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。

换土垫层法本章概述1．换土垫层的概念2．换土垫层适用条件3．换土垫层的五个作用4．换土垫层的设计5．换土垫层的施工要点6．换土垫层法的质量检验方法本章重点与难点重点掌握换土垫层的概念、适用条件及其五个作用；对砂垫层厚度、宽度的设计；换土垫层法的质量检验方法。

第二章换土垫层法第一节概述当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软土层的厚度又不很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、灰土、高炉干渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并夯压（振实）至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换土垫层法（Replacement Memod）。

换土垫层法常用作为浅层处理地基的方法．而重锤夯实法、机械碾压法和振动压实法，则是换土垫层法中采用不同的压实机具对换填地基土进行夯（压、碾）实的不同施工方法。

换土垫层法还包括低洼地域筑高（平整场地）或道路筑高（道路路基）。

对回填不同材料形成的垫层，可称之为该材料垫层、如碎垫层、干渣垫层、和粉煤灰垫层等。

换土垫层的作用是：（1）提高地基承载力，并通过垫层的应力扩散作用，减少垫层下．天然土层所承受的压力。

从而使地基强度满足要求；（2）垫层置换了软弱土层，从而可减少地基的变形量；（3）加速软土层的排水固结；（4）调整不均匀地基的刚度；（5）对湿陷性黄土、膨胀土或季节性冻土等特殊土，其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。

换土垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等地等地基土的浅层处理．常用于轻型建筑、地砰、堆料场和道路工程等地基处理工程中。

大面积填土产生的大范围地面负荷，其影响深度较大，地基土的压缩变形量大，沉降延续时间长，与换土垫层法浅层处理地基的特点不同，因而对大面积填土地基进行设计和施工时，地面堆载要力求均衡，避免大量、迅速、集中堆载，并应根据使用要求、堆载特点、结构类型和地质条件等来确定允许堆载量的大小和范围。

房屋建筑工程：换土垫层法原理、作用及适用范围
（1）垫层法其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂（或砂石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等。

干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣。

粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。

换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量。

常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。

该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层（淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等）与低洼区域的填筑。

一般处理深度为2～3m.适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。

（2）强夯挤淤法采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体。

可提高地基承载力和减小变形。

适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基，应通过现场试验才能确定其适应性。

5.2换填（换土垫层法）砂石垫层一、换填法定义换填法亦称换土垫层法是将基础下一定深度范围内的软弱土层全部或部分挖除，然后分层回填并夯实砂、碎石、素土、灰土、粉煤灰、高炉干渣等强度较大、性能稳定和无侵蚀性的材料。

二、换土垫层法分类当软弱地基的承载力和变形不能满足建筑物要求，且软弱土层的厚度又不很大时，换土垫层法是一种较为经济、简单的软土地基浅层处理方法。

不同的回填材料形成不同的垫层，如砂垫层、碎石垫层、素土或灰土垫层、粉煤灰垫层及煤渣垫层等。

三、换土垫层法适用条件淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟暗塘等不良地基的浅层处理。

换土深度较大时，经常出现开挖过程中因地下水位高而不得不采用降水措施；坑壁放坡占地面积大或需要基坑支护；施工土方量大，弃方多等问题，从而使处理费用高、工期延长，因此换土垫层法的处理深度常控制在3-5米范围以内。

当然，若换土垫层太薄，则其作用不甚明显，因此处理深度也不应小于0.5米。

四、换土垫层法的作用换土垫层处理软土地基，其作用主要体现在以下几个方面：①提高浅层地基承载力；②减小地基沉降量；③加速软弱土层的排水固结，即垫层起排水作用；④防止土的冻胀，即粗粒垫层材料起隔水作用；⑤减少或消除土的胀缩性。

换土垫层法在处理一般软弱地基时，其可起的主要作用为前三种，在某些工程中可能几0 / 61 / 6 种作用同时发挥（如既起提高地基承载力、减小沉降量的作用，也起排水作用）。

限于学时，本节仅介绍砂（石）垫层的设计与施工。

五、砂（石）垫层设计砂（石）垫层的设计内容主要包括垫层厚度和宽度两方面，要求有足够的厚度以置换可条形基础矩形基础 式中 k p —相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值；()2tan k cd z p bb z σσθ-=+()(2tan )(2tan )k cd z p bl b z l z σσθθ-=++2 / 6cz σ—基础底面处土的自重应力；b —矩形基础或条形基础底边的宽度；l —矩形基础底边的长度；z —垫层厚度；θ—垫层的压力扩散角可按表选用。

3.3 换土垫层法3.3.1 换土垫层法的原理换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方法。

常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。

换土垫层法的作用：①提高浅层地基承载力。

因地基中的剪切破坏从基础底面开始，随应力的增大而向纵深发展。

故以抗剪强度较高的砂或其它建筑材料置换基础下较弱的土层，可避免地基的破坏。

②减少沉降量。

一般浅层地基的沉降量占总沉降量比例较大。

加以密实砂或其它填筑材料代替上层软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。

由于砂层或其它垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。

③加速软弱土层的排水固结。

砂垫层和矽石垫层等垫层材料透水性强，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迅速消散，加速垫层下软弱上层的固结和提高其强度，避免地基发生塑性破标。

④防止冻胀。

因为粗颗粒的垫层材料fL隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区中结冰所造成的冻胀。

⑤消除膨胀土的胀缩作用。

3．3．2 垫层的设计要点垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，而且应符合经济合理的原则。

其设计内容主要是确定断面的合理厚度和宽度。

对于垫层，既要求有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出。

3．3．2 垫层的设计要点垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，而且应符合经济合理的原则。

其设计内容主要是确定断面的合理厚度和宽度。

对于垫层，既要求有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出。

3．3．2．1 垫层厚度的确定fz—垫层底面处软弱土层承载力特征值 kPa pcz—垫层底面处上的自重应力，kPapz—垫层底面处土的附加应力，kPa。