置換法換填法

1、文獻(xiàn)內(nèi)容出自：高校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)劃推薦教材地基處理 P58 浙江大學(xué) 龔曉南 編著 同濟(jì)大學(xué) 葉書麟 主審 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 7.2 置換法（換填法） 置換法是指應(yīng)用物理力學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中的部分或全 部軟弱土體或不良土體，形成雙層地基或復(fù)合地基，以達(dá)到提高地基承載力、 減少沉降目的一類地基處理方法。不少地基處理方法在加固地基時(shí)都有置換作 用，屬于置換法的地基處理方法指的是以置換為主的一類地基處理方法，其方 法主要有：換土墊層法、擠淤置換法、褥墊法、強(qiáng)夯置換法以及碎石樁置換法 和砂樁置換法、石灰樁法、氣泡輕質(zhì)填土法和 EPS超輕質(zhì)料填土法等。 7.2.1 換土墊層法

2、 7.2.1.1 加固機(jī)理和適用方法 換土墊層法就是將基礎(chǔ)底面以下不太深的 一定范圍內(nèi)軟弱土層挖去， 然后 用強(qiáng)度高、壓縮性能好的巖土材料，如砂、碎石、礦渣、灰土、土工格柵加砂 石料等材料分層填筑，采用碾壓、振密等方法使墊層密實(shí)。通過(guò)墊層將上部荷 載擴(kuò)散傳到墊層下臥層地基中，以滿足提高地基承載力和減少沉降的要求。 填土墊層法適用于軟弱土層分布在淺層且較薄的各類不良地基的處理。 7.2.1.2 設(shè)計(jì) 換土墊層法加固地基設(shè)計(jì)包括墊層材料的選用，墊層鋪設(shè)范圍、厚度的確 定，以及地基沉降計(jì)算等。 1. 墊層材料選用 P59 采用換圖墊層處理地基， 墊層材料可因地制宜地根據(jù)工程的具體條件合理選 用下述材

3、料： 砂、碎石或砂石料； 灰土； 粉煤灰或礦渣； 土工合成材料加碎石墊層等。 2. 確定墊層鋪設(shè)范圍 墊層鋪設(shè)范圍應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散的要求。對(duì)條形基礎(chǔ)，墊層鋪設(shè)厚 度 B 可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，也可按下式計(jì)算： B b 2ztan 式中 B 墊層厚度， m； b 基礎(chǔ)底面寬度， m； Z 墊層厚度， m； 應(yīng)力擴(kuò)散角，可按下表采用 整片墊層的鋪設(shè)寬度可根據(jù)施工的要求適當(dāng)放寬。墊層頂面每邊宜超出基 礎(chǔ)底邊不小于300mm或從墊層地面兩側(cè)向上，按當(dāng)?shù)亻_(kāi)挖基坑經(jīng)驗(yàn)放坡。 3. 確定墊層厚度 墊層鋪設(shè)厚度根據(jù)需要置換軟弱土層的厚度確定， 要求墊層底面處土的自重 應(yīng)力與荷載作用下產(chǎn)生的附加應(yīng)力之和不大

4、于同一標(biāo)高處的地基承載力特征 值，如下圖所示。其表達(dá)式為： 18 / 18 設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，先根據(jù)墊層的地基承載力特征值確定出基礎(chǔ)寬度，再根據(jù)下 臥層的承載力特征值確定墊層的厚度。一般情況下，墊層厚度不宜小于0.5m， 也不宜大于3m墊層太厚成本高而且施工比較困難，墊層的厚度并不隨厚度線 性增大。 墊層地面處的附加應(yīng)力，對(duì)條形基礎(chǔ)和矩形基礎(chǔ)分別按下式計(jì)算： 條形基礎(chǔ) 矩形基礎(chǔ) 墊層地基的承載力宜通過(guò)試驗(yàn)確定。 4. 沉降驗(yàn)算 一般墊層地基的沉降中僅考慮下臥層的變形， 但對(duì)沉降要求教嚴(yán)或墊層較厚 的情況，還應(yīng)計(jì)算墊層自身變形，墊層模量可參考下表： （插入墊層模量表） 采用墊層法加固地基可采用分層總和

