换填砂垫层在地基处理中的应用

1.道路基层1.1砂石垫层1.1.1 前言砂石垫层是地基浅层处理的一种常用方法，属于换填法。

当软弱土地基的承载力和变形不能满足路基的要求，厚度又不很大时，常采用强度较高的砂石垫层，换填基础底面下处理范围内的部分或全部软弱土层，提高地基承载力，使其满足路基上覆荷载的要求。

工程实践表明，该方法成本低，施工简单、快捷，质量易于控制。

1.1.2 特点砂垫层所用的砂石料具有强度高、压缩性小、透水性良好和容易碾压密实等特点。

在工程中主要作用有以下几点：①提高地基承载力由于路基基层的地基承载力与基础下卧层的抗剪强度有关，以抗剪强度较高的砂石垫层置换较软弱的土层，可提高地基的承载力；另外，砂石垫层密实度大、强度高，可把基底压力扩散传递至其下。

②减少基层沉降量一般路基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比例都较大，以压缩模量高、压缩性小的砂石垫层置换上部软弱土层，可以显著地减少这部分沉降量。

此外，由于砂石垫层对应力的扩散作用，使作用在其下卧土层上的压力减少，也相应减少了下卧土层的沉降量，改善了地基的变形条件。

③加速软弱土层的排水固结砂石垫层透水性能好，软弱土层受压后，垫层可作良好的排水面，可使基层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强度的提高，避免地基土破坏。

④防止冻胀和消除膨胀土的胀缩作用因为粗颗粒的砂石垫层材料孔隙大，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，也可消除膨胀土的胀缩作用。

1.1.3 适用范围：砂石（砂砾、砂卵石）垫层主要适用于中小型建筑工程中的浜、塘、沟等的局部处理；适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理；不宜用于地下水位较高，且地下水流速快、流量大的地基处理；不宜用于大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理。

1.1.4 工艺原理砂石垫层料可归于无粘性粗颗粒土，一般认为，粗粒料形成骨架，细粒料充填孔隙，充填愈好，整个土体密度愈大，抗剪强度愈高，深陷变形愈小，则承载力愈高。

换填垫层法在地基处理中的应用摘要：在合适的条件下采用换填垫层的方法能有效地提高地基承载力﹐缩短工期又降低造价﹐因此得到普遍的应用。

换填垫层法适用于处理各类浅层软弱地基。

当在建筑范围内上层软弱土较薄，则可采用全部置换处理。

对于较深厚的软弱土层，当仅用垫层局部置换上层软弱土时，下卧软弱土层在荷载下的长期变形依然很大。

通过具体分析，总结了换填垫层法在地基处理中的应用措施。

关键词：换填垫层法；地基处理；应用引言当地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软土层的厚度又不是很大时，将地基底面以下处理范围内的软土层部分挖除一部分或全部挖除，然后分层换填强度较高的砂（碎石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定，无侵蚀性材料，并压实至所要求的密实度为止这种地基处理方法即为换填垫层法。

1垫层的作用1.1提高持力层的承载力通过应力扩散作用使传到垫层下软弱层的应力减小1.2减小沉降量一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比例是很大的，以条形基础为例，在相当于基础跨度深度范围内的沉降量约占总沉降量的50%，如以密实砂或其他填筑材料代替上部软弱土层，就可以减小这部分的沉降量。

砂垫层或其他垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层的压力减小，这样也会相应减小下卧土层的沉降量。

1.3加速软弱土层的排水固结不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载作用下，在软弱土地基中的水被迫绕基础两侧排除，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的空隙水压力，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，软弱土层受压后，垫层可以作为良好的排水面，使基础下面的空隙水压力迅速消散，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。

2换填垫层法应用于软土基的原理分析2.1换填垫层法的加固机理换填垫层在普通土地基下，主要作用是让换填垫层承载力提高，有效减少软弱土层排水结构的加速。

利用原有软弱土的挖除，换填材料透水性能好的材料可以视为厚度垫层，有利于天然土层水分排除扩散的作用，让受压力不断降低的同时，软土固结速度也在加快，从而让地基载承载能力提高，地基变形量可以减少。

