(土建施工）換土墊層法

1、換土墊層法一、換土墊層的概念 ：當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形滿足不了建筑物的要求，而軟土層的厚度又不很大時，將基礎(chǔ)底面下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖去，然后分層換填強度較大的砂（碎石、灰土、高爐干渣、粉煤灰）或其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料，并夯壓（振實）至要求的密實度為止，這種地基處理方法稱為換土墊層法二、換土墊層適用條件：換土墊層法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等地等地基土的淺層處理常用于輕型建筑、地砰、堆料場和道路工程等地基處理工程中。三換土墊層的作用是：（1）提高地基承載力，并通過墊層的應(yīng)力擴散作用，減少墊層下天然土層所承受的壓力。從而使地基強度滿足要

2、求；（2）墊層置換了軟弱土層，從而可減少地基的變形量；（3）加速軟土層的排水固結(jié)；（4）調(diào)整不均勻地基的剛度；（5）對濕陷性黃土、膨脹土或季節(jié)性凍土等特殊土，其目的主要是為了消除或部分消除地基土的濕陷性、脹縮性或凍脹性。四換土墊層的設(shè)計1、砂墊層厚度的確定 砂墊層的厚度一般是根據(jù)砂墊層底部軟土層的承載力來確定的，即作用在墊層底面處土的附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之和，不大于軟弱層的承載力設(shè)計值，如圖21所示，并符合下式要求：式中pz墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計值（kpa）； pcz墊層底面處土的自重應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值（kpa）；fz經(jīng)深度和寬度修正后墊層底面處土層的基承載力設(shè)計值（kpa）。 圖21墊層內(nèi)應(yīng)力分布砂

3、墊層底面處的附加應(yīng)力，除了可以采用彈性理論的土中應(yīng)力公式求得外，也可按應(yīng)力擴散角進行簡化計算：條形基礎(chǔ)：（22）矩形基礎(chǔ)：（23）式中b矩形基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底面的寬度（m）；l矩形基礎(chǔ)底面的長度（m）； p基礎(chǔ)底面壓力的設(shè)計值（kpa）；pc基礎(chǔ)底面處土的自重應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值（kpa）；z基礎(chǔ)底面下墊層的厚度（m）；墊層的應(yīng)力擴散角（0）。各種換填材料的應(yīng)力擴散角值見表（21）。 表21壓力擴散角（0）注；當(dāng)zb<0.25時，除灰土取=30°外，其余材料均取=0o； 當(dāng)0.25<÷<0.5時，值可內(nèi)插求得。砂墊層厚度計算時，一般是先根據(jù)初步擬定的厚度，再用公式（2

4、1）進行復(fù)核。砂墊厚度一般不宜大于3m，太厚則施工困難；也不宜小于0.5m，太薄則換土墊層的作用不明顯。2、砂墊層寬度的確定 砂墊層底寬度b（以m計）應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴散的要求，可以按下式計算或根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。bb十2ztg（24）在基礎(chǔ)底面標(biāo)高以下所開挖的基坑側(cè)壁呈直立狀態(tài)時，則墊層頂面角邊比基礎(chǔ)底邊緣多出的寬度應(yīng)不小于300mm； 表22各種墊層的承載力施工方法換填材料類別壓實系數(shù)承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk（kpa）碾壓或振密碎石、卵石200300砂夾石（其中碎石、卵石占全重的3050）200250土夾石（其中碎石、卵石占全重的3050）0.940.97150200中砂、粗砂、礫砂150200粘

5、性士和粉士（8<ip<14）130180灰土0.930.95200250重錘夯實土或灰土0.930.95150200注：1壓實系數(shù)小的墊層，承載力標(biāo)準(zhǔn)值取低值，反之取高值； 2重錘夯實土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值取低值，灰土取高值； 3壓實系數(shù)為妻的控制千密度與最大干密度的比值；五、墊層施工1、砂墊層的施工要點 1）砂墊層和砂石墊層的材料，宜采用題起級配良好，質(zhì)地堅硬的中砂、粗砂、礫砂、卵石或碎石，石子的粒徑不宜大于50mm，砂、石料中不得含有雜物，含泥量不應(yīng)超過5。對用作排水固結(jié)的砂墊層，其含泥量不宜大于3。粉細(xì)砂也可以作為墊層的材料，但因其不易壓實，而且強度也不高，此時宜摻入2530的碎（