5、法計(jì)算沉降量。 7.2.1.3 施工 換土墊層法施工包括開(kāi)挖換土和鋪填墊層兩部分。 開(kāi)挖換土應(yīng)注意避免坑底土層擾動(dòng)，應(yīng)采用干挖土法。 鋪填墊層應(yīng)根據(jù)不同的換填材料選用不同的施工機(jī)械。墊層需分層鋪填， 分層密實(shí)。砂石墊層宜采用振動(dòng)碾碾壓；粉煤灰墊層宜采用平碾、振動(dòng)碾、平 板振動(dòng)器、蛙式夯等碾壓方法密實(shí)；灰土墊層宜采用平碾、振動(dòng)碾等方法密實(shí)。 7.2.1.4 質(zhì)量檢驗(yàn) 墊層法施工質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)分層進(jìn)行。每層施工后經(jīng)檢驗(yàn)符合設(shè)計(jì)要求后才能 進(jìn)行下一層施工。 對(duì)灰土、粉煤灰和砂石墊層的施工質(zhì)量可采用環(huán)刀法、貫入儀、靜力觸探、 輕型動(dòng)力觸探或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等方法進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)；對(duì)砂石、礦渣墊層可用重 型動(dòng)力觸探

6、檢驗(yàn)墊層質(zhì)量。 7.2.1.5 工程實(shí)例 （補(bǔ)） 7.2.2 強(qiáng)夯置換法 （補(bǔ)：內(nèi)容形式同 7.2.1 P64 ） 7.2.3 石灰樁法 （補(bǔ)：內(nèi)容形式同 7.2.1 P65 ） 7.2.4 EPS 超輕質(zhì)料填土法 （補(bǔ)：內(nèi)容形式同 7.2.1 P71 ） 基礎(chǔ)工程周景星 王洪瑾 虞石民 李廣信 清華大學(xué)出版社 一概念 換填法就是把基礎(chǔ)底面下某一范圍內(nèi)的軟弱地基土挖除，然后回填以質(zhì)量 好的土，經(jīng)壓密后直接作為建筑物的持力層，或者與原來(lái)軟弱的地基土組合復(fù) 合地基以支承建筑物。按施工方法不同，換填法分成兩大類：換土墊層法和砂 石樁置換法。 二換土墊層法 換土墊層法就是將基礎(chǔ)下面某一范圍內(nèi)的軟弱基土

7、挖除，然后回填以質(zhì)量 好的土料，分層壓密，作為建筑物的持力層，如圖 1。 （一）墊層的作用和要求 墊層的主要作用有： 1. 提高持力層的承載能力， 同時(shí)將建筑基地壓力擴(kuò)散到地基中去， 使墊層一 下軟弱基土上的應(yīng)力減少哦到許可承載力的范圍內(nèi)。 2. 置換軟弱的高壓縮性土層，減少地基沉降量。 基礎(chǔ)下淺層地基土的變形量在總變形量所占比例很大，以條形基礎(chǔ)為例， 在相當(dāng)于基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)的變形量約占地基總變形量的50%左右。同時(shí)， 由于側(cè)向變形而引起的沉降在淺層土沉降中所占的比例較大，因此，采用換土 的辦法能有效地減少地基的沉降量。 3. 對(duì)于用砂石填筑的墊層，有加速軟土層的排水固結(jié)作用。 為了起到

8、上述作用，分層壓密后的墊層料，要求抗剪強(qiáng)度高，壓縮性小。 在地震區(qū)則要滿足地震的要求。而作為水工建筑物地基時(shí)，則還有防止?jié)B透破 壞的要求。 墊層料常用干凈的中、粗砂，級(jí)配良好的砂石料，對(duì)這類粗砂土（無(wú)粘性 土），要求質(zhì)地堅(jiān)硬，含泥量不超過(guò) 3%。其他合適于作墊層的土料，還有三合 土、灰土、素土等。粘粒含量大于 60%的高塑性粘土、脹縮土和凍土，不宜作為 墊層料。 灰土是我國(guó)傳統(tǒng)的一種建筑物用料。用灰土作為墊層在我國(guó)已有千余年的 歷史，例如北京城墻和蘇州古塔的地基都是用灰土建造。這些灰土迄今還很堅(jiān) 硬，具有甚高的高度。 灰土中石灰的加固作用主要來(lái)源于離子交換效應(yīng)和凝硬效應(yīng)；前者指石灰 的鈣離子被

9、吸附在粘土顆粒表面，使顆粒表面的帶電狀態(tài)發(fā)生變化，由于凝聚 作用使顆粒團(tuán)粒化而改善土的性質(zhì)。后者指石灰與土中的粘土礦物及二氧化硅 和氧化鋁等膠體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成硅酸石灰水化物（CaO SQ2 H2O系化合 物）及鋁酸石灰水化物（ CaO Al2O3 H 2O 系化合物）。這些水化物具有結(jié)合 力，將土顆粒膠結(jié)硬化后獲得比素土高得多的強(qiáng)度。 灰土的強(qiáng)度與石灰的用量有關(guān)，在灰土墊層中一般以灰土比 2:8 或 3:7 作 為最佳含灰率。 圖 2 為某閘基采用粘性土墊層的實(shí)例，圖 3 為海工建筑物（碼頭）采用拋 石擠淤形成墊層的實(shí)例。 二砂石樁置換法 換土墊層的厚度受到限制， 因此對(duì)于軟弱土層較厚且基