换填垫层法在浅层地基处理中的作用摘要：在浅基础处理方面，人们经过多年的实践，逐渐摸索出地基处理的成功经验。

浅层地基处理的方法有很多种，目前较为常用的浅地基处理方法大致有以下几种：如挤密法、换填垫层法、灌浆法、强夯法或采用短桩处理等。

换填垫层法是浅层地基处理中的一种，通过介绍换填垫层法在浅层地基处理中的适用范围及其灰土垫层、素土垫层、砂或砂石垫层、碎石屑垫层及矿渣垫层等各类换填垫层法在地基处理中的作用，总结换填垫层法在浅层地基处理中的作用。

关键词：换填垫层法；地基处理；作用0 引言随着我国基础建设蓬勃兴起及人类活动增大，由地基土压缩变形引起的沉降量过大或沉降不均匀对构筑物造成破坏或影响其正常使用的问题显得尤为突出，故而浅层地基处理格外重要。

在地基处理中最常见的是浅层地基处理，这种地基处理方法在我国的大部分地区都十分常见。

其中换填垫层法以其原料丰富、施工工期短，工程造价低、质量易控制等突出优势在浅地基处理中得到广泛的应用。

1换填垫层法的适用范围及分类换填垫层法主要适用于淤泥、淤泥质土、沉陷性黄土、素填土、杂填土及暗河、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。

换填垫层法根据选用材料不同可分为灰土垫层、素土垫层、砂或砂石垫层、碎石屑垫层及矿渣垫层等。

2 灰土垫层[2]2.1灰土垫层的适用范围及作用灰土垫层是将基础底面下一定范围内的软土层挖去，用按一定体积配合比的灰土在最优含水量情况下分层回填夯实或压实，一般适用于处理1~4m厚的软弱土层。

其原材料为生石灰和粘土按一定比例混合的复合材料，由于原料的比例及选用材料不同，其承载力的取值不一，其施工受地下水位及天气影响较大。

灰土垫层适用于地下水位较深及雨水较少的地区。

当建筑物基础下的持力层强度不足或土的压缩性较大，不能满足上部荷载对地基的要求时，就需要针对不同情况，对地基进行处理或加固。

灰土垫层就是用来处理软弱地基，提高浅基础下地基承载力的有效方法之一。

它可以改善软弱土的剪切性能，提高地基土的抗剪强度；降低软弱土的可压缩性，减少基础沉降和不均匀沉降；另外，还可以改变土的透水性，加速软弱土层的排水固结和提高其强度。

换填垫层在地基处理中的应用原理浅析摘要：浅层地基处理的方法有很多种，比如：灌浆法、挤密法、换填垫层法、强夯法或采用短桩处理等。

笔者通过多个工程实践经验，总结出换填垫层法有施工工期短、原料丰富、造价低、质量易掌握等优势。

本文主要介绍换填垫层法的原理、适用范围、设计及施工注意事项。

关键词：软土地基处理垫层随着我国基础建设蓬勃兴起及人类活动增大，由地基土压缩变形引起的沉降量过大或沉降不均匀对构筑物造成破坏或影响其正常使用的问题显得尤为突出，故而软弱土层中的地基处理格外重要。

软弱地基是指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土构成的地基，具有压缩性高、透水性差和强度低等特点。

当不可避免要在软土地基上建造建筑物时，必须进行有效地地基处理，以减小地基的变形、加强地基的稳定性。

地基处理是采取有效的方法，如：碾压及夯实、换填垫层、排水固结、振密挤入等，改善地基土的工程性质，使其满足工程需要。

笔者通过对众多工程实践经验进行分析，认识到换填垫层法能有效解决中小型工程的地基处理问题，主要在于其具有就地取材、施工方便，不需要特殊机械设备且工期短，能有效降低造价等优点。

