底三面兩三側(cè)向三上按三當(dāng)?shù)厝_挖三基坑三經(jīng)驗(yàn)三的要三求放三坡，三整片三墊層三的寬三度可三根據(jù)三施工三的要三求適三當(dāng)加三寬。注意三！3.墊層三承載三力的三確定墊層三的承三載力三宜通三過現(xiàn)三場試三驗(yàn)確三定，三并應(yīng)三驗(yàn)算三下臥三層的三承載三力。三、三墊層三施工（一三）、三墊層三所采三用的三換填三材料三不同三，墊三層的三施工三方法三和施三工機(jī)三械也三有所三不同三。墊層三施工三應(yīng)根三據(jù)不三同的三換填三材料三選擇三施工三機(jī)械三。粉質(zhì)三粘土三、灰三土宜三采用三平碾三、振三動碾三或羊三足碾三，中三小型三工程三也可三采用三蛙式三夯、三柴油三夯；砂石三等宜三用振三動碾三；粉煤三灰宜三采用三平碾三、振三動碾三、平三板振三動器三、蛙三式夯三；礦渣三宜采三用平三板振三動器三或平三碾，三也可三采用三振動三碾。振動三碾羊足三碾平板三振動三夯平板三振動三器蛙式三夯柴油三夯平碾蛙式三夯（二三）、三施工三方法三、分三層厚三度每三層壓三實(shí)遍三數(shù)墊層三的施三工方三法、三分層三鋪填三厚度三，每三層壓三實(shí)遍三數(shù)等三宜通三過試三驗(yàn)確三定。三除接三觸下三臥軟三土層三的墊三層底三部應(yīng)三根據(jù)三施工三機(jī)械三設(shè)備三及下三臥層三土質(zhì)三條件三確定三厚度三外，三一般三情況三下，三墊層三的分三層鋪三填厚三度可三取20三0～30三0m三m。為三保證三分層三壓實(shí)三質(zhì)量三，應(yīng)三控制三機(jī)械三碾壓三速度三。施工設(shè)備每層鋪填厚度（mm）每層壓實(shí)遍數(shù)平碾（8t～12t）200～3006～8羊足碾（5t～16t）200～3508～16蛙式夯（200kg）200～2503～4振動碾（8t～15t）600～13006～8振動壓實(shí)機(jī)(2t，振動力98kN)1200～150010插入式振動器200～500

平扳式振動器150～250

墊層三的每三層鋪三填厚三度及三壓實(shí)三遍數(shù)（三三）、三含水三量的三控制粉質(zhì)三粘土三和灰三土墊三層土三料的三施工三含水三量宜三控制三在最三優(yōu)含三水量ωop±2三%的范三圍內(nèi)三；粉煤三灰墊三層的三施工三含水三量宜三控制三在ωop±4三%的范三圍內(nèi)三，最三優(yōu)含三水量三可通三過擊三實(shí)試三驗(yàn)確三定，三也可三按當(dāng)三地經(jīng)三驗(yàn)取三用。（四三）、三其他三施工三要點(diǎn)1.當(dāng)墊三層底三部存三在古三井、三古墓三。洞三穴、三舊基三礎(chǔ)、三暗塘三等軟三硬不三均的三部位三時，三應(yīng)根三據(jù)建三筑對三不均三勻沉三降的三要求三予以三處理三，并三經(jīng)檢三驗(yàn)合三格后三，方三可鋪三填墊三層。2.基坑三開挖基坑三開挖三時應(yīng)三避免三坑底三上層三受擾三動，三可保三留約20三0m三m厚的三土層三暫不三挖去三，侍三鋪填三墊層三前再三挖至三設(shè)計(jì)三標(biāo)高三。嚴(yán)三禁擾三動墊三層下三的軟三弱土三層，三防止三其被三踐踏三。受三凍或三受水三浸泡三。在三碎石三或卵三石墊三層底三部宜三設(shè)置15三0～30三0m三m厚的三砂墊三層或三鋪一三層土三工織三物，三以防三止軟三弱土三層表三面的三局部三破壞三，同三時必三須防三止基三坑邊三坡坍三土混三入墊三層。3.基坑三排水換填三墊層三施工三應(yīng)注三意基三坑排三水，三除采三用水三撼法三施工三砂墊三層外三，不三得在三浸水三條件三下施三工，三必要三時應(yīng)三采用三降低三地下三水位三的措三施。4.墊層三分段三施工墊層三底面三宜設(shè)三在同三一標(biāo)三高上三，如三深度三不同三，基三坑底三土面三應(yīng)挖三成階三梯或三斜坡三搭接三，并三按先三深后三淺的三順序三進(jìn)行三墊層三施工三，搭三接處三應(yīng)夯三壓密三實(shí)。粉質(zhì)三粘土三及灰三土墊三層分三段施三工時三，不三得在三柱基三、墻三角及三承重三窗間三墻下三接縫三。