10、礎(chǔ)寬度較大的情況， 常常不宜采用。 這時(shí)可采用樁基的布置方式將軟弱地基內(nèi)的部分軟土設(shè)法排除， 置換以壓密的砂石料以改善地基的性質(zhì)，稱為砂石樁置換法。 砂石置換法常用以處理軟弱的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基， 樁距一般為 1.5-2.5m 。施工時(shí)在樁位處打入大口徑的開(kāi)口鋼管（直徑為 300-800mn）至設(shè)計(jì)深度，然后用取土器取出管內(nèi)軟土，再以級(jí)配良好的砂石分 層回填壓密，乃形成碎石樁。樁頂一般鋪設(shè)200-500mm厚的砂石墊層如圖4所 示。有時(shí)也可以振沖法形成碎石樁。這種情況，樁的直徑常為 0.8-1.2m 。無(wú)論 采用哪種方法形成砂石樁，其共同的特點(diǎn)是：成樁過(guò)程對(duì)樁周原位土基本不

11、起 擠密作用，仍然保留原來(lái)軟土的工程特性。而置換部分的砂石，材料質(zhì)地堅(jiān)實(shí)， 經(jīng)過(guò)壓密后，剛度較大，因此在基礎(chǔ)下形成土質(zhì)軟硬相間的復(fù)合地基。 由置換法形成的復(fù)合地基的承載力，最好是在現(xiàn)場(chǎng)做復(fù)合地基的載荷試驗(yàn) 直接測(cè)定。這種試驗(yàn)，載荷板的面積要包括砂石樁和每根砂石樁所控制范圍的 全部面積，測(cè)試工作的規(guī)模大、費(fèi)用高。為減少載荷試驗(yàn)的工作量，也可以用 單樁和樁間土的載荷試驗(yàn)，分別測(cè)定樁和原位土的承載力，然后求復(fù)合地基的 承載力。 fspk mfp.k （1 m）fs.k 對(duì)于小型工程，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)資料時(shí)，復(fù)合地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值用下式 計(jì)算。 fsp.k 1 m(n 1)f s.k 原位土承載力 fs

12、.k 有時(shí)也可用 3 倍原位土的十字板抗剪強(qiáng)度代替。 復(fù)合地基的變形驗(yàn)算與一般地基相同。計(jì)算時(shí)，經(jīng)置換處理后復(fù)合土層的 壓縮模量可用下式計(jì)算。 Es.p 1 m(n 1)E s 砂石樁除了提高地基承載力，減小變形量還在地基中形成十分通暢的排水 通道，對(duì)加快地基的固結(jié)起重要作用。值得注意的是這種方法中，由于樁體受 力遠(yuǎn)比樁間土大，樁體要發(fā)生側(cè)面擠壓變形，特別是樁頭附近部位。如果樁周 土的強(qiáng)度很低，容易產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)面位移而引起樁體過(guò)大豎向變形。因此，對(duì) 于不排水強(qiáng)度小于 20kPa 的軟土，沒(méi)有有效措施時(shí)，一般不宜采用砂石樁置換 法。 文獻(xiàn)內(nèi)容出自： 換填法 換填法又稱換土法。 所謂換土法是指將路

13、基范圍內(nèi)的軟土清除，用穩(wěn)定性好的土、石回填并壓 實(shí)或夯實(shí)。在公路施工中，一般采用的是開(kāi)挖換填天然砂礫 , 即在一定范圍內(nèi) , 把影響路基穩(wěn)定性的淤泥軟土用挖掘機(jī)挖除 , 用天然砂礫進(jìn)行換置 , 開(kāi)挖換填深 度在2m以內(nèi),采用分層填筑、分層壓實(shí)、分層檢測(cè)壓實(shí)度的方法施工。從而改變 地基的承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力。在換填過(guò)程中，對(duì)于換填的天然 沙礫中石頭的粒徑、含量和級(jí)配也應(yīng)充分考慮，最好做試驗(yàn)檢測(cè)，避免無(wú)法壓 實(shí)而引起沉降。 淺層處理和深層處理很難明確劃分界限，一般可認(rèn)為地基淺層處理的范圍 大致在地面以下5m深度以內(nèi)。淺層人工地基的采用不僅取決于建筑物荷載量值 的大小，而且在更大程度上與