1 换填垫层法的原理换填垫层法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖除，回填强度较大、压缩性小、物料来源丰富、价格便宜的材料，然后经分层夯实后作为基础的持力层。

1.1 垫层的作用1.1.1 提高持力层的承载力用抗剪强度较高的材料换置基础下的软弱土层，将使地基避免发生剪切破坏。

此外，换置后的材料能很好地扩散基础的附加应力从而使下卧土层能承受相应的荷载。

1.1.2 减小基础的沉降一方面换填的材料压缩性较小，那持力层的变形和沉降将较换填前小很多；另一方面，通过垫层的应力扩散作用使下卧层顶面的应力减小，那下卧层的沉降也将减小。

1.1.3 加速软土的固结如垫层材料的透水性很强，当软弱土层受压后，垫层即是一个良好的排水通道，基础下软弱土层中的孔隙水将通过此通道快速消散排出，从而加快了下卧软弱层固结和强度提高。

换填法在软弱地基中的应用摘要：软弱土一般指土质疏松、压缩性高、抗剪强度低的软土和未经处理的填土。

持力层主要由组成的地基称作软弱地基。

在珠江三角洲地区，最常见的软土主要为淤泥、淤泥质土、泥炭土等，它们有一个共同的特点就是：沉积时间短，含水量高，压缩性高，抗剪强度低，灵敏度高。

在软弱土层上建造建(构)筑物时，采用天然地基其强度往往不能满足设计要求，遇到诸如土体稳定、变形等一系列问题。

于是，需采取措施对软弱地基进行地基处理，以满足设计的要求，确保建筑物的安全与正常使用。

地基处理的对象包括：软弱地基与不良地基。

建设工程越来越多地遇到不良地基。

因此，软弱地基处理问题也就显得更为常见和更加重要。

现就常用的软弱地基处理方法谈点看法与同行作一些探讨。

希望在今后类似工程的施工中得以借鉴，确保工程质量。

关键词：换填法；软弱地基；方法一、换填法是常用的软弱地基处理方法换填法是进行软弱地基处理的方法之一，又名换土垫层法。

本方法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等的浅层处理。

换填材料可用中(粗)砂，级配良好的砂石、灰土、素土、石屑或煤渣等。

换填法的作用，是提高持力层的承载力，改善土的压缩性，减小地基变形。

当软弱土较薄时，可全部挖去;当软弱土较厚时，可部分挖去。

填土可采用砂、碎石、素土等。

现行的设计思路是将换填垫层作为基础的持力层，利用基底附加应力在换填垫层中向下扩散时应力不断减小的特点，选择合适的垫层厚度，以达到软弱下卧层顶面所受的压应力不大于其容许应力的目的。

二、换填法在工程实际中的应用【项目简介】：龙山路24m扩宽改造工程位于**州**县城中心至**公路路段,原来老公路为沥青混凝土路面，宽度为6m,长度为1216m，以前是县城通往另外三县城的必经之路。

随着社会经济的发展，老公路已经不能满足社会生产发展和广大人民群众出行的需要。

为此，龙山路24m扩宽改造工程势在必行。

作为龙山路24m扩宽改造工程的项目负责人，对工程的安全、质量、进度等进行全面的管理。

砂石垫层换土法在220kV xx变电所地基处理中的应用工作体会xx 220kVxx变电所工程，其主控制楼为二层框架结构，柱下交叉条形基础，檐高9.5m，建筑面积835.5㎡。

根据设计文件要求，地基承载力标准值f k≥90kPa。

而岩土工程勘测报告表明：场区层①粉质粘土地基承载力特征值fa1=85kPa，压缩模量Es1-2,1=4.5MPa，不能满足设计地基承载力要求和沉降变形限值；层②粉质粘土地基承载力特征值fa2=200kPa，压缩模量Es1-2,2=7.0MPa，地质条件较好。