6、卵）石，以保證墊層的密實度和穩(wěn)定性。 2）為了使砂墊層達(dá)到設(shè)計要求的密實度，施工時需要把握的關(guān)鍵問題是：控制好采用各種夯（壓、振）實方法時的分層鋪筑厚度及施工時的最優(yōu)含水量和最大干密度。表23砂和砂石墊層的每層虛鋪厚度及最優(yōu)含水量項次夯（壓、振）實方法每層鋪筑厚度（mm）施工時最優(yōu)含水量（）施工情況備注1平振法2002501520用平板式振搗器往復(fù)振搗不宜使用于細(xì)砂或含泥量較大的砂所鋪筑的砂墊層2插振法振搗器的插入深度飽和用插入式振搗器，插入間距可根據(jù)機械振幅大小決定不應(yīng)插至下臥粘性土層。插入完畢后所留孔洞，應(yīng)甩砂填實3水撼法250飽和注水高度應(yīng)超過每次鋪筑面層，用鋼叉搖撼搗實插入點間距為10

7、0mm，搖撼十幾下，感覺砂子已沉實時。便將鋼叉拔出濕陷性黃土及膨脹土地區(qū)不得使用4夯實法150200812用木夯（重0.04t）或機械夯，落距為40cm50cm，夯時需一夯壓半夯，全面夯實5輾壓法2503508126t10t壓路機往復(fù)輾壓適用于大面積墊層，不宜用于地下水位以下的砂墊層注：1在地下水位以下的墊層，其最下層的鋪筑厚度可比上表增加50mm。2如用振動壓路機，則每層鋪筑厚度可以提高。 3）在軟土層上采用砂墊層時，應(yīng)注意保護好基坑底部及側(cè)壁士的原狀結(jié)構(gòu)，以免降低軟土的強度。在墊層的最下面一層，宜先鋪設(shè)150mmmm厚的松砂，用木夯仔細(xì)夯實，不得使用振搗器當(dāng)采用碎石墊層時，也應(yīng)該在軟土上先

8、鋪一層厚度為150mm300mm的砂墊底。4）當(dāng)用細(xì)砂作為墊層材料時，不宜使用振搗法和水撼法 5）當(dāng)用人工級配的砂石鋪設(shè)墊層時，應(yīng)將砂石拌和均勻后，再進行鋪筑和搗實6）鋪筑前應(yīng)先行驗槽。浮土應(yīng)清除，邊坡必須穩(wěn)定，防止塌土基坑（槽）兩側(cè)附近如有低于地基的孔洞、溝、井和墓穴等，應(yīng)在未做墊層前加以填實。另外，墊層施工前必須在室內(nèi)做擊實試驗。 二、三種不同的墊層施工方法 1機械碾壓法表24墊層的每層鋪填厚度及壓實遍數(shù)施工設(shè)備 每層鋪填厚度（mm） 每層壓實遍數(shù) 平碾（8t12t） 200300 68 羊足碾（5t16t）200350816蛙式夯（200kg） 200250 34 振動碾（8t15t）

9、600130068 振動壓實機。（2t，振動力98kn） 12001500 10 插入式振動器 200500 平扳式振動器 150250 2重錘夯實法重錘夯實法是利用起重機械將夯錘提升到一定高度，然后自由落下，不斷重復(fù)夯擊以加固地基。重錘夯實法一般適用于地下水位距離地表0.8m以上稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土和分層填土地基。重錘夯實的現(xiàn)場試驗成確定最少的夯遍數(shù)，最后兩遍的平均夯沉量和有效夯實深度等一般重錘夯實的有效夯實深度約為錘底直徑的一倍左右，并且可以消除1.0m1.5m厚土層的濕陷性。3平板振動法平板振動法是使用振動壓實機（圖24）來處理無粘性土或粘粒含量少、透水性較好的松散雜填土地基的一種淺層地基處理方法。對主要由爐渣、碎磚、瓦塊組成的建筑垃圾，振實時間約在1分鐘以上；對含爐灰的細(xì)粒填土，振實時間約為3分鐘5分鐘，有效振實深度為1.2m1.5m六、墊層質(zhì)量檢驗1、環(huán)刀取樣法 2、貫入測定法 檢驗時應(yīng)先將墊層表面的砂刮去30mm左右，并用貫入儀、鋼筋或鋼叉等以貫入度大小來檢查砂