14、地基土的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。地基淺層處理與深 層處理相比，一般使用比較簡(jiǎn)便的工藝技術(shù)和施工設(shè)備，耗費(fèi)較少量的材料。 一、原理及適用范圍 換填法 (Replacement Method 、 Cushion) 就是將基礎(chǔ)底面以下不太深的一定 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、具有抗侵蝕 性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填，并同時(shí)以人 工或機(jī)械方法分層壓、夯、振動(dòng)，使之達(dá)到要求的密實(shí)度，成為良好的人工地 基。 換土墊層與原土相比，具有承載力高、剛度大、變形小等優(yōu)點(diǎn)。 按換填材料的不同，將墊層分為砂墊層、砂卵石墊層、碎石墊層、灰土或素 土墊層、煤渣墊層、礦渣

15、墊層以及用其它性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的材料做的墊層 等。 換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、 已完成自重固結(jié)的吹填土等地基處理以及暗塘、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的 填筑。換填法還適用于一些地域性特殊土的處理，用于膨脹土地基可消除地基 土的脹縮作用，用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷性，用于山區(qū)地基可用 于處理巖面傾斜、破碎、高低差，軟硬不勻以及巖溶等，用于季節(jié)性凍土地基 可消除凍脹力和防止凍脹損壞等。墊層的適用范圍見(jiàn)表。 二、墊層的作用 1、提高地基承載力，大家知道，淺基礎(chǔ)的地基承載力與基礎(chǔ)下土層的抗剪 強(qiáng)度有關(guān)。如果以抗剪強(qiáng)度較高的砂或其它填筑材料代替較軟弱的土，

16、可提高 地基的承載力，避免地基破壞。 2、減少沉降量，一般地基淺層部分的沉降量在總沉降量中所占的比例是比 較大的。以條形基礎(chǔ)為例，在相當(dāng)于基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)的沉降量約占總沉 降量的 50左右。加以密實(shí)砂或其它填筑材料代替上部軟弱土層，就可以減少 這部分的沉降量。由于砂墊層或其它墊層對(duì)應(yīng)力的擴(kuò)散作用，使作用在下臥層 土上的壓力減小，這樣也會(huì)相應(yīng)減小下臥層土的沉降量。 3、加速軟弱土層的排水固結(jié)，建筑物的不透水基礎(chǔ)直接與軟弱土層相接觸 時(shí)，在荷載的作用下，軟弱土地基中的水被迫繞基礎(chǔ)兩側(cè)排出，因而使基底下 的軟弱土不易固結(jié)，形成較大的孔隙水壓力，還可能導(dǎo)致由于地基強(qiáng)度降低而 產(chǎn)生塑性破壞的危險(xiǎn)。砂

17、墊層和砂石墊層等墊層材料透水性大，軟弱土層受壓 后，墊層可作為良好的排水面，可以使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，加速 墊層下軟弱土層的固結(jié)和提高其強(qiáng)度，避免地基土塑性破壞。 4、防止凍脹，因?yàn)榇诸w粒的墊層材料孔隙大，不易產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象，因此 可以防止寒冷地區(qū)土中結(jié)冰所造成的凍脹。這時(shí)，砂墊層的底面應(yīng)滿足當(dāng)?shù)貎?結(jié)深度的要求。 5、消除膨脹土的脹縮作用，在膨脹土地基上采用換土墊層法時(shí)，一般可選 用砂、碎石、塊石、煤渣或灰土等作為墊層，但是墊層的厚度應(yīng)根據(jù)變形計(jì)算 確定，一般不小于30cm,且墊層的寬度應(yīng)大于基礎(chǔ)的寬度，而基礎(chǔ)兩側(cè)宜用與 墊層相同的材料回填。 6、消除濕陷性黃土的濕陷作用,采用素土

18、、灰土或二灰土墊層處理濕陷性 黃土，可用于消除13m厚黃土層的濕陷性。 7、用于處理暗浜（ bang 小河溝）和暗溝的建筑場(chǎng)地,城市建筑場(chǎng)地,有時(shí) 遇到暗浜和暗溝。此類地基具有土質(zhì)松軟、均勻性差、有機(jī)質(zhì)含量較高等特點(diǎn)， 其承載力一般都滿足不了建筑物的要求。一般處理的方法有基礎(chǔ)加深、短柱支 承和換土墊層。而換土墊層適用于需要處理范圍較大，處理深度不大，土質(zhì)較 差，無(wú)法直接作為基礎(chǔ)持力層的情況。 在各種不同類型的工程中，墊層所起的主要作用有時(shí)也是不同的。例如砂墊 層可分為換土砂墊層和排水砂墊層兩種。一般工業(yè)與民用建筑物基礎(chǔ)下的砂墊 層主要起換土的作用；而在路堤及土壩等工程，主要是利用砂墊層起排水固