上三下兩三層的三縫距三不得三小于50三0m三m。接三縫處三應(yīng)夯三壓密三實(shí)，三灰土三應(yīng)拌三合均三勻并三應(yīng)當(dāng)三日鋪三填夯三壓。三灰土三夯壓三密實(shí)三后3d內(nèi)不三得受三水浸三泡。三粉煤三灰墊三層鋪三填后三宜當(dāng)三天壓三實(shí)，三每層三驗(yàn)收三后應(yīng)三及時三鋪填三上層三或封三層，三防止三干燥三后松三散起三塵污三染，三同時三應(yīng)禁三止車三輛碾三壓通三行。墊層三竣工三驗(yàn)收三合格三后，三應(yīng)及三時進(jìn)三行基三礎(chǔ)施三工與三基坑三回填三。5.土工三合成三材料三墊層三的注三意事三項(xiàng)鋪設(shè)三土工三合成三材料三時，三下鋪三地基三土層三頂面三應(yīng)平三整，三防止三土工三合成三材料三被刺三穿、三頂破三。鋪三設(shè)時三應(yīng)把三土工三合成三材料三張拉三平直三、繃三緊，三嚴(yán)禁三有折三皺；三端頭三應(yīng)固三定或三回折三錨固三；切三忌曝三曬或三裸露三；連三結(jié)宜三用搭三接法三、縫三接法三和膠三結(jié)法三，并三均應(yīng)三保證三主要三受力三方向三的連三結(jié)強(qiáng)三度不三低于三所采三用材三料的三抗拉三強(qiáng)度三。四、三墊層三質(zhì)量三檢驗(yàn)墊層三施工三過程三中和三施工三完成三以后三，應(yīng)三進(jìn)行三墊層三的施三工質(zhì)三量檢三驗(yàn)，三以驗(yàn)三證墊三層設(shè)三計(jì)的三合理三性和三施工三質(zhì)量三。必須三首先三通過三現(xiàn)場三試驗(yàn)三，在三達(dá)到三設(shè)計(jì)三要求三壓實(shí)三系數(shù)三的墊三層試三驗(yàn)區(qū)三內(nèi)，三利用三貫入三試驗(yàn)三測得三標(biāo)準(zhǔn)三的貫三入深三度或三擊數(shù)三，然三后再三以此三作為三控制三施工三壓實(shí)三系數(shù)三的標(biāo)三準(zhǔn)，三進(jìn)行三施工三質(zhì)量三檢驗(yàn)三。1.檢驗(yàn)三方法對粉三質(zhì)粘三土、三灰土三、粉三煤灰三和砂三石墊三層的三施工三質(zhì)量三檢驗(yàn)三也可三用環(huán)三刀法三、貫三入儀三、靜三力觸三探、三輕型三動力三觸探三或標(biāo)三準(zhǔn)貫三入試三驗(yàn)檢三驗(yàn)；三對砂三石、三礦渣三墊層三可用三重型三動力三觸探三檢驗(yàn)三，并三均應(yīng)三通過三現(xiàn)場三試驗(yàn)三以設(shè)三計(jì)壓三實(shí)系三數(shù)所三對應(yīng)三的貫三入度三為標(biāo)三準(zhǔn)檢三驗(yàn)墊三層的三施工三質(zhì)量三。壓三實(shí)系三數(shù)也三可采三用環(huán)三刀法三、灌三砂法三、灌三水法三或其三他方三法檢三驗(yàn)。墊層三的施三工質(zhì)三量檢三驗(yàn)必三須分三層進(jìn)三行。三應(yīng)在三每層三的壓三實(shí)系三數(shù)符三合設(shè)三計(jì)要三求后三鋪填三上層三土。環(huán)刀三取樣三法在夯三（壓三、振三）實(shí)三后的三墊層三中用三容積三不小三于20三0c三m3的環(huán)三刀取三樣，三測定三其干三土重三度，三以不三小于三該換三填料三在中三密狀三態(tài)時三的干三土重三度數(shù)三值為三合格三。（三例如三：中三砂在三中密三狀態(tài)三時的三干土三重度三一般三為15三.5三kN三/m3～16三.0三kN三/m3）對砂三石或三碎石三墊層三的質(zhì)三量檢三驗(yàn)，三可以三在墊三層中三設(shè)置三純砂三檢查三點(diǎn)，三在同三樣施三工條三件下三，按三上述三方法三檢驗(yàn)三，或三用灌三砂法三進(jìn)行三檢查三。貫入三測定三法檢驗(yàn)三時應(yīng)三先將三墊層三表面三的填三料刮三去30三mm左右三，并三用貫三入儀三、鋼三筋或三鋼叉三等以三貫入三度大三小來三檢查三墊層三的質(zhì)三量，三以不三大于三通過三試驗(yàn)三所確三定的三貫入三度為三合格三。鋼筋三貫入三測定三法是三用直三徑為20