经过对多种地基处理技术方案进行分析比较，决定采用以层②粉质粘土作为下卧层、砂石垫层换土回填的方法。

1.天然地基地质条件该场区地形平坦，地势较低，自然地面高程：1.53～2.18m（1985国家高程基准），地下水位埋深：0.80～1.50m，自上而下各层土的性状分述如下：层①粉质粘土：厚度2.5～3.3m，呈黄灰色，等级中～重，湿～很湿，可塑～软塑，干强度中等，韧性中等，表层约0.5m为耕土；本层土层位较稳定，层厚小，为高压缩性、低承载力土层；压缩模量4.5 MPa，地基承载力特征值85kPa。

层②粉质粘土：厚度3.1～4.2m，呈黄灰色，等级中～重，稍湿，硬塑，干强度中等～高，韧性中等～高；本层土层位稳定，层厚较大，为中等压缩性、较高承载力土层；压缩模量7.0MPa，地基承载力特征值200kPa。

层③粉质粘土夹粉土：厚度1.2～2.6m，粉质粘土呈灰黄色，等级中～轻，很湿，可塑为主，干强度中等，韧性中等，岩性接近粉土；粉土呈褐黄色，很湿，稍密为主，颗粒组成中等均匀，干强度中等，韧性中等；本层土层位较稳定，层厚较小，为中等压缩性、中等偏高承载力土层；压缩模量9.5MPa，地基承载力特征值170kPa。

层④粉砂：厚度1.8～3.2m，呈灰黄色，饱和，稍密，成份以石英、长石为主，云母次之，颗粒组成中等均匀，具水平层理，夹薄层粉质粘土，局部岩性接近或为粉土；本层土层位稳定，层厚较小，为中等偏高压缩性、中等承载力土层；压缩模量6.0MPa，地基承载力特征值140kPa。

换填垫层法在中小型水利工程浅层地基处理中的应用摘要：软弱地基的浅层处理方法有很多，对于中小型水利工程，换填垫层法是一种经济、简便、快捷的处理方法。

本文介绍了换填垫层法的分类、使用范围及设计、施工过程中需要注意的几个问题。

关键词：换填垫层法；地基处理；中小型水利工程1 概述进入新世纪以来，伴随着经济的快速发展和国家惠农政策的不断落实，我国农村的中小型水利工程如雨后春笋，迅速地发展起来，这一类工程多建设在农村的软土地基上，而软土的地基承载力普遍偏较低，不能满足建（构）筑物的基础设计要求。

因此，可通过对软土做适当的浅层处理，使地基达到设计要求。

作为多建设在农村的中小型水利工程，换填垫层法是一种便于施工，经济实用，快捷有效的处理方法。

2适用范围和作用换填垫层法适用于浅层分布有淤泥、淤泥质土、湿限性黄土、松砂、素填土、杂填土等局部高压缩性土层及河沟、暗塘等工程场地的浅层地基处理。

换填垫层法处理地基的主要作用有以下四点：一是提高地基承载力。

地基的承载力和地基下土层的抗剪强度有关，通过用高抗剪强度的材料来替换比较软弱的土的办法，可以提高地基的承载力，达到设计需要的强度，避免地基破坏。

二是减少地基沉降量。

一般浅层地基部分的沉降量在总沉降量中所占的比例较大，通过用被碾压密实的压缩性低的材料替换压缩性高的土的办法，可以减少浅层地基一大部分的沉降量；另外，由于换填垫层的应力扩散作用，使得垫层下下卧层上的应力变小，这样也减小了下卧层的沉降量，为建（构）筑物的稳定提供有利条件。

三是垫层可作为排水面，用砂石等透水性大的材料换填的垫层，可作为良好的排水面，使在下部软弱土层受压后产生的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和强度提高，避免地基土塑性破坏。

四是可防止在寒冷地区结冰冻胀，消除膨胀土地区膨胀土的胀缩所用等。

2 设计2.1 常用的换填材料砂石：应采用级配良好，不含草根、腐植土及有机质等杂质，质地坚硬、抗风化、抗浸水软化的中、粗砂，砾石、卵石、碎石。