19、結(jié) 作用，提高固結(jié)速率，促使地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)。換土墊層視工程具體情況而異， 軟弱土層較薄時(shí)，常采用全部換土，軟弱土層較厚時(shí)，可采用部分換土，并允 許有一定程度的沉降及變形，如圖。 如前所述，換填法的主要作用是改善原地基土的承載力并減少其沉降量。這 一目的通常是通過(guò)外界的壓（夯、振）實(shí)功來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)?shù)鼗浫跬翆虞^薄， 而且上部荷載不大時(shí)， 也可直接以人工或機(jī)械方法 （ 填 料或石填料 ） 進(jìn)行表層壓、夯、振動(dòng)等密實(shí)處理，同樣可取得換填加固地基的效 果。 三、土的壓實(shí)作用 土的壓實(shí)：是指土體在壓實(shí)能量作用下，土顆?？朔ｉg阻力，產(chǎn)生位移， 使土中孔隙減小，密度增加。土的壓實(shí)性：是指土在壓實(shí)能量作

20、用下能被壓密 的特性。影響土壓實(shí)性的因素很多，主要有含水量、擊實(shí)功及土的級(jí)配等。 1、土的壓實(shí)與含水量的關(guān)系 在低含水量時(shí)，水被土顆粒吸附在土粒表面，土顆粒因無(wú)毛細(xì)管作用而互相 聯(lián)結(jié)很弱，土粒在受到夯擊等沖擊作用下容易分散而難于獲得較高的密實(shí)度。 在高含水量時(shí)， 土中多余的水分在夯擊時(shí)很難快速排出而在土孔隙中形成水 團(tuán)，削弱了土顆粒間的聯(lián)結(jié)，使土粒潤(rùn)滑而變得易于移動(dòng)，夯擊或碾壓時(shí)容易 出現(xiàn)類似彈性變形的“橡皮土”現(xiàn)象（軟彈現(xiàn)象），失去夯擊效果。 所以，含水量太高或太低都得不到好的壓實(shí)效果。要使土的壓實(shí)效果最好， 其含水量一定要適當(dāng)。 土的干密度 是反映土的密實(shí)度的重要指標(biāo)。 將同一種土，配制成

21、若干份不同含水量的試樣，用同樣的壓實(shí)能量分別對(duì)每 一份試樣進(jìn)行擊實(shí)后，測(cè)定各試樣擊實(shí)后的含水量 和干密度 ，從而繪制含水 量與干密度關(guān)系曲線，稱為壓實(shí)曲線。 壓實(shí)曲線表明，存在一個(gè)含水量可使填土的干密度達(dá)到最大值，產(chǎn)生最好的 擊實(shí)效果。 最優(yōu)含水量： 將這種在一定夯擊能量下填土最易壓實(shí)并獲得最大密實(shí)度的含 水量稱作土的最優(yōu)含水量，用 wop表示。 最大干密度：在最優(yōu)含水量下得到的干密度稱作填土的最大干密度，用 p dmax表示。 2、擊實(shí)功 擊實(shí)功是用擊數(shù)來(lái)反應(yīng)的，如用同一種土料，在同一含水量下分別用不同擊 數(shù)進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，就能得到一組隨擊數(shù)不同的含水量與干密度關(guān)系曲線。從而 得出如下結(jié)論：

22、對(duì)于同一種土，最優(yōu)含水量和最大干密度隨壓實(shí)功能而變化； 擊實(shí)功能愈大，得到的最優(yōu)含水量愈小，相應(yīng)的最大干密度愈高。但干密度 增大不與擊實(shí)功增大成正比，故企圖單存的用增大擊實(shí)功以提高干密度是不經(jīng) 濟(jì)的。有時(shí)還會(huì)引起填土面出現(xiàn)所謂“光面”。 含水量超過(guò)最優(yōu)含水量以后， 壓實(shí)功能的影響隨含水量的增加而逐漸減小 ； 擊實(shí)曲線和飽和曲線（土在飽和狀態(tài)=100%時(shí)含水量與干密度的關(guān)系曲 線）不相交，且擊實(shí)曲線永遠(yuǎn)在飽和曲線的下方。 這是因?yàn)樵谌魏魏肯?，土都不?huì)被擊實(shí)到完全飽和狀態(tài)，亦即擊實(shí)后的 土內(nèi)總留存一定量的封閉氣體，故土是非飽和的。相應(yīng)于最大干密度的飽和度 在80%左右。 3、土的級(jí)配 級(jí)配良好

23、的土易于壓實(shí)，壓實(shí)性較好，這是因?yàn)椴痪鶆蛲羶?nèi)較粗土粒形成的 孔隙有足夠的細(xì)土粒去充填，因而能獲得較高的干密度。均勻級(jí)配的土壓實(shí)性 較差，因?yàn)榫鶆蛲羶?nèi)較粗的土粒形成的孔隙很少有細(xì)土粒去充填。 以上所揭示的土的壓實(shí)特性均是由室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)中得到的。 但實(shí)際工程中墊 層填土、路堤施工填筑的情況與室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)的條件是有差別的。室內(nèi)擊實(shí)試 驗(yàn)是用錘擊的方法使土體密度增加。實(shí)際上擊實(shí)試驗(yàn)使土樣在有側(cè)限的擊實(shí)筒 內(nèi)進(jìn)行，不可能發(fā)生側(cè)向位移，力作用在有側(cè)限的土體上，則夯實(shí)會(huì)均勻，且 能在最優(yōu)含水量狀態(tài)下獲得最大干密度。而現(xiàn)場(chǎng)施工的土料，土塊大小不一， 含水量和鋪填厚度又很難控制均勻，實(shí)際壓實(shí)土的均勻性會(huì)較差。因

24、此，施工 現(xiàn)場(chǎng)所能達(dá)到的干密度一般都低于擊實(shí)試驗(yàn)所獲得的最大干密度。因此，對(duì)現(xiàn) 場(chǎng)土的壓實(shí)，應(yīng)以壓實(shí)系數(shù) 與施工含水量 來(lái)進(jìn)行控制。 四、墊層的設(shè)計(jì) 墊層的設(shè)計(jì)主要是確定以下四個(gè)參數(shù)：墊層的厚度、墊層的寬度、承載力和 沉降。 墊層設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定斷面的合理厚度和寬度。對(duì)于墊層，既要求有足 夠的厚度來(lái)置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要有足夠的寬度以防止墊層向 兩側(cè)擠出。對(duì)于排水墊層來(lái)說(shuō)，除要求有一定的厚度和密度滿 足上述要求外， 還要求形成一個(gè)排水面， 促進(jìn)軟弱土層的固結(jié)， 提高其強(qiáng)度， 以滿足上部荷載的要求。 1、墊層厚度的確定 墊層的厚度一般根據(jù)墊層底面處土的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和不大于

25、同一 標(biāo)高處軟弱土層的容許承載力，如圖所示。其表達(dá)式為：（見(jiàn)教材公式 2.1-1 ） 墊層面處的附加壓力，可分別按教材式 2.1-3 簡(jiǎn)化計(jì)算。 具體計(jì)算時(shí)，一般是先初步擬定的一墊層厚度，再用上式驗(yàn)算，直到滿足要 求為止。 墊層厚度一般不宜大于3m也不宜小于0.5m。 太厚施工較困難，太薄則換土墊層的作用不顯著。所墊層厚度的確定，除應(yīng) 滿足計(jì)算要求外，還應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)綜合考慮。 2、墊層寬度的確定 墊層的寬度除應(yīng)滿足基礎(chǔ)地面應(yīng)力擴(kuò)散的要求外， 還應(yīng)考慮墊層側(cè)面土的強(qiáng) 度條件，防止墊層材料由于側(cè)面土的強(qiáng)度不足或由于側(cè)面土的較大變形而向側(cè) 邊擠出，增大墊層的豎向變形，使建筑物沉降增大。 墊層寬度

26、的取值，可按兩種方法計(jì)算：一種是教材5頁(yè)公式2.1-4 的擴(kuò)散角法； 另一種是按墊層側(cè)面土的地基承載力設(shè)計(jì)值確定墊層的寬度，見(jiàn)教材5頁(yè)表 2.1-2 。 3、墊層承載力的確定 經(jīng)換填處理后的地基，由于理論計(jì)算方法尚不完善，墊層的承載力宜通過(guò)現(xiàn) 場(chǎng)荷載試驗(yàn)確定，如對(duì)于一般工程可直接用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探和取土分 析法等。對(duì)于不太重要的、小型的、輕型的或?qū)Τ两狄蟛桓叩墓こ?，在無(wú)試 驗(yàn)資料或經(jīng)驗(yàn)時(shí)可按教材 6頁(yè)表 2.1-3 確定。 4、沉降計(jì)算 墊層地基的沉降分兩部分，一是墊層自身的沉降，二是軟弱下臥層的沉降， 由于墊層材料模量遠(yuǎn)大于下臥層模量，所以在一般情況下，軟弱下臥層的沉降 量占整個(gè)沉降

27、量的大部分。墊層下臥層的沉降量可按國(guó)標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè) 計(jì)規(guī)范 GB 5007的有關(guān)規(guī)定計(jì)算以保證墊層的加固效果及建筑物的安全使用。 第四節(jié) 墊層的施工 五、墊層施工方法 換土墊層的施工可按換填材料 （ 如砂石墊層、素土勢(shì)層、灰土墊層、粉煤灰 墊層和礦渣墊層等 ）分類，或按壓 （ 夯、振）實(shí)方法分類。目前國(guó)內(nèi)常用的墊層施 工方法，主要有機(jī)械碾壓法、重錘夯實(shí)法和振動(dòng)壓實(shí)法。 機(jī)械碾壓法是采用各種壓實(shí)機(jī)械，如壓路機(jī)、羊足碾、振動(dòng)碾等來(lái)壓實(shí)地基 土的一種壓實(shí)方法。這種方法常用于大面積填土的壓實(shí)、雜填土地基處理、道 路工程基坑面積較大的換土墊層的分層壓實(shí)。施工時(shí)，先按設(shè) 計(jì)挖掉要處理的軟弱土層，把基礎(chǔ)

28、底部土碾壓密實(shí)后，再分層填土，逐層壓 密填土。 重錘夯實(shí)法是利用起重設(shè)備將夯錘提升到一定高度，然后自由落錘，利用重 錘自由下落時(shí)的沖擊能來(lái)夯實(shí)淺層土層，重復(fù)夯打，使淺部地基土或分層填土 夯實(shí)。主要設(shè)備為起重機(jī)、夯錘、鋼絲繩和吊鉤等。重錘夯實(shí)法般適用地下 水位距地表 0.8m 以上非飽和的粘性土、砂土、雜填土和分層填土，用以提高其 強(qiáng)度，減少其壓縮性和不均勻性，也可用于消除或減少濕陷性黃土的表層濕陷 性，但在有效夯實(shí)深度內(nèi)存在軟弱土?xí)r，或當(dāng)夯擊振動(dòng)對(duì)鄰近建筑物或設(shè)備有 影響時(shí)，不得采用。因?yàn)轱柡屯猎谒查g沖擊力作用下水不易排出，很難夯實(shí)。 振動(dòng)壓實(shí)法是利用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)將松散土振動(dòng)密實(shí)。 地基土的顆粒

29、受振動(dòng)而發(fā) 生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)至穩(wěn)固位置，減小土的孔隙而壓實(shí)。此法適用于處理無(wú)粘性 土或粘粒含量少、透水性較好的松散雜填土以及礦渣、碎石、礫砂、礫石、砂 礫石等地基。 總的來(lái)說(shuō)，墊層施工應(yīng)根據(jù)不同的換填材料選擇施工機(jī)械。粉質(zhì)粘土、灰土 宜采用平碾、振動(dòng)碾和羊足碾，中小型工程也可采用蛙式打夯機(jī)、柴油夯；砂 石等宜采用振動(dòng)碾；粉煤灰宜用平碾、振動(dòng)碾、平板式振動(dòng)器、蛙式夯；礦渣 宜采用平碾、振動(dòng)碾、平板式振動(dòng)器。 1、材料要求 在墊層的施工中，填料質(zhì)量的好壞、是直接影響墊層施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。 對(duì)于砂、石料和礦渣等墊層主要檢驗(yàn)其粒徑級(jí)配以及含泥量，對(duì)于土、石灰填 料主要檢查其含水量是否接近最優(yōu)含水量，

30、石灰的質(zhì)量等級(jí)以及活性CaO十MgO 的含量、存放時(shí)間等。各種填料的一般質(zhì)量要求見(jiàn)下表。 2、施工參數(shù)、機(jī)具及方法選擇 砂石墊層選用的砂石料應(yīng)進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，根據(jù) 曲線確定最大干密度 和 最優(yōu)含水量 ，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)系數(shù) 確定設(shè)計(jì)要求的 ，以此作為檢驗(yàn) 砂石墊層質(zhì)量控制的技術(shù)指標(biāo)。在無(wú)擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，砂石墊層的中密狀態(tài)可 作為設(shè)計(jì)要求的干密度：中砂1.6，粗砂1.7，碎石、卵石2.02.1即可。 砂和砂石墊層采用的施工機(jī)具和方法對(duì)墊層的施工質(zhì)量至關(guān)重要。 下臥層是 高靈敏度的軟土?xí)r，在鋪設(shè)第一層時(shí)要注意不能采用振動(dòng)能量大的機(jī)具擾動(dòng)下 臥層，除此之外，一般情況下，砂及砂石墊層首先用振動(dòng)

31、法。因?yàn)?，振?dòng)法更 能有效地使砂和砂石密實(shí)。 我國(guó)目前常采用的方法有振動(dòng)壓實(shí)法 （包括平振和插 振）、夯實(shí)法、碾壓法等。常采用的機(jī)具有：振搗器、振動(dòng)壓實(shí)機(jī)、平板振動(dòng)器、 蛙式打夯機(jī)、壓路機(jī)等。 3、施工要點(diǎn) 砂墊層施工中的關(guān)鍵是將砂加密到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。加密的方法常用 的有振動(dòng)法 （包括平振、插振、夯實(shí) ）、碾壓法等。這些方法要求在基 坑內(nèi)分層鋪砂，然后逐層振密或壓實(shí)，分層的厚度視振動(dòng)力的大小而定，般 為1520cm施工時(shí)，應(yīng)將下層的密實(shí)度經(jīng)檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行上層施工。 砂及砂石料可根據(jù)施工方法的不同控制最優(yōu)含水量。最優(yōu)含水量由工地 試驗(yàn)確定。 鋪筑前， 應(yīng)先行驗(yàn)槽。 浮土應(yīng)清除， 邊坡必

32、須穩(wěn)定， 防止塌土?；?（ 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(shí)。 開(kāi)挖基坑鋪設(shè)砂墊層時(shí)，必須避免擾動(dòng)軟弱土層的表面，否則坑底土的 結(jié)構(gòu)在施工時(shí)遭到破壞后，其強(qiáng)度就會(huì)顯著降低，以致在建筑物荷重的作用下， 將產(chǎn)生很大的附加沉降。因此，基坑開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)回填，不應(yīng)暴露過(guò)久或浸水， 并防止踐踏坑底。 砂、砂石墊層底面應(yīng)鋪設(shè)在同一標(biāo)高上，如深度不同時(shí)，基坑地基土面 應(yīng)挖成踏步（階梯）或斜坡搭接，搭接處應(yīng)注意搗實(shí)，施工應(yīng)按先深后淺的順 序進(jìn)行。 人工級(jí)配的砂石墊層，應(yīng)將砂石拌和均勻后，再行鋪填搗實(shí)。采用細(xì)砂 作為墊層的填料時(shí)，應(yīng)注意地下水的影響，且不宜使用平振法、插

33、振法。 地下水位高出基礎(chǔ)底面時(shí)，應(yīng)采用排水降水措施，這時(shí)要注意邊坡的穩(wěn) 定，以防止塌土混入砂石墊層中影響墊層的質(zhì)量。 六、質(zhì)量檢驗(yàn) 墊層質(zhì)量檢驗(yàn)包括：分層施工質(zhì)量檢查和工程質(zhì)量驗(yàn)收。 分層施工的質(zhì)量和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)使墊層達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。 檢驗(yàn)方法主要 有：環(huán)刀法和貫入法 （ 可用鋼叉或鋼筋貫入代替 ） 兩種。 環(huán)刀法： 用容積不小于 200 的環(huán)刀壓入墊層中的每層 23的深度處取樣， 測(cè)定其干密度，干密度應(yīng)不小于該砂石料在中密狀態(tài)的干密度值。 貫入測(cè) 定法：先將砂墊層表面3cm左右厚的砂刮去，然后用貫入儀、鋼釵或鋼筋以貫入 度的大小來(lái)定性地檢驗(yàn)砂墊層質(zhì)量，以不大于通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)所確定的貫入度為 合格。鋼筋貫入法所用的鋼筋為C 20mm長(zhǎng)1.25m的平頭鋼筋，垂直舉離砂墊層 表面70cm時(shí)自由下落，測(cè)其貫入深度。鋼叉貫入法所用的鋼叉如圖（有四齒， 齒的間距、長(zhǎng)，木柄長(zhǎng)，重40N），它于50cm高處自由落下，測(cè)其貫入深度。 工程竣工質(zhì)量驗(yàn)收的檢測(cè)、試驗(yàn)方法有： 靜力觸探試 靜載荷試驗(yàn) 根據(jù)墊層靜載荷實(shí)測(cè)資料，確定墊層的承載力和變形模量。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)靜